乘車與物理

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，現(xiàn)代生活中最重要的交通運輸工具——汽車，與我們的生活走得越來越近了。在與汽車頻繁的接觸中，如果你能注意仔細觀察認真思考，可能會發(fā)覺：在汽車的設(shè)計和使用中涉及了物理知識中的方方面面。在乘坐汽車的過程中你更容易體驗觀察到很多物理知識。

如你在車上，當(dāng)汽車啟動或鳴喇叭時，你可感到刺耳的噪聲。即體驗到噪聲產(chǎn)生的原因——物體無規(guī)則振動（圖1噪聲的波形圖）與噪聲傳遞能量刺耳，會使人心煩意亂、焦躁不安。

當(dāng)汽車行駛中，注意觀察車前側(cè)的觀后鏡（圖2），你可看到車后的視野很廣闊。再仔細觀察鏡面，它竟是一個凸面鏡，凸面鏡可以擴大視野，這是由于光線射到凸面鏡起發(fā)散作用的緣故（見圖3甲）。如果你有機會觀察汽車頭燈，可見到燈是在凹面鏡的焦點上（遠距光燈）或焦點附近（近距光燈），這是因為凹面鏡能使平行光線會聚在焦點上（圖3乙），而當(dāng)光源放在凹面鏡焦點處，則發(fā)出的光被反射后平行射出的緣故。汽車前面的擋風(fēng)玻璃安裝成有一定斜度，但它仍能像平面鏡那樣反射光線成像。汽車在夜間行駛時，你坐在車上，就很容易看到擋風(fēng)玻璃成的像。因此夜間行車，車內(nèi)一般不開燈，這樣，以防止車內(nèi)乘客在司機前的擋風(fēng)玻璃上成像，干擾司機的駕駛判斷。

你在乘汽車過程中，遇到過緊急剎車的情況嗎？當(dāng)汽車在較高速度行駛時，突然緊急剎車，乘客都向前傾倒（圖4），這是什么原因呢？這是由于慣性而不能立即停止的緣故。

在你學(xué)過《內(nèi)燃機》后，對內(nèi)燃機（如汽油機）的吸氣、壓縮、活塞轉(zhuǎn)動做功，以及排氣等的工作情況，僅是從圖中（圖5）來認識了解；如果你乘車時，就可觀察到，駕駛員對汽車的點火啟動內(nèi)燃機；體察到車身振動以及排氣、車身繼續(xù)前進等情況，從而可引起你想象內(nèi)燃機中四個沖程循環(huán)連續(xù)工作的“具體情況”。這樣就能加深了解內(nèi)燃機的工作原理。

在乘汽車（或接近汽車）過程中，你還可仔細體察汽車中還有哪一些物理知識的應(yīng)用？除上述外，現(xiàn)按初中物理課本，分析綜合整理如下，以供學(xué)習(xí)參考。

一、力學(xué)方面

1.汽車的底盤質(zhì)量都較大，這樣可以降低汽車的重心，增加汽車行駛時的穩(wěn)度。

2.汽車的車身設(shè)計成流線型，是為了減小汽車行駛時受到的阻力。

3.汽車前進的動力與地面對主動輪的摩擦力（主動輪與從動輪與地面的摩擦力的方向相反）。

4.汽車在平直路面勻速前進時，牽引力與阻力互相平衡，汽車所受重力與地面的支持力平衡。

5.汽車拐彎時：①司機要打方向盤——力是改變物體運動狀態(tài)的原因；②乘客會向拐彎的反方向傾斜——由于乘客具有慣性。

6.不同用途的汽車的車輪還存在大小和個數(shù)的差異——這與汽車對路面的壓強大小相關(guān)。

7.汽車的座椅都設(shè)計得既寬且大，這樣就減小了對坐車人的壓強，使人乘坐舒服。

汽車快速行駛時，車的尾部會形成一個低氣壓區(qū)，這是我們常常能在運動的汽車尾部看到卷揚的塵土形成原因。

8.交通管理部門要求：①小汽車的司機和前排乘客必須系好安全帶（圖6）——這樣可以防止慣性的危害；②嚴禁車輛超載——不僅僅減小車輛對路面的破壞，還有減小摩擦、慣性等；③嚴禁車輛超速——防止急剎車時，因反應(yīng)距離和制動距離過長而造成車禍。

9.簡單機械的應(yīng)用：①方向盤、車輪、開窗搖柄等都是輪軸；②調(diào)速桿，自動開關(guān)門裝置是杠桿。

10.汽車爬坡時要調(diào)為低速：由P=Fv，功率一定時，降低速度，可增大牽引力。

……（自行補充）

二、熱學(xué)方面

1.汽車發(fā)動機常用柴油機或汽油機——它們是內(nèi)燃機——利用內(nèi)能來做功。

2.發(fā)動機外裝有水套，用循環(huán)流動的水幫助發(fā)動機散熱——水的比熱容大。

3.冬天，為防凍壞水箱，入夜時要排盡水箱中的水——防止熱脹冷縮的危害。

4.小汽車的后窗玻璃板中嵌有一道道的電熱絲——它可以防止車內(nèi)形成的霧氣附著于玻璃上、凝結(jié)。

5.剛坐進汽車或有汽車從你身旁駛過時，會聞到濃濃的汽油味——擴散現(xiàn)象。

6.空調(diào)車車窗玻璃設(shè)計成雙層的原因——防止傳熱。

7.環(huán)保汽車使用氣體燃料，可減小對大氣的污染。

……（自行補充）

三、電學(xué)方面

1.汽車的發(fā)動機常用低壓電動機起動：電動機是根據(jù)磁場對電流的作用的道理制成的，工作時把電能轉(zhuǎn)化為機械能。

2.汽車上的電動機（汽車電機）常用車載（蓄電池）供電。汽車運行過程中可以利用的車輪帶動車載發(fā)動機發(fā)電，給蓄電池充電。給蓄電池充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，此時蓄電池是用電器；用蓄電池給電動機供電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，此時蓄電池才是電源。

3.車載蓄電池還被用來為汽車上配裝的電扇、收錄機、CD機及各種用途的電燈供電，這是電能轉(zhuǎn)化為機械能、聲能、光能等等。

4.油罐車的尾部通常要掛一條鐵鏈直達路面，這樣做有利于使運輸過程中因顛簸而產(chǎn)生的靜電荷迅速傳到大地上，避免因靜電的火花放電而帶來災(zāi)難。

5.車燈發(fā)光：電能——光能。

……（自行補充）

四、聲學(xué)、光學(xué)方面

……（自行補充）

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