厨房中的物理常识

 

　　电学方面

 

　　①电饭煲煮饭、电炒锅烧菜、电水壶烧水是将电能转化为内能。

 

　　②排气扇（抽油烟机）将电能转化为机械能，利用空气对流进行空气变换。

 

　　③电饭煲、电炒锅、电水壶的三脚插头，插入三孔插座，防止用电器漏电和触电事故的发生。

 

　　④微波炉加热均匀，热效率高，卫生无污染。加热原理是利用电能转化为电磁能，再将电磁能转化为内能。

 

　　⑤厨房中的电灯，利用电流的热效应工作，将电能转化为内能和光能。

 

　　⑥厨房的炉灶（蜂窝煤灶，液化气灶，煤灶，柴灶）是将化学能转化为内能，即燃料燃烧放出热量。

 

　　力学方面

 

　　①电水壶的壶嘴与壶肚构成连通器，水面总是相平的。

 

　　②菜刀的刀刃薄是为了减小受力面积，增大压强。

 

　　③菜刀的刀刃抹油，为的是在切菜时，使接触面光滑，减小摩擦。

 

　　④菜刀柄、锅铲柄、电水壶把手有凸凹花纹，使接触面粗糙，增大摩擦。

 

　　⑤火铲送煤时，是利用煤的惯性将煤送入火炉。

 

　　热学方面

 

　　（1）与热学中的热膨胀和热传递有关的现象

 

　　①使用炉灶烧水或炒菜，要使锅底放在火苗的外焰，不要让锅底压住火头，可使锅的温度升高快，是因为火苗的外焰温度高。

 

　　②锅铲、汤勺、漏勺、铝锅等炊具的柄用木料制成，是因为木料是热的不良导体，以便在烹任过程中不烫手。

 

　　③炉灶上方安装排风扇，是为了加快空气对流，使厨房油烟及时排出去，避免污染空间。

 

　　④滚烫的砂锅放在湿地上易破裂。这是因为砂锅是热的不良导体，烫砂锅放在湿地上时，砂锅外壁迅速放热收缩而内壁温度降低慢，砂锅内外收缩不均匀，故易破裂。

 

　　⑤往保温瓶灌开水时，不灌满能更好地保温。因为未灌满时，瓶口有一层空气，是热的不良导体，能更好地防止热量散失。

 

　　⑥炒菜主要是利用热传导方式传热，煮饭、烧水等主要是利用对流方式传热的。

 

　　⑦冬季从保温瓶里倒出一些开水，盖紧瓶塞时，常会看到瓶塞马上跳一下。这是因为随着开水倒出，进入一些冷空气，瓶塞塞紧后，进入的冷空气受热很快膨胀，压强增大，从而推开瓶塞。

 

　　⑧冬季刚出锅的热汤，看到汤面没有热气，好像汤不烫，但喝起来却很烫，是因为汤面上有一层油阻碍了汤内热量散失（水分蒸发）。

 

　　⑨冬天或气温很低时，往玻璃杯中倒入沸水，应当先用少量的沸水预热一下杯子，以防止玻璃杯内外温差过大，内壁热膨胀受到外壁阻碍产生力，致使杯破裂。

 

　　⑩煮熟后滚烫的鸡蛋放入冷水中浸一会儿，容易剥壳。因为滚烫的鸡蛋壳与蛋白遇冷会收缩，但它们收缩的程度不一样，从而使两者脱离。

 

　　?磨菜刀时要不断浇水，是因为菜刀与石头摩擦做功产生热量使刀的内能增加，温度升高，刀口硬度变小，刀口不利；浇水是利用热传递使菜刀内能减小，温度降低。

 

　　（2）与物体状态变化有关的现象

 

　　①液化气是在常温下用压缩体积的方法使气体液化再装入钢罐中的；使用时，通过减压阀，液化气的压强降低，由液态变为气态，进入灶中燃烧。

 

　　②用焊锡的铁壶烧水，壶烧不坏，若不装水，把它放在火上一会儿就烧坏了。这是因为水的沸点在1标准大气压下是100℃，锡的熔点是232℃，装水烧时，只要水不干，壶的温度不会明显超过100℃，达不到锡的熔点，更达不到铁的熔点，故壶烧不坏。若不装水在火上烧，不一会儿壶的温度就会达到锡的熔点，焊锡熔化，壶就烧坏了。

 

　　③烧水或煮食物时，喷出的水蒸气比热水、热汤烫伤更严重。因为水蒸气变成同温度的热水、热汤时要放出大量的热量（液化热）。

 

　　④用砂锅煮食物，食物煮好后，让砂锅离开火炉，食物将在锅内继续沸腾一会儿。这是因为砂锅离开火炉时，砂锅底的温度高于100℃，而锅内食物为100℃，离开火炉后，锅内食物能从锅底吸收热量，继续沸腾，直到锅底的温度降为100℃为止。

 

　　⑤用高压锅煮食物熟得快些。主要是增大了锅内气压，提高了水的沸点，即提高了煮食物的温度。

 

　　⑥夏天自来水管壁大量“出汗”，常是下雨的征兆。自来水管“出汗”并不是管内的水渗漏，而是自来水管大都埋在地下，水的温度较低，空气中的水蒸气接触水管，就会放出热量液化成小水滴附在外壁上。如果管壁大量“出汗”，说明空气中水蒸气含量较高，湿度较大，这正是下雨的前兆。

 

　　⑦煮食物并不是火越旺越快。因为水沸腾后温度不变，即使再加大火力，也不能提高水温，结果只能加快水的汽化，使锅内水蒸发变干，浪费燃料。正确方法是用大火把锅内水烧开后，用小火保持水沸腾就行了。

 

　　⑧冬天水壶里的水烧开后，在离壶嘴一定距离才能看见“白气”，而紧靠壶嘴的地方看不见“白气”。这是因为紧靠壶嘴的地方温度高，壶嘴出来的水蒸气不能液化，而距壶嘴一定距离的地方温度低；壶嘴出来的水蒸气放热液化成小水滴，即“白气”。

 

　　⑨油炸食物时，溅入水滴会听到“叭、叭”的响声，并溅出油来。这是因为水的沸点比油低，水的密度比油大，溅到油中的水滴沉到油底迅速升温沸腾，产生的气泡上升到油面破裂而发出响声。

 

　　⑩当锅烧得温度较高时，洒点水在锅内，就发出“吱、吱”的声音，并冒出大量的“白气”。这是因为水先迅速汽化后又液化，并发出“吱、吱”的响声。当汤煮沸要溢出锅时，迅速向锅内加冷水或扬（舀）起汤，可使汤的温度降至沸点以下。加冷水，冷水温度低于沸腾的汤的温度，混合后，冷水吸热，汤放热。把汤扬起的过程中，由于空气比汤温度低，汤放出热，温度降低，倒入锅内后，它又从沸汤中吸热，使锅中汤温度降低。

 

　　（3）与热学中的分子热运动有关的现象

 

　　①腌菜往往要半月才会变咸，而炒菜时加盐几分钟就变咸了，这是因为温度越高，盐的离子运动越快的缘故。

 

　　②长期堆煤的墙角处，若用小刀从墙上刮去一薄层，可看见里面呈黑色，这是因为分子永不停息地做无规则的运动，在长期堆煤的墙角处，由于煤分子扩散到墙内，所以刮去一层，仍可看到里面呈黑色。

 

　　汽车上的物理常识

 

　　力学方面

 

　　①汽车的底盘质量都较大，这样可以降低汽车的重心，增加汽车行驶时的稳度。

 

　　②汽车的车身设计成流线型，是为了减小汽车行驶时受到的阻力。

 

　　③汽车前进的动力——地面对主动轮的摩擦力（主动轮与从动轮与地面的摩擦力的方向相反）。

 

　　④汽车在平直路面匀速前进时——牵引力与阻力互相平衡，汽车所受重力与地面的支持力平衡。

 

　　⑤汽车拐弯时：

 

　　a.司机要打方向盘——力是改变物体运动状态的原因；

 

　　b.乘客会向拐弯的反方向倾倒——由于乘客具有惯性。

 

　　⑥汽车急刹车（减速）时，

 

　　a.司机踩刹车——力是改变物体运动状态的原因；

 

　　b.乘客会向车行方向倾倒――惯性；

 

　　c.司机用较小的力就能刹住车――杠杆原理；

 

　　d.用力踩刹车——增大压力来增大摩擦；

 

　　e.急刹车时，车轮与地面的摩擦由滚动摩擦变成滑动摩擦。

 

　　⑦不同用途的汽车的车轮还存在大小和个数的差异——这与汽车对路面的压强大小相关。

 

　　⑧汽车的座椅都设计得既宽且大，这样就减小了对坐车人的压强，使人乘坐舒服。

 

　　⑨汽车快速行驶时，车的尾部会形成一个低气压区，这是我们常常能在运动的汽车尾部看到卷扬的尘土形成原因。

 

　　⑩交通管理部门要求：

 

　　a.小汽车的司机和前排乘客必须系好安全带——这样可以防止惯性的危害；

 

　　b.严禁车辆超载——不仅仅减小车辆对路面的破坏，还有减小摩擦、惯性等；

 

　　c.严禁车辆超速——防止急刹车时，因反应距离和制动距离过长而造成车祸。

 

　　简单机械的应用：

 

　　a.方向盘、车轮、开窗摇柄等都是轮轴；

 

　　b.调速杆，自动开关门装置是杠杆。

 

　　汽车爬坡时要调为低速：由P=Fv，功率一定时，降低速度，可增大牵引力。

 

　　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。

 

　　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发动机外装有水箱，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。

 

　　⑥空调车车窗玻璃设计成双层的——防止传热。

 

　　⑦环保汽车使用气体燃料，可减小对大气的污染。

 

　　电学方面

 

　　①汽车的发动机常用低压电动机起动：电动机是根据磁场对电流的作用的原理制成的，工作时把电能转化为机械能。

 

　　②汽车电动机（汽车电机）常用车载电瓶（蓄电池）供电，汽车运行过程中可以利用的车轮带动车载发电机发电，给蓄电池充电。给蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，此时蓄电池是用电器；用蓄电池给电动机供电时，化学能转化为电能，此时蓄电池才是电源。

 

　　③车载蓄电池还被用来为汽车上配装的空调、电扇、收录机、CD机及各种用途的电灯供电，方便地将电能转化为机械能、声能、光能等等。

 

　　④油罐车的尾部通常要挂一条铁链直达路面，这样做有利于使运输过程中因颠簸而产生的电荷迅速传到大地上，避免因静电放电而带来灾难。

 

　　⑤车灯发光：电能——光能。

 

　　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反回，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。

 

　　自行车上的物理常识

 

　　自行车上的摩擦知识

 

　　1.自行车外胎为什么要有凸凹不平的花纹？

 

　　摩擦力的大小跟两个因素有关：压力的大小、接触面的粗糙程度。压力越大，摩擦力越大；接触面越粗糙，摩擦力越大。自行车外胎有凸凹不平的花纹，这是通过增大自行车与地面间的粗糙程度，来增大摩擦力的，其目的是为了防止自行车打滑。

 

　　2.自行车为什么能前进？

 

　　当我们骑在自行车上时，由于人和自行车对地面有压力，轮胎和地面之间不光滑，因此自行车与路面之间有摩擦，不过，要问自行车为何能前进？这还是依靠后轮与地面之间的摩擦而产生的，这个摩擦力的方向是向前的。那前轮的摩擦力是干什么的？阻碍车的运动！其方向与自行车前进方向相反。正是这两个力大小相等，方向相反，所以自行车作匀速运动。不过，当人们在地上推自行车前进时，前轮和后轮的摩擦力方向都向后。

 

　　3.刹车以后，自行车为何能停止？

 

　　刹车时，刹皮与车圈间的摩擦力，会阻碍后轮的转动。手的压力越大，刹皮对车圈的压力就越大，产生的摩擦力也就越大，后轮就转动的越慢。如果完全刹死，这时后轮与地面之间的摩擦就变为滑动摩擦力（原来为滚动摩擦，方向向前），方向向后，阻碍了自行车的运动，因此就停下来了。

 

　　4.自行车哪些地方安有钢珠？为什么安钢珠？

 

　　在自行车的前轴、中轴、后轴、车把转动处，脚蹬转动处等地方，都安有钢珠。

 

　　人们骑自行车总是希望轻松、灵活、省力。而用滚动代替滑动就可以大大减小摩擦力，因此要在自行车转动的地方安装钢珠，我们可以经常加润滑油，使接触面彼此离开，这样就可以使摩擦力变得更小。

 

　　自行车上的杠杆、轮轴知识

 

　　1.自行车上的杠杆

 

　　①控制前轮转向的杠杆：自行车的车把，是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和自行车的平衡。

 

　　②控制刹车闸的杠杆：车把上的闸把是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以较大的压力压到车轮的钢圈上。

 

　　2.自行车上的轮轴

 

　　①脚蹬和花盘齿轮：组成省力轮轴（脚蹬半径大于花盘齿轮半径）。

 

　　②自行车手把与前叉轴：组成省力轮轴（手把转动的半径大于前叉轴的半径）。

 

　　③后轴上的齿轮和后轮：组成费力轮轴（齿轮半径小于后轮半径）。

 

　　自行车上的气压知识

 

　　1.自行车内胎充气：早期的各种轮子都是木轮、铁轮，颠簸不已。现代自行车使用充气内胎主要是使胎内的压强增大，可以起到缓冲的作用，同时可以减小自行车前进的阻力。

 

　　2.气门芯的作用：充气内胎上的气门芯，起着单向阀门的作用，只让气体进入，不让气体外漏，方便进气，保证充气内胎的密封。

 

　　自行车上的光学知识

 

　　自行车上的红色尾灯，不能自行发光，但是到了晚上却可以提醒司机注意，因为自行车的尾灯是由很多蜂窝状的“小室”构成的，而每一个“小室”是由三个约成90度的反射面组成的。这样在晚上时，当后面汽车的灯光射到自行车尾灯上，就会产生反射光，由于红色醒目，就可以引起司机的注意。

 

　　——END——

 

　　看完以上知识点，下面来几道题巩固一下吧。

 

　　刷题巩固

 

　　01、下列关于汽车行驶的表述不正确的是（）

 

　　A.汽车快速行驶时，尾部通常会卷起尘土，主要是由于汽车底部形成的低气压区导致的

 

　　B.汽车急刹车时，乘客会向成行进方向倾倒，主要是由离心力导致的

 

　　C.油罐车尾都通常会挂一条铁链直达地面，主要是为了避免静电放电导致灾难发生

 

　　D.汽车行驶时，车内一般都不开灯，主要是为了避免车内乘客在司机前的挡风玻璃上成像

 

　　【答案】B

 

　　【解析】汽车急刹车时，乘客会向车行进方向倾倒，主要是惯性的原因，而非离心力所致。

 

　　02、下列现象的物理解释错误的是（）

 

　　A.露珠呈球状——液体表面张力

 

　　B.铁轨铺在枕木上——减少压强

 

　　C.道路转弯镜——凸透镜对光发散

 

　　D.微波炉烤面包——涡流感应加热

 

　　【答案】C

 

　　【解析】第一步，本题考查物理知识，并选择错误项。第二步，道路转弯镜利用的是凸面镜对光的发散作用，而不是凸透镜，且凸透镜能够聚光而不能散光。因此，选择C选项。A项：液体表面张力是指作用于液体表面，使液体表面积缩小的力，在液体表面能够形成一层弹性薄膜。由于液体表面张力的作用，液体总是处于最小的体积状态，球形的体积是最小的，所以露珠呈球状。B项：火车对路基压力很大，为减小火车对地基的压强，必须增大受力面积，把钢轨铺在枕木上，可以增大火车与路基的受力面积，从而减小火车对路基的压强，防止压陷路基。D项：涡流感应在生活中的使用主要有电磁炉、金属探测器、高频感应冶炼炉等，微波炉一般利用微波带动水分子振动产生热量加热食物，但部分微波炉带有烤箱功能，当使用烤箱功能烤面包时，应用的就是涡流感应加热原理。

 

　　03、通常情况下，使用高压锅可以大大缩短食物的烹煮时间，节约能源。下列对其所用物理原理的解释正确的是（）

 

　　A.锅内蒸汽的压强增大，导致水的沸点降低

 

　　B.锅内水的沸点降低，导致蒸汽的压强增大

 

　　C.锅内蒸汽的压强增大，导致水的沸点升高

 

　　D.锅内水的沸点升高，导致蒸汽的压强增大

 

　　【答案】C

 

　　【解析】高压锅把水相当紧密地封闭起来，水受热蒸发产生的水蒸气不能扩散到空气中，只能保留在高压锅内，使高压锅内部的气压高于1个大气压，随着压强的增加，水的沸点将高于100℃，高压锅内部因此而形成高温高压的环境，饭就很快熟了。因此，选择C选项。

 

 

物理常识

 

　　一、基础物理学

 

　　(一)热力学三定律

 

　　热、电磁、光等现象和机械运动都是能量的不同形式，可以相互转化，并且遵循能量守恒定律。

 

　　热力学第一定律（能量守恒定律）：热力学系统如不吸收外部热量却对外做功，须消耗内能;不可能造出既不需外界能量又不消耗系统内能的永动机。

 

　　热力学第二定律：热机不可能把从高温热源中吸收的热量全部转化为有用功，总要把一部分传给低温热源。根据这个定律，任何热机的效率都不可能达到100%。

 

　　热力学第三定律：在科学家研究固体、液体、分子和原子的自由能的基础上，能斯特提出，在温度达到绝对零度(-273摄氏度)时，物质系统(分子或原子)无规则的热运动将停止。绝对零度不可能达到，但是可以无限趋近。

 

　　(二)电磁理论

 

　　1864年，麦克斯韦预言了电磁波的存在，并预言光是一种电磁波。1888年，赫兹发现了电磁波。麦克斯韦的电磁理论成为描述电磁运动的基本理论，被称为自然科学的第三次理论大综合。

 

　　磁悬浮列车：磁悬浮技术的研究源于德国，磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力(即磁的吸力和排斥力)来推动的列车。目前，世界上通用的三种磁悬浮技术一是以德国为代表的常导电式磁悬浮，二是以日本为代表的超导电动磁悬浮，这两种磁悬浮都需要用电力来产生磁悬浮动力。而第三种，就是我国的永磁悬浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他动力支持。

 

　　二、现代物理学

 

　　现代物理学通常是指20世纪初开始发展起来的物理学，包括相对论、量子力学、原子和原子核物理学、粒子物理学等，是物理学的重要组成部分。

 

　　(一)粒子物理学

 

　　粒子物理学研究比原子核更深层次的微观世界，物质的结构性质和在很高的能量下，这些物质相互转化的现象，以及产生这些现象的原因和规律。

 

　　迄今，人们已认识到构成物质的最小组成为三种粒子：轻子、夸克、媒介子。

 

　　作用在物质上的所有的力可归结为三种：引力、强力、统一的电弱力。(传统上将力分为四种：引力、电磁力、强力和弱力。上世纪60年代，物理学家发现弱力和电磁力是可以统一起来的，它们是一种事物的不同侧面，统称电弱力)

 

　　(二)相对论

 

　　相对论是爱因斯坦创立的物理学理论，描述物体的高速运动和相关的时空性质。相对论引发了现代物理学革命，同时也深刻地影响了人类的时空观。相对论包括狭义相对论和广义相对论。

 

　　(三)量子力学

 

　　量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。量子力学的产生和发展标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞跃。

 

　　三、现代宇宙学

 

　　多普勒效应：物理学上利用光波波长的相对移动量与相对运动速度成正比来测量物体的运动速度。科学家利用多普勒效应证实了宇宙是不断膨胀的大爆炸理论。

 

　　黑洞：所谓“黑洞”，是引力场很强的一种天体，就连光也不能逃脱出来。恒星的半径小到一特定值时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。

 

　　暗物质：指那些不发射任何光及电磁辐射的物质。暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。暗物质的总质量是普通物质的6.3倍，在宇宙能量密度中占了1/4，同时更重要的是，暗物质主导了宇宙结构的形成。中国首个极深地下实验室——“中国锦屏地下实验室”于2010年12月12日在四川雅砻江锦屏水电站揭牌并投入使用。

 

　　大爆炸理论：现代宇宙学中最有影响的一种学说。1932年勒梅特首次提出现代宇宙大爆炸理论，1946年美国物理学家伽莫夫正式提出大爆炸理论，认为宇宙由大约200亿年前发生的一次大爆炸形成的。

 

　　相关知识：生活中的物理常识

 

　　光的直线传播：日食和月食、小孔成像

 

　　光的折射现象：杯中的筷子会向上弯折、海市蜃楼的形成 

 

　　光的反射现象：水中倒影、镜子

 

　　听诊器：人的体内有些器官发出的声音，心肺、气管、胃等发生病变时，器官发出的声音在某些特征上会有所变化，医生通过听诊器能听出来，依此来诊断病情。

 

　　观后镜：汽车驾驶室外面的观后镜是一个凸镜。利用凸镜对光线的发散作用和成正立、缩小、虚像的特点，使看到的实物变小，观察范围更大，而保证行车安全。

 

　　挂衣钩：塑料挂衣钩紧贴在墙面上时，塑料吸盘与墙壁间的空气被挤出，大气压强把塑料吸盘紧压在墙壁上。挂衣服或书包后，塑料吸盘与墙壁产生的摩擦力，以平衡衣服或书包的重力，所以能挂住衣服或书包。

 

　　挑选瓷器：用手或其他物品轻敲瓷器，通过声音就能判断瓷器的好坏。因为有裂缝的碗、盆发出的声音的音色远比正常的瓷器差，通过音色这一点就能把坏的碗、盆挑选出来，当然实际还用辨别音调，观察形态等方法，但主要还是通过音色来辨别的。

 

　　监测灾情：通过监测次声波就可知道地震、台风的信息。因为次声波是频率低于20赫兹的声音，人类无法听到。一些自然灾害如地震、火山喷发、台风等都伴有次声波的产生，通过监测传来的次声波就能获取某些自然灾害的信息。 

 

　　汽车前窗：除大型客车外，绝大多数汽车的前窗都是倾斜的。当汽车的前窗玻璃倾斜时，车内乘客经玻璃反射成的像在车的前上方，而路上的行人是不可能出现在上方的空中的，这样就将车内乘客的像与路上行人分离开来，司机就不会出现错觉，避免因平面镜成像而造成事故。