一、火車(chē)沿直軌道勻速行駛，坐在車(chē)上的乘客向上拋出蘋(píng)果，蘋(píng)果會(huì)落回手中嗎初中物理教材第十二章第五節(jié)“牛頓第一定律”中最后以問(wèn)題的形式提：火車(chē)沿直軌道勻速行駛，坐在車(chē)上的乘客向上拋出蘋(píng)果，蘋(píng)果會(huì)落回手中嗎[2]？顯然教材這樣安排是想讓學(xué)生親自動(dòng)手動(dòng)腦來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)然讓所有的學(xué)生當(dāng)天都乘坐火車(chē)來(lái)體驗(yàn)這種現(xiàn)象是不可能的，可是在乘坐公共汽車(chē)回家的同時(shí)，學(xué)生也可以完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)。我們不用拋出蘋(píng)果僅需要將自己拋出即可，在直線勻速行駛的公共汽車(chē)?yán)锿瑢W(xué)們可以跳起來(lái)，當(dāng)你落下時(shí)看自己是不是仍舊在原地？答案是肯定的?？墒怯腥藭?huì)想，汽車(chē)在開(kāi)行，當(dāng)人在空中這段時(shí)間里，汽車(chē)已經(jīng)前進(jìn)了一段距離，落下去的位置應(yīng)該在原地的后面。面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，《十·（1）》中就類(lèi)似問(wèn)題給出了回答。書(shū)中問(wèn)道：在高速行駛的火車(chē)?yán)锵蛏咸鸬娜耍瑸槭裁慈耘f落在原地？原來(lái)事實(shí)是這樣的：物體的運(yùn)動(dòng)都要遵照一定的客觀規(guī)律。牛頓第一定律說(shuō)明“物體在不受力的情況下，它的運(yùn)動(dòng)情況是不會(huì)改變的”。在行駛的火車(chē)?yán)铮藗儽M管站著不動(dòng)，實(shí)際上他們已經(jīng)隨著火車(chē)前進(jìn)，當(dāng)他向上跳起的時(shí)候，他仍然以同樣的速度隨著火車(chē)前進(jìn)，因此他落下也就仍舊在起跳的原地了。二、坐在汽車(chē)上為什么要系上安全帶《十·交》問(wèn)道：汽車(chē)安全帶有什么作用？答案是這樣的：汽車(chē)在剎車(chē)或急轉(zhuǎn)彎時(shí)，乘車(chē)者在慣性的作用下會(huì)不由自主的前傾或右傾，如果這時(shí)系上安全帶就能防止乘車(chē)者向前撞而受傷[4]。至此我們是知道了安全帶的作用，但是如果我們沒(méi)有學(xué)習(xí)牛頓第一定律，問(wèn)題就又會(huì)出現(xiàn)：什么是慣性？在學(xué)習(xí)了初中物理第十二章第五節(jié)“牛頓第一定律”后我們知道了慣性的定義即：物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不改變的性質(zhì)叫做慣性。同時(shí)，在本節(jié)“科學(xué)世界”中也將“汽車(chē)安全帶”作為閱讀材料供讀者了解。結(jié)合所學(xué)的知識(shí)與日常經(jīng)驗(yàn)，我們更深層次的了解了安全帶的重要性，乘車(chē)駕車(chē)安全應(yīng)先從“安全帶”做起。三、風(fēng)是怎樣形成的《十·地》中解釋?zhuān)L(fēng)就是水平運(yùn)動(dòng)的空氣?？諝猱a(chǎn)生運(yùn)動(dòng)主要是由于地球上各緯度所接受的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不同而形成的[4]。有的同學(xué)會(huì)問(wèn)到：“太陽(yáng)輻射”與我們初中物理第十一章第五節(jié)學(xué)習(xí)的“密度與社會(huì)”有什么關(guān)系，為什么都會(huì)涉及到“風(fēng)是怎樣形成的”問(wèn)題。課本中說(shuō)，空氣受熱膨脹，密度變小而上升，熱空氣上升以后，溫度低的冷空氣就從四面八方流過(guò)來(lái)，從而形成了風(fēng)[2]。結(jié)合《十·地》中的解釋?zhuān)覀儾琶靼自瓉?lái)在赤道和低緯度地區(qū)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度不同，因此高緯度與低緯度之間有了溫度差異，形成了南北之間的氣壓梯度，使空氣做水平運(yùn)動(dòng)而形成了風(fēng)。四、為什么輪船不會(huì)沉到水里眾所周知，當(dāng)我們將一塊鐵放入水中時(shí)它會(huì)“毫不猶豫”地沉入水底，那為什么用鋼鐵制造的輪船可以安然無(wú)恙地行駛在大海之上？在學(xué)習(xí)了初中物理第十四章的浮力計(jì)算公式 后。本章第六節(jié)“浮力應(yīng)用”給出了答案：用密度大于水的材料制成能夠浮在水面上的物體，必須使它們能夠排開(kāi)更多的水，根據(jù)這個(gè)道理，人們用鋼鐵制成了輪船[2]?！妒そ弧分杏妙?lèi)似的辦法解釋了這種現(xiàn)象：同樣體積的水雖然比鋼鐵輕的多，卻能產(chǎn)生巨大的浮力，船身在水下占據(jù)的位置越大（也就是上面講的排開(kāi)水的體積越多）水對(duì)它的浮力也就越大，所以又大又重的輪船能浮在水面上[4]。五、為什么車(chē)輪上裝了滾珠軸承，就變得輕便了同樣在高中物理必修1第三章第三節(jié)學(xué)習(xí)了滑動(dòng)摩擦力后，摩擦力在日常生活中的利用和防止同學(xué)們都是一目了然。本節(jié)“做一做”讓同學(xué)們自己動(dòng)手把滾珠粘上潤(rùn)滑油后放入“軸碗”，中間穿上軸，就成了滾動(dòng)軸承。那為什么不直接穿上軸，而要在中間放上滾珠呢？我們?cè)凇妒ぃ?）》中找到了答案：在一般情況下，滾動(dòng)摩擦力只是滑動(dòng)摩擦力的四十分之一到六十分之一，所以沒(méi)有裝滾動(dòng)軸承的車(chē)子，車(chē)輪與軸承之間的摩擦力是滑動(dòng)摩擦力，阻力比較大，這樣軸承不但容易磨損，而且車(chē)子也跑不快。裝上滾珠軸承的車(chē)輪自然就將滑動(dòng)摩擦力變成了滾動(dòng)摩擦力，減少了阻力，車(chē)子也就變得輕便了[3]。六、橋梁為什么會(huì)有引橋不管是水上橋梁還是陸路橋梁，它們有一個(gè)共同點(diǎn)即現(xiàn)代橋梁都有很長(zhǎng)的引橋。引橋有什么作用？為什么橋梁要有引橋？《十·交》中的解釋是：為了讓橋梁下面順利地通行大型船只或大型車(chē)輛，橋孔就必須留有足夠的凈空高度，這樣就必須把橋造地高一些。橋高了橋與地面間的坡度就會(huì)增加[4]。引橋就是橋和路之間的“過(guò)渡”，把路面逐漸降低或逐漸抬高，使得車(chē)輛能夠平緩的上下橋梁。引橋的作用在《十·交》中有了了解，但從物理學(xué)的角度又怎么解釋它的原理呢？在高中物理必修1第三章第五節(jié)“力的分解”中我們找到了引橋的事例，課本中以一個(gè)例題引入：把一個(gè)物體放在傾角為 的斜面上，物體受到豎直向下的重力，但它并不能豎直下落，從力的作用效果看，應(yīng)該怎樣將重力分解（如圖1—1所示），兩個(gè)分力的大小與斜面傾角有什么關(guān)系？分解后我們可得：F1=G；F2=G，可以看出當(dāng) 角減小時(shí)F1減小。當(dāng)車(chē)輛行駛在引橋上面，上橋時(shí)F1為阻力，阻礙汽車(chē)前進(jìn)，因此F1小一點(diǎn)比較好；下橋時(shí)F1使運(yùn)動(dòng)加快，為了行駛安全F1也應(yīng)該小一些。由此分析可知 角應(yīng)盡量小一些，即引橋應(yīng)盡量的長(zhǎng)些。七、為什么鋼軌里外不是一般高《十·科》中指出：火車(chē)鋼軌之所以里外不一般高是因?yàn)槲矬w沿圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心力。離心力的大小與物體的質(zhì)量、圓周的半徑以及運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)系。火車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)由于質(zhì)量大、速度快，產(chǎn)生的離心力很大?；疖?chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)因?yàn)殡x心力火車(chē)就會(huì)向外側(cè)傾，為了使火車(chē)不向外傾倒，就一定要把外面的鋼軌墊的比里面的鋼軌高一些[4]。我們知道離心力這個(gè)概念在在中學(xué)物理教材并未給以詳細(xì)的闡述，相反在講到圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)“向心力則是重中之重。在高中物理必修2第五章第五、六、七節(jié)學(xué)習(xí)了物體做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律后，第八節(jié)給出了許多生活中常見(jiàn)的圓周運(yùn)動(dòng)，其中典型的例子就是“鐵路的彎道”。在這里講到：如果轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)外軌一樣高，外側(cè)輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生了彈性形變，外軌對(duì)輪緣的彈力就是火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力，但是火車(chē)質(zhì)量太大，輪緣與外軌間的作用力太大，鐵軌和輪緣極易受損。鑒于這種情況，我們?cè)诮ㄔO(shè)鐵路時(shí)讓外軌略高于內(nèi)軌，這樣就會(huì)使軌道對(duì)車(chē)身的支持力略偏向內(nèi)側(cè)，使重力G與支持力FN的合力恰好指向內(nèi)側(cè)，這樣F就可以承擔(dān)一部分的向心力使得外軌與外輪緣的擠壓變小，在速度合適的情況下，F(xiàn)恰好能提供火車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，可使外軌和外輪緣免于擠壓。