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汽车上的物理知识

一、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：

①司机要打方向盘——力是改变物体运动状态的原因；

②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，①司机踩刹车——力是改变物体运动状态的原因；

②乘客会向车行方向倾倒――惯性;

③司机用较小的力就能刹住车――杠杆原理；

④用力踩刹车——增大压力来增大摩擦；

⑤急刹车时，车轮与地面的摩擦由滚动变摩擦成滑动摩擦

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：

①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；

②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；

③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

11、简单机械的应用：

①方向盘、车轮、开窗摇柄等都是轮轴，②调速杆，自动开关门装置是杠杆

12、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

13、关于速度路程，时间的计算问题；

参照物与运动状态的描述问题

14、认识限速，里程，禁鸣等标志牌，了解其含义

二、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

3、喇叭发声：

电能――机械能

三、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、发动机外装有水套，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

四、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道理制成的，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

五、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

自行车上的物理知识

自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具，常见的有普通载重自行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等。

它结构简单，方便实用，在其中涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识，下面具体来分析一下。

一、力学知识

1、摩擦方面

（1）自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度，增大摩擦力。

（2）车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力。

（3）所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便。

（4）刹车时，需要纂紧刹车把，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力，

（5）紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力；

自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力。

2、压强方面

（1）一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为

S=2×

10Cm×

5cm=100×

cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为F=（500N+150N）=650N，可以计算出自行车对地面的压强为6。

5×

104Pa。

（2）在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，以减小压强。

（3）自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强，

（4）自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温度一定时，气体的质量越大，压强越大。

（5）自行车的车座做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对身体的压强。

3、轮轴方面

（1）自行车的车把相当于一个轮轴，车把相当于轮，前轴为轴，是一个省力杠杆，如图3所示。

（2）自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴，实质为一个省力杠杆。

（3）自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴。

4、杠杆方面

自行车的刹车把相当于一个省力杠杆。

5、惯性方面

（1）当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然向前走，是由于它有惯性。

（2）当人骑自行车前进时，若遇到紧急情况，一般情况下要先捏紧后刹车，然后再捏紧前刹车，或者前后一起捏紧，这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去。

6、能量转化方面

（1）当人骑自行车下坡时，速度越来越快，是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能。

（2）当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下，目的是增大速度，来增大人和自行车的动能，这样上坡时动能转化为重力势能，能上得更高一些。

（3）自行车的车梯上挂有一个弹簧，在它弹起时，弹簧的弹性势能转化为动能，车梯自动弹起。

7、声学方面

自行车的金属车钤发声是由于铃盖在不停的振动，而汽笛发声是由于汽笛内的气体不断的振动而引起的。

8、齿轮传动方面

线速度和角速度的关系，如图5所示，设齿轮边缘的线速度为v，齿轮的半径为R，齿轮转动的角速度为ω，则有v=ωR。

二、热学知识

在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足，是为了防止自行车爆胎，因为对于质量、体积一定的气体，当温度越高，压强越大，当压强达到一定程度时，若超过了轮胎的承受能力，就会发生爆胎的情况。

三、光学知识

在日常生活中，自行车的后面都装有一个反光镜，它的设计很巧妙，组它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角，用其内表面作为反射面，这叫角反射器。

当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光“反向射回”，当光线射向反光镜时，会使后面的人很容易看到。

在夜间，当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反射光都能反射到汽车上，其光强远大于一般的漫反射光，就如发光的红灯，足以让汽车的司机观察到。

四、电学方面

在有些自行车上装有小型的发电装置，它利用摩擦转动，就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样，发出的电能供给车灯工作，起到一定的照明作用

跳车时，向哪个方向跳更安全？

遇到交通意外,跳车逃生时,向后跳比较安全——遇到这么紧急的情况,生死攸关,千万不能做错决定。

假如你决定朝车子行驶的方向逃出去的话会很危险,因为离开车子的身体会遵守“惯性法则”,随着车子的速度向前,身体会加速,然后狠狠地摔在地上。

如果向后方跳的话,速度会相对抵消,着地时会减少一些撞击。

此外,向前跳的话,着地的时候,身体会向后仰,后脑撞到地的危险性较大,死亡率亦较高。

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为什么停车信号用红色

我们知道，光线通过空气时会发生散射，对于相同的媒质来说，光线的波长越短，散射作用越强，光线的波长越长，散射作用就越弱。

在所有的可见光中，红光的波长是最长的，它约为紫光的1.7倍，所以空气对红光的散射作用最弱，它可以传得较远。

特别是在下雨或大雾的天气里，空气的透明度大大降低，这种作用就更为明显。

用红色信号灯作为停车信号，可以使司机在比较远的地方看到信号，制动车子，减速慢行；

如果司机在近处才看见停车信号，由于车的惯性作用是停不住的，极易发生危险。

另外，红色会引起人的视神经细胞的扩展反应，是一种使人兴奋的扩张色，所以红色信号灯比较醒目，这也便于提醒司机及早刹车，防止事故发生。

红色信号灯不仅可以作为停车信号，还可以作为各种危险、警示信号。

比如，在城市的某些高大建筑物的顶上常要装设红灯，这一盏盏的红灯可以保障夜航飞机的飞行安全，防止撞机事故的发生。

另外，还可以作为公安消防部门的标志。

第三章日常生活中的物理知识

被电吸住了吗？

在我们的生活中,电随处不在,我们的生活也离不开电。

“哎呀！

”爸爸叫着。

“怎么了怎么了？

”妈妈听到后赶紧跑来，“你都已经是个大人了，怎么还是这么不小心？

”我也跑来了，一看，原来是爸爸被电到了。

“我感觉好像被吸住了！

”爸爸叫到。

我听了，就连忙对电展开了研究。

我们都知道，不论是否存在电流，一般在导线或电器中的正、负电荷的电量是相等的，对外的静电作用相互抵消。

即使局部地方偶尔出现少许正、负电荷但不相等，其静电引力也微不足道。

如果真有较大的引力，那么用手去移动台灯引线，即使不被“吸”住，至少也会明显感到这种“吸”力。

高压裸线则会“吸住”大量尖土从而形成粗长的尘土柱。

事实上，这些现象都没出现。

但是问题出了，人手触电时，为什么有时不能把手抽回？

来难道不想抽回来？

显然是被吸隹了抽不回来。

对这一问题可用电流的生理效应来解释。

人手触电时,由于电流的刺激,手会由痉挛到麻痹。

即使发出抽回手的指令无奈手已无法执行这一指令了。

调查表明，绝大多数触电死亡者，都是手的掌心或手指与掌心的同侧部位触电。

刚触电时，手因条件反射而弯曲，而弯曲的方向厂恰使手不自觉地握住了导线。

这样，加长了触电时间，手很快地痉挛以致麻痹。

这时即使想到应松开手指、抽回手臂，也不可能了，这种情形就像被“吸住”了。

如若触电时间再长一点，人的中枢神精都已麻痹，此时更不会抽手了，如手的背面触电，对一般的民用电，则不容易导致死亡，有经验的电工为了判断用电器是否漏电而手边又无电笔，有时就用食指指甲一面去轻触用电器外壳。

若漏电，则食指将因条件反向而弯曲，弯曲的方向又恰是脱离用电器的方向。

这样，触电时间很短，不致有危险。

当然，电压很高，这样做也会发生危险。

我们只是阐明一个道理，小朋友们可千万不要模仿啊！

通过这次研究，我知道了：

在触电时要怎样采取措施。

你们知道了吗？

用电风扇扇凉时，周围的气温低了吗？

因为电风扇加快了空气的流动，加快了你身体上汗液的蒸发。

别看你平时不出汗，其实你皮肤上都是有分泌汗液的，只是你看不到而已，周围的气温并没有低。

如何判断浴室中冷、热水管？

水管上有汽水的是冷水管，因为蒸汽遇冷凝结成水。

人靠什么走路？

听了这个问题，有的人会觉得好笑。

人只要有气力，抬腿，迈步，不就可以往前走了吗？

而事实上，问题并不那么简单。

请你试一个动作：

挺直身体，背贴着墙站在地上。

把一只脚抬起来，向前迈步，只要身体不离开墙壁，这只脚是跨不出去的。

如果抬起来的脚向前迈出去一步，那末，回头一望，身体已经离开墙壁。

这说明，身体向前移动了。

　　人身体向前移动的时候，一定依靠了一种外力。

或者说，是这种力推着人前进的。

如果这种外力比较小，走路就会遇到困难，比如，在光滑的冰面上，人们就不敢迈大步，而只能小心翼翼地挪动双脚。

　　现在，请你回答，后脚蹬了一下地。

从物理的角度来分析，那是人体给了地面一个向后的力，与此同时，地面也给了人体一个向前的力。

正是这个力把人体向前推了一下。

脚蹬地面，这是作用力；

地面给人体一个向前的力，这是反作用力。

这个反作用力表现为摩擦力。

　　在一般情况下，作用力和反作用力正好相等，因此，我们走路并不觉得困难。

可是，人在冰面上走，冰面过于光滑，给人的摩擦力要小得多。

这样，如果你仍然像在地面上走路那样使劲，向后蹬的力与摩擦力不平衡，后脚要向后滑，人就会跌跤。

为什么拉车比推车省力？

如果同样的力。

一般拉车很少水平用力，都稍微向上，这样，你拉车的力可以分解为水平力和向上的力，向上的力使车子减轻重量，一般推车也很少用水平力，一般都稍微向下，你推车的力可以分解为水平力和向下的力，向下的力使车子变重，所以感觉吃力一些。

电灯泡为什么成梨型

科学家们根据气体对流是自下而上的特点，在灯泡内充有少量惰性气体，并把灯泡做成梨形。

这样，灯泡内的惰性气体对流时，金属钨蒸发时的黑色微粒大部分被气体卷到上方，着在灯泡的颈部，便可保持玻璃透明，使灯泡亮度不受影响。

“开水不响，响水不开”？

因为烧水是底部加热，当水将要开的时候，下面被直接加热的地方水已经达到沸点气化了，而当蒸汽形成的气泡在上升过程中遇到上方还没达到沸点的水时又凝结成水了。

水从液态到气态的过程中体积膨胀一千多倍，液化时又缩小回去了。

于是水振动发出响声。

当整壶水全部加热至烧开的时候，气泡上升不会再凝结了，一直上升至水面才破裂。

水泡破裂的声音就是很小的。

第四章厨房中的物理知识利用物理知识解释这些现象如下

一、与电学知识有关的现象

　　1、电饭堡煮饭、电炒锅煮菜、电水壶烧开水是利用电能转化为内能，都是利用热传递煮饭、煮菜、烧开水的。

　　2、排气扇（抽油烟机）利用电能转化为机械能，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。

二、与力学知识有关的现象

　　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、菜刀的刀刃有油，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。

　　6、往保温瓶里倒开水，根据声音知水量高低。

由于水量增多，空气柱的长度减小，振动频率增大，音调升高。

　　7、磨菜刀时要不断浇水，是因为菜刀与石头摩擦做功产生热使刀的内能增加，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，不会升至过高。

三、与热学知识有关的现象

（一）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。

（二）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。

　　11、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。

　（三）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。

我们在日常生活、生产中只要细心观察身边的物理现象，联系到我们学过的物理知识，去分析和解释这些现象，就能够提高观察、分析及解决物理问题的能力。

我们在厨房里，若留心看一下其中的炉灶、器皿以及做饭、炒菜中出现的一些现象，定会发现很多处要用到物理知识。

一、热凉粥或冷饭时，锅内发出”扑嘟、扑嘟”的声音，并不断冒出气泡来，但一尝，粥或饭并不热，这是为什么？

把凉粥或饭烧热与烧开水是不一样的。

虽然水是热的不良身体，对热的传导速度很慢，但水具有很好的流动性。

当锅底的水受热时，它就要膨胀，密度减小就上浮，周围的凉水就流过来填补，通过这种对流，就把锅底的热不断地传递到水的各部分而使水变热。

而凉粥或饭，既流动性差又不易传导热。

所以，当锅底的粥或饭吸热后，温度就很快上升，但却不能很快地向上或四周流动，大量的热就集中在锅底而将锅底的粥烧焦。

因热很难传到粥的上面，所以上面的粥依然是凉的。

加热凉粥或饭时，要在锅里多加一些水，使粥变稀，增强它的流动性。

此外，还要勤搅拌，强制进行对流，这样可将粥进行均匀加热。

二、用砂锅煮肉或烧汤时，当汤水沸腾后从炉子上拿下来，则汤水仍会继续沸腾一段时间，而铁、铝锅却没这种现象，这是为什么？

因为砂锅是陶土烧制成的，而非金属的比热比金属大得多，传热能力比金属差得多。

当砂锅在炉子上加热时，锅外层的温度大大超过100℃，内层温度略高于100℃。

此时，锅吸收了很多热量，储存了很多热能。

将砂锅从炉子上拿下来后，远高于100℃的锅的外层就继续向内层传递热量，使锅内的汤水仍达到100℃而能继续沸腾一段时间，铁、铝锅就不会出现这种现象（其原因请同