孟婷蕊

（河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)，鄭州 450002）

以往我們?cè)诟咧形锢韺W(xué)習(xí)時(shí)主要側(cè)重于基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握，卻忽略了培養(yǎng)對(duì)物理本身的熱愛以及對(duì)物理知識(shí)學(xué)以致用的能力。物理學(xué)科是一門對(duì)既定規(guī)律的追根溯源和加以應(yīng)用，以帶給人類更大便利的學(xué)科，它的形成是人們對(duì)于生活中各種現(xiàn)象的總結(jié)與研究的結(jié)果。因此，為更加深入的學(xué)習(xí)物理知識(shí)，則需要在掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)的同時(shí)，使自己對(duì)物理學(xué)科有更深入的認(rèn)識(shí)，以了解這門學(xué)科的實(shí)用價(jià)值，并嘗試用已學(xué)的知識(shí)理解物理規(guī)律在生活中應(yīng)用的原理，最終達(dá)到對(duì)個(gè)人物理知識(shí)體系的完善與應(yīng)用能力的提高。

1 高中物理中的熱力學(xué)知識(shí)應(yīng)用

在古代，人們就已經(jīng)成功的應(yīng)用到了熱力學(xué)的相關(guān)知識(shí)，其中以熱脹冷縮的應(yīng)用最為普遍，這里通過東漢石門隧道、熱氣球兩個(gè)方面的應(yīng)用加以分析。在山川之間開鑿隧道是一項(xiàng)復(fù)雜、艱難的工程，由于缺乏有效的工具，古代開鑿隧道存在巨大的難度。但是，早在東漢永平年間，古人就利用自身的智慧開鑿出了石門隧道，其中使用了“火燒水激”的方法，其原理與熱力學(xué)中的“熱脹冷縮”相一致，通過高溫對(duì)巖石的烘烤，使其與巖石整體之間呈現(xiàn)出溫度上的巨大差異，在巖石達(dá)到一定溫度之后，迅速潑水降溫，使高溫巖石表面溫度急劇降低，在“熱脹冷縮”的作用下，巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生崩裂，降低了在巖石上開鑿隧道的難度，成功解決了早期巖石隧道的施工難題。

熱氣球也是熱力學(xué)知識(shí)在生活中應(yīng)用的又一經(jīng)典案例，與其它傳統(tǒng)航空器不同，熱氣球是利用了空間范圍內(nèi)溫度升高導(dǎo)致空氣膨脹，空氣密度相對(duì)于外部空氣密度降低，所產(chǎn)生的浮力使熱氣球與其搭載的東西能夠脫離地面，并借助動(dòng)力推動(dòng)裝置向固定的方向飛行。熱氣球的浮力大小與球體內(nèi)空氣溫度、球體體積直接相關(guān)，為使熱氣球升到更高的位置，可以通過加大噴燈供氣、供油量的方式實(shí)現(xiàn)，也可以減輕吊艙載荷來達(dá)到相同的目的。熱氣球的出現(xiàn)使人們第一次能夠通過飛行器進(jìn)行遠(yuǎn)距離的旅行，為人類進(jìn)一步探索天空奠定了基礎(chǔ)。

無論是石門隧道，還是熱氣球，都屬于高中物理熱力學(xué)知識(shí)在生活中的實(shí)際應(yīng)用，除此以外還有高壓鍋排氣閥等都屬于熱力學(xué)的范疇，善于發(fā)現(xiàn)生活中熱力學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，能夠有效提高自身對(duì)熱力學(xué)相關(guān)知識(shí)的理解。

2 生活中的光學(xué)知識(shí)應(yīng)用

作為高中物理知識(shí)體系中的主要內(nèi)容之一，光學(xué)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在建筑節(jié)能、醫(yī)學(xué)、軍事等多個(gè)方面。

2.1 建筑節(jié)能方面的光學(xué)知識(shí)應(yīng)用

隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，關(guān)于節(jié)能方面的技術(shù)研究越來越多，其中以現(xiàn)代建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的光學(xué)知識(shí)應(yīng)用較為典型。以大型商場(chǎng)為例，以往商場(chǎng)的建筑設(shè)計(jì)缺乏節(jié)能方面的考慮，以至于在室內(nèi)照明方面大量依靠電能，這不僅增加了商場(chǎng)的成本支出，也在某種程度上浪費(fèi)了大量的電能。為此，現(xiàn)代建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，為這一問題的解決提供了新的思路，設(shè)計(jì)出一款太陽(yáng)能光纖照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括太陽(yáng)隨動(dòng)跟蹤器、集光器、光纖傳導(dǎo)設(shè)備、反射終端組成。其中，太陽(yáng)隨動(dòng)跟蹤器可以根據(jù)太陽(yáng)具體位置選擇最佳的陽(yáng)光收集角度，集光器可以用來調(diào)整陽(yáng)光接受強(qiáng)度，光纖傳導(dǎo)設(shè)備依托光纖對(duì)光傳導(dǎo)過程中的低損耗優(yōu)勢(shì)將陽(yáng)光傳遞至各個(gè)反射終端，根據(jù)實(shí)際需要，反射終端可以對(duì)光照強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整。除太陽(yáng)能光纖照明系統(tǒng)以外，研究人員還設(shè)計(jì)出了反射鏡一次反射法、導(dǎo)光管法等，并已經(jīng)在不同建筑領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

2.2 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的光學(xué)知識(shí)

光學(xué)知識(shí)的應(yīng)用范圍除建筑領(lǐng)域以外，在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用案例也是數(shù)不勝數(shù)，以我們?nèi)粘z查過程中遇到的B超來說，它利用的就是超聲波反射原理。在實(shí)際使用過程中，探頭以垂直方向通過人體表面向體內(nèi)射出超聲波，超聲波在人體內(nèi)各組織間進(jìn)行傳播，當(dāng)遇到組織分界面，或者是組織內(nèi)表面非均勻處時(shí)則會(huì)產(chǎn)生回波，探頭接收到相關(guān)位置回波之后，會(huì)根據(jù)回波特性對(duì)其進(jìn)行定位與分析，進(jìn)而進(jìn)行B超呈現(xiàn)。這與我們學(xué)過的機(jī)械波的知識(shí)也有一定的相通之處。相比較X光檢查來說，B超的構(gòu)圖方式為縱切面式，與X光的縱向投影之間存在較大差別，因此，B超主要用于組織切面上的病變檢查。

2.3 光學(xué)知識(shí)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用研究

在軍事領(lǐng)域，高中物理知識(shí)中的光學(xué)部分起到了極為重要的作用，如激光制導(dǎo)、地形勘探、偽裝偵查等，都使用到了光學(xué)相關(guān)知識(shí)。以激光制導(dǎo)為例，由于早期武器定位系統(tǒng)存在較大誤差，以至于在實(shí)際使用過程中無法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確打擊。針對(duì)這一實(shí)際情況，研究人員提出以激光為引導(dǎo)的激光制導(dǎo)武器，該武器利用地面激光束的引導(dǎo)，由于激光在生活中并不常用，且激光在傳輸過程中保持較高的一致性，只有在目標(biāo)表面才會(huì)發(fā)生漫反射，此時(shí)，激光制導(dǎo)武器會(huì)根據(jù)目標(biāo)物上所反射出來的激光信號(hào)調(diào)整其飛行姿態(tài)，以確保能夠擊中目。

2.4 光污染的成因與防治

在如今的城市中，光污染對(duì)人們的生活造成了越來越大的影響。建筑大樓的玻璃幕墻以及各種涂料在明亮陽(yáng)光的照射下產(chǎn)生的反射光，不僅讓行人感到刺目，還會(huì)造成司機(jī)的視覺干擾導(dǎo)致車禍等后果，這些反射光射入室內(nèi)，還會(huì)影響居民生活。對(duì)于這些問題，可以在城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)時(shí)，利用光的折射反射等原理，對(duì)玻璃幕墻等進(jìn)行特殊造型設(shè)計(jì)，減少反射的太陽(yáng)光射向大街和居民樓內(nèi)，也可以使用新型的亞光外墻建筑材料進(jìn)行防治。同樣常見的還有汽車的遠(yuǎn)光氙氣車燈造成的眩光污染，這種燈燈光刺目，亮度極高，對(duì)交通安全造成極大威脅。對(duì)于這一問題，目前有效的解決方法是利用偏振原理，當(dāng)相向而行的兩車都使用45度角的偏振片前擋風(fēng)玻璃和車燈透鏡時(shí)，射入人眼的光就會(huì)大大減少，從而起到防止刺目的效果。

光污染并不是單純的某一方面的防治，它還有許多未解決的問題，而即使是一些簡(jiǎn)單的物理基礎(chǔ)知識(shí)，由上觀之，靈活應(yīng)用后也可以解決一些問題。

3 電磁學(xué)相關(guān)知識(shí)在生活中的應(yīng)用

高中物理知識(shí)中的電磁學(xué)知識(shí)在生活中的應(yīng)用可謂是隨處可見，電磁爐、軌道裂隙檢測(cè)等都用到了電磁學(xué)相關(guān)的知識(shí)，下面以電磁爐與軌道裂隙檢測(cè)為例講解相關(guān)電磁學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。

3.1 電磁爐的加熱原理

與傳統(tǒng)加熱方式不同，電磁爐的加熱不存在明火，在電磁爐的表面是一層高耐熱的陶瓷板，陶瓷板下方的多級(jí)線圈與電源相連接，在通電的情況下，線圈內(nèi)的電流會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，當(dāng)鐵質(zhì)或合金鋼炊具放置在電磁爐上時(shí)，由于電磁感應(yīng)的存在，將會(huì)在炊具內(nèi)部形成渦流，進(jìn)而產(chǎn)生渦流熱效應(yīng)，電磁爐的加熱過程也就完成。

然而，以電磁感應(yīng)為發(fā)熱原理的電磁爐在使用過程中也存在一些問題，其中最為明顯的就是接近陶瓷面板位置的溫度最高，炊具其它位置的溫度升高并不明顯，主要依靠炊具自身導(dǎo)熱。這是由于磁場(chǎng)的不可約束性導(dǎo)致，即便通過增加鐵芯等方式使磁通量增加，也并不能夠解決電磁爐普遍存在的加熱不均勻問題。

3.2 軌道裂隙檢測(cè)

無論任何一種軌道交通方式，都無一例外的存在金屬疲勞特性，在長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度工作狀態(tài)下，地鐵、高鐵、有軌電車等交通工具的軌道都會(huì)出現(xiàn)不同水平的裂隙，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，極易導(dǎo)致重大交通事故，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。針對(duì)這一情況，研究人員設(shè)計(jì)了一種高速軌道裂隙檢測(cè)工具，其中就用到了高中物理中電磁學(xué)的相關(guān)知識(shí)。

電磁波在空氣中的傳播速度與光速相同，為299792458米每秒，約等于3×108m/s，研究人員根據(jù)雷達(dá)原理，將一部雙工雷達(dá)安裝在軌道檢測(cè)車上，向軌道上持續(xù)發(fā)射電磁波，并接收軌道反射回來的電磁波。該軌道檢測(cè)車可以根據(jù)反射回來的電磁波的相位特征進(jìn)行軌道狀態(tài)圖譜繪制，從而確認(rèn)所測(cè)量軌道是否存在裂隙。

然而，這里需要注意的是，基于電磁波的軌道裂隙檢測(cè)裝置對(duì)空間電磁環(huán)境的純凈度要求較高，因此，為提高軌道裂隙檢測(cè)的精度，應(yīng)當(dāng)慎重選擇電磁波的頻率，從而避免外界電磁干擾的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

高中物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用并不僅僅局限于以上三個(gè)方面，物理學(xué)科的實(shí)用性和適用性可見一斑。因此，我們應(yīng)當(dāng)努力學(xué)習(xí)物理基礎(chǔ)知識(shí)，并結(jié)合生活中的應(yīng)用實(shí)踐加深對(duì)物理知識(shí)的理解，提高自身對(duì)物理知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣，在促進(jìn)個(gè)人物理基礎(chǔ)知識(shí)體系不斷完善的同時(shí)，提升自身理論實(shí)踐能力。