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作者：格林教育发展中心

出版社：河北科学技术出版社

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玄妙有趣的物理现象试读：

书名：玄妙有趣的物理现象

作者：格林教育发展中心

出版社：河北科学技术出版社

出版时间：2013-01-01

ISBN：9787537553421

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在飞机上为什么给发口香糖

当乘飞机时，为什么乘务员在飞机起飞前总是要发给你口香糖？是为了给你的旅行增加甜蜜的味道吗？当然不是！而是为了减轻你在飞行中的不适。

大气层中的空气密度是变化的，大气压强随着高度的增加而减少。虽然大型的民航客机的机舱一般是密封的，但是在飞机起飞、降落和航行中，机舱内空气的压强还是会有很大的变化。

当人在地面上的时候，地面上的大气压强为一个大气压左右，人的耳咽管及内耳道里的空气的压强也是一个大气压左右，当飞机升入高空之后，机舱内的空气压强降低，而内耳及耳咽管封闭着一个大气压的气体，造成鼓膜内外有个压强差，鼓膜就会受到从内耳向外耳的压力作用，人就会感到头晕、恶心，甚至于出现呕吐等不舒服的症状。这时只要张开嘴，作咀嚼、吞咽动作，耳咽管就会开启与空气相通，使内耳中的空气压强与机舱内的气压相同，使加在鼓膜上的压强差消失。为了帮助你能打开你的耳咽管减轻甚至消除由于气压变化带给你的不适，乘务员发给你口香糖，让你轻松地、甜蜜地渡过这个难关。

从这个实例中可以知道，当你周围环境的气压作较剧烈变化的时候，主动张嘴，使内、外耳压强保持一致，是保护耳朵的好办法之一。

龙卷风之谜

刮风下雨本来是极寻常的自然现象，但有些风和雨确实奇怪。

1933年在远东离卡瓦列洛沃镇不远的地方，暴雨带来了大量的海蜇。

1940年，在俄罗斯高尔科夫州发生了一桩令人惊奇的事。那是一个炎热的夏天，在巴甫洛夫区麦歇尔村的上空雷雨大作，居然有一些银币随着雨滴洒落在地上！

1954年，美国小城达尔港下了一场蔚蓝色的夜雨。

这些骤然看来不可思议的现象，其实都是龙卷风的恶作剧。龙卷风如发生在水面，则称为“水龙卷”；如发生在陆地上，则称为“陆龙卷”。龙卷风外貌奇特，它上部是一块乌黑或浓灰的积雨云，下部是下垂着的形如大象鼻子似的漏斗状云柱，具有“小、快、猛、短”的特点。所以龙卷风所到之处便摧毁一切，它像巨大的吸尘器，经过地面，地面的一切都要被它卷走；它经过水库、河流常常卷起冲天水柱，连水库、河流的底部有时都暴露出来。

另外，龙卷风还有一些“古怪行为”使人难以捉摸：它席卷城镇，捣毁房屋，把碗厨从一个地方刮到另一个地方，却没有打碎里面的任何一个碗；被它吓呆的人们常常被它抬向高空，然后，又被它平平安安地送回地上。大气旋风在它经过的路线上，总是准确地把房屋的屋顶刮到两三百米以外，然后抛到地上，然而屋内的一切却保存得完整无缺。

龙卷风之谜，至今仍有待于人们不懈地去探索。

壁虎脚底的黏着力

多少年来，人们对壁虎飞檐走壁的秘诀一直众说纷纭，壁虎脚底的黏着力究竟是怎样产生的呢？美国科学家经过研究发现，看上去不起眼的壁虎，居然是自然界数一数二的“应用物理大师”。它脚底的力量，竟然来自于宇宙间最基本的物理学原理——分子引力。

壁虎的每只脚底都长着数百万根极细的刚毛，而每根刚毛的末端又有400~1000根更细的分支。这种精细结构使得刚毛与物体表面分子间的距离非常近，从而产生分子引力。虽然每根刚毛产生的力量微不足道，但积累起来就很可观。

此后，美国路易丝·克拉克学院的科学家在研究中还意外地发现了壁虎能够轻而易举地附着在物体表面的另一原因：它们能自动清洁爪子绒毛上的脏物，以避免从爬行的表面脱落。

而且，即使在真空环境下，它脚上的黏着力也不会失灵，这说明壁虎不必分泌任何物质以维持黏着力，也不需要借助空气负压“吸”住物品。

研究人员认为，模仿壁虎脚底的这种结构，有可能研制出粘合力超强的新型胶纸。它具有易于被揭下、不对物体表面造成损伤、可反2复使用等优点。现仅造出了1厘米大的壁虎胶布，为检验其附着力，把这条胶布固定在一个蜘蛛人玩偶的手上，结果，蜘蛛人稳稳当当地悬挂在了一块玻璃板上。

壁虎研究的意义十分重大，科学家希望能研制出一种会爬墙的机器人。

为什么汽车大都用后轮驱动

我们常见的汽车中大都是用发动机通过一根长的传动轴带动后轮转动，来使汽车前进的，这叫做后轮驱动。为什么不用发动机直接驱动前轮呢，这样不更方便吗？其实，汽车大都用后轮驱动有两个方面的原因：

一、从实质上来说汽车的最大牵引力就是地面对汽车的最大静摩擦力。关于摩擦力，我们知道：最大静摩擦力比滑动摩擦力稍大一些，而滑动摩擦力除了与车轮、路面之间的情况（即接触面的粗糙程度）有关之外，还与车轮对路面的压力成正比。另一方面，车轮对路面压力的大小既与载重量大小有关，还与货物在车上的位置有关。货物和人一般都在汽车的后半部。一般情况下，汽车前轮的压力占汽车载重量的1/4，后轮的压力占汽车载重量的3/4。另外，即使将货物放在靠近前轮的地方，车上的货物由于惯性一般也会向后移，使后轮对地面的压力自动增加。所以要把汽车设计为后轮驱动。因此，汽车用后轮驱动可以增大汽车的牵引力。

二、如果用前轮作驱动，那么前轮既要转向又要驱动，将汽车的驱动和方向机构合并在一起很复杂，驾驶员操纵方向盘比较麻烦也很费力，又不方便。所以，通常很少见到前轮驱动的载货车。

昆虫怎样发出鸣叫声

昆虫能发出鸣叫声，是因为它有特殊发音器官，大自然中有很多种的鸣虫，其中蟋蟀的鸣叫声清脆好听。它的发音器官是长在复翅上的一排坚硬的微细突出，长着突起的发音镜由两部分组成。蟋蟀在鸣叫的时候，复翅举起，与身躯背面的角度约成45度，向左右两侧张开又迅速合拢，这样左复翅上的音锉便不断地与右复翅上的发音镜发生摩擦，所以复翅的不断振动便发出了声音。音锉对发音镜的摩擦越重，复翅的振动就越大，发出的声音也就越响。这时整个复翅起了共振器的作用。另外，由于蟋蟀举起两翅时，能够调整角度，因此，它能发出好几种频率的声音来，而每种声音又各有一个基音和几个谐音，这样就使得蟋蟀的鸣叫声听起来清脆婉转了。

蜂的鸣声是粗犷嘹亮的。它的发声器是长在腹部两侧的两片有弹性的薄膜，叫做声鼓。声鼓与身体内发达的声肌相连在一起，外面有一块起着保护作用的盖板，盖板和声鼓之间，有一个空腔，叫做共振室。蜂的鸣声，主要是靠声鼓和声肌发出来的。声鼓是一层脆韧有褶皱的并向外突出的薄膜，当声肌迅速收缩时便将声鼓向里拉，声肌松弛时声鼓向外凸，这样迅速地连续不断地变换使声鼓振动，便发出声音来，经共振室扩大音效，张开盖板，声音就传出来了。

滑雪板为什么又宽又长

滑雪是一种运动方式，甚至也是一种交通方式。这在有些地方是不可想象的，一冬天难得下一两场雪，打雪仗、堆雪人还没玩够，雪就化了；甚至有的地方几乎还见不到雪。有时候下了雪，人们是避免骑自行车，或者开汽车的。因为雪被踩实了，轧紧了，表面光溜溜的，摩擦力太小，汽车刹不住车，自行车稍不留神就东倒西歪。不过，踏着洁白的雪走上一段路，也蛮有诗意，但是等不了几天，雪就化了。然而在北大荒，在俄罗斯的西伯利亚，在芬兰，遍地是半年不化的白雪，这样带来的就不光是诗意了，还有出行的困难。

如果人在雪面上行动，而不落到地面上来，冰雪表面与雪橇的摩擦力是很小的，不必用很大的牵引力，也不必为把雪压实而去做无用功了。关键是雪能托得住人吗？这就看受力面积了。4

我们知道，一个人双脚站立，对地面的压强可达到1.5×10帕，即1.5万帕。如果人踩着又宽又大的雪橇，就等于把人踩雪面的面积增大了20倍，那么，人对雪的压强就减小到原来的1/20，人就被托在雪的表面，于是人几乎不受摩擦力而“畅行无阻”了。

其实，没有摩擦力并不美妙，也无法畅行无阻，反而有时简直寸步难行了。

冰刀为什么磨得很锋利

有人问：为什么滑冰就不用手杖？滑冰的冰刀不仅不会加长加宽，反而要开刃，要把冰刀磨得很锋利？

其实，答案就在提问中，或者说，只要仔细观察现象，就能很容易分析出答案来。

滑冰、滑雪、行车、走路都必须有一个与地面的作用力，利用它的反作用力作为前进的动力，至少是启动的力，因为没有这个力物体就会保持出发前的静止状态；运动起来之后，要尽量地减小阻力；同时，调整姿态或与地面的摩擦力来调整方向。

滑冰一般不用手杖，它要靠运动员用冰刀蹬冰。要蹬冰，就只能用冰刀的刃去啃冰。刀刃必须很薄、很锋利。这样压强就大，就可以获得很大的阻力(摩擦力)。要注意，滑冰时重心必须放在前进的脚上，这样，另一只脚才可以做各种动作，比如蹬冰前进、调整方向和各种精彩美丽的动作。

还有一个有趣的现象，冰刀在冰上划过以后，总会留下两道白色的痕迹。这就是冰刀刻出来的。滑冰是很微妙的，没有刻痕不行，刻痕太重了也不行，做各种不同的动作要求的刻痕也不同。此外，冰刀的钢铁与冰面是有一定的摩擦的，刻痕处压强大，而冰是在压强增大时熔点降低，也就是说刻痕处由于刀刃的重压，冰融化了，相当于在冰刀前进的道路上抹了一层水的润滑剂，从而减小了摩擦阻力。

用地热来发电

在地球内部，由于放射性元素蜕变时不断地发出大量热，使地球成为一个大热库。它主要通过火山爆发、喷泉、温泉等途径，源源不断地把内部的热量带到地面上来，这就是地热能。根据初步估计，从地球内部每年传到地球表面的热量大约相当于1000亿桶石油燃烧放出的热量。仅地表以下10千米范围的地热储量，就相当于现在世界能源年消耗量的400多万倍。在目前条件下，地热能可利用的主要是地热蒸汽和地下热水，我们称之为“地热资源”。我国地热资源十分丰富，已经发现的天然温泉就有2000处以上。温度大多在60℃以上，个别地方达100～140℃。在西藏、云南等省还发现了地热湿蒸汽田。

利用地热的历史，在我国古代就有，例如利用地下热水的记载。中华人民共和国成立以来，我国科技工作者在进行大规模地热资源调查研究的同时，还展开了地热利用的研究，已将地热成功地用于发电、工农业生产、民用取暖和医疗卫生等实践中，取得了较好的效果。

那么如何利用地热来发电呢？其实地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的内能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。不过，地热发电不像火力发电那样，要备有庞大的锅炉设备，也不需消耗燃料，它的能源来自地热。根据地热流体类型的不同，地热发电方式基本上可分为两大类，即地热蒸汽发电与地下热水发电。

海水为什么是蓝色

站在海边，极目远望，大海是蔚蓝色的。然而，如果你把海水盛入盆中来观察，就会发现海水是无色透明的。那大海的蓝色是从何而来的呢？“选择吸收”是物体呈现各种颜色的主要原因。在一定的波长范围内，若物质对通过它的各种波长的光都作等量（指能量）吸收，且吸收的量很小，则称这种物质为一般吸收；若物质吸收某种波长的光能比较显著，则称这种物质具有选择吸收性。太阳光照射到海面时，一部分光被反射回来，另一部分光折射进入水中。

进入水中的光线在传播过程中会被水吸收。水对光的吸收与光的波长有关，即水具有选择吸收性。水对波长较长的光吸收显著，对波长较短的吸收不明显。红光、橙光和黄光在不同的深度时均被吸收了，并使海水的温度升高。到了一定的深度，绿光也被吸收了。而波长较短的蓝光和紫光遇到水分子或其他微粒会四面散开，或反射回来。所以当海水明净清澈时，被海水吸收最少的蓝光和紫光就反射和散射到我们眼里，我们看见的大海就呈现出蓝色。

但是按照上面的理论，紫光波长最短，散射和反射应当最强烈，为什么海水不带紫色呢？实验表明，人眼对紫光很不敏感，因此对海水反射的紫光视而不见。

立体电影和偏振

有没有看过立体电影？在大呼过瘾之后，你有没有想过这其中的道理？它就是应用光的偏振现象的一个例子。在观看立体电影的时候，观众要戴上一副特制的眼镜，这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。这样，从银幕上看到的景象才有立体感。如果不戴这副眼镜看，银幕上的图像就模糊不清了。这是为什么呢？

这就要从人眼看物体的特点说起了。人的两只眼睛同时观察物体，不但能扩大视野，而且能判断物体的远近，产生立体感。这是由于人的两只眼睛同时观察物体时，在视网膜上形成的像并不完全相同，左眼看到物体的左侧面较多，右眼看到物体的右侧面较多，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后、远近，从而产生立体视觉。

立体电影是利用两个镜头，如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像，制成电影胶片。在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器。从两架放映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光。左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变。观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。这就是立体电影的原理。

鸟儿击落飞机

通过学习知道，运动是相对的。例如当鸟儿与飞机相对而行时，虽然鸟儿的速度不是很大，但是飞机的飞行速度很大，这样相对于飞机来说，鸟儿的速度也很大。速度越大，撞击的力量就越大。

下面我们来举个例子；

比如一只0.45千克的鸟，撞在速度为每小时80千米的飞机上时，就会产生1500牛顿的力，要是撞在速度为每小时960千米的飞机上，那就要产生21.6万牛顿的力。如果是一只1.8千克的鸟撞在速度为每小时700千米的飞机上，产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大。所以浑身是肉的鸟儿也能变成击落飞机的“炮弹”。

在1962年11月，赫赫有名的“子爵号”飞机正在美国马里兰州伊利奥特市上空平稳地飞行，突然一声巨响，飞机从高空栽了下来。事后发现酿成这场空中悲剧的罪魁就是一只在空中慢慢翱翔的天鹅。

在我国也曾经发生过类似的事情。1991年10月6日，海南海口市乐东机场，海军航空兵的一架“014号”飞机刚刚腾空而起，突然，“砰”的一声巨响，机体猛然一颤，飞行员发现左前三角挡风玻璃完全破碎，令人庆幸的是，飞行员凭着顽强的意志和娴熟的技术终于使飞机降落在跑道上，追究原因是一只迎面飞来的小鸟。

让我们来谈谈可恶的噪声

噪声被人们列为五大污染之一，但是，随着现代科学技术的发展，我们开始利用噪声来造福人类了。

科学研究发现，不同植物对不同的噪声敏感度是不一样的。根据这个道理，人们制造出了噪声除草器。这种噪声除草器发出的噪声能使杂草的种子提前萌发，这样就可以在作物生长之前用药物除掉杂草，用“欲擒故纵”的妙计，保证作物的顺利生长。

我们大家都知道，美妙悦耳的音乐能够治病。但噪声能用于诊病吗？科学家却制成了一种激光听力诊断装置，它由光源、噪声发生器和电脑测试器三部分组成。使用时，它先由微型噪声发生器产生微弱短促的噪声，振动耳膜，然后微型电脑就会根据回声，把耳膜功能的数据显示出来，供医生诊断。它测试迅速，不会损伤耳膜，没有痛感，特别适合儿童使用。此外，还可以用噪声测温法来探测人体的病灶。

降低噪声，通常有三种途径，即在声源处、在传播过程中及在人耳处降噪，这些都是消极被动的。为了积极主动地消除噪声，人们发明了“有源消声”这一技术。它的原理是：所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反（相差180°），就可以将这噪声完全抵消掉。关键就在于如何得到那抵消噪声的声音。实际采用的办法是：从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。由此看来，有源消声这一技术实际上就是“以毒攻毒”。

香脆的爆米花

那么，米粒为什么能被扩大呢？

那就从密封在容器中的气体说起吧！这些气体，都有一个特别的脾气：温度增高，压强就增大。给爆米机加热的时候，密封在罐里的空气的压强逐渐增大；同时，装在里面的大米逐渐被加热，贮存在米里的水分也逐渐蒸发出来，聚积在铁罐内。罐的温度不断升高，罐内的气压越来越大，这种高压阻止米中水分继续蒸发，使残存在米中的水分也逐渐升温升压，一个个米粒像憋足了气的小气球，只因为受到罐内气压的约束，它们才不能爆开。当罐内气压升高到200～300千帕（2～3个大气压）的时候，便停止加热。这时，爆米花的师傅拿一条长布袋套在爆米机的口上，然后打开盖子。说时迟，那时快，在一声巨响中，大米喷到布袋里了。高温高压的米粒突然进入气压较低的环境中，憋在米粒中的高温高压水分，失去了约束力，便急骤膨胀，使米粒迅速胀大，变成了爆米花。

看到“高温高压”的巨大力量了吗？再举一些例子吧！例如，节日的焰火、鞭炮，工地上的爆破，工厂里的蒸汽锤，大力士蒸汽火车头……它们那种有声有色的表演，都是“高温高压”导演出来的。随着科学技术的发展，它已成为生产上的强大动力。

拔火罐的秘密

准备一个水杯或是玻璃罐头瓶，还有一块棉布。把棉布沾湿后，叠成几层，平放在桌面上，然后给瓶里放上一小团棉花，用火燃着，不等火熄灭，就赶快把瓶子扣在湿布上，不一会瓶子就把布吸住了。

这个实验现象和拔火罐一样，可是为什么会这样呢？这是因为瓶里的空气，有一部分受热膨胀后跑掉了，瓶子扣在湿布上以后，里边空气很快凉下来，瓶里空气的压强小于外面空气的压强，在里外压力差的作用下，湿布就好像被一只无形的手按住一样，掉不下来了。拔火罐就利用了这个道理。拔过火罐的人都会感觉到，在罐口处有一股向上拔的劲，就是这股劲促进机体的新陈代谢，达到一定的治疗目的。

知道大气有压力，而且利用了大气压力，但是，为了证明大气有压力存在，以及测定大气压强到底有多大，科学家们却花费了大量的精力。著名的科学家伽利略，虽然发现了抽水筒不能把水吸到高于9.8米的高度，但是无法解释它的原因。直到他去世后的一年(1643年)，才由他的学生托里拆利用大气的压强进行了解释。不久，托里拆利的解释被实验所证实，其中最有名的实验，就是德国科学家冯·葛利克于1654年进行的。他用铜做了两个中空的半圆球，直径是37厘米，两个半球的边缘都镶了涂有油脂的皮圈，使它们合在一起的时候不会漏气。抽去球内的空气。这次，人再也拉不开了，改用16匹马，一边8匹，向相反的方向拉，才把铜球拉开。这也是大气压的作用。

微波炉的工作原理

在1946年，当时还是美国雷声公司研究员的斯潘瑟。一次偶然中，发现微波溶化了糖果。事实证明，微波辐射能引起食物内部的分子振动，从而产生热量。1947年，第一台微波炉问世。

顾名思义，微波炉就是用微波来加热和煮熟食物的。微波是一种电磁波。这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，而且还很有“个性”，微波一碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它；微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收。

微波炉正是利用了微波的这些特性而制作的。微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达5厘米深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物“煮”熟了。这就是微波炉加热的原理。用普通炉灶煮食物时，热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪，热量则是直接深入食物内部，所以烹饪速度比其他炉灶快4～10倍，热效率高达80%以上。目前，其他各种炉灶的热效率无法与它相比。

爱斯基摩人的冰屋

冰是冷的象征，一提到它，人们就会不寒而栗。但是，在冰雪凛冽的冬天，生活在北极圈里的爱斯基摩人，却凭着用冰垒成的房屋，熬过严寒的冬天。

在北极圈内，有取之不尽的冰，用之不竭的水。每当冬天到来之前，一些爱斯基摩人就会建造冰屋。他们就地取材，先把冰加工成一块块规则的长方体，这就是“砖”；用水作为“泥”。材料准备好以后，他们在选择好的地方，泼上一些水，垒上一些冰块，再泼一些水，再垒一些冰块；前边不断地垒着，后边不断地冻结着，垒完的房屋就成为一个冻结成整体的冰屋。这种房屋很结实，被誉为爱斯基摩人的令人羡慕的艺术杰作。

爱斯基摩人的冰屋是怎样起到保暖防寒作用的呢？

首先，由于冰屋结实不透风，能够把寒风拒之屋外，所以住在冰屋里的人，可以免受寒风的袭击。

其次，冰是热的不良导体，能很好地隔热，屋里的热量几乎不能通过冰墙传导到屋外。

再次，冻结成一体的冰屋，没有窗子，门口挂着兽皮门帘，这样可以大大减少屋内外空气的对流。

正因为如此，冰屋内的温度可以保持在零下几摄氏度到十几摄氏度，这相对于零下50℃的屋外，要暖和多了。爱斯基摩人穿上皮衣，在这样的冰屋里完全可以安全地过冬了。当然，冰屋里的温度比起我们冬天的室内温度要低得多，而且冰屋里也不允许生火取暖，因为冰在０℃以上就会融解成水。

为什么电冰箱停机后不能立刻启动

要想弄清这个问题，首先要弄清电冰箱的工作原理，下面就压缩式冰箱介绍一下。压缩式电冰箱是电机压缩式电冰箱的简称，它主要有以下三个构成部分：箱体、制冷系统与控制系统。而其中最关键的是制冷系统。现在就来看看制冷系统是如何工作的。

它是利用物态变化过程中的吸热现象，使之气液循环，不断地吸热和放热，以达到制冷的目的。其具体过程是：通电后压缩机工作，将蒸发器内已吸热的低压、低温气态制冷剂吸入，经压缩后，形成高压、高温的蒸气，进入冷凝器。由于毛细管的节流，使压力急剧降低。因蒸发器内压力低于冷凝器压力，液态制冷剂就立即沸腾蒸发，吸收箱内的热量变成低压、低温的蒸气。再次被压缩机吸入。如此不断循环，将冰箱内部热量不断地转移到箱外。正是因为这样，所以夏天用冰箱来冷却房间，不但是不可能的，反而会使其内部温度升高。通过以上分析，我们知道只要压缩机一工作，其机体内就有高压存在，并且在断电后，要有段时间才能消失，这就是冰箱为什么不能在关机后立即开机的原因所在。

下面详细分析一下其内在机理。电冰箱在运行过程中，其制冷系统压缩机的吸气侧移为低压侧，其压力略高于大气压力。压缩机的排压侧移为高压侧，压强高达11.7万帕左右，两侧的压强差很大(压力差也很大)，停机后两侧系统仍然保持这个压力差，如果立即启动，压缩机活塞压力加大，电机的压动力矩不能克服这样的压力差，使电机不能启动，处于堵转状态，这就使得旋转磁场相对于转子的转速加快，磁通量的变化率加大了，从而导致电机绕组的电流剧增，温度升高，如果时间长，很有可能烧毁电机。因此要求停机后过4～5分钟再启动。

为什么开水不响，响水不开

水中是能够溶有少量空气的，容器壁表面的小空穴中也吸附着空气，这些小气泡起着气化核的作用。水对空气的溶解度及器壁对空气的吸附量随温度的升高而减小，当水被加热时，气泡首先在受热面的器壁上生成。

这些气泡生成之后，水继续被加热，在受热面附近就形成过热水层，它将不断地向小气泡内蒸发水蒸气，使泡内的压强（空气压与蒸汽压之和）不断增大，结果使气泡的体积不断膨胀，气泡所受的浮力也随之增大，当气泡所受的浮力大于气泡与壁间的附着力时，气泡便离开器壁开始上浮。

水在沸腾之前，各水层的温度不同，受热面附近水层的温度较高，水面附近的温度较低。气泡在上升过程中不仅泡内空气压强随水温的降低而降低，泡内有一部分水蒸气凝结成饱和蒸汽，压强亦在减小，而外界压强基本不变，此时，泡外压强大于内压强，于是，上浮的气泡在上升过程中体积将缩小，当水温接近沸点时，有大量的气泡涌现，接连不断地上升，并迅速地由大变小，使水剧烈振荡，产生“嗡，嗡”的响声，这就是“响水不开”的道理。

这个时候给水继续加热，对流和气泡不断地将热能带至中、上层，使整个容器的水温趋于一致，此时，气泡脱离器壁上浮，其内部的饱和水蒸气将不会凝结，饱和蒸汽压趋于一个稳定值。气泡在上浮过程中，液体对气泡的静压强随着水的深度变小而减小，因此气泡壁所受的外压强与其内压强相比也在逐渐减小，气泡液——气分界面上的力学平衡遭破坏，气泡迅速膨胀，加速上浮，直至水面释出蒸汽和空气，水开始沸腾了。也就是人们常说的“水开了”，由于此时气泡上升至水面破裂，对水的振荡减弱，几乎听不到“嗡嗡声”，这就是“开水不响”的原因。

电视机中的物理知识

电视是苏格兰的贝尔德于1925年发明的，由无线电器材、旧糖果盒和透镜等材料组成，并于1926年1月27日在英国伦敦皇家学会向来自世界各地的40多位科学家作了现场表演，故把这天定为电视首映日。经过80多年发展后的今天，电视已普及到城乡家庭，成为人们获得信息和娱乐的一种不可缺少的设备，并且和影碟机、录像机配套成为家庭影院。但它所集的物理知识极其风源，下面提供点滴。

电源插头虽是插在220伏交流电源上，消耗交流电能，但经机内整流及变压装置后成为两路直流供电视机工作，一路为12伏供接收空间电磁波及放大成为声音，另一路升压为12~16千伏供显像管将电磁波还原成为图像。

电视机的大小以荧光屏对角线长为准，所谓“29寸”中的“寸”指英寸，1英寸=2.540厘米，29寸＝73厘米，旧式电视机规定彩电用偶数寸，黑白机用奇数寸，现已取消这个规定。电视的最佳收看距离是荧屏垂直长度的5倍至7倍。

彩色电视荧屏上颜色虽是七彩缤纷，但都是由红、绿、蓝三种原色混合而成，广东电视珠江台的台标就显示了这一点。音量及亮度的调节，相当于滑动变阻器的功能，通过调节电阻的大小来控制电流而实现音量和亮度的控制。

电视机的后盖及机壳上方采用碗窗式是为了便利于电视工作时电流产生的热量用辐射及对流方式散发出机外，免得由于元件过热而烧坏。

汽车上的声热光电知识

声学方面：①汽车喇叭发声要响，发动机的声音要尽量消除（发动机上装配消音器）——这是在声源处减弱噪声；②为减轻车辆行驶时的噪声对道旁居民的影响，在道旁设置屏障或植树——可以在传播过程中减弱噪声；③喇叭发声：电能——机械能。

热学方面：①汽车发动机常用柴油机或汽油机——它们是内燃机——利用内能来做功；②发动机外装有水套，用循环流动的水帮助发动机散热——水的比热容大；③冬天，为防冻坏水箱，入夜时要排尽水箱中的水——防止热胀冷缩的危害；④小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝——它可以防止车内形成的雾气附着于玻璃上并凝结；⑤刚坐进汽车或有汽车从你身旁驶过时，会闻到浓浓的汽油味——扩散现象。

光学方面：①汽车旁的观后镜，交叉路口的观察镜用的都是凸面镜，可以开阔视野；②汽车在夜间行驶时，车内一般不开灯，这样可防止车内乘客在司机前的挡风玻璃上成像，干扰司机正确判断；③汽车前的挡风玻璃通常都不直立（底盘高大的车除外），这是因为挡风玻璃相当于平面镜车内物体易通过它成像于司机面前，影响司机的判断；④汽车尾灯灯罩：角反射器可将射来的光线返回，保证后面车辆安全；⑤汽车头灯：凹面镜反射原理，近距光灯丝在焦点附近，远距光灯丝在焦点上。

生活环境与物理

在浩瀚的宇宙中，绿色的地球和人类共同，组成了自然界巨大的物质系统。这个巨大的系统内部充满了各种各样的运动和变化，而五彩缤纷的物理世界，在协调或加剧人类社会生活环境中的种种矛盾时，扮演着不同的角色，起着各具不同的作用。

空气负离子：空气负离子是一种带负电荷的空气离子，它对人类的健康具有重要意义，因此被喻为空气“维生素”。由于静电感应的作用，只有负电荷才可以增强人体的造血功能和一些细胞的活力。飞溅的水流能产生负电荷，故在瀑布、喷泉、激流、海滨等附近的空气中，以及雨后的空气中，有着大量的负离子。人们吸入这样的空气就会感到精神愉快、情绪轻松、周身舒服、消除疲劳等快意。

气体流动：大气的流动，俗称风。风对于地球表面的污染物起着自然的稀释作用。经研究发现，风速在4米/秒以上，污染物能够自然稀释；风速低于3米/秒，污染物能够移动，但不容易扩散；无风时，污染物在水平方向上的扩散趋于停止。工业区通常规划在下风头，就是为了减小污染物通过风来产生危害人类的作用。

太阳光：光谱成分丰富齐全的太阳光，是地球上一切生命的源泉，是人类健康的真正保证，人体的免疫功能只有经过太阳光的适当照射才能完整、健全和得以正常发挥。如果人们长期处在只有黄、橙、红三色组成的灯光下生活，人体的内分泌系统会受到严重的损害，头晕眼花，昏昏欲睡，机体平衡失调，处于“光折磨”的病态之中而无法解脱。

过山车中的物理学

玩过山车是一项非常有刺激性的娱乐活动。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可言。

在开始启动的时候，过山车的小列车是靠着一个机械的力量到达最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿着轨道行驶的唯一的“发动机”将是引力势能，即由引力势能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。

第一种能是引力势能。也就是物体因其所处位置而自身拥有的能量，是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和势能）。这就是为什么要设计成随后的小山丘比开始时的小山丘要低的原因：过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了。过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。

失重和宇宙开发

关于失重，我们知道人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机进入轨道后，其中的人和物将处于失重状态。那是因为这些航天器进入轨道后，可以认为是绕地球做圆周运动，做圆周运动的物体，速度的方向是时刻改变的，因而具有加速度，它的大小等于卫星所在高度处重力加速度的大小。

你能不能想象出完全失重的情况下会发生什么现象吗？你设想地球上一旦重力消失，会发生什么现象，在宇宙飞船中就会发生什么现象。物体将飘在空中，液滴绝对呈球形，气泡在液体中将不上浮。宇航员站着睡觉和躺着睡觉一样舒服，走路务必小心，稍有不慎，将会“上不着天，下不着地”。你还可以再想一想，人类能够利用失重的条件做些什么吗？下面举几个事例，将会帮助你思考。这里所举的事例，虽然还没有完全实现，但科学家们正在努力探索，也许不久的将来就会实现。

我们知道现在的通信又加入了光纤通信，它所用的主要部件是玻璃纤维。在地面上，不可能制造很长的玻璃纤维，因为没等到液态的玻璃丝凝固，由于它受到重力，将被拉成小段。而在太空的轨道上，将可以制造出几百米长的玻璃纤维。

在电子技术中所用的晶体，在地面上时，由于受重力影响，晶体的大小受到限制，而且要受到容器的污染，在失重条件下，晶体的生长是均匀的，生长出来的晶体也要大得多。在不久的将来，如能在太空建立起工厂，生产出砷化镓的纯晶体，它要比现有的硅晶体优越得多，将会引起电子技术的重大突破。在太空失重的条件下，会生产出地面上难以生产的一系列产品。

“爬云梯”的梯子越短越安全吗

一个正在表演“爬云梯”的体格健壮的演员，他用双肩顶着一架足有五六米高的梯子，另外五个演员陆续爬到梯子的顶端，进行各自的表演。梯子尽管有一些摇摆，到底还是稳住了。这是为什么呢？

在此节目中，肩膀上顶着梯子的演员，凭着他敏捷感觉，把梯子的基底位置随时加以灵活调整。当梯子向前倾时，他的肩膀立即向前挺；当梯子向后倒时，他的肩膀也随即向后退。这样，使重力作用始终通过基底，梯子就倒不下来。

那么梯子作短一些不是更安全吗？为了回答这个问题，让我们先来比较一下顶一支铅笔和顶一根二三米的竹竿的情形。

竖直放置的竹竿或铅笔，只要一松手，都会失去平衡而倾倒，竹竿的重心较高，稳定性不及铅笔，它更难维持平衡。但是，另一方面，正因为竹竿重心高，因此从开始倾斜至倾倒在地，所需时间却比铅笔倒下的时间长得多。而且，竹竿倒下时的速度还与倾倒的角度有关：倾角越大，重心越低。这样，竹竿就有更多的势能转化为动能，倾倒时的速度也就越大。可见，在偏离平衡的距离相同的情况下，竹竿越高，从离开平衡位置到某一偏离位置需要的时间越长。这样，尽管竹竿长，重心高对稳定性不利，但是由于它开始倾倒时的速度很慢，因而在基底可以移到的情况下，就有充分的时间来调整竹竿的平衡，就能变不利为有利，竹竿长反而越容易保持平衡。

人体缺“磁”与现代病

我们都知道，人离开了水和空气，造成的健康损害在短时间内就会显示出来，而磁对人体的影响从直觉上谁也把握不到。科学研究表明，地球磁场的变化对人体磁会产生显著的影响，如果没有地磁场，宇宙中的高能粒子、X射线等将会对地球生物构成致命的威胁。这些辐射物质由于地球磁场的作用而发生偏转，多顺着磁场方向流向两极，再散射到宇宙中去。当地磁场发生变化时，人体磁也会发生相应的变化，尤其是发生人体血液、淋巴液等体液的异常电性变化，进而影响到人体的生理机能。人体磁的紊乱，能导致生长发育迟缓、生理功能的非正常发挥及诸种疾病发病率的上升。最显著的影响是，可导致自主神经功能紊乱、细胞早衰、血液黏性增高、血液沉积物堵塞血管。这些因素与高血压、心血管病、慢性疲劳症等现代社会的高发病存在一定关联。

磁对人体健康关系重大，而缺少磁对机体健康的损害又是潜移默化和隐蔽的。作为自我保健意识日益增强的现代人，应当认识自身可能存在着磁的不足。这就要求人们应该像注重药补和食补一样，采用种种途径科学“补磁”。如：睡眠时尽量使身体顺南北方向，以使自身细胞在天然磁场的作用下更多地得以有序化；适当饮用磁化水，以直接向自身充磁，促进新陈代谢；多食用含矿物质丰富的蔬菜和水果，以增强机体接受磁辐射的能力；科学使用磁性生活用品，如磁枕、鞋、腰带等，以及用磁性膏药贴于特定的穴位上，都可达到增加人体磁力和改善生理机能的积极效果。

体育运动中的物理学

在我们的意识中，体育是体力的，物理是脑力的，好像没太大的关联，但事实上并非如此，在观看体育比赛时，你没注意过一些细节吗？是否想过体育运动与物理学也有着密切的关系呢？下面就介绍几个最常见的用到物理学原理的运动现象：

在举重比赛中，运动员上场之前总要在手上擦些“白粉”。这些“白粉”是镁粉，擦过之后，可增大手与被握物的摩擦，以防杠铃滑落，减少运动中的失误。

在游泳比赛中，运动员常穿特殊的游泳衣——“鲨鱼衣”。穿这种游泳衣的目的是减小运动员与水之间的摩擦，增快游泳速度，提高成绩。

短跑运动员在短跑时要换穿短跑运动鞋，这种鞋的底部安有小钉，运动员在高速奔跑时，小钉可以扎进跑道，有效地防止运动员打滑摔倒。

运动员在跳远比赛中，等哨声一吹就开始起跑，这就是助跑，助跑是为了使运动员在起跳时具有一定的初速度，起跳后由于惯性可使运动员保持继续向前运动的状态，这样就会跳得更远些。

在射击比赛中，运动员要取得好成绩，就必须掌握“三点一直线”的原理，即眼睛看到瞄准点、准星尖和标尺缺口三者重合再进行射击。这符合光的直线传播规律。

温水为什么比冷水结冰快

有经验的洗车师傅总是在冬天洗车用冷水而不用温水，原因是温水一沾到车厢便会马上结冰。

奇怪，难道温水比冷水结冰快？

这些洗车师傅们却无言以对。他们只知道，温水就是比冷水结冰快。

其实，师傅们解释不了这个奇怪的自然现象是非常正常的，因为迄今为止，连科学家也没有搞清楚：为什么冬天温水比冷水冻得快？

曾经在1969年的时候，坦桑尼亚一名大学生艾拉斯托·穆宾巴正式向全世界提出这个问题——为什么冬天温水比冷水冻得快？从那以后，这个问题才被全世界科学家所关注。

据说是这样的，1969年盛夏，艾拉斯托·穆宾巴想亲手制作冰激凌，他把一杯由牛奶和糖水等物质相混合的、还没有放凉的温热液体放进了冰箱冷冻室，结果他惊讶地发现，这次液体结晶得比以往任何一次都快，他很快就吃到了自己亲手制作的冰激凌。这个有趣的发现激发他深入研究的欲望。

现在，在众多解释中最为普遍的一个理论是：温差理论，即冬天温水比冷水冻得快，是因为温水与周围环境之间的温差大于冷水与周围环境之间的温差，温差大温水中水分子的能量会很快散发到周围环境中。当然，这个理论仍然遭到许多科学家的质疑。因为按照这个理论，冷水与周围环境之间的温差小，冷水分子能量失去较慢，那么出现的问题是，温水终究要变成冷水，它变成冷水后结晶速度应该与冷水直接冷冻一样。因此，考虑到把温水冷却成冷水时耗费的时间，应该得出结论，即无论怎样冷水都应比温水冷冻得快。看来，这个“温差理论”也不值得推敲。

负离子新用途

负离子被发现并得到应用，德国物理学家菲利浦·莱昂纳德博士第一个在学术上证明负离子对人体的功效，他认为地球自然环境，对人类健康有益的负离子存在最多的地方是瀑布周围。

自然界中空气负离子产生有三大机制：一是大气受紫外线、宇宙射线、放射性物质、雷电、风暴等因素的影响发生电离，产生负离子；二是在瀑布冲击、海浪推卷及暴雨跌失等自然过程中的水，在重力作用下高速流动，水分子裂解，产生大量负离子；三是森林的树木、枝叶尖端放电及绿色植物光合作用形成的光电效应使空气电离，产生空气负离子。

各种负离子发生器被大量地发明出来，用于改善室内环境，仅国内就有近百项技术专利。国内外现有的天然矿物释放负离子的材料主要是电气石和海底矿石，2002年在李青山教授等人的研究下，燕山大学材料科学与工程学院高分子材料工程系研发的蛋白轻质页岩天然的纳米材料，通过超细粉碎和精密分级，可以制备成天然矿物纳米材料，进一步可以配成负离子添加剂，并纺制成丙纶长丝，同时也可以用来配制成负离子功能添加剂涂层，在印染、整理工序上应用，也取得可喜的成绩。

土楼奇妙的物理性

你见过厚1米多的墙吗？你也许觉得不可思议吧！在我们身边一般很少看到这样的墙，但是在我国有些地区就有这样的墙，那他们为什么要这么厚的墙呢，不是很费材料吗？其实不然，它是有一定的物理道理的。

客家土楼的墙体厚达1.5米左右，从而热天可以防止酷暑进入，冷天可以隔绝烈风侵袭，楼内形成一个夏凉冬暖的小气候。十分奇妙的是，厚实的土墙具有其他任何墙体无法相比的含蓄作用。在闽、粤、赣3省交界地区，年降雨量多达1800毫米，并且往往骤晴骤雨，室外干湿度变化太大。在这种气候条件下，厚土墙保持着适宜人体的湿度，环境太干时，它能够自然释放水分；环境太湿时，吸收水分，这种调节作用显然十分益于居民健康。

今天的建筑师们经常谈到室内噪声的控制。的确，由于强烈的内向性，客家土楼，特别是圆寨容易产生噪声聚焦效应，对于大多数厌恶喧闹的现代人来说，这是一大弊端，但我们应当理解，在昔日荒山寂野的客家人生存环境中，建筑内部的特别的声响正是令人欣慰的生命气息。

抛开噪声的干扰，客家土楼还是很符合人们生活要求的。

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