生活中的物理校本課程

5/18/2020,1,游樂場中的物理,5/18/2020,2,大家都坐過過山車和跳樓機(jī)吧！那種奇妙的感覺真是讓人激動又害怕?？墒牵阌袥]有想過，游樂場中許多的游戲都蘊(yùn)含著物理知識。今天，就讓我們一起去探求一下吧！,5/18/2020,3,大家都坐過,先給大家看一些世界各地“有趣”的游樂場游戲！,5/18/2020,4,過山車,過山車,5/18/2020,5,最刺激娛樂項目：西班牙的“觀音坐蓮”,5/18/2020,6,最刺激娛樂項目：美國公園的“人肉螺旋漿”,5/18/2020,7,最刺激娛樂項目：美國大峽谷的“死亡電單車”,5/18/2020,8,最刺激娛樂項目：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,最刺激娛樂項目：高空遊樂園,5/18/2020,13,最刺激娛樂項目：美國迪士尼公園的“升空電梯”,5/18/2020,14,最刺激娛樂項目：KB的“火山地獄艇”,5/18/2020,15,最刺激娛樂項目：美國最著名的“死亡跑道”,5/18/2020,16,最刺激娛樂項目：美國的“瀑布飛船”,5/18/2020,17,這種過山車你敢坐麼？,5/18/2020,18,5/18/2020,19,5/18/2020,20,5/18/2020,21,5/18/2020,22,5/18/2020,23,中國的過山車,是全球最昂貴的過山車和游樂設(shè)施。垂直過山車最高落差達(dá)80米，相當(dāng)于30多層樓高，為美國境外垂直下落距離最高的垂直過山車，軌道全長超過1公里，為世界上最長的垂直過山車。,廣州長隆歡樂世界的垂直過山車,5/18/2020,24,中國的過山車,占地一萬平米、全長八百八十八米的懸掛式神舟過山車，堪稱亞洲最大,北京石景山游樂園的神舟過山車,5/18/2020,25,中國的過山車,谷木游龍：亞洲最長、中國首臺木質(zhì)過山車。在長達(dá)約1.2公里的驚險征程中，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山車,5/18/2020,26,中國的過山車,南京浦口珍珠泉公園的過山車,這座彩色四環(huán)過山車，軌道全長688米，最高處33米，最大時速達(dá)到75公里。,5/18/2020,27,1美國皇家峽谷懸索橋蹦極，321米,蹦極,5/18/2020,28,2中國澳門旅遊塔蹦極，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,過山車、蹦極、跳樓機(jī)、摩天輪中的物理知識,5/18/2020,42,過山車,5/18/2020,43,在剛剛開始時，過山車的小列車是依靠一個機(jī)械裝置的推力推上最高點的，但在第一次下行后，就再也沒有任何裝置為它提供動力了。事實上，從這時起，帶動它沿軌道行駛的唯一的“發(fā)動機(jī)”將是引力勢能，即由勢能轉(zhuǎn)化為動能、又由動能轉(zhuǎn)化為引力勢能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過程構(gòu)成的。第一種能，即引力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量，它是由于物體和地球的引力相互作用而產(chǎn)生的。對過山車來說，它的勢能在處于最高點時達(dá)到了最大值，也就是當(dāng)它爬升到“山丘”的頂峰時最大。當(dāng)過山車開始下降時，它的勢能就不斷地減少（因為高度下降了），但能量不會消失，而是轉(zhuǎn)化成了動能，也就是運(yùn)動的能量。不過，在能量的轉(zhuǎn)化過程中，由于過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（動能和勢能）。這就是為什么在設(shè)計中隨后的小山丘比開始時的小山丘略矮一點的原因。,5/18/2020,44,過山車最后一節(jié)小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實上，下降的感受在過山車的尾部車廂最為強(qiáng)烈。因為最后一節(jié)車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于引力作用于過山車中部的質(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，從而就會產(chǎn)生一種要被拋離的感覺，因為質(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，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)量中心越過高點被引力推動。,5/18/2020,45,過山車的豎直立環(huán)是一種離心機(jī)裝置，當(dāng)列車接近回環(huán)時，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)，使乘客的身體無法按直線運(yùn)動。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)具來保證自己的安全，但在大多數(shù)大回環(huán)中，無論有沒有護(hù)具，乘客都會停留在車廂中。當(dāng)列車沿著回環(huán)移動時，作用在乘客身上的合力在不斷地變化。在回環(huán)的最底部，因為加速度朝上，所以軌道對游客向上的支撐力要大于重力，此時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，重力則把乘客向地板的方向推。所以乘客會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)了過來，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)動所需的向心力，此時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，飛車就會有掉落的危險，所以，在回環(huán)頂部的時候要求有一定的速度以保證安全。同時也是由于離心力的存在，抵消了一部分重力，于是乘客會產(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)，乘客又會回到原來的重力。在大回環(huán)中，豎直加速度的強(qiáng)度是由兩個因素決定的：列車的速度和彎道的角度。當(dāng)列車進(jìn)入回環(huán)時，它擁有最大的動能，也就是說，它以最快的速度移動。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能，但動能減少了，也就是說它以較低的速度移動，但速度不能夠低于某一個安全行駛的速度。,5/18/2020,47,蹦極,5/18/2020,48,跳樓機(jī),5/18/2020,49,我們在跳樓機(jī)中自由下落時，會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會失去重力？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感受到身體的重力。根據(jù)牛頓的萬有引力定律，地球?qū)ξ覀兊纳眢w產(chǎn)生引力。但原來地面對我們的身體也產(chǎn)生一個支持力，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。如果假想支持力消失，我們便會隨引力下落，掉進(jìn)地球的中心了！這兩個方向相反的力對我們的身體組織產(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以相同的加速度自由下落。換句話說，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以相同的時間跌落地面。據(jù)說伽里略曾經(jīng)在比薩斜塔頂端自由落下兩個大小相等但質(zhì)量不同的圓球，發(fā)現(xiàn)它們同時到地，驗證了上述的原理。讓我們回到跳樓機(jī)的問題上。當(dāng)跳樓機(jī)與你一同下跌時，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)對你幾乎沒有產(chǎn)生任何作用力，沒有了地面或其它物體對你的支持力，你便會毫無束縛，完全感受不到身體的重力了。,5/18/2020,52,事實上，航天員在穿梭機(jī)中感受失重狀態(tài)，亦是因為他們在引力下自由下落的原故。在繞地球的軌道上，穿梭機(jī)與航天員之間相對靜止，于是航天員便可以在機(jī)倉中自由地漂浮著。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)的安全保險裝置把人體與機(jī)器綁定，整體下降水平牽