现代生活中物理学应用之我见
物理是一门探究科学规律的重要学科,和日常生活有着密不可分的联系,物理理论知识是对生活中各类物理现象的最好诠释。在现代生活中,物理学的优化利用利于学生将物理知识学“活”,科学培养物理素养的基础上,不断提高物理综合实践能力。因此,本文从不同角度入手客观阐述了现代生活中物理学应用。
在日常生活中,物理现象随处可见,影响着人们生活的多个方面。在学习物理学科过程中,我们要注重从理论走向社会实际,在日常生活中去认识物理学科,巧妙利用所掌握的物理知识,解释物理现象和其相关的其他学科现象和社会现象,在解决生活实际问题中有效巩固课堂上所学物理知识,不断促进自身思维发展,科学培养能力与素养,为进入更高阶段的学习提供有利保障。
现代生活中物理学应用重要性
在高考中,物理是重要科目之一,在理科综合方面占据的分值较大。物理学在现代生活的应用尤为重要,是促进物理知识、日常生活紧密联系的关键所在。高中物理学科知识抽象化、复杂化,难度较大,将物理学知识巧妙应用到实践中利于我们准确把握物理知识、日常生活二者关系,不断促进彼此间的联系,在具体化情境中,去理解、掌握一系列抽象化的物理概念、定理知识等,优化所构建的物理知识框架体系,日渐积累丰富的物理知识经验。高中物理学在现代生活中的应用利于不断激发我们的物理学习兴趣,在探讨、分析生活中物理现象的过程中,验证书本上所学的物理知识,掌握科学的物理学习方法,强化自主学习意识,不断提高自主学习能力,优化思考问题方式,深层次分析、研究看似简单化的物理问题,解决物理理论知识学习、物理实验操作中遇到的问题,有效提高物理解题能力与物理学习成绩。此外,高中物理学在现代生活中的应用利于我们巧妙利用新旧物理知识,不断促进思维发展,不断挖掘自身各方面潜能,为进入更高阶段的学习埋下伏笔,成为新时期需要的高素质专业人才。
现代生活中物理学的具体应用
电学方面
在现代生活中,电力知识的应用频繁,比如,微波炉加热食物。在加热食物过程中,微波炉电能会转化成电磁能,进而转化为食物所需的热能,短时间内会产生较多的热量,制热食物,给忙碌中的人们带来了极大地便利。
就家用电器而言,在不使用情况下,处于待机状态,指示灯亮着,仍然会消耗电能,会增加日常生活中电气设备能耗。部分电能转化为光能,不断产生热量,对家用电器造成不同程度的损害,提高故障发生率,会缩短家用电器使用寿命。针对这种情况,在日常生活中,如果不使用家用电器,要及时将电源拔掉,使其处于关闭状态,降低设备能耗的基础上,提高设备运行性能。也就是说,在应用物理学知识中,我们要积极参与到对应的实验探究中,亲自动手操作中理解对应的物理电学知识,科学解决生活中遇到的电路问题。
以“火警报警器”为例,在实验探究过程中,我们要巧妙利用基本实验器材,导线、电压表、滑动变阻器等,要以电路图为基点,正确连接电路,合理改变电路中传感器阻值,仔细观察电路中电流表以及电压表变化情况,准确记录读数,客观分析电路分支电阻对分支电流、电压影响,进行合理化计算,深入了解生活中火警报警器结构性能、工作原理。以“废旧电池循环利用”为例,在学习过程中,我们可以根据废电池特征、循环利用要求等,进行相关的探究实验。
我们先要科学查询相关资料,做好探究实验准备工作。在探究实验过程中,我们要以电路图为基点,准确测量废旧电池的电压、容量的基础上,准确把握废旧电池空载电压、标称电压二者间的差异性,再对比分析新旧电池,发现和新电池相比,废旧电池有着更大的内阻,内部能量消耗也特别大。旧电池仍然有电流输出,电量明显减少,在实际应用中,需要多次充电。在该实验探究过程中,我们也能更好地理解电学章节中抽象化的电压以及容量测量知识,加以优化利用,客观解释生活中的相关物理现象,科学处理手机、电子玩具等中的电池,变废为宝,实现循环利用,降低对周围环境的污染程度。在进行相关实验操作之后,我们可以利用掌握的电路新旧知识,科学解决生活中的相关电路问题,比如,电灯变暗。我们可以巧妙利用电路动态分析知识,明确电路电灯变暗具体原因,比如,串联电阻变大,及时更换电阻,确保电路电灯可以正常照明。也就是说,我们可以根据其生活中应用,来验证电路章节所学的电路知识,进一步消化、吸收电路知识,再将其应用到日常生活中,科学解决生活中的实际物理问题。此外,在学习电学知识中,我们需要准确理解并掌握一系列物理概念、定理等知识,但有些概念、定理知识复杂化,比如,“并同串反”定理。在掌握过程中,我们可以根据其在现代生活中的具体应用,合理理解该定理,“并同”是指在日常生活中,并联电路电阻阻值动态变化,电阻、电功率等发生正比例变化;“串反”是指如果串联电路电阻阻值发生变化,其对应电阻、电压等发生反比例变化。
热学方面
在现代生活中,人们进行的多项活动都和天气有着密不可分的联系,而天气又和高中物理学中的热学知识息息相关。在夏季,人们会在地面上洒上适量的水,在水蒸发作用下,降低附近环境温度;在冬季,人们采用喝热水的方法,在热传导作用下,让身体变暖,避免身体温度随着外界温度持续降低。在冬季农作物种植中,农民会巧妙利用“白天放水、夜间灌水”二者相結合形式,充分发挥水比热容优势,确保农作物苗木健康生长,避免因冬季外界温度较低,冻坏农作物,有效降低农作物生产成本。同时,在日常生活中,当我们经过饭店的时候,总会闻到一股饭菜香味,经过垃圾堆的时候,会闻到一股臭味。在学习热学知识后,我们可以利用相关知识来解释生活中这一常见现象,这和分子热运动有着密不可分的联系,也可以用来解释夏天味道为什么比冬天浓,这是因为分子热运动和温度紧密相连。在分子热运动现象作用下,夏季垃圾臭味会更浓,我们要注重生活垃圾的合理化堆放,降低垃圾对周围环境的污染程度,有效提高周围空气质量。此外,在日常生活中,人们都喜欢吃煮熟的鸡蛋,来补充身体所需的营养物质。在剥鸡蛋过程中,鸡蛋蛋白随着鸡蛋壳被剥下的现象特别常见。
在学习热学知识之后,我们可以利用热学中的“热胀冷缩”知识,来解释生活中这一常见的物理现象。物体伸缩情况和自身密度相关,密度较大的物体伸缩效果更好。鸡蛋壳内部由蛋白、蛋黄组成,二者伸缩情况并不相同。煮熟的鸡蛋已被加热,鸡蛋壳、蛋白二者的伸缩程度也会不同,蛋壳中的蛋白不断膨胀,和蛋壳紧紧相连。
在解决该物理问题中,我们利用“热胀冷缩”原理,先将鸡蛋在凉水中放置一会儿。在冷水作用下,煮熟的鸡蛋蛋壳温度会不断降低,出现收缩现象,但鸡蛋壳中的蛋白温度降低较慢,并没有出现收缩现象,会不断受到鸡蛋壳的挤压,但蛋白产生收缩现象的时候,鸡蛋壳不再发生收缩现象,鸡蛋壳、蛋白二者处于分离状态,可以轻易将鸡蛋壳剥下。
声学与光学方面
在现代生活中,物理学中声学知识的应用也非常广泛,生活中“打电话”这一现象便是声学知识应用的最好见证。在接听电话的过程中,我们可以第一时间根据声音,判断出打电话来的朋友是谁。在解释这一常见物理现象中,我们可以利用声学中的音色知识来解释,这是因为在日常沟通、交流中,我们已记住了对方声音特征,也就是所谓的“听音识人”。在学习声学知识之后,我们可以用声学知识解释生活中“敲物辨质”现象。人们常采用敲击物体这一方法来辨别物体质量,尤其是瓷器类物品,敲击过程中,不同品质的物体发出的声音并不相同。在光学方面,光在人们日常生产生活中占据重要位置,比如,教室中的灯管。和白炽灯相比,灯管具有更好的节能效果,可以在一定程度上降低日常能耗。白炽灯极易产生大面积阴影,灯管下的光为平行光,可以减小阴影面积。又比如,在晚上,汽车内部不能开灯。这是因为如果开灯,在挡风玻璃作用下,产生的反射光会干扰车内驾驶人员视线,提高驾驶安全风险系数,只需要借助反光镜,驾驶人员便能随时观察路上行车情况,安全驾驶。
力学方面
在学习力学内容之后,我们也可以利用对应的力学知识去解释生活中某些物理现象。以“滑冰”为例,这是很多年轻人喜欢的一项运动,特别是冬季。滑行是否顺利和地面粗糙程度紧密相连,我们可以用力学中的“摩擦力”章节中 “摩擦力大小和接触面光滑度相关”这一力学知识来解释。如果冰面光滑程度较高,摩擦力较小,滑冰者滑行也更加顺畅,反之亦然。在刚开始滑冰的时候,我们大都会采用手推墙方法顺利滑行,其应用了力学中的“力的作用是相互的”知识点。以“足球运动”为例,在进攻方射门过程中,防守方会巧妙利用行进路线,“拦截”足球。我们可以利用“力会改变物体运动状态”这一知识点来解释该力学现象。这是因为在不受任何力作用下,物体自身运动状态并不和发生变化,在“拦截”过程中,进攻方手中的足球会受到力的作用。足球运动状态随之发生变化,足球运动状态变化,无法按照原有的运行状态前行。以“洗衣机脱水原理”为例,在向心力作用下,洗衣机脱水桶、衣服二者处于在垂直状态,竖向产生的重力、摩擦力方向相同,摩擦力、支持力又存在某种关系。洗衣机被启动之后,内部的水会不断进行圆周运动,随着转速不断增加,洗衣机内部向心力逐渐增大,而衣服在水方面的附着力将会不断减小,水、衣服二者分离,达到脱水的目的。
结论
总而言之,在学习高中物理学知识中,我们要注重其在现代生活中的具体应用,多层次巧妙利用光学、电学、力学等知识,验证书本上所学的理论知识,解释生活中的物理现象,并在实践探究中积累丰富的物理知识与生活经验,科学培养物理思维的基础上,不断提高自身綜合素养。
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(作者简介:李乐天,四川阆中东风中学。)