數(shù)理展廳（一、二、三、四）背景知識(shí)庫(kù)(一)

直覺展廳相關(guān)的背景知識(shí)庫(kù)

展

展

項(xiàng)

項(xiàng)

備

注

編

名知識(shí)背景知識(shí)來(lái)源

號(hào)

稱

雙眼單視是指雙眼分別看物體,經(jīng)大腦https://wenda.so.com/q/1397294363060774

融象形成單融合圖象；

合雙眼單視分級(jí)：同時(shí)視、融合視、立體視

C1

三級(jí)同時(shí)視即大腦左右眼看同物像重疊

成幅重疊圖像能力融合視：即大腦左右

01

眼看相同有缺陷物像融合成無(wú)缺陷物像

能力;立體視：即大腦左右眼看相同有視

差物像融合成有前景深感物像能力。

如果我們看照片的時(shí)候使用兩只眼睛http://blog.sina.com.cn/s/blog_70cef7f401015525.html

看，那么，會(huì)覺得照片似乎缺少立體感，

看起來(lái)就只是一張平面的照片。這就是

神我們眼睛結(jié)構(gòu)的特殊性。因?yàn)閮芍谎劬?/p>

C1秘看東西時(shí)，物體映在兩眼視網(wǎng)膜上的像

的就會(huì)不一樣，所以若用雙眼看，就會(huì)比

02微用單眼看缺少立體感，這也是單眼看物

笑體就會(huì)有立體感的原理。當(dāng)然，單眼看

物體的時(shí)候，我們看到的物體也會(huì)跟實(shí)

際的情況不大重合,會(huì)有一定的位置差。

C1阿透鏡成像中，當(dāng)物的位置改變時(shí)，像的閻金鐸主編.中國(guó)中學(xué)教學(xué)百科全書?物理卷.沈陽(yáng)：沈陽(yáng)出版社.1990.第

爾位置、大小、性質(zhì)隨之改變的規(guī)律。可275-276頁(yè)

03貝由透鏡公式得到，也可以用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

蒂透鏡的種類不同，其成像的規(guī)律也不同。

的凸透鏡可以使實(shí)物成放大與縮小的實(shí)

透像、放大的虛像。其成像規(guī)律可用圖1

視來(lái)表示。在物體從無(wú)限遠(yuǎn)處靠近凸透鏡

窗的過程中，距離光心2倍焦距(2f)的2F

□點(diǎn)是成縮小像與成放大像的分界；焦點(diǎn)

F是成實(shí)像與成虛像的分界，也是像趨

近于無(wú)限大的極限點(diǎn)。凸透鏡的這些成

像特性，使它成為多種光學(xué)儀器中的重

要元件。附表列出了凸透鏡的成像規(guī)律

及各種用途。凹透鏡對(duì)實(shí)物只能成縮小

的虛像，反映了它的成像情況。透鏡成

的實(shí)像與物在鏡的異側(cè)，且倒立;成的虛

像與物在鏡同側(cè)，且正立。

灰色彩錯(cuò)視主要因色彩的對(duì)比和色彩的空https://wenda.so.com/q/1534464213216536

Cl度間混合而產(chǎn)生。所謂色彩對(duì)比因不同性

滑質(zhì)的色彩并置而影響視覺的準(zhǔn)確性。如

04塊明亮色的擴(kuò)張和深色的收縮，會(huì)使面積

的色彩顯得不一樣大。

不幾何圖形錯(cuò)視是幾何形和線形的組合產(chǎn)https://wenda.so.com/q/1534464213216536

Cl可生了特殊的環(huán)境，致使視覺發(fā)生錯(cuò)誤。

能有一些是“由于對(duì)周圍事物對(duì)比的相對(duì)

05的大小造成的”，正常的直線發(fā)生了不真

圖實(shí)的彎曲感，這一規(guī)律雖然可以在設(shè)計(jì)

形中應(yīng)用，但更多的時(shí)候是設(shè)法避免發(fā)生

此類情形。另一種情況則是“假定圖形

是投射在三維空間中”的“多義空

間”，視覺對(duì)圖形的判斷會(huì)閃爍不定。

著名的“內(nèi)克爾立方體”是瑞士博物學(xué)

家內(nèi)克爾在1832年設(shè)計(jì)的，意在說(shuō)明

視覺對(duì)透明立方體的透視關(guān)系可以作不

同的理解，畫有斜線的面既可在最前

面，也可在最后面。

濾光片是塑料或玻璃片再加入特種染料https://tieba.baidu.com/p/5887371991?red_tag=1439201115&traceid=

做成的，紅色濾光片只能讓紅光通過，

顏如此類推。玻璃片的折射率原本與空氣

色差不多，所有色光都可以通過，所以是

Cl

消透明的，但是染了染料后，分子結(jié)構(gòu)變

失化，折射率也發(fā)生變化，對(duì)某些色光的

06

了通過就有變化了。比如一束白光通過藍(lán)

色濾光片，射出的是一束藍(lán)光，而綠

光、紅光極少，大多數(shù)被濾光片吸收

To

所謂加色法，是指顏色光的紅(R)、綠https://zhidao.baidu.com/question/1865786681684165307.html

球(G)、藍(lán)⑻三基色。它們按不同比例相

Cl的加而混合出其他色彩的一種方法。當(dāng)三

顏基色RGB物理分量比例相同時(shí)混合得到

07色白色光，三基色分量比例不同時(shí)混合后

可產(chǎn)生各種顏色光，當(dāng)三基色照射至白

紙或物質(zhì)上反射的顏色是補(bǔ)色(也即減

色）叫三補(bǔ)色，三基色與三補(bǔ)色的關(guān)系

稱做互補(bǔ)色。

一束平行光射到平面鏡上,反射光是平

行的，這種反射叫做鏡面反射。https://zhidao.baidu.com/question/2145043036308881508.html

當(dāng)一束光射到凸凹不平的物體時(shí)，他的

臼

Cl反射光線也是射向不同的方向的，不是

我

平行的，所以我們才能從不同的地方看

鏡

08到同一個(gè)物體，而這種反射方式稱為“

像

漫反射“，否則,如果都是鏡面反射的

話，我們只有站在特定的地方才能看的

到物體。

1.光密度定義為材料遮光能力的表1.https://wenku.baidu.com/view/46fcl74378563clec5da50e2524de51896

征。它用透光鏡測(cè)量,表示被檢測(cè)物4bd3c0.html

吸收掉的光密度，陰性即可光通過2.閻金鐸主編.中國(guó)中學(xué)教學(xué)百科全書?物理卷.沈陽(yáng)：沈陽(yáng)出版社.1990.

被檢測(cè)物，前后的能量差異即是被第264頁(yè).

消檢測(cè)物吸收掉的能量，特定波長(zhǎng)

失下，同一種被檢測(cè)物的濃度與被吸

Cl的收的能量成定量關(guān)系。

玻2.在光的折射現(xiàn)象中確定折射光線方

09璃向的定律。幾何光學(xué)的基本定律之

棒一。折射定律是人們經(jīng)過長(zhǎng)期觀察

和實(shí)驗(yàn)逐步建立起來(lái)的。公元139

年，古希臘天文學(xué)家托勒密經(jīng)測(cè)量

認(rèn)為折射角和入射角成正比。德國(guó)

天文學(xué)家開普勒在1611年發(fā)表的

《折光學(xué)》一書中，肯定托勒密的

結(jié)論在小入射角的情況下是正確

的。荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳在1618年，

從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了折射定律。笛卡兒

于1637年在《屈光學(xué)》一書中也提

出了折射定律。后人一般把折射定

律稱為斯涅耳定律。光入射到兩種

媒質(zhì)的平滑分界面，從第一種媒質(zhì)

進(jìn)入到第二種媒質(zhì)時(shí)，光的行進(jìn)方

向常要發(fā)生改變，這稱為光的折射

現(xiàn)象。折射定律的內(nèi)容是：折射線

OB位于入射線AO和過入射點(diǎn)0的

界面法線ON所決定的平面(稱為入

射面)內(nèi)；折射線和入射線分別位于

法線的兩側(cè);入射角il和折射角i2

的正弦之比為一常數(shù)。

透鏡成像中，當(dāng)物的位置改變時(shí)，像的閻金鐸主編.中國(guó)中學(xué)教學(xué)百科全書?物理卷.沈陽(yáng)：沈陽(yáng)出版社.1990.第

用位置、大小、性質(zhì)隨之改變的規(guī)律?？?75-276頁(yè)

透由透鏡公式得到，也可以用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

鏡透鏡的種類不同，其成像的規(guī)律也不同。

Cl能凸透鏡可以使實(shí)物成放大與縮小的實(shí)

讓像、放大的虛像。其成像規(guī)律可用圖1

10物來(lái)表示。在物體從無(wú)限遠(yuǎn)處靠近凸透鏡

體的過程中，距離光心2倍焦距(2f)的2F

隱點(diǎn)是成縮小像與成放大像的分界；焦點(diǎn)

形F是成實(shí)像與成虛像的分界，也是像趨

近于無(wú)限大的極限點(diǎn)。凸透鏡的這些成

像特性，使它成為多種光學(xué)儀器中的重

要元件。附表列出了凸透鏡的成像規(guī)律

及各種用途。凹透鏡對(duì)實(shí)物只能成縮小

的虛像，反映了它的成像情況。透鏡成

的實(shí)像與物在鏡的異側(cè)，且倒立;成的虛

像與物在鏡同側(cè)，且正立。

光場(chǎng)的光振動(dòng)（電矢量的振動(dòng)）位于垂直閻金鐸主編.中國(guó)中學(xué)教學(xué)百科全書?物理卷.沈陽(yáng)：沈陽(yáng)出版社.1990.第

于傳播方向的平面內(nèi)，在每個(gè)時(shí)刻都有325頁(yè).

確定方向的現(xiàn)象。牛頓在1704?1706年

間研究雙折射時(shí)曾設(shè)想：光微粒在不同

的側(cè)面也許具有不同的性質(zhì)。1808年，

馬呂斯研究通過方解石觀察反射光時(shí)所

發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象后，認(rèn)為光微粒確實(shí)有這種

立性質(zhì)，并把這種現(xiàn)象稱作偏振。楊在

體1817年，根據(jù)菲涅耳和阿喇果研究偏振

Cl

的光干涉時(shí)的發(fā)現(xiàn)，提出了光是橫波的設(shè)

影想。但是，直到1873年麥克斯韋建立光

11子

的電磁理論后，才從本質(zhì)上說(shuō)明了偏振

現(xiàn)象。光的電磁理論認(rèn)為光是一種電磁

波，而電磁波是橫波，即它的電矢量振

動(dòng)垂直于它的傳播方向，偏振是橫波所

特有的現(xiàn)象。普通光源發(fā)出的光，光振

動(dòng)位于垂直于傳播方向的平面內(nèi)，但在

各個(gè)時(shí)刻方向是隨機(jī)的，只是各個(gè)方向

的光振動(dòng)出現(xiàn)的概率相同。所以光振動(dòng)

對(duì)傳播方向是統(tǒng)計(jì)對(duì)稱的，不具有偏振

特性。當(dāng)光振動(dòng)失去這種統(tǒng)計(jì)對(duì)稱性時(shí)，

例如光矢量沿某直線作振動(dòng)，或光矢量

的端點(diǎn)、沿圓周運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象就是偏

振。

光的偏振應(yīng)用十分廣泛。①工業(yè)生產(chǎn)中，

利用光偏振可以檢驗(yàn)玻璃元件的內(nèi)應(yīng)

力，檢驗(yàn)礦物;通過旋光測(cè)量可測(cè)定糖溶

液的濃度等。②研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)，根據(jù)對(duì)

微粒反射光的偏振特性，可得到關(guān)于它

的結(jié)構(gòu)的信息。如從宇宙光的研究，也

推斷出銀河系中存在著宇宙微粒，而且

還確定出其較長(zhǎng)的方向與銀河磁場(chǎng)方向

平行；還可知土星環(huán)是由冰的晶體所組

成。由病毒所散射的紫外光的偏振，可

以確定病毒微粒的大小和形狀，同樣的

方法可分析分子的結(jié)構(gòu)。根據(jù)光譜的偏

振，可以得到關(guān)于原子和原子核結(jié)構(gòu)的

知識(shí)。③日常生活，如立體電影中放映

和觀看的都是偏振光；夜間行車時(shí)汽車

燈光使迎面司機(jī)耀眼，利用偏振片就可

消除這種影響。

彎由于液體只能承受壓應(yīng)力，不能承受剪https://www.guokr.com/question/509111/

Cl曲

切應(yīng)力，因此聲波在水中必定為縱波，

的

縱波中介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)受到交變拉壓應(yīng)力作

12水

用產(chǎn)生伸縮變形，質(zhì)點(diǎn)疏密相間?？v波

流的特點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方

向互相平行。

聲

人腦通過對(duì)感受到的聲音信息的分析結(jié)樸永馨主編.特殊教育辭典.北京：華夏出版社.2006.第180頁(yè).

Cl音

合而對(duì)客觀事物作出的整體反映。人認(rèn)

錯(cuò)

識(shí)外部世界、了解語(yǔ)言信息的重要途徑

13覺

和能力之一，建立在聽感覺基礎(chǔ)之上。

1.就人而言，聽覺系統(tǒng)由左右兩只耳朵http://wap.sciencenet.cn/home.php?do=b1og&id=1142151&mod=space&uid

構(gòu)成,一方面能幫助我們形成立體聽覺，=3389532

調(diào)

Cl有助于辯識(shí)聲音的位置，另一方面也方

越

便我們收集不同的聲音，交給大腦處理。

來(lái)

142.聲音的感知仍是以個(gè)體的主觀感受為

越

主，循環(huán)的播放會(huì)讓大腦處理信息時(shí)，

高

以前一個(gè)音階為基礎(chǔ)，會(huì)覺得越來(lái)越高

當(dāng)其內(nèi)部空氣受到外界波動(dòng)的強(qiáng)制壓縮https://wenku.baidu.com/view/0d004e69a8114431b90dd885.html

時(shí)（無(wú)論強(qiáng)制力施加于空腔內(nèi)的空氣還

是管道內(nèi)的空氣，施加的外力是來(lái)自聲

波還是腔體振動(dòng)）,管道內(nèi)的空氣會(huì)發(fā)生

腔振動(dòng)性的運(yùn)動(dòng)，而空腔內(nèi)的空氣對(duì)之產(chǎn)

Cl

體生恢復(fù)力。在聲波波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于共鳴器幾

震何尺度的情形下，可以認(rèn)為共鳴器內(nèi)空

15

動(dòng)氣振動(dòng)的動(dòng)能集中于管道內(nèi)空氣的運(yùn)

動(dòng)，勢(shì)能僅與腔體內(nèi)空氣的彈性形變有

關(guān)。這樣，這個(gè)共鳴器是由管道內(nèi)空氣

有效質(zhì)量和腔體內(nèi)空氣彈性組成的一維

振動(dòng)系統(tǒng)，因而對(duì)施加作用的波動(dòng)有共

振現(xiàn)象

聲波在傳播過程中,碰到大的反射面（如https://baike.so.coo/doc/133911—141557.html

建筑物的墻壁、大山里面等）在界面將發(fā)

生反射，人們把能夠與原聲區(qū)分開的反

射聲波叫做回聲?；芈曉诘刭|(zhì)勘探

中也有廣泛的應(yīng)用。例如在石油勘探時(shí)，常采

用人工地震的方法，即在地面上埋好炸藥包，

放上一列探頭，把炸藥引爆，探頭就可以接收

到地下不同層間界面反射回來(lái)的聲波，從而

巨

探測(cè)出地下油礦。

Cl型

在建筑方面，設(shè)計(jì)、建造大的廳堂時(shí)，

回

必須把回聲現(xiàn)象作為重要因素加以考

16聲

慮。在封閉的空間里產(chǎn)生聲音后，聲波

筒

就在四壁上不斷反射，即使在聲源停止

輻射后，聲音還要持續(xù)一段時(shí)間，這種

現(xiàn)象叫做混響?；祉憰r(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)干擾

有用的聲音。但是混響太短也不好，給

人以單調(diào)、不豐滿的感覺。所以設(shè)計(jì)師

們須采取必要的措施，例如，廳堂的內(nèi)

部形狀、結(jié)構(gòu)、吸聲、隔聲等，以獲得

適量的混響，提圖室內(nèi)的音質(zhì)。

Cl克克拉尼圖形,又稱''克拉德尼聲音圖案”，https://baike.so.com/doc/23825765-24382184.html

拉

十八世紀(jì)，德國(guó)物理學(xué)家恩斯特?克拉

尼

17德尼做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他在一個(gè)小提琴上

圖安放一塊較寬的金屬薄片，在上面均勻

形地撒上沙子。然后開始用琴弓拉小提琴，

結(jié)果這些細(xì)沙自動(dòng)排列成不同的美麗圖

案，并隨著琴弦拉出的曲調(diào)不同和頻率

的不斷增加，圖案也不斷變幻和越趨復(fù)

雜一這就是著名的克拉尼圖形?？?/p>

拉尼圖形現(xiàn)在常用在電聲樂器如小提

琴、吉他和大提琴的設(shè)計(jì)和施工上。20

世紀(jì)以來(lái)，用于電子信號(hào)發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)

了更精確的可調(diào)頻率驅(qū)動(dòng)的揚(yáng)聲器。

錯(cuò)覺是在特定條件下產(chǎn)生的對(duì)客觀事物

的歪曲知覺。錯(cuò)覺又叫錯(cuò)誤知覺，是指https://baike.so.com/doc/1332958-1409254.html

不符合客觀實(shí)際的知覺，包括幾何圖形

錯(cuò)覺（高估錯(cuò)覺、對(duì)比錯(cuò)覺、線條干擾

錯(cuò)覺）、時(shí)間錯(cuò)覺、運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺、空間錯(cuò)覺

感以及光滲錯(cuò)覺、整體影響部分的錯(cuò)覺、

Cl覺聲音方位錯(cuò)覺、形重錯(cuò)覺、觸覺錯(cuò)覺等。

很錯(cuò)覺是對(duì)客觀事物的一種不正確的、歪

18重曲的知覺。錯(cuò)覺可以發(fā)生在視覺方面，

也可以發(fā)生在其他知覺方面。如當(dāng)你掂

量一公斤棉花和一公斤鐵塊時(shí)，你會(huì)感

到鐵塊重，這是形重錯(cuò)覺。當(dāng)你坐在正

在開著的火車上，看車窗外的樹木時(shí)，

會(huì)以為樹木在移動(dòng),這是運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺等等。

Cl欺錯(cuò)覺是在特定條件下產(chǎn)生的對(duì)客觀事物

騙的歪曲知覺。錯(cuò)覺又叫錯(cuò)誤知覺，是指https://baike.so.com/doc/1332958-1409254.html

19大不符合客觀實(shí)際的知覺，包括幾何圖形

腦錯(cuò)覺(高估錯(cuò)覺、對(duì)比錯(cuò)覺、線條干擾

的錯(cuò)覺)、時(shí)間錯(cuò)覺、運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺、空間錯(cuò)覺

感以及光滲錯(cuò)覺、整體影響部分的錯(cuò)覺、

覺聲音方位錯(cuò)覺、形重錯(cuò)覺、觸覺錯(cuò)覺等。

錯(cuò)覺是對(duì)客觀事物的一種不正確的、歪

曲的知覺。錯(cuò)覺可以發(fā)生在視覺方面，

也可以發(fā)生在其他知覺方面。

錯(cuò)覺是在特定條件下產(chǎn)生的對(duì)客觀事物

的歪曲知覺。錯(cuò)覺又叫錯(cuò)誤知覺，是指https://baike.so.com/doc/1332958-1409254.html

天不符合客觀實(shí)際的知覺，包括幾何圖形

鵝錯(cuò)覺(高估錯(cuò)覺、對(duì)比錯(cuò)覺、線條干擾

Cl

絨錯(cuò)覺)、時(shí)間錯(cuò)覺、運(yùn)動(dòng)錯(cuò)覺、空間錯(cuò)覺

的以及光滲錯(cuò)覺、整體影響部分的錯(cuò)覺、

20

感聲音方位錯(cuò)覺、形重錯(cuò)覺、觸覺錯(cuò)覺等。

覺錯(cuò)覺是對(duì)客觀事物的一種不正確的、歪

曲的知覺。錯(cuò)覺可以發(fā)生在視覺方面，

也可以發(fā)生在其他知覺方面。

馬

C216545月8日，德國(guó)馬德堡市的市民們[1]李明.馬德堡半球?qū)嶒?yàn)漫談[J].物理教學(xué)探討,2008,26(14):26-27.

德

看到了一件令人驚奇又困惑的事情：他[2]商隱.十七世紀(jì)馬德堡市長(zhǎng):鄂圖?居里克[J].時(shí)代風(fēng)采，1996(11):58-59.

堡

01們的市長(zhǎng)，就是發(fā)明抽氣機(jī)的奧托?格

半

里克，把兩個(gè)直徑40多厘米的空心銅半

球

球緊貼在一起，用抽氣機(jī)抽出球內(nèi)的空

氣，然后用兩隊(duì)馬向相反的方向拉兩個(gè)

半球，“連16匹馬(拼命掙扎著)都不

能把它們拉開，或者只有費(fèi)了很大的勁

才能拉開它們，當(dāng)馬用盡了全力把兩個(gè)

半球最后拉開的時(shí)候，還發(fā)出了很大的

響聲，像放炮一樣?！?引自?shī)W托格里克

寫的1672年出版的一本書《在無(wú)空氣空

間里進(jìn)行的所謂新的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)》)

市民們驚奇得問:“是什么力量把它們壓

合得這么緊呢？沒有什么，是空氣?！?/p>

市長(zhǎng)這樣回答。而如果把銅半球上的閥

門擰開，空氣經(jīng)閥門流進(jìn)球里，用手一

拉，球就開了。這就是著名的馬德堡半

球?qū)嶒?yàn)。［，1

C2龍龍卷風(fēng)的形成：

卷龍卷風(fēng)是大氣環(huán)流或渦旋的一種自然現(xiàn)［1］盧栓倉(cāng).削弱或消除龍卷風(fēng)的有效方法［A］.中國(guó)氣象學(xué)會(huì).第35屆中國(guó)

02風(fēng)象，常發(fā)生于夏季的雷雨天氣時(shí)，其直氣象學(xué)會(huì)年會(huì)S16人工影響天氣理論與應(yīng)用技術(shù)研討［C］.中國(guó)氣象學(xué)會(huì):中

徑從幾米到幾百米，平均為250米左國(guó)氣象學(xué)會(huì),2018:14.

右，最大為1千米左右。在空中直徑可［2］駱麗，吳云清.從鹽城阜寧龍卷風(fēng)事件看龍卷風(fēng)的防治［J］.池州學(xué)院學(xué)

有幾千米，最大有10千米。極大風(fēng)速報(bào)，2017,31(06):81-85.

可達(dá)150?450km/s。［3］冉國(guó)祿.淺談龍卷風(fēng)的觀測(cè)［J］.科技資訊,2017,15(22):245-246.

美國(guó)位于大西洋中部，三面環(huán)海，大西

洋有強(qiáng)烈的上升氣流，水汽活動(dòng)頻繁而

劇烈，易形成環(huán)形氣旋射流，在隨后的

環(huán)孔中增加流風(fēng)暴，這種環(huán)形氣旋射流

速度的不斷加強(qiáng)和加劇，最后形成具破

壞力的龍卷風(fēng)。在干燥的氣候年代龍卷

風(fēng)爆發(fā)率較高。龍卷風(fēng)的形成可以分為

四個(gè)階段：

(1)大氣的不穩(wěn)定性產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升氣

流，由于急流中的最大過境氣流的影

響，而且不斷的加強(qiáng)；

(2)由于與垂直方向的速度和方向，有

切變的風(fēng)相互作用，上升氣流在對(duì)流層

的中部區(qū)域開始旋轉(zhuǎn)形成中尺度的環(huán)形

氣旋；

(3)隨著中尺度氣旋向下(地面)發(fā)展

和向上(高空)延伸，使其本身變細(xì)并

增強(qiáng)。同時(shí)，一個(gè)小面積的增強(qiáng)輔合，

即初生的龍卷在氣旋內(nèi)部形成，產(chǎn)生氣

旋的同樣過程，形成龍卷核心。

(4)龍卷核心中的旋轉(zhuǎn)與氣旋中的不

同，它的強(qiáng)度足以使龍卷一直伸展到地

面。當(dāng)發(fā)展的渦旋到達(dá)地面高度時(shí)，地

面氣壓急劇下降，地面風(fēng)力急劇加速，

一場(chǎng)較大而強(qiáng)烈的龍卷風(fēng)就這樣形成

了。［，1

發(fā)

C2空氣占有一定的空間，但它沒有固定的[1]壓縮空氣_360百科https://baike.so.com/doc/3052859一

射

形狀和體積。在對(duì)密閉的容器中的空氣3218145.html

小

03施加壓力時(shí).，空氣的體積就被壓縮，使

球

內(nèi)部壓強(qiáng)增大。當(dāng)外力撤消時(shí)，空氣在

內(nèi)部壓強(qiáng)的作用下，又會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的

體積。如果在容器中有一個(gè)可以活動(dòng)的

物體，當(dāng)空氣恢復(fù)原來(lái)的體積時(shí)，該物

體將被容器內(nèi)空氣的壓力向外推彈出

來(lái)。這一原理被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、生活

中。例如：皮球里打入壓縮空氣，氣越

足，球越硬；輪胎里打入壓縮空氣，輪

胎就能承受一定的重量。在大型汽車上，

用壓縮空氣開關(guān)車門和剎車；水壓機(jī)利

用壓縮空氣對(duì)水加壓，在工廠里，壓縮

空氣用來(lái)開動(dòng)氣錘打鐵；在煤礦里，它

能開動(dòng)風(fēng)鎬鉆眼。還用于管道輸送液體

和粒狀物體。⑺

C2漂伯努利定理是瑞士科學(xué)家丹尼爾?伯努[1]王洪鵬，歐亞戈.淺談多感官學(xué)習(xí)法在科技館展廳輔導(dǎo)中的應(yīng)用一一以伯努利定律為

浮利(1700—1782)在1726年提出的,例[J].學(xué)會(huì),2017(01):56-61.

04的概括起來(lái)就是:在水流或氣流里，如果

板速度小，壓強(qiáng)就大;如果速度大，壓強(qiáng)

就小。伯努利在數(shù)學(xué)、物理學(xué)等諸多領(lǐng)

域都做出了貢獻(xiàn)，被譽(yù)為數(shù)學(xué)物理方程

的開拓者和奠基人。據(jù)說(shuō)在一次旅途中，

伯努利同一個(gè)陌生人閑談，他謙虛地自

我介紹說(shuō)：“我是丹尼爾?伯努利。"陌

C2球生人立即帶著譏諷的神情回答道:“那我

往就是伊薩克?牛頓了！”人們將其與牛頓

05哪相提并論，可見伯努利的科學(xué)地位。伯

邊努利定律是在流體力學(xué)的連續(xù)介質(zhì)理論

跑方程建立之前流體力學(xué)所采用的基本原

？理，實(shí)質(zhì)是流體的機(jī)械能守恒，即''動(dòng)

能+重力勢(shì)能+壓力勢(shì)能=常數(shù)二等高流

動(dòng)時(shí)，流速大，壓力就小。3

C2機(jī)

翼

的

06

升

力

C2氣阿基米德原理發(fā)現(xiàn)的背景故事：[1]浮力_360百科https://baike.so.com/doc/3938542-4133226.html

泡公元前245年，赫農(nóng)王命令阿基米德

07沉(Archimedes)鑒定一個(gè)皇冠。赫農(nóng)王

船給金匠一塊金子讓他做一頂純金的皇

冠。做好的皇冠盡管與先前的金子一樣

重，但國(guó)王還是懷疑金匠摻假了。他命

令阿基米德鑒定皇冠是不是純金的，但

是不允許破壞皇冠。這似乎是件不可

能的事情。在公共浴室內(nèi)，阿基米德注

意到他的胳膊浮到了水面上。這時(shí)他腦

中閃現(xiàn)出一絲模糊的想法。他把胳膊完

全放進(jìn)水中全身放松，這時(shí)胳膊又浮到

水面上。

他站了起來(lái)，浴盆四周的水位下降；再

坐下去時(shí)，浴盆中的水位又上升了。

他躺在浴盆中，水位則變得更高了，而

他也感覺到自己變輕了。他站起來(lái)后，

浮

C2水位下降，他則感覺到自己重了。一定

沉

是水對(duì)身體產(chǎn)生向上的浮力才使得他感

子

08到自己輕了。

他把差不多一樣大的石塊和木塊同時(shí)放

入浴盆，浸入水中。石塊下沉到水里，

但是他能感覺到石塊變輕了。而且，他

必須要向下按著木塊才能把它完全浸到

水中。這表明浮力與物體的排水量（物

體體積）有關(guān)，而不與物體重量有關(guān)。

物體在水中感覺有多重一定與它的密度

（物體單位體積的質(zhì)量）有關(guān)。

阿基米德因此找到了解決國(guó)王問題的方

法，問題關(guān)鍵在于密度。如果皇冠里面

含有其他金屬，它的密度會(huì)不相同，在

重量相等的情況下，這個(gè)皇冠的體積是

不同的。把皇冠和等重的金子放進(jìn)水里，

結(jié)果發(fā)現(xiàn)皇冠排出的水量比金子的大，

這表明皇冠是摻假的。最重要的是，阿

基米德發(fā)現(xiàn)了浮力原理（亦做阿基米德

原理）,即水對(duì)物體的浮力等于物體所排

出水的重量。

定律為：

物體在流體（液體或氣體）所受浮力，

等于所排開的液體（氣體）的重量。

浮力=物體在液體中所減輕的重量=

物體在空氣中重量-物體在液體中的

重量=物體所排開液體的體積X液體

密度X重力加速度=物體所排開的液體

重量

顯然，當(dāng)物體上浮時(shí)，浮力大于物體的

重力，當(dāng)物體漂浮或懸浮時(shí)，浮力等于

重力；但當(dāng)物體處于下沉狀態(tài)時(shí)，浮力

小于重力。

結(jié)論

根據(jù)浮力定律，可以得出物體浮沉與密

度的關(guān)系：

當(dāng)物體上浮時(shí)，浮力大于物體排開液體

(氣體)的重力；當(dāng)物體飄浮或懸浮時(shí)，

浮力等于物體排開流體的重力；當(dāng)物體

下沉?xí)r，浮力小于物體排開流體的重力。

那么，當(dāng)流體密度大于物體密度時(shí)物體

上浮；當(dāng)流體密度等于物體密度時(shí)物體

懸??；當(dāng)流體密度小于物體密度時(shí)物體

下沉。tl]

流

C2物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，要受到流體的阻[1]胡生青.淺談阻力與流體的阻力[J].物理教師,2008(07):21-22+24.

體

力作用，阻力的方向與物體相對(duì)于流體

阻

09運(yùn)動(dòng)的方向相反，如：汽車、火車、飛

力

機(jī)等在空氣中運(yùn)動(dòng),要受到空氣的阻力；

輪船、潛艇在水面或水下航行，魚在水

中游動(dòng)、人在水中游泳等，也要受到水

的阻力。

當(dāng)物體在粘滯性流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體將

受到流體的阻力作用，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率

不大時(shí)，這種阻力主要來(lái)自于流體的粘

滯力，并稱為粘滯阻力。由于在流體中

物體表面附著有一層流體，這層流體隨

物體一起運(yùn)動(dòng)，在物體表面周圍的流體

中必然形成一定的速度梯度，從而在各

流層之間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，阻礙物體的相

對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)物體的作用效果可為阻力，

也可動(dòng)力。［11

C2轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)性是指當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，[1]進(jìn)動(dòng)性_360百科https://baike.so.com/doc/4340332—4545289.html

椅

如果施加的外力矩是沿著除自轉(zhuǎn)軸以外

與

10的其它軸向，陀螺并不順著外力矩的方

車

向運(yùn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)角速度方向與外力矩作

輪

用方向互相垂直，這種特性，叫做陀螺

陀

螺儀的進(jìn)動(dòng)性。

儀陀螺是一個(gè)既能繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，又

能夠繞其它軸旋轉(zhuǎn)的物體。利用陀螺的

特性制作的測(cè)量裝置就是陀螺儀。能夠

繞2個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的陀螺稱為二自由度陀

螺，能夠繞3個(gè)軸旋轉(zhuǎn)的陀螺稱為三自

由度陀螺。利用陀螺的特性制作的測(cè)量

儀器（或裝置）就稱為陀螺儀。

不論是二自由度陀螺，還是三自由度陀

螺，都有一個(gè)重要的特性一進(jìn)動(dòng)性。1”

車

C2所謂“定軸性"，是三自由度陀螺儀旋轉(zhuǎn)[1]定軸性_360百科https://baike.so.com/doc/4339101—4544029.html

輪

時(shí)產(chǎn)生的一種特性，就是當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以

11高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在沒有任何外力矩作用在

陀螺儀上時(shí)，陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空

間中的指向保持穩(wěn)定不變的特性。也稱

為穩(wěn)定性。

三自由度陀螺其穩(wěn)定性與以下的物理量

有關(guān)：

1、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量愈大，穩(wěn)定性愈好；

2、轉(zhuǎn)子角速度愈大，穩(wěn)定性愈好。

所謂的“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”，是描述剛體在轉(zhuǎn)動(dòng)

中的慣性大小的物理量。當(dāng)以相同的力

矩分別作用于兩個(gè)繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的不同剛

體時(shí)，它們所獲得的角加速度一般是不

一樣的，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的剛體所獲得的角

加速度小，也就是保持原有轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的

慣性大;反之,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的剛體所獲得

的角加速度大，也就是保持原有轉(zhuǎn)動(dòng)狀

態(tài)的慣性小。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小與轉(zhuǎn)子的

質(zhì)量、形狀等因素有關(guān)。質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)

動(dòng)慣量就越大;沿外緣分布的物質(zhì)越多，

其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也越大。［”

C2上這個(gè)實(shí)驗(yàn)看上去椎體在上滾，但經(jīng)過仔［1］錐體上滾實(shí)驗(yàn)-百度文庫(kù)

-滾細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，這其實(shí)只是一個(gè)錯(cuò)覺。這https:〃wenku.baidu.com/viiw/la662d4a2b160b4e767fcf44.html

12還個(gè)軌道一頭高一頭低，錐就會(huì)從低的一

是端滾向高的一端，好像是重心在向上滾，

下但分析一下就會(huì)知道真相不是這樣的，

落如果是那樣的話，就違背了能量定理。

首先，這是一個(gè)錐而不是一個(gè)圓柱體，

其次，這不是一個(gè)斜面而是兩條軌道，

而且軌道是呈八字形狀擺開的，并且高

處張得開。這樣的設(shè)計(jì)會(huì)使椎體處于高

處時(shí)重心降低，而在低處時(shí)由于軌道變

窄使得重心升高，這樣看來(lái)就變成了重

心由高處向低處走的正?，F(xiàn)象，也就沒

有違背能量定理。

本實(shí)驗(yàn)的核心在于剛體在重力場(chǎng)中的平

衡問題，而自由運(yùn)動(dòng)的物體在重力的作

用下,總是平衡在重力勢(shì)能極小的位置。

如果物體不是出于重力場(chǎng)中勢(shì)能極小值

狀態(tài)，重力的作用總是使他往勢(shì)能減小

的方向運(yùn)動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)演示椎體在斜雙杠

上自由滾動(dòng)的現(xiàn)象，巧妙地利用椎體的

形狀，將支撐點(diǎn)在椎體軸線方向上的移

動(dòng)（橫向）對(duì)椎體質(zhì)心的影響同斜雙杠

的傾斜（縱向）對(duì)椎體質(zhì)心的影響結(jié)合

起來(lái)，當(dāng)橫向作用占主導(dǎo)時(shí)，甚至表現(xiàn)

為出人意料的反常運(yùn)動(dòng)，即椎體會(huì)自動(dòng)

滾向斜雙杠較高的一端。［，1

C2哪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（MomentofInertia）是剛體[1]轉(zhuǎn)動(dòng)慣量_360百科https://baike.so.com/doc/219160-231855.html

個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性的量度，其量值取決于物體

13滾的形狀、質(zhì)量分布及轉(zhuǎn)軸的位置。剛體

得

快的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有著重要的物理意義，在科

學(xué)實(shí)驗(yàn)、工程技術(shù)、航天、電力、機(jī)械、

儀表等工業(yè)領(lǐng)域也是一個(gè)重要參量。

電磁系儀表的指示系統(tǒng)，因線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)

慣量不同，可分別用于測(cè)量微小電流（檢

流計(jì)）或電量（沖擊電流計(jì)）。在發(fā)動(dòng)機(jī)

葉片一、飛輪、陀螺以及人造衛(wèi)星的外形

設(shè)計(jì)上，精確地測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，都是十

分必要的。

對(duì)于質(zhì)量分布均勻，外形不復(fù)雜的物體

可以從它的外形尺寸的質(zhì)量分布用公式

計(jì)算出相對(duì)于某一確定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣

量。對(duì)于幾何形狀簡(jiǎn)單、質(zhì)量分布均勻

的剛體可以直接用公式計(jì)算出它相對(duì)于

某一確定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。而對(duì)于外形

復(fù)雜和質(zhì)量分布不均勻的物體只能通過

實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)精確地測(cè)定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣

科量，因而實(shí)驗(yàn)方法就顯得更為重要。S

旋轉(zhuǎn)體系中質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)科里奧利力

C2

里[1]科里奧利力一360百科https:〃baike.so.com/科c/2152299-

2277276.html

奧是以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的。1835年，法國(guó)

氣象學(xué)家科里奧利提出，為了描述旋轉(zhuǎn)

14

利[2]許冬保.科里奧利效應(yīng)的定性與定量分析一一2018年高考北京市理綜卷

體系的運(yùn)動(dòng)，需要在運(yùn)動(dòng)方程中引入一

轉(zhuǎn)第20題的評(píng)價(jià)與啟示[J].物理教學(xué),2018,40（11）:64-68.

[3]閻金鐸主編.中國(guó)中學(xué)教學(xué)百科全書?物理卷.沈陽(yáng)：沈陽(yáng)出版社.1990.

盤個(gè)假想的力，這就是科里奧利力。引入

科里奧利力之后，人們可以像處理慣性

第26頁(yè).

系中的運(yùn)動(dòng)方程一樣簡(jiǎn)單地處理旋轉(zhuǎn)體

系中的運(yùn)動(dòng)方程，大大簡(jiǎn)化了旋系的處

理方式。由于人類生活的地球本身就是

一個(gè)巨大的旋轉(zhuǎn)體系，因而科里奧利力

很快在流體運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)

用。m

科里奧利效應(yīng)：據(jù)報(bào)道，在第一次世界

大戰(zhàn)中，英國(guó)部署在北半球的海軍發(fā)現(xiàn)，

向遠(yuǎn)方發(fā)射的炮彈總是偏向右方，而在

赤道以南則正好相反。在?？颂m群島（馬

爾維納斯群島）的一場(chǎng)戰(zhàn)斗中，發(fā)現(xiàn)炮

彈總是偏向左方。運(yùn)動(dòng)的物體在地球北

半球有偏向右邊的傾向，在南半球有偏

向左邊的傾向，該現(xiàn)象被稱為科里奧利

效應(yīng),其原因是由于地球的自傳引起的。