生活中的物理校本課程

5/18/2020,1,游樂場(chǎng)中的物理,5/18/2020,2,大家都坐過(guò)過(guò)山車和跳樓機(jī)吧！那種奇妙的感覺真是讓人激動(dòng)又害怕?？墒?，你有沒有想過(guò)，游樂場(chǎng)中許多的游戲都蘊(yùn)含著物理知識(shí)。今天，就讓我們一起去探求一下吧！,5/18/2020,3,大家都坐過(guò),先給大家看一些世界各地“有趣”的游樂場(chǎng)游戲！,5/18/2020,4,過(guò)山車,過(guò)山車,5/18/2020,5,最刺激娛樂項(xiàng)目：西班牙的“觀音坐蓮”,5/18/2020,6,最刺激娛樂項(xiàng)目：美國(guó)公園的“人肉螺旋漿”,5/18/2020,7,最刺激娛樂項(xiàng)目：美國(guó)大峽谷的“死亡電單車”,5/18/2020,8,最刺激娛樂項(xiàng)目：加拿大公園的“雲(yún)霄飛車”,5/18/2020,9,這樣的雲(yún)霄飛車不知是要飛去哪里,5/18/2020,10,這樣的遊戲你敢玩嗎?,5/18/2020,11,5/18/2020,12,最刺激娛樂項(xiàng)目：高空遊樂園,5/18/2020,13,最刺激娛樂項(xiàng)目：美國(guó)迪士尼公園的“升空電梯”,5/18/2020,14,最刺激娛樂項(xiàng)目：KB的“火山地獄艇”,5/18/2020,15,最刺激娛樂項(xiàng)目：美國(guó)最著名的“死亡跑道”,5/18/2020,16,最刺激娛樂項(xiàng)目：美國(guó)的“瀑布飛船”,5/18/2020,17,這種過(guò)山車你敢坐麼？,5/18/2020,18,5/18/2020,19,5/18/2020,20,5/18/2020,21,5/18/2020,22,5/18/2020,23,中國(guó)的過(guò)山車,是全球最昂貴的過(guò)山車和游樂設(shè)施。垂直過(guò)山車最高落差達(dá)80米，相當(dāng)于30多層樓高，為美國(guó)境外垂直下落距離最高的垂直過(guò)山車，軌道全長(zhǎng)超過(guò)1公里，為世界上最長(zhǎng)的垂直過(guò)山車。,廣州長(zhǎng)隆歡樂世界的垂直過(guò)山車,5/18/2020,24,中國(guó)的過(guò)山車,占地一萬(wàn)平米、全長(zhǎng)八百八十八米的懸掛式神舟過(guò)山車，堪稱亞洲最大,北京石景山游樂園的神舟過(guò)山車,5/18/2020,25,中國(guó)的過(guò)山車,谷木游龍：亞洲最長(zhǎng)、中國(guó)首臺(tái)木質(zhì)過(guò)山車。在長(zhǎng)達(dá)約1.2公里的驚險(xiǎn)征程中，木塊撞擊的轟鳴聲令人感受到穿越原始叢林,上海歡樂谷的木制過(guò)山車,5/18/2020,26,中國(guó)的過(guò)山車,南京浦口珍珠泉公園的過(guò)山車,這座彩色四環(huán)過(guò)山車，軌道全長(zhǎng)688米，最高處33米，最大時(shí)速達(dá)到75公里。,5/18/2020,27,1美國(guó)皇家峽谷懸索橋蹦極，321米,蹦極,5/18/2020,28,2中國(guó)澳門旅遊塔蹦極，233米,蹦極,5/18/2020,29,跳樓機(jī),5/18/2020,30,跳樓機(jī),5/18/2020,31,跳樓機(jī),5/18/2020,32,5/18/2020,33,5/18/2020,34,5/18/2020,35,5/18/2020,36,5/18/2020,37,5/18/2020,38,5/18/2020,39,5/18/2020,40,5/18/2020,41,過(guò)山車、蹦極、跳樓機(jī)、摩天輪中的物理知識(shí),5/18/2020,42,過(guò)山車,5/18/2020,43,在剛剛開始時(shí)，過(guò)山車的小列車是依靠一個(gè)機(jī)械裝置的推力推上最高點(diǎn)的，但在第一次下行后，就再也沒有任何裝置為它提供動(dòng)力了。事實(shí)上，從這時(shí)起，帶動(dòng)它沿軌道行駛的唯一的“發(fā)動(dòng)機(jī)”將是引力勢(shì)能，即由勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、又由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為引力勢(shì)能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過(guò)程構(gòu)成的。第一種能，即引力勢(shì)能是物體因其所處位置而自身?yè)碛械哪芰?，它是由于物體和地球的引力相互作用而產(chǎn)生的。對(duì)過(guò)山車來(lái)說(shuō)，它的勢(shì)能在處于最高點(diǎn)時(shí)達(dá)到了最大值，也就是當(dāng)它爬升到“山丘”的頂峰時(shí)最大。當(dāng)過(guò)山車開始下降時(shí)，它的勢(shì)能就不斷地減少（因?yàn)楦叨认陆盗耍?，但能量不?huì)消失，而是轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能，也就是運(yùn)動(dòng)的能量。不過(guò)，在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，由于過(guò)山車的車輪與軌道的摩擦而產(chǎn)生了熱量，從而損耗了少量的機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能）。這就是為什么在設(shè)計(jì)中隨后的小山丘比開始時(shí)的小山丘略矮一點(diǎn)的原因。,5/18/2020,44,過(guò)山車最后一節(jié)小車廂里是過(guò)山車贈(zèng)送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實(shí)上，下降的感受在過(guò)山車的尾部車廂最為強(qiáng)烈。因?yàn)樽詈笠还?jié)車廂通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度比過(guò)山車頭部的車廂要快，這是由于引力作用于過(guò)山車中部的質(zhì)量中心的緣故。這樣，乘坐在最后一節(jié)車廂的人就能夠快速地達(dá)到和跨越最高點(diǎn)，從而就會(huì)產(chǎn)生一種要被拋離的感覺，因?yàn)橘|(zhì)量中心正在加速向。尾部車廂的車輪是牢固地扣在軌道上的，否則在到達(dá)頂峰附近時(shí)，小車廂就可能脫軌飛出去。車頭部的車廂情況就不同了，它的質(zhì)量中心在“身后”，在短時(shí)間內(nèi)，它雖然處在下降的狀態(tài)，但是它要“等待”質(zhì)量中心越過(guò)高點(diǎn)被引力推動(dòng)。,5/18/2020,45,過(guò)山車的豎直立環(huán)是一種離心機(jī)裝置，當(dāng)列車接近回環(huán)時(shí)，乘客的慣性速度筆直地指向前方。但車廂一直沿軌道行進(jìn)，使乘客的身體無(wú)法按直線運(yùn)動(dòng)。于是重力推著乘客離開車廂的地板，而慣性則將乘客向地板方向擠壓。乘客本身的外向慣性產(chǎn)生慣性力，使乘客即使在頭朝下時(shí)也能牢牢地停留在車廂的底部。當(dāng)然乘客需要某種安全護(hù)具來(lái)保證自己的安全，但在大多數(shù)大回環(huán)中，無(wú)論有沒有護(hù)具，乘客都會(huì)停留在車廂中。當(dāng)列車沿著回環(huán)移動(dòng)時(shí)，作用在乘客身上的合力在不斷地變化。在回環(huán)的最底部，因?yàn)榧铀俣瘸?，所以軌道?duì)游客向上的支撐力要大于重力，此時(shí)游客可以感覺到超重的現(xiàn)象，即感覺特別沉重。當(dāng)一路沖上回環(huán)時(shí)，重力則把乘客向地板的方向推。所以乘客會(huì)感到重力將您向座位方向擠壓。,5/18/2020,46,在回環(huán)的頂部，乘客完全倒轉(zhuǎn)了過(guò)來(lái)，指向地面的重力以及軌道的向下的支持力想把乘客拖出座位，但支持力和重力僅與離心力平衡，即提供運(yùn)動(dòng)所需的向心力，此時(shí)若是飛車的速度較小，小到所產(chǎn)生的離心力小于重力的話，飛車就會(huì)有掉落的危險(xiǎn)，所以，在回環(huán)頂部的時(shí)候要求有一定的速度以保證安全。同時(shí)也是由于離心力的存在，抵消了一部分重力，于是乘客會(huì)產(chǎn)生失重現(xiàn)象，感覺身體變得極輕。等列車駛出回環(huán)，沿水平方向行進(jìn)，乘客又會(huì)回到原來(lái)的重力。在大回環(huán)中，豎直加速度的強(qiáng)度是由兩個(gè)因素決定的：列車的速度和彎道的角度。當(dāng)列車進(jìn)入回環(huán)時(shí)，它擁有最大的動(dòng)能，也就是說(shuō)，它以最快的速度移動(dòng)。在回環(huán)的頂部，重力已經(jīng)在一定程度上降低了列車的速度，所以列車擁有更多的勢(shì)能，但動(dòng)能減少了，也就是說(shuō)它以較低的速度移動(dòng)，但速度不能夠低于某一個(gè)安全行駛的速度。,5/18/2020,47,蹦極,5/18/2020,48,跳樓機(jī),5/18/2020,49,我們?cè)谔鴺菣C(jī)中自由下落時(shí)，會(huì)感受到一種失重狀態(tài)，就好像航天員在穿梭機(jī)中漂浮著一樣。為甚么物體在引力下自由下落時(shí)會(huì)失去重力？這又與太空中的失重狀態(tài)有什么相似的地方呢？,5/18/2020,50,首先想一想為什么我們平日會(huì)感受到身體的重力。根據(jù)牛頓的萬(wàn)有引力定律，地球?qū)ξ覀兊纳眢w產(chǎn)生引力。但原來(lái)地面對(duì)我們的身體也產(chǎn)生一個(gè)支持力，引力與支持力大小相等并互相平衡，我們才得以安然地站在地上不動(dòng)。如果假想支持力消失，我們便會(huì)隨引力下落，掉進(jìn)地球的中心了！這兩個(gè)方向相反的力對(duì)我們的身體組織產(chǎn)生一種壓力，使我們感受到自己身體的重力。,5/18/2020,51,早在17世紀(jì)，伽里略(Galileo)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同質(zhì)量的物體在引力下會(huì)以相同的加速度自由下落。換句話說(shuō)，如果我們可以忽略空氣阻力的影響，任何物體在同樣的高度會(huì)以相同的時(shí)間跌落地面。據(jù)說(shuō)伽里略曾經(jīng)在比薩斜塔頂端自由落下兩個(gè)大小相等但質(zhì)量不同的圓球，發(fā)現(xiàn)它們同時(shí)到地，驗(yàn)證了上述的原理。讓我們回到跳樓機(jī)的問(wèn)題上。當(dāng)跳樓機(jī)與你一同下跌時(shí)，跳樓機(jī)和你各自受到地球引力下落，加速度相同，因此跳樓機(jī)對(duì)你幾乎沒有產(chǎn)生任何作用力，沒有了地面或其它物體對(duì)你的支持力，你便會(huì)毫無(wú)束縛，完全感受不到身體的重力了。,5/18/2020,52,事實(shí)上，航天員在穿梭機(jī)中感受失重狀態(tài)，亦是因?yàn)樗麄冊(cè)谝ο伦杂上侣涞脑?。在繞地球的軌道上，穿梭機(jī)與航天員之間相對(duì)靜止，于是航天員便可以在機(jī)倉(cāng)中自由地漂浮著。與跳樓機(jī)唯一不同的是，穿梭機(jī)中的航天員是真正的失重，但是跳樓機(jī)的安全保險(xiǎn)裝置把人體與機(jī)器綁定，整體下降水平牽