物理的应用

浅谈物理的应用

物理学是最早形成的自然科学之一，它是一座知识的宝塔，基础雄厚。随着科技的发展和人类的进步，物理学研究的范围也越来越广。物理学可细分为力学、热学、电学、光学及相对论，还出现了量子力学、核物理、粒子物理学、凝聚态物理学和天体物理学等，它像一座建造中的大厦，愈加宏伟和庞大。生活中我们也处处可以看到物理的影子，从简单到复杂，从科学领域到生活，都离不开物理。它在生活中发挥着巨大的作用，推动着社会的发展。可以说，物理与生活同行。

一、力学在生活中的应用

从侧面看，汽车车轮的位置既不在车子的最边上，又不是靠近车子的中间，这是为什么呢？这跟结构力学有关，当车的轮子分别位于车子左右的四分之一处时，可以使车身在同样的荷载下弯矩最小，也就是内力最小，这样可以使车身材料得到充分利用，同时也更加安全，这就是力学的应用。当然，一辆小汽车涉及的力学知识远不止这些，还有流体力学，比如如何减小空气阻力等。 我们再来看看力学在液压千斤顶中的应用。如图是液压千斤顶的工作原理图。千斤顶由外壳、大活塞、小活塞、扳手、油箱等部件组成。工作原理是扳手往上走带动小活塞向上，油箱里的油通过油管和单向阀门被吸进小活塞下部，扳手往下压时带动小活塞向下，油箱与小活塞下部油路被单向阀门堵上，小活塞下部的油通过

内部油路和单向阀门压进大活塞下部，因杠杆作用小活塞下部压力增大数十倍，大活塞面积又是小活塞面积的数十倍，手动产生的油压将油挤进大活塞，由帕斯卡原理知大小活塞面积比与压力比相反。这样一来，手上的力通过扳手到小活塞上增大了十多倍（暂按15倍），小活塞到大活塞力又增大十多倍（暂按15倍），到大活塞（顶车时伸出的活动部分）力量=15×15=225倍的力量了。手上每用200牛力，就可以产生200×225=45000牛的力量，这样就可以托起4.5吨的重物了。用完后，有一个平时关闭的阀门被手动打开，油就被汽车重量挤回油箱了。 二、光学在生活中的应用

一部单反相机涉及哪些光学原理呢？除了简单的凸透镜成像原理、半导体光点感应原理及信息捕获原理外，还涉及偏振滤镜。偏振滤镜是一种选择性透过的透镜，由于它内部分子排列规则的特殊性，会阻挡一部分偏振光进入镜头，从而提高画面的饱和度和反差。此外单反相机还涉及降噪、减噪原理和镜头偏振等。降噪依靠的是图像处理器及降噪软件，这属于软件，但也与物理脱不了关系。所以数码单反是集光、机、电为一提的高科技综合技术产品，用到的知识和原理相当多，不胜枚举。

光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而制成的光传导工具。它涉及许多复杂的光学知识。光纤实际是指由透明材料做成的纤芯和在它周围采用比纤芯的

折射率稍低的材料做成的包层，并将射入纤芯的光信号经包层界面反射，使光信号在纤芯中传播前进的媒体。光纤通信的原理是：在发送端首先把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复成原信息。光纤通信中的光波主要是激光，由于激光具有高方向性、高相干性、高单色性等显著优点，因此又叫做激光—光纤通信。如今，光纤通信已经成为现代通信网的主要传输手段。

三、热能在军事中的应用

红外制导是利用红外探测器捕获和跟踪目标自身辐射的能量实现寻地制导的技术。红外制导技术是精确制导武器一个十分重要的技术手段，红外制导技术分为红外成像制导技术和红外非成像制导技术两大类。

红外成像制导是利用红外探测器探测目标的红外辐射，捕获目标红外图像的制导技术，其图像质量与电视相近，却可在电视制导系统难以工作的夜间和低能见度下作战。红外成像制导技术已成为制导技术的主要发展方向。红外成像探测器从70年代以来已由多元线阵发展到面阵，从近红外发展到远红外。红外凝视焦面阵列探测器的元件数，对近红外已达107个，对远红外已达到105个，探测率已达到1012～1014量级。红外成像制导系统的灵敏度和空间

分辨率都很高，动态跟踪范围大，可达1500～1800，有效作用距离远，抗干扰性好，具有更高的目标识别能力和制导精度。新的精确制导技术如红外成像制导、毫米波制导、合成孔径雷达制导、激光成像制导及双色红外、红外与毫米波复合、多摸导引头等成为目前精确制导武器制导系统主要的发展方向，具有广泛的应用前景。 四、物理在无人驾驶汽车中的应用

无人驾驶汽车技术设备包括雷达、车道保持系统、激光测距系统、红外摄像头、立体视觉、惯性导航系统、车轮角度编码器，当车辆行驶时，车内通过整个环境识别系统识别出道路状况，测量前方车辆的距离和速度，相当于驾驶员的眼睛；然后，车载主控计算机和相应的路径规划软件根据计算机视觉提供的道路信息、车前车辆情况及自身的行驶状态，决定是沿道路前进还是换道准备超车，相当于驾驶员的大脑；接着，自动驾驶控制软件按照需要跟踪的路径和汽车行驶动力学，向方向盘控制器、油门控制器和刹车控制器发出动作指令，操纵汽车按规划好的路径前进，起到驾驶员的手和脚的作用。可以说无人驾驶汽车集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体，是计算机科学、模式识别和智能控制技术、物理学高度发展的产物。

总之，物理与工农业生产、日常生活有极为密切的联系。物理规律本身就是对自然现象的总结、抽象和应用。生活中只要勤于观察，善于思考，勇于实践，敢于创新，就会发现物理就在身边。今

后教学中我们要促使学生树立科学意识，大处着眼，小处着手，经历观察、思考、实践、创新等活动，逐步掌握科学的学习方法，训练科学的思维方式，让学生拥有科学家的头脑，为今后美好的生活打下扎实的基础。