校本教材——物理Word文档格式.docx
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想一想
推铅球要推得远,出手的仰角应采用45°
吗?
还是较45°
小些或大些?
许多中学物理教科书中,都讨论过样的问题:
设一抛体以一定的速率斜向抛射,如果空气阻力可以忽略,则它落回同一水平时,其水平距离以仰角为45°
时为最大。
但是,推铅球的抛掷点不是在地面上,而是离地一段高度h,如图所示。
图中表示,以同一出手速率作
45°
及40°
仰角抛掷,当落回抛掷点同一水平时,水平距离以45°
者较大。
但是,当它们落到地面时,水平距离却以40°
通过复杂的计算,获得以下的结论:
扒铅球欲得最大的距离,其出手的爷角应小于45°
这角度随出手速度的增大而增大,而随出手高度的增大而减小。
对出手高度为1.7米〜2米,而出手速度为8〜14米/秒的人来,出手仰角应为38°
〜42°
。
准确数字可从体育理论中由曲线查得。
至于其它掷类,受空气的作用力影响较大,各有不同的最佳仰角。
例如掷铁饼为30°
〜35。
;
标枪为28°
〜33°
;
链球为42。
〜44°
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第二章声的世界
耳朵听声和秘密
你是怎样听到声音的?
做一个耳朵模型,你就会明白:
你的耳朵如何把声音变成可传到大脑的信号,你的大脑有如何把信号转变成你听到的声音的。
1.用橡皮筋把塑料薄膜牢固地固定在纸筒的一端。
薄膜必须是光滑的。
2.把纸卷成一个锥形,用胶带粘牢3.用胶带将锥形的小边和纸筒的重叠处粘牢,就成了耳朵的模型。
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4.用橡皮泥把卡片固定在桌子上,用手电筒照射薄膜,使光点出现在卡片上。
5.对着锥形管大声唱和大声说话,光点就会快速抖动。
大声波使塑料薄膜上下晃动,光点也随之晃动。
大塑料薄膜就像耳道一端的鼓膜,它可把信号送到你的大脑中。
大你耳朵里的孔就是耳道的开口,耳道就像纸做的一个
管道。
大锥形管的作用就像你的外耳,声音直接对着他中心的孔。
检查耳朵
医生用一种特殊的的仪器可以检查耳朵的内部,使你的耳朵清洁和健康。
用这种方法,医生可以通过耳道
看到你的鼓膜。
研究土电话
你可能早就玩过'
土电话〃了:
用粗棉线(俗称'
小线〃)栓上两个纸盒,一人对着纸盒讲话,另一人把纸盒贴在耳朵上。
就听到了声音。
声波怎样在绷紧了的棉线里传播呢?
我们不妨改进一下'
土电话〃的实验,研究一下那根棉线上的声波。
找一段小线,在线中间拴上一面小镜子,线的一端拴在椅子背框上(或者由一位同学拉住),线的另一端穿在一个较大的纸盒子上。
拿住纸盒子,把线绷紧,让阳光照到镜子上,镜子的反射光线映到墙上。
线绷紧之
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后,镜子稳定下来了,它反射出来的光斑也就不再晃动了。
敲一下纸盒,纸盒发出了声响,与此同时你会看到,镜子反射出的光斑晃动了,它上下左右地摇晃着。
这个实验说明,声波在小线里传播时,出现了比较复杂的情况:
拴着镜子的那一点既有上下振动(与声的传播方向垂直),又有前后振动(与声波的传播方向一致)。
我们再看一看长纸板传声的情况。
找一块长纸板(或长些的木板),在纸板上放几小块纸屑或瓜子皮。
敲纸板的一端,另一端听到了声音。
同时观察小纸屑或瓜子皮,它们上下前后胡乱地移动着位量。
这个实验说明,固体表面传播声波时,也出现了复杂的情况。
1885年著名的英国物理学家瑞利在理论上指出,声波在固体表面传播时,会出现一种奇妙的表面声波。
表面声波是在固体表面(即两种介质的交界面)上传播的声波,它既不同于横波也不同于纵波,而是两者的合成。
1900年英国地震学家根据地震仪获得的记录,证实地震时地表面确实存在这种奇异的波,并且把它命名为瑞利波。
表面声波有许多种,瑞利波只是表面声波的一种模式。
表面声波并不神秘,你把石头扔到水里,在听到声响的同时会看到水面上荡漾起一个接一个的波纹,那就是在水面上传播的一种表面声波。
那水面就是两种介质(水和空气)的交界面。
尽管人类对声波的研究已经有几百年的历史,表面声波技术却是最近二十几年才兴起的。
:
L965年美国科学家怀特发明了一种仪器叫'
叉指换能器〃,这种仪器可以使电信号产生表面声波,也能使表面声波产生电信号。
从此,表面声波技术就在电视广播、通讯、雷达、电子计算机等各项技术中大显身手了。
听不懂自己
我们有这样的经验:
听录音机放出的自己的声音总觉得不太像,而在别人听来都认为像,这是这么回事呢?
我们平时听到的声音,可以通过两条不同途径传入耳内。
一条途径是通过空气,将声波的振动经过外耳、中耳一直传到内耳,最后被听觉神经感知。
别人听你的话,你自己(还有别人)听从录音机放出的自己的录音,都是通过空气途径传入耳内的。
对别人来说,直接听你讲话,或是听你的录首,由于都是听从空气里传来的声音,所以效果一样,即这两种声音是很像的。
另一条途径是通过骨头传播声音,这种方式叫'
骨导〃。
我们平时听自己讲话,主要是靠骨导这种方式。
从声带发出的振动经过牙齿、牙床、上下颌骨等骨头,传入我们的内耳。
因此,对我们自己来说,听自己讲话是通过骨导方式听到的。
由于空气和骨头是两种不同的传声没媒质,它们在传播同一声源发出的声音时,回产生不同的效果,因此,我们听上去就感到通过不同途径传来的声音的音色有差别。
于是就觉得录音机里放出来的声音不像自己的声音。
把空罐罩近耳朵为什么会听到嗡嗡声
帮助一小孩荡秋千,只要推的节律和秋千的摆动合拍,就能把秋千愈荡愈高。
秋千在单位时间内摆动的次数,叫做这个秋千的固有频率或自然频率(naturalfrequency)°
这频率由秋千的链长决定。
帮助小孩荡秋千的人所加的力,叫做驱动力。
驱动力在单位时间内驱
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动的次数,叫做驱动力的频率。
当驱动力的频率等于秋千的自然频率。
秋千就会愈荡愈高。
凡两个频率相等的物体,其中一个振动时,就能驱动另一个物体产生振动,这种现象叫做共振或共呜
(resonance)。
空罐内的空气,像弹簧一样是一个弹性体。
当外界的声波传到罐口,就从罐口传到罐底,又从罐底反弹回罐口。
这样,就和大人替小孩推秋千相似。
如果声波的频率和罐内空气的自然频率相等,则罐内空气就与声波共呜,产生较响的声音。
我们四周都存在各种频率的噪声,这些噪声很轻,平时并不察觉。
当把罐口凑近耳朵。
罐内的空气就与某些频率的噪声共呜,产生较明显的嗡嗡声。
若罐的长度愈小,产生的音调就愈高。
反之,长度愈长,产生的音调就愈低。
次声“杀人”之谜
1890年,一艘名叫“马尔波罗号”帆船在从新西兰驶往英国的途中,突然神秘地失踪了。
20年后,人们在火地岛海岸边发现了它。
奇怪的是:
船上的开都原封未动。
完好如初。
船长航海日记的字迹仍然依稀可辨;
就连那些死已多年的船员,也都“各在其位”,保持着当年在岗时的“姿势”;
1948年初,一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时,一场风暴过后,全船海员莫明其妙地死光;
在匈牙利鲍拉得利山洞入口廊里,3名旅游者齐刷刷地突然倒地,停止了呼吸......
上述惨案,引起了科学家们的普遍关注,其中不少人还对船员的遇难原因进行了长期的研究。
就以本文开头的那桩惨案来说,船员们是怎么死的?
是死于天火或是雷击的吗?
不是,因为船上没有丝毫燃烧的痕迹;
是死于海盗的刀下的吗?
不!
遇难者遗骸上看到死前打斗的迹象;
是死于饥饿干渴的吗?
也不是!
船上当时时贮存着足够的食物和淡火。
至于前面提到的第二桩和第三桩惨案,是自杀还是他杀?
死因何在?
凶手是谁?
检验的结果是:
在所有遇难者身上,都没有找到任何伤痕,也不存在中毒迹象。
显然,谋杀或者自杀之说已不成立。
那么,是以及病一类心脑血管疾病的突然发作致死的吗?
法医的解剖报告表
明,死者生前个个都很健壮!
案情的确蹊跷、迷离而莫测!
经过反复调查,终于弄清了制造上述惨案的“凶手”,是一种为人们所不很了解的次声的声波。
次声波是一种每秒钟振动数很少,人耳听不到的声波。
次声的声波频率很低,一般均在20兆赫以下,波长却很长,传播距离也很远。
它比一般的声波、光波和无线电波都要传得远。
例如,频率低于1赫的次声波,可以传到几千以至上万公里以外的地方。
I960年,南美洲的智利发生大地震,地震时产生的次声波传遍了全世界的每一个角落!
1961年,苏联在北极圈内进行了一次核爆炸,产生的次声波竟绕地球转了5圈之后才消失!
次声波具有极强的穿透力,不仅可以穿透大气、海水、土壤,而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物,甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下。
次声穿透人体时,不仅能使人产生头晕、烦燥、耳鸣、恶心、心悸、视物模糊,吞咽困难、胃痛、肝功能失调、四肢麻木,而且还可能破坏大脑神经系统,造成大脑组织的重大损伤。
次声波对心脏影响最为严重,最终可导致死亡。
为什么次声波能致人于死呢?
原来,人体内脏固有的振动频率和次声频率相近似
(0.01-20赫),
倘若外来的次声频率与体内脏的振动频率相似或相同,就会引起人体内脏的“共振”,从而使人产生上面提到的头晕、烦躁、耳鸣、恶心等等一系列症状。
特别是当人的腹腔、胸腔等固有的振动频率与外来次声频率一致时,更易引起人体内脏的共振,使人体内脏受损而丧命。
前面开头提到的发生在马六甲海峡的那桩惨案,就是因为这艘货船在驶近该海峡时,恰遇上海上起了风暴。
风暴与海浪摩擦,产生了次声波。
次声波使人的心脏及其它内脏剧烈抖动、狂跳,以致血管破裂,最后促使死亡。
次声虽然无形,但它却时刻在产生并威胁着人类的安全。
在自然界,例如太阳磁暴、海峡咆哮、雷鸣电闪、气压突变;
在工厂,机械的撞击、摩擦;
军事上的原子弹、氢弹爆炸试验等等,都可以产生次声波。
由于次声波具有极强的穿透力,因此,国际海难救助组织就在一些远离大陆的岛上建立起“次声定位站”,监测着海潮的洋面。
一旦船只或飞机失事附海,可以迅速测定方位,进行救助。
近年来,一些国家利用次声能够“杀人”这一特性,致力次声武器一一次声炸弹的研制尽管眼下尚处于研制阶段,但科学家们预言;
只要次声炸弹一声爆炸,瞬息之间,在方圆十几公里的地面上,所有的人都将被杀死,且无一能幸免。
次声武器能够穿透15厘米的混凝土和坦克钢板。
人即使躲到防空洞或钻进坦克的“肚子”里,也还是一样地难逃残废的厄运。
次声炸弹和中子弹一样,只杀伤生物而无损于建筑物。
但两者相比,次声弹的杀伤力远比中子弹强得多。
共振的幽灵
任何物体产生振动后,由于其本身的构成、大小、形状等物理特性,原先以多种频率开始的振动,渐渐会固定在某一频率上振动,这个频率叫做该物体的”固有频率”,因为它与该物体的物理特性有关。
当人们从外界再给这个物体加上一个振动(称为策动)时,如果策动力的频率与该物体