物理學(xué)思想史和方法論我們身邊的物理學(xué)

1、我們(w men)身邊的物理學(xué)與初中科學(xué)課程(kchng)有關(guān)的一些物理學(xué)知識浙江教育學(xué)院 嚴(yán)欣澂1共一百一十六頁科學(xué)教材(jioci)中與物理學(xué)相關(guān)的章節(jié)七年級上 第1章 科學(xué)入門 第4章 物質(zhì)的特性(txng)七年級下 第1章 對環(huán)境的察覺 第2章 運(yùn)動和力八年級上 第1章 生活中的水 第2章 地球的”外衣”大氣 第4章 電路探秘八年級下 第1章 粒子的模型與符號 第4章 電和磁九年級上 第2章 物質(zhì)轉(zhuǎn)化和材料應(yīng)用 第3章 能量的轉(zhuǎn)化與守恒2共一百一十六頁專題(zhunt)一：光和顏色3共一百一十六頁一、光的發(fā)射(fsh)和吸收1、熱輻射（光的發(fā)射的第一種形式） 物體在發(fā)射的過程中不改變內(nèi)

2、能，只要通過加熱來維持它的溫度，輻射就可以繼續(xù)不斷地維持下去。 任何物體，在任何溫度下，它的表面都會發(fā)射各種波長頻譜連續(xù)的電磁波。一定時(shí)間內(nèi)輻射能量隨波長的分布與溫度有關(guān)，所以(suy)我們把這種輻射稱為熱輻射。 500 暗紅的可見光 1500 白光、紫外線4共一百一十六頁2、“發(fā)光” （光的發(fā)射的第二種形式）物體除維持一定的溫度之外，還要依靠其他(qt)一些激發(fā)過程來獲得能量以維持輻射。物體中的原子或離子受到被電場加速的電子的轟擊，使原子中的電子受到激發(fā)（電致發(fā)光） 日光燈中的汞蒸汽發(fā)出的輝光物體被光照射，或預(yù)先被光照射而引起它自身的發(fā)射（光致發(fā)光） 日光燈管壁發(fā)出的熒光由于化學(xué)反應(yīng)而發(fā)光（

3、化學(xué)發(fā)光） 磷的緩慢氧化物體加熱到一定溫度而發(fā)光（熱發(fā)光），它不同于熱輻射 本生燈中的鈉鹽5共一百一十六頁各種輻射(fsh)的波長范圍6共一百一十六頁一般(ybn)輻射的復(fù)雜性不透明體外來各種波長的輻射能反射某些波長的輻射能吸收某些波長的輻射能（隨物而異）發(fā)射各種波長的熱輻射能（故亦隨物而異）（隨物而異）7共一百一十六頁一般(ybn)輻射的復(fù)雜性不透明體外來各種波長的輻射能無任何(rnh)反射能全部吸收如射各種波長的輻射能發(fā)射各種波長的熱輻射能假設(shè)有這樣的物體8共一百一十六頁總照射(zhosh)反射率 吸收率 透射率 9共一百一十六頁總輻照度 E ：單位時(shí)間內(nèi)投射在單位表面上的總輻射能量。吸收

4、率 ：單位時(shí)間內(nèi)單位表面吸收的能量與總輻照度之比。反射率 ：單位時(shí)間內(nèi)單位表面反射(fnsh)的能量與總輻照度之比。透射率 ：單位時(shí)間內(nèi)單位表面透射的能量與總輻照度之比。10共一百一十六頁由能量守衡定律可知吸收率 + 反射率 + 透射率 = 1黑體 吸收率 = 1，反射率 = 透射率 = 0白體(bit) 反射率 = 1，吸收率 = 透射率 = 0非黑體 0 吸收率 1 灰體 吸收本領(lǐng)與波長無關(guān)的非黑體當(dāng)透射率 = 0 時(shí)，吸收率 + 反射率 = 111共一百一十六頁黑體的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ屯ㄟ^小孔進(jìn)入腔內(nèi)的輻射能幾乎全被腔壁吸收反射回小孔出射的機(jī)會極少，小孔表面好比黑體（吸收全部入射的輻射能而無反射）

5、對空腔加熱至某熱平衡溫度對空腔加熱至某熱平衡溫度從小孔表面出射的就是處于某一熱平衡溫度 的實(shí)驗(yàn)黑體的輻射能，進(jìn)而探索其能譜分布規(guī)律。不透明材料空腔不透明材料空腔12共一百一十六頁白天(bi tin)建筑物的窗戶為什么總是黑的？13共一百一十六頁輻射能量密度 E()波長m一定溫度T14共一百一十六頁人體的皮膚(p f)對于紅外光是近似黑體 吸收率 = 0.98 0.01問題：1、人體的皮膚為什么有黑、白、黃之分？2、太陽光為什么比月亮光溫暖?3、紅外取暖器為什么受歡迎?15共一百一十六頁物體表面的吸收率越高，它的輻射出射度也越強(qiáng)。 問題：1、夏天應(yīng)該穿黑色的衣服(y fu)還是穿白色的衣服(y

6、fu)？2、保暖裝置為什么是銀白色的？3、人造衛(wèi)星的表面應(yīng)該涂成什么顏色？16共一百一十六頁二、光和顏色(yns)太陽(tiyng)光譜顏色紅橙黃綠藍(lán)，青紫波長/納米780 622622 597597 577577 492492 455455 38017共一百一十六頁各種發(fā)光體發(fā)出的光的顏色太陽：光色白鎢絲燈泡：光色偏橙，紅外光較多日光燈：屬于(shy)熒光，偏藍(lán)的晝光型，白光型及偏溫色光型，紅外光較少蠟燭：色偏橙黃螢火蟲：冷光18共一百一十六頁圖象中的顏色：非彩色和彩色非彩色黑、白以及從黑到白之間的各種灰色，它們可以排列成一個(gè)系列，稱為黑、白系列。當(dāng)物體的表面對可見光譜所有波長的輻射的反射率

7、都在80-90以上時(shí)，視覺(shju)上的感覺便是白色。若反射率均在4以下則是黑色。 19共一百一十六頁任何一種彩色均由三個(gè)量表示：色相(s xin)、亮度、飽和度20共一百一十六頁色相：色彩的最基本特征亮度：光的數(shù)值（光能的多少(dusho)）飽和度（彩度）：顏色的純潔性可見光中的各種單色光是最飽和的顏色21共一百一十六頁兩類色彩發(fā)光色：物體自身發(fā)出(fch)的光物體色： 光源、有色物體、眼睛、大腦四大要素22共一百一十六頁三基色原理色度學(xué)的最基本原理 大多數(shù)的顏色可以通過(tnggu)紅、綠、藍(lán)三色按照不同的比例合成產(chǎn)生，同樣絕大多數(shù)單色光也可以分解成為紅、綠、藍(lán)三種顏色。紅綠藍(lán)為三種基色

8、，是相互獨(dú)立的。紅綠藍(lán)三種基色按照不同的比例相加合成混色稱為相加混色。兩種或兩種以上的色光相互混合時(shí)，能夠獲得另外一種色光的方法，人們稱之為色光加色法。23共一百一十六頁紅色+綠色=黃色綠色+藍(lán)色=青色紅色+藍(lán)色=品紅(pnhng)紅色+綠色+藍(lán)色=白色黃色、青色、品紅稱為相加二次色24共一百一十六頁紅色(hngs)+青色=白色綠色+品紅=白色藍(lán)色+黃色=白色青色、品紅、黃色分別稱為紅色、綠色、藍(lán)色的補(bǔ)色以上稱為“相加混色法”“光越加越白”25共一百一十六頁色料減色法原理白色-紅色=青色（紅色被吸收了）白色-綠色(l s)=品紅（綠色(l s)被吸收了）白色-藍(lán)色=黃色（藍(lán)色被吸收了）顏料（黃

9、色+青色）=白色-紅色-藍(lán)色=綠色顏料（品紅+青色）=白色-紅色-綠色=藍(lán)色顏料（黃色+品紅）=白色-綠色-藍(lán)色=紅色青色、品紅、黃色稱為顏料三基色“顏料越涂越黑”26共一百一十六頁相加混色三基色(js)原理所表示的顏色模式稱為RGB模式 彩色電視機(jī)中應(yīng)用相減混色三基色原理所表示的顏色模式稱為CMYK模式 C：青，M：品紅，Y：黃，K：黑 彩色印刷中的應(yīng)用27共一百一十六頁 教室(jiosh)中的顏色游戲 繪畫中的應(yīng)用 德加的油畫28共一百一十六頁三、色視覺(shju)眼睛(yn jing)的構(gòu)造29共一百一十六頁30共一百一十六頁視覺細(xì)胞(xbo)的功能31共一百一十六頁視覺細(xì)胞對顏色的敏感

10、度 視網(wǎng)膜的中心(zhngxn)全是圓錐細(xì)胞，視網(wǎng)膜的邊緣全是桿狀細(xì)胞 桿狀細(xì)胞對光的敏感度是圓錐細(xì)胞的500倍問題：1、黑暗中看到的物體為什么是黑白的？2、貓頭鷹的眼睛為什么在夜晚那么靈敏？3、星星有顏色嗎？4、為什么有些人患色盲？ 5%的男性，0.8%的女性32共一百一十六頁四、光的吸收(xshu)和散射光的吸收 1、光的普遍吸收：吸收很少，只改變強(qiáng)度、不改變顏色。 2、光的選擇吸收：吸收很大，隨波長不同發(fā)生劇烈變化。光與原子(yunz)、分子相互作用的振子模型+q-qm1m233共一百一十六頁為什么空氣與水對于可見光是透明的？ 可見光在空氣、水或一些其他物質(zhì)中只有很少部分被吸收。 真空(

11、zhnkng)對光是完全透明的。彩色玻璃為什么色彩斑斕？工業(yè)上低溫高效干燥器的原理：純水對1.710-52.1 10-5m的紅外光有明顯的吸收。34共一百一十六頁光在物體上為什么發(fā)生反射和折射？ 當(dāng)分子的相互位置基本上對稱排列而且固定時(shí)，每個(gè)分子發(fā)出的“子波”的“相位”彼此同步，相干疊加的結(jié)果，使原來的入射波發(fā)生折射和反射。 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，空氣密度是 n = 2.691019個(gè)/cm3，空氣中的分子的平均距離是可見光波長的1/100，幾十個(gè)分子能夠同步地振動，合成(hchng)的結(jié)果使入射光繼續(xù)傳播或折射。35共一百一十六頁36共一百一十六頁光的散射 光的散射是由不均勻團(tuán)塊引起的，光偏離入射方向

12、向四面八方散開的現(xiàn)象。 1、分子散射（純凈的液體、氣體） 2、懸浮質(zhì)點(diǎn)散射（懸濁液中的固體(gt)微粒、大氣中的煙、霧、灰塵）37共一百一十六頁散射的規(guī)律： 微粒的大小a，光的波長(bchng)2a/0.3 散射光強(qiáng)與4成反比（瑞利散射定律），波長越短，散射越強(qiáng)。2a/比較大 散射光強(qiáng)與沒有明顯的依賴關(guān)系（米德拜散射理論）38共一百一十六頁白天的天空為什么是藍(lán)色的？朝霞和晚霞為什么絢麗似火？ 當(dāng)空氣(kngq)稀薄時(shí)，空氣(kngq)分子的數(shù)密度 n 有起伏，分子間的距離不斷變化，振子發(fā)出相位混亂的電磁波，這就是散射。 太陽光中的短波成分被大氣散射。為什么薄霧天用紅色濾色鏡照相可以得到清晰的照

13、片，濃霧天卻沒有效果？39共一百一十六頁云為什么是白色(bis)的？ 云（霧）是由半徑在幾微米（10-6m）以上的小水滴組成的。小水滴的半徑比光波大得多，它包含大量分子。水滴表面的分子或多或少是有規(guī)律的排列的，它們能同步地反射陽光中的一切色光，所以水滴組成的云呈白色。雨后彩虹是如何出現(xiàn)的？40共一百一十六頁為什么煙霧卻是藍(lán)色的？ 煙霧的顆粒半徑比光波的波長小很多時(shí)，顆粒里沒有足夠的分子數(shù)來產(chǎn)生相干性的折射和反射，而對光的散射起主要作用。通過激光的散射來測量大氣(dq)的污染41共一百一十六頁五、光速(un s)測定光速 C=2.98108米/秒1676年天文學(xué)家羅默第一個(gè)利用天文觀察測出了光速

14、。 C=215000 千米/秒太陽的行星(xngxng)木星的運(yùn)動周期12年木星有11個(gè)衛(wèi)星，其中4個(gè)最亮可用合適的望遠(yuǎn)鏡觀測。42共一百一十六頁木衛(wèi)蝕發(fā)生的時(shí)間是 3.5 分，兩次木衛(wèi)蝕間隔的時(shí)間是42小時(shí)28分16秒。經(jīng)過3個(gè)月，實(shí)際(shj)蝕的時(shí)間比預(yù)計(jì)延遲了月10分鐘地球的半徑為149.7106km，光走過與地球軌道半徑等長的距離所需時(shí)間為11分，計(jì)算光速為215000km/s43共一百一十六頁專題二、物態(tài)(w ti)和物態(tài)(w ti)的變化44共一百一十六頁一、物態(tài)(w ti)種種物質(zhì)的聚集態(tài)：構(gòu)成物質(zhì)的分子的聚合狀態(tài)。氣態(tài)液態(tài)和固態(tài)統(tǒng)稱凝聚態(tài)等離子態(tài)(dnglzti)：電離的氣體

15、超密態(tài)（中子態(tài)）：白矮星45共一百一十六頁固體（晶體）的微觀結(jié)構(gòu) 長程有序： 邊長1 cm的單晶銅沿任一方向可出現(xiàn)107個(gè)銅原子(yunz)作規(guī)則直線排列46共一百一十六頁液體的微觀結(jié)構(gòu) 短程有序：在幾個(gè)原子尺度的范圍內(nèi)顯示出規(guī)則(guz)排列 類晶胞 定居時(shí)間 10-10s（液態(tài)金屬） 海水與鋼鐵誰更“硬”？1986年美國“挑戰(zhàn)者號”航天飛機(jī)在海面墜落。 47共一百一十六頁 水分子的特性使它容易在多個(gè)分子間產(chǎn)生締結(jié)，并使分子團(tuán)越來越大，導(dǎo)致數(shù)分子的活性降低和老化。水分子團(tuán)的大小在不同的水中是不同的。 10個(gè)以下為小分子團(tuán)，10個(gè)以上為大分子團(tuán)。 小分子團(tuán)水的神奇(shnq)功能 水體污染48

16、共一百一十六頁 T1 T2（清亮點(diǎn)） 晶體 液晶 液體 各向異性( xin y xn) 光學(xué)各向異性( xin y xn) 各向同性 不流動 流動 流動非晶態(tài)固體(gt)和液體49共一百一十六頁二、大氣溫度(wnd)隨高度的變化大氣的上升運(yùn)動可以看作絕熱過程，即沒有吸、放熱量的過程。干燥(gnzo)的大氣上升時(shí)，發(fā)生膨脹，氣體作功，氣體的內(nèi)能減少，溫度降低。 內(nèi)能減少=氣體對外作功 理論值 10/km 實(shí)際值 6/km含水蒸氣的空氣在上升過程中，水蒸氣發(fā)生凝結(jié)，放出熱量，使空氣的溫度降低變慢。50共一百一十六頁氣體(qt)膨脹時(shí)，氣體(qt)要作正功。51共一百一十六頁52共一百一十六頁 飛機(jī)

17、上的空調(diào)系統(tǒng) 海拔10000米高空，機(jī)艙外的氣溫(qwn)大約-50，而機(jī)艙內(nèi)溫暖如春。 飛機(jī)上的空調(diào)系統(tǒng)是制冷還是制熱的？53共一百一十六頁機(jī)艙內(nèi)氣壓1大氣壓，機(jī)艙外氣壓等溫過程：p1V1=p2V2利用(lyng)空氣壓縮機(jī)將空氣從艙外注入艙內(nèi)，壓縮機(jī)對空氣作功，使溫度升高。結(jié)論：需要對熱空氣降溫。54共一百一十六頁三、雨是如何(rh)形成的？飽和蒸汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽飽和蒸汽壓與液體表面形狀(xngzhun)的關(guān)系 液面的半徑越小，對飽和蒸氣壓的影響越大55共一百一十六頁周圍的蒸汽壓比小雨點(diǎn)的飽和蒸汽壓低，小雨點(diǎn)不斷蒸發(fā)，而周圍的蒸汽壓比大雨點(diǎn)的飽和蒸汽壓高，水分子不斷向大雨點(diǎn)上凝

18、結(jié)。小雨點(diǎn)逐漸消失，大雨點(diǎn)越變越大，最后下落。大氣中的暖云（大小(dxio)水滴共存）、冷云（由冰晶組成）、混合云（由冰晶和水滴組成）人工降雨T=291K=0.073Nm-1=1103kgm-3r=10-7m pr=1.011p0r=10-8m pr=1.115p0r=10-9m pr=2.966p056共一百一十六頁四、流體(lit)的流動與擴(kuò)散粘性現(xiàn)象(xinxing)的宏觀規(guī)律 影響液體流動的因素：流速、管道的形狀與表面、流體的性質(zhì)、溫度、壓強(qiáng)57共一百一十六頁粘性力（內(nèi)摩擦力）x zu = u ( z )Adf dfu0u = 0FF58共一百一十六頁水平管道(gundo)內(nèi)的流體泊肅

19、葉定律(dngl)59共一百一十六頁成年人的 血壓(xuy) 70mmHg 120mmHg0.2m長的主動脈中的血壓(xuy)是多少？血流量1.0010-4 m3s-1 主動脈半徑 r = 1.3 10-2m血液黏度 = 4.0010-3 Pas流阻 RF = 7.14104 Pas m3p = RF dV/dt = 7.14Pa60共一百一十六頁擴(kuò)散的宏觀(hnggun)規(guī)律樹葉的水分(shufn)散失61共一百一十六頁62共一百一十六頁一個(gè)氣孔1小時(shí)(xiosh)內(nèi)向外擴(kuò)散的水蒸氣的質(zhì)量為3.010-9kg一片樹葉(sh y)上的氣孔數(shù)達(dá)106個(gè)一片樹葉1小時(shí)可散發(fā) 3g 水！一棵樹上有多

20、少片樹葉？！63共一百一十六頁五、物態(tài)(w ti)的變化水蒸氣、水、冰之間的轉(zhuǎn)變與溫度、飽和(boh)蒸汽壓之間有密切的關(guān)系水的三相圖 水的沸點(diǎn)、冰的升華溫度隨蒸汽壓的增大而升高。冰的熔點(diǎn)隨蒸汽壓的增大而降低。64共一百一十六頁溫度蒸汽壓汽化(qhu)曲線熔解(rn ji)曲線升華曲線三相點(diǎn)臨界點(diǎn)水水蒸氣冰水的三相圖65共一百一十六頁高原地區(qū)為什么水的沸點(diǎn)會降低？ 海拔4000m，水的沸點(diǎn)大約下降8高壓鍋煮食物為什么時(shí)間短？ 2個(gè)大氣壓，溫度上升到127穿滑冰鞋為什么滑行得那么(n me)快？冰川為什么會移動？66共一百一十六頁自制霧 蓋上蓋子，加熱容器中的水至60。手端一個(gè)盛有冰塊的盒子，放

21、在打開蓋子的容器上放。 為什么霧正好在早晨(zo chen)或傍晚形成?67共一百一十六頁六、溫度(wnd)測量和溫度(wnd)計(jì)溫度：組成物體的微觀粒子的熱運(yùn)動強(qiáng)弱程度的量度。溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示法經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的三要素：測溫物質(zhì)和測溫屬性選擇(xunz)固定點(diǎn)：兩點(diǎn)法、一點(diǎn)法規(guī)定測溫屬性隨溫度變化的數(shù)學(xué)關(guān)系68共一百一十六頁攝氏溫標(biāo)：1742年瑞典天文學(xué)家攝爾修斯 冰點(diǎn)0 水的沸點(diǎn)100 華氏溫標(biāo)：1714年德國物理學(xué)家華倫海特 氯化銨、冰、水混合物的熔點(diǎn)0，冰的正常熔點(diǎn)32 ，水的沸點(diǎn)212 熱力學(xué)溫標(biāo)(wnbio)：不依賴測溫物質(zhì)和測溫屬性的溫標(biāo)(wnbio)國際實(shí)用溫標(biāo)：國際間的協(xié)議溫標(biāo)(

22、IPTS-90)69共一百一十六頁溫度計(jì)隱絲式光學(xué)(gungxu)高溫計(jì)雙金屬溫度計(jì)輻射溫度計(jì)70共一百一十六頁專題(zhunt)三： 生物學(xué)中的物理學(xué)71共一百一十六頁一、如何(rh)知道恐龍的體重？四川省的合川馬門溪龍 40噸 72共一百一十六頁根據(jù)恐龍化石材料制作成骨架；根據(jù)解剖學(xué)上的知識推知它的體型、肌肉、內(nèi)臟，做成一個(gè)(y )復(fù)原模型；測量恐龍活著時(shí)的體積；用短吻鱷的密度0.89作為恐龍的密度；通過計(jì)算，獲得恐龍的體重。 四川成都理工大學(xué)博物館是中國西部最大的以恐龍和古生物為特色的自然博物館，該館陳列(chnli)的合川馬門溪龍真品長二十二米，高三點(diǎn)五米，堪稱亞洲第一、世界精品，每天

23、都吸引眾多人士前來參觀。73共一百一十六頁二、體積(tj)與面積的關(guān)系面積(min j)問題球74共一百一十六頁體積(tj)問題球75共一百一十六頁體內(nèi)熱量的散失是面積問題食物的攝入是體積問題體積小的動物必須吃的多以維持體溫；大型動物沒有毛皮，因?yàn)椴慌聯(lián)p失熱量；在自然界，同一個(gè)動物物種，高寒(gohn)地區(qū)的個(gè)頭要粗壯些，炎熱地區(qū)的要瘦小些。東北人就要比兩廣人高大。這是因?yàn)閯游镌诤涞募竟?jié)要保持體溫 ；不少動物采取了“冷脹熱縮”的生存策略，有一道典型的文人菜叫“鱸魚會莼羹” 。霜后鱸魚，肉白如雪，不腥。司馬光有詩云：“莼羹紫絲滑，鱸魚會雪花肥?！笨磥恚|魚就是采取“冷脹熱縮”生存策略的動物。

24、76共一百一十六頁細(xì)胞氧的供給(gngj)是面積問題；氧的消耗是體積問題；當(dāng)細(xì)胞體積太大時(shí)， 細(xì)胞就發(fā)生分裂。77共一百一十六頁動能定理(dn nn dn l)：78共一百一十六頁專題四： 地球磁場即將(jjing)反轉(zhuǎn)?79共一百一十六頁一、地球(dqi)為什么有磁場？通電螺線管和它周圍的磁場條件能自由運(yùn)動(yndng)的電荷驅(qū)動電荷運(yùn)動的力圓周運(yùn)動規(guī)律:右手螺旋法則80共一百一十六頁指南針的北極一直都指向北方嗎？地球磁場有多大？ 地球兩極處B的垂直分量為6.210-5T。地球磁場是由地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的圓電流引起的嗎？ 要求赤道上的面電荷密度0.16C/m2，電場強(qiáng)度為1.81016V/m。遠(yuǎn)遠(yuǎn)

25、大于正常溫度和壓強(qiáng)下空氣可承受(chngshu)的最大電場強(qiáng)度3106V/m。礦物如何記錄過去磁場的方向？ 科學(xué)家們通過對海底熔巖的研究發(fā)現(xiàn)，熾熱的巖漿中含有數(shù)以萬計(jì)的礦物質(zhì)，就好像一個(gè)個(gè)“小指南針”。當(dāng)巖漿冷卻下來后，這些“指南針”也被固定住不再發(fā)生變化。這樣，其“南北極”的指向就記錄了當(dāng)時(shí)地球磁場的方向。 81共一百一十六頁 在舊金山舉行的美國地球物理聯(lián)合會秋季會議上，哈佛大學(xué)地球物理學(xué)家杰利米-布羅西漢姆報(bào)告認(rèn)為，地球磁場正在(zhngzi)不明原因地迅速減弱。在過去的160年中，磁場強(qiáng)度令人吃驚地減少了10%。 82共一百一十六頁地球內(nèi)部地核的半徑約3500公里溫度約5540壓力月35

26、0萬大氣壓天體內(nèi)部的高壓狀態(tài)下，物質(zhì)(wzh)都是帶電量不等的離子體，高溫等離子體、低溫等離子體的電量“相等”是不可能的。 83共一百一十六頁對地球磁場起源的探索，早在公元1600年前后就已經(jīng)開始了，其主要假說有永磁體說、電流說、壓電效應(yīng)說、發(fā)電機(jī)理論等，其中永磁體說被鐵、鈷、鎳的居里點(diǎn)實(shí)驗(yàn)否定，電流說由于電阻問題而被人們放棄，壓電效應(yīng)說由于其實(shí)驗(yàn)值都是在常溫下獲得的，據(jù)此推出的磁場(cchng)強(qiáng)度微不足道而被人們拋棄，發(fā)電機(jī)理論由于不能說明南、北磁極翻轉(zhuǎn)而受到質(zhì)疑。那么，地球的磁場(cchng)是如何產(chǎn)生的呢？84共一百一十六頁磁流體發(fā)電的實(shí)驗(yàn)表明，在上千度以上的溫度狀態(tài)下，物質(zhì)中少量原子

27、中的電子可以克服原子核引力的束縛而變成自由電子(z yu din z)，同時(shí)原子則因失去電子變成帶正電的離子，這種狀態(tài)稱之為低溫等離子狀態(tài)。在壓力不是很高的狀態(tài)下，失去電子的原子及克服原子核引力束縛的自由電子通常以等離子狀態(tài)存在，熱運(yùn)動及原子核的靜電引力作用使自由電子不能長期與失去電子的原子脫離開來。當(dāng)物質(zhì)是在超高壓作用下以密度極大的狀態(tài)存在時(shí)，克服原子核引力束縛的電子，將在巨大擠壓力的作用下，飄浮到地核與地幔的交界處，造成克服原子核引力束縛的自由電子與失去電子的原子長期脫離開來，將這種現(xiàn)象稱之為熱壓電效應(yīng)。85共一百一十六頁地核中部分以自由電子(dinz)狀態(tài)存在的電子(dinz)在壓力作用

28、下，朝壓力較低的地核與地幔交界面附近甚至地幔中上部分布，使宏觀的地核處于帶正電狀態(tài)，地核與地幔的交界面附近以及地幔中上部處于帶負(fù)電狀態(tài)，即發(fā)生熱壓電效應(yīng)。 地核與地幔的交界面附近，形成一個(gè)覆蓋地核的電子殼層。將地核與電子殼層視為一個(gè)巨大的“原子”，地球磁場的產(chǎn)生就與這個(gè)巨大 “原子”的存在有關(guān) 由于地核內(nèi)部的原子總量非常巨大，可以產(chǎn)生大量的被分離電荷。86共一百一十六頁地球(dqi)內(nèi)部的層次結(jié)構(gòu) 6倍于月球體積的巨大鋼鐵洪流海洋構(gòu)成了所謂(suwi)的地球發(fā)電機(jī)。87共一百一十六頁地球磁場變化的原因來源于地球中心深處。驅(qū)動地球發(fā)電機(jī)的三個(gè)基本條件：大量(dling)的導(dǎo)電流體地球地心的外核是

29、富含鐵的流體。地核內(nèi)的平均壓力是地表壓力的200萬倍，溫度在5540左右。驅(qū)動流體運(yùn)動的能量來源熱能和化學(xué)能 旋轉(zhuǎn)科里奧利力使上涌的流體偏轉(zhuǎn)，沿著螺旋形的軌跡上升，仿佛沿著松弛彈簧的螺旋狀金屬線運(yùn)動。88共一百一十六頁89共一百一十六頁二、磁場(cchng)為什么會反轉(zhuǎn)？描繪磁場地圖對地球磁場起源的探索，早在公元1600年前后就已經(jīng)開始了，其主要假說有永磁體說、電流說、壓電效應(yīng)說、發(fā)電機(jī)理論等，其中永磁體說被鐵、鈷、鎳的居里點(diǎn)實(shí)驗(yàn)否定，電流說由于電阻問題而被人們放棄，壓電效應(yīng)說由于其實(shí)驗(yàn)值都是在常溫下獲得的，據(jù)此推出的磁場強(qiáng)度微不足道而被人們拋棄，發(fā)電機(jī)理論由于不能說明南、北磁極翻轉(zhuǎn)而受到質(zhì)疑

30、(zhy)。那么，地球的磁場是如何產(chǎn)生的呢？90共一百一十六頁在地球45億年的歷史中，地磁的方向已經(jīng)在南北方向反復(fù)變化了數(shù)百次。磁極(cj)穩(wěn)定的時(shí)期通常25萬年反轉(zhuǎn)1次。然而，地球的磁極在最近的78萬年中都沒有發(fā)生反轉(zhuǎn) 。91共一百一十六頁地磁反轉(zhuǎn)引起的什么后果？首先，許多依靠鑒別地球南北極而遷徙的動物將會“亂了方寸”。幾萬年來，蜜蜂、鴿子、鯨魚、鮭魚、紅龜、津巴布韋鼴鼠(yn sh)等這些動物一直依賴先天性的本能在磁場的指引下秋移春返，一旦磁場消失，它們的命運(yùn)很難預(yù)測。 保護(hù)人類免受強(qiáng)烈紫外線輻射的地球磁場將會完全消失，對于人類最致命的打擊莫過于直接暴露在強(qiáng)烈的紫外線輻射之下。屆時(shí)，皮膚癌

31、等各種災(zāi)難都將降臨。 92共一百一十六頁三、近來(jnli)對地球磁場的相關(guān)研究1980年、1999年發(fā)射的兩顆人造衛(wèi)星可以提供地磁場的清晰圖像。 地磁場的主要磁通量是在南半球從地心穿出并在北半球穿入地心。 地球磁場的分布并不均勻 ，地球的大部分磁場僅源于地心地幔邊界四個(gè)寬廣的區(qū)域。 存在(cnzi)磁場反向通量的地域。 新的反向通量帶還在不斷形成。 關(guān)于地球熔化的地心中的流體運(yùn)動計(jì)算機(jī)模型，模擬出了類似地磁場的磁場和極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。93共一百一十六頁94共一百一十六頁95共一百一十六頁96共一百一十六頁專題(zhunt)五： 聲音97共一百一十六頁一、聲音產(chǎn)生(chnshng)和傳播聲源、媒質(zhì)

32、 聲源：作機(jī)械運(yùn)動的物體，振動頻率在1620,000赫茲之間。 媒質(zhì)：氣體、液體、固體 波的種類(zhngli)：橫波、縱波 固體為什么 可以傳播縱波、橫波？ 氣體、液體為什么只傳播縱波？98共一百一十六頁固體可以發(fā)生切向形變(xngbin)，因此可以傳播橫波。 氣體和液體都不能發(fā)生切向形變(xngbin)，只能發(fā)生體積的變化，因此只能傳播縱波，不能傳播橫波。99共一百一十六頁物質(zhì)空氣（20）水（20）脂肪腦肌肉骨鋼密度（千克/米3）1.21988.29701020104017007800聲速（米/秒）3441481401530157036005050聲波傳播(chunb)的速度與哪些因素有關(guān)

33、？100共一百一十六頁1、慣性(gunxng)2、彈性力101共一百一十六頁波速(b s)與媒質(zhì)的密度、彈性系數(shù)有關(guān)102共一百一十六頁聲波(shn b)的波長在空氣(kngq)中，在水中，在鋼鐵中103共一百一十六頁聲波的波長范圍17毫米17米聲波服從波動的一般規(guī)律聲音(shngyn)的反射：回音聲音的衍射104共一百一十六頁歷史上是如何測定聲速的？ 1635年有人(yu rn)用槍聲測聲速。 1738年巴黎科學(xué)院用炮聲測聲速。 0 332米/秒 現(xiàn)代最精確的數(shù)值331.45米/秒105共一百一十六頁二、聲壓(shn y)、聲強(qiáng)級1000Hz的聲波傳播時(shí)，空氣質(zhì)點(diǎn)(zhdin)的振動振幅約1