中学校本教材 我们周围生活中的物理中学物理组编[年] 目录力与生活一、运动场上的物理学 3二、风筝的力学原理及制作 5三、菜刀上的力学原理 8四、汽车上的新型刹车装置---ABS系统和自行车中的力学原理 11电与生活五、电视机的历史和原理 18六、等离子电视原理 26七、GPS系统简介 30八、喷墨打印机原理纵横谈 33磁与生活九、IC卡 36十、电磁炉工作原理 37十一、微波炉的工作原理 42十二、磁在发电机和电动机中的应用 46十三、磁在磁录音机和磁录像机中的应用 48十四、磁在新型汽车中的应用 49光与生活十五、太阳能的利用 50十六、红外热成像技术 53十七、地热资源及其开发利用 57十八、光纤理论与光纤结构 59十九、光与家居 60二十、光与我们生活 61原子与生活二十一、元素时钟 62力与生活一、运动场上的物理学一、钉鞋 田径比赛时，短跑运动员往往要穿上钉鞋，而长跑运动员如果也穿上钉鞋的话，那就会闹笑话了那为何短跑运动员要穿上钉鞋，而长跑运动员不能穿呢？同样都是钉鞋，为何跑步时穿的钉鞋只有前脚掌有钉子，而跳高时穿的钉鞋前后脚掌都有钉子呢？ 原来短跑时无论起跑还是途中跑，运动员都要竭尽全力地向后蹬地，靠地面对人的反作用力而迅速向前运动，如果穿上一般的运动鞋，由于鞋底和跑道之间的最大静摩擦力会小于运动员的后蹬力，运动员就会因打滑而向后移动（一般将这种现象称为滑蹭），若在短跑中运动员每跑一步都向后滑蹭一点，势必会影响运动员的成绩。
而穿上钉鞋后，由于钉子能扎入跑道，因而可以有效地防止滑蹭，所以短跑运动员穿上钉鞋是为了增大摩擦力 那长跑运动员跑步时为何不穿上钉鞋呢？原来滑蹭虽然会使运动员多跑一些距离，但由于滑蹭也会延缓脚与地面间作用的时间，减小了地面对人的反作用力，缓冲了对关节的冲击，可减轻运动员的疲劳程度，提高总成绩另一方面，长跑比的是耐力，不需要那么大的后冲力，因而滑蹭相对也小些再来说说跳高时穿的钉鞋为何前后脚掌都要有钉子原来跑步时只是前脚掌着地，而跳高时先是后脚掌着地，然后是前脚掌着地，因为跳高是利用助跑获得水平速度，再利用制动性起跳，将水平速度转化为向上的速度，钉鞋的后跟也有钉子就是为了产生制动作用二、跳高姿势 校运会上跳高运动员一般都采用跨越式跳高, 而少数采用背越式的运动员往往是成绩比较好的运动员，并且在世界大赛上，根本就看不到跨越式跳高，这又是什么原因呢？设想将人的头和脚连起来成一圆环（图1），则其重心大约在圆心O附近，也就是重心下移了所以当背越式跳高时，运动员总是背对横杆，将身体做成弓形，象拱桥一样（图2），这样做的目的是为了使其重心O′下移而跨越式跳高则如图3所示，二脚尽可能分开先后跨越横杆，这时人的重心O″是上移了。
因而跳高时采用背越式和跨越式的区别是：越过横杆时，人的重心分别在横杆的下方和上方，对某一运动员而言，他能将自己的重心提高的高度是一定的，因而对他来说跳高时，采用背越式肯定比采有跨越式跳得高些当然身体的柔软韧性越强，将身体弯曲的越厉害，重心就下移得越多，成绩就会越好，这就是跳高时背越式胜过跨越式的奥秘当然，有时在世界大赛中也能看到俯卧式跳高，运动员也是将身体做成弓形，只不过是脸朝横杆，也是将重心下移，原理与背越相似不过这种方法较背越式难为运动员掌握，因而采用的人较少三、滑冰不知你是否注意到滑冰运动员冰鞋滑过的地方总会留下一道的“白线”，过一段时间“白线”又消失了，这是什么原因呢？原来冰鞋下面的冰刀和冰面的接触面积很小，人穿冰鞋在冰面上时对冰的压强很大，压强大时会使冰熔点下降，再加上摩擦生热，就会使冰刀下面所接触到的冰在较低的温度下熔化成水，因此你所看到的“白线”实际上是冰化成的水，当冰刀滑过后由于压强又变小，因而水又会结成冰，这时“白线”自然就消失，这种现象在物理上被称为复冰现象所以冰上运动实际上是由于有了水做润滑剂，大大减小了冰刀和冰面的摩擦，才能确保运动员在冰上得以高速运动二、风筝的力学原理及制作风筝是我国最古老的一种民间艺术，放风筝是一项集休闲、健身及学习科学知识于一体的高雅娱乐活动，深受人民群众的喜爱，许多学校把“风筝的力学原理及制作”选为高中学生研究性学习的课题是非常恰当的。
让我们从形状最基本的风筝说起最简单的应是平板状的方形风筝了，这种风筝一般用两根长度不同的提线固定在风筝中轴上下适当的位置，使风筝在空中与风向成一定的迎角，下方装有两根一定长度和宽度的尾条，如图1所示让我们来分析风筝是如何上升以及保持姿态稳定的一、风筝的上升图2是平板状的方形风筝在空中稳定时的受力示意图风吹在风筝表面上，产生一个垂直于风筝面的压力F，这个力可以分解为水平方向的分力F2和竖直方向的分力F1F2的作用是使风筝远离，F1的作用是使风筝上升，同理，风筝线的拉力T也可以分解为水平和竖直两个分力T1、T2G为风筝的重力当风速较大时，压力F较大，竖直方向满足F1＞T2+G即F1-T2-G＞0风筝上升此时应该将风筝线放出，使水平方向满足F2＞T1，风筝远离风筝上升到一定高度和距离，风筝线重力大大增加，使得拉力T大大增加，而且风筝和竖直方向的角度减小，使得分力T2大大增加，当达到F1-T2-G＝0时风筝就不再上升，而是稳定在空中风筝刚放飞时，地面附近风速常常较小，往往需要人为助跑来加大风的压力F以满足上升的条件，这里应用了相对运动的原理二、风筝姿态的稳定图1所示的风筝如果没有尾条，在空中的姿态是很不稳定的，风筝面会以拉线方向为转动轴顺时针或逆时针方向转动或摇摆，若提线位置系得不合适，使得风筝的重心落在转动轴的上方，风筝还会头朝下颠倒过来，迅速栽向地面上。
给平板状风筝加上适当重量、适当长度的尾条是使风筝状态达到稳定的有效方法当风筝的身子转过一个角度时，尾条的方向由于所受重力和风力的方向不变而保持不变，从而产生使风筝回复原来位置的力矩，图3为顺着拉线方向正视风筝时的示意图，F1、F2为重力和风产生的拉力的合力在风筝平面内的两个分力；L1、L2为二力到转动轴O点的力臂，产生的回复力矩为:M=M1+M2=F1×L1+F2×L2，可以看出，当风筝的身子偏转的角度在0范围内时，力臂L1、L2随偏转角的增大而增大，从而保证了风筝姿态的稳定保持风筝姿态稳定除了加尾条的方法外，还有利用类似于飞机垂直尾翼的原理，增加与风筝平面垂直方向的投影面积的方法，其做法一般都采取使风筝面翘起成孤形，如图4所示，S1为风筝有效的迎风面积，S2为等效的垂直尾翼面积对飞机来说，当气流方向和机身长度方向一致时，垂直尾翼的迎风面积为零，不产生回复力矩；当机身由于不稳定因素而产生以通过质心的竖直轴线为轴的偏转时，垂直于尾翼的迎风面积就不为零，气流将产生垂直于尾翼面的压力，形成回复力矩，使机身回到原来位置同理，当风筝面以拉线方向为转动轴顺时针或逆时针方向转动或摇摆时，两侧空气将通过等效垂直尾翼面积产生对摇摆运动的阻力，同时迎面气流也将产生对垂直尾翼面积的压力，前者使摇摆减缓，后者产生回复力矩。
当风筝在放飞时受到风力后风筝面会弯曲成弧形，称为软翅风筝；也有一些风筝在制作时，用线将风筝面事先拉成弧形，都是利用上述原理使风筝姿态稳定三、风筝制作实例下面介绍风筝制作的几个典型实例，供同学们制作时参考1、十字风筝这种风筝用横竖两根竹条做骨架，横竹条长约45cm，宽厚均匀3mm，两头可稍薄；竖竹条长约62cm，宽厚均匀为3.5mm蒙面材料可采用皮纸、塑料薄膜、尼龙绸等，若用纸质材料，应用细线包边，防止撕裂在尾部粘上用蒙面材料做成的宽4cm，长约2.4m的长尾条，再将横竹条背面用细线拉紧，使风筝面变成弧形， 以增加飞行的稳定性这种风筝姿态的稳定主要靠长长的尾条提线用两根，大致位置见图5(a)2、王字风筝这种风筝以用四根竹条扎成王字形而得名，基本结构如图5(b)所示；三根横向竹条长55cm（下方的一根也可略短），竖向竹条长50cm，4根竹条宽厚均为3.5mm左右，蒙面及两根尾巴的材料同十字风筝风筝的飞行稳定依靠两根长长的尾巴，可以将尾条尾端粘在一起，使在空中象只书包提线用两根，位置如图示3、三角风筝这种风筝设计巧妙，飞行状态象伞翼机，主要是靠风筝面向上拱起成弧形达到姿态稳定的［见图6（c）］。
该种风筝用宽厚各3.5mm的三根竹条做骨架，另用一根粗细相仿的弹性竹条做背面的撑杆，一般用尼龙绸做蒙面其设计巧妙之处，一是用布面代替提线，增大了等效垂直尾翼面积，增加了稳定性［图6(a)］；二是背面的弹性竹条可以随风力大小改变弯曲程度，从而改变风筝向上拱起的程度，风力大时，需要较高的稳定性，弹性竹条就弯得厉害，风筝向上拱起的程度增大［图6(b)］，这种风筝的缺点是风力太大时背面撑杆会弯过头，使迎风面积大幅度减小，升力骤减，风筝会调头向下坠落，解决的办法是将背面撑杆改为稍短的无弹性硬杆，两端固定牢风筝的尺寸为：等腰三角形两根腰杆长85cm，中线杆长60cm，背面撑杆长度可试验决定，等腰三角形的底边靠尼龙绸自身的强度，也可加上几根短尾条作装饰三、菜刀上的力学原理 岁月在流逝，时光在荏苒，转眼间人类已从一个饱尽沧桑的旧世纪进入一个朝气蓬勃的新世纪，从原始人的汝毛饮血到现代的用着轻便的微波炉烹饪美味佳肴，从前古人怀着雄心壮志欲像鸟儿一般展翅飞翔的幻想，到至今人类真正能够冲出重霄实现梦想的飞机、宇宙飞等，这一切无一不说明着整个时代在进步，整个社会在向前发展，未来是那么神秘莫测！ 物理学，一门最贴近人们生活的学科，在大多数人们心目它是一门复杂、纷繁的学问，在一些初涉物理的同学眼中，它就是一个解不开的迷团，其实不然，即使一些物理学家对于物理这一学问也不能说无所不知，就是这一高深莫测的学问，在生活中也是随处可见的，如：烧饭，运用了电能转化为热能；天平运用了杠杆平衡的原理，所以物理是我们了解生活最好的一门学科。
背景： 一天在厨房见妈妈拿着菜刀在砍骨头，只见妈妈拿着把菜刀，对着刀板上的骨头这儿敲敲，那儿剁剁，可那骨头却“冥顽不灵”于是妈妈使劲往下一剁，这下可好，刀卡在骨头上了，着妈妈着急得样子，我突然想起物理课上教过的惯性，只要提起刀（卡有骨头），用力往刀板上砍，那么骨头便会断了，这是因为我们使劲把刀砍到刀板时，骨头已静止了，可刀仍保持原来的运动状态往下砍，所以只要加快下去的速度，骨头就会断了，后来，我便教妈妈运用这一原理来砍骨头 后来，我便想，现在市场上有各式各样的刀，那么哪些刀适合切水果，哪些刀适合砍骨头，哪些刀适合剁肉呢？还有当我们用同样一把刀的时候，不同的方法，手持不同的位置，施力的大小也不一样所以为了更好地了解有关知识，我们便决定对有关菜刀上的力学问题进行一下研究 具体实验： 1、首先，我们来了解一下有关菜刀上的杠杆问题杠杆包括力臂、力和支点力臂和力的乘积为力矩，当其中一个力矩的值固定时，另一个力矩的力臂越长那么所用的力越小，反之，则施力越大经过对杠杆知识的巩固，接下来我们将以实验来证明我们先固定切物体的支点（即阻力矩是固定的），然后改变手握刀把的位置，从而来改变动力臂，看施力的情况（如图1—1） 具体实验如下： 实验工具：一般的菜刀一把，两块大小相同的土豆 实验经过：我们把土豆放在刀板上，把刀固定在刀把上，然后试着将手握着刀把的前端，然后用力向下切土豆，接着，再将手握着刀把的后端，然后再切第二块相同大小的土豆。
实验结果：我们发现将手放在刀把后端切土豆轻松 接着，我们又做了另外一个实验，就是以刀尖为支点，。