孫志誠

摘要：隨著物理學(xué)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，人類社會飛速前進，人們的生活也發(fā)生了翻天覆地的變化，物理學(xué)所揭示的客觀規(guī)律為我們的生產(chǎn)生活奠定了堅實的理論基礎(chǔ)，在這些理論的指引下，人類文明不斷進步，本文介紹了物理學(xué)的學(xué)科特點、物理學(xué)與生活的緊密聯(lián)系，重點分析了生活中應(yīng)用物理學(xué)知識的幾個典型案例，幫助人們意識到物理學(xué)對于人類社會發(fā)展的重大意義，進而加強對物理學(xué)的研究。

關(guān)鍵詞：物理學(xué) 現(xiàn)代生活 運用

物理學(xué)作為一門研究自然規(guī)律的學(xué)生，從古至今在人們的生產(chǎn)生活中起到了巨大的推動作用，從遠古時代利用摩擦生熱原理進行鉆木取火，到第一次工業(yè)革命、第二次工業(yè)革命，再到當前的信息時代，人類社會每次進步的背后都活躍著物理學(xué)的身影，在日常生活中，處處可見物理學(xué)的應(yīng)用，切菜時利用了“力一定的情況下，接觸面越小，壓強越大”的原理，車輛啟動中利用火花塞點火，利用電流的熱效應(yīng)來制作電路保險絲，打電話過程中涉及到以電磁學(xué)為基礎(chǔ)的通信技術(shù)，這些都是物理知識在生活中的應(yīng)用，因此在人們的衣食住行各個領(lǐng)域無不折射出物理學(xué)的強大推動力，研究物理學(xué)在生活中的應(yīng)用情況具有非常重要的現(xiàn)實意義。

一、物理學(xué)與生活的關(guān)系

（一）物理學(xué)學(xué)科特點

物理學(xué)是一門自然學(xué)科，研究物質(zhì)世界最基本的結(jié)構(gòu)、最普遍的相互作用、最一般的運動規(guī)律及所使用的實驗手段和思維方法的自然科學(xué)，簡而言之，物理學(xué)對客觀世界的客觀規(guī)律做出了準確又有簡潔的揭示。因此物理學(xué)相比于其他學(xué)科，具有真理性、統(tǒng)一性、簡潔性等顯著特點。

（二）物理學(xué)與生活的關(guān)系

物理學(xué)與生活是緊密相關(guān)的，生活中我們衣食住行方方面面都體現(xiàn)著物理學(xué)的規(guī)律，物理學(xué)也滲透到了生活的各個領(lǐng)域，而且人們利用物理學(xué)知識不斷的改善我們的生活，可以說在人類生活質(zhì)量提高的過程中，物理學(xué)扮演了非常重要的角色，同時生活中人們對于物質(zhì)生活水平的要求又反向作用于物理學(xué)科，倒逼物理學(xué)科不斷前進，因此物理學(xué)與生活二者互相滲透，互相影響。

二、物理學(xué)在生活中的運用

（一）電磁學(xué)原理的應(yīng)用案例

1.電磁爐

電磁爐作為一種快速、安全、無輻射、不需要明火的烹飪器具，備受人們的青睞，使用程度也越來越高，電磁爐的工作原理就涉及到了物理學(xué)中的渦流效應(yīng)、能量轉(zhuǎn)換、電流的磁效應(yīng)、法拉第電磁感應(yīng)定律等相關(guān)物理學(xué)知識。

電磁爐在電子線板中設(shè)置交變磁場，在線圈中通入交變電流，通過電流的磁效應(yīng)產(chǎn)生變化的磁場，磁場應(yīng)力通過金屬鍋體，在鍋底產(chǎn)生非常多小渦流，渦流會使得鍋具底部金屬材料內(nèi)部的自由電子呈渦流狀運動，使得鍋具自熱，進而用來加熱和烹飪事物。下圖即電磁爐的工作原理示意圖。

2.紅外線遙控器

紅外線遙控器在我們的生活中隨處可見，空調(diào)、電視機等都涉及到紅外線遙控器，紅外線遙控的工作原理就涉及到很多電磁學(xué)的相關(guān)物理知識。

紅外線遙控器的發(fā)射裝置是紅外線發(fā)光二極管，按鍵信息通過紅外線傳遞給接收端設(shè)備，從而實現(xiàn)對設(shè)備開關(guān)等控制。紅外線遙控器從組成結(jié)構(gòu)上講包括：紅外線接收電路、發(fā)射電路、處理器、調(diào)制電路、存儲器、狀態(tài)指示等組成，紅外線控制器包括學(xué)習(xí)、控制兩個狀態(tài)。

學(xué)習(xí)狀態(tài)顧名思義就是控制器需要“學(xué)習(xí)訓(xùn)練”，了解每一個鍵的控制功能，用戶按鍵發(fā)射紅外信號后，接收電路運行，通過監(jiān)測、放大、濾波、解調(diào)等一系列電路處理輸出基帶信號，目前主流的遙控器都采用紅外通信的一體化接收頭HS0038B，上述功能環(huán)節(jié)都集成到一起，處理器定期采樣，將采樣點數(shù)據(jù)存儲，存儲單元是指定的，以便以后對設(shè)備進行控制。

控制狀態(tài)就是對設(shè)備進行控制，當接收到控制信號后，處理器直接調(diào)取在學(xué)習(xí)狀態(tài)下存儲的相關(guān)信息，實現(xiàn)對設(shè)備的控制；

需要注意的是生活中的紅外線光源很多，容易產(chǎn)生信號干擾，因此在發(fā)射信號時，需要進行調(diào)制，將有用的信號與噪音信號區(qū)分開來，例如將紅外線以特定頻率閃爍，令接收器適配頻率即可。

（二）熱力學(xué)知識的應(yīng)用——空調(diào)技術(shù)

在日常生活中，熱力學(xué)的知識的應(yīng)用情況也極為普遍，熱力學(xué)的幾大定律為了我們的生產(chǎn)生活奠定了堅實的理論基礎(chǔ)，空調(diào)、冰箱、熱管等技術(shù)日趨成熟，其中空調(diào)技術(shù)就是其中的應(yīng)用典范。

家庭式空調(diào)主要構(gòu)成原件包括：壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器與節(jié)流裝置等?？照{(diào)中實現(xiàn)制熱或者制冷的關(guān)鍵物質(zhì)是制冷劑，制冷劑在空調(diào)中存在氣體狀態(tài)、液體狀態(tài)或者氣液混合物狀態(tài)，結(jié)合物理學(xué)的熱力學(xué)相關(guān)知識，制冷劑在狀態(tài)轉(zhuǎn)化過程中會吸收或者散發(fā)熱量，進而改變環(huán)境溫度。節(jié)流裝置可以實現(xiàn)降溫減壓的作用，其工作原理采用了工程流體力學(xué)中伯努利方程，制冷劑流經(jīng)閥門時，流動截面突然收縮，流體流速加快，壓力下降。

在夏季制冷過程中，壓縮機吸入低壓氣態(tài)制冷劑，并對其進行壓縮，制冷劑的狀態(tài)轉(zhuǎn)化為高壓高溫的氣態(tài)，上述氣體流入室外冷凝器，在室外散熱（這也是空調(diào)外機處非常熱的原因）過程中冷凝成高壓液體， 經(jīng)過節(jié)流裝置的降溫減壓后變成低溫低壓的氣液混合物，此時該氣體進入室內(nèi)蒸發(fā)器，根據(jù)熱力學(xué)熱力學(xué)第二定律，室內(nèi)空氣溫度較高，熱量由室內(nèi)高溫氣體自發(fā)流向制冷劑，制冷劑吸收熱量之后氣化升華，室內(nèi)溫度下降，制冷劑轉(zhuǎn)化為低壓氣體重新進入壓縮機，形成了一個工作循環(huán)，完成制冷效果。

冬季制冷的工作原理與夏季制冷類似，區(qū)別在于制熱增加了電熱元件，以此來補充制熱時能量不足的缺點。

（三）相對論知識在生活中的應(yīng)用——GPS修正

相對論作為著名物理學(xué)家愛因斯坦的偉大發(fā)現(xiàn)，從根本上改變了人們的時空觀，將人們從牛頓的絕對時空觀中扭轉(zhuǎn)到相對時間、相對空間以及絕對時空四維連續(xù)體中，重塑了人們對于時空觀的理解，也正因如此相對論一直被人們認為是高精尖的理論，所運用的環(huán)境都是微觀世界、宇觀世界，物質(zhì)處在高速運動狀態(tài)，人們認為相對論離普通人生活很遙遠，但是實際情況并非如此，相對論在某些方面非常貼近我們的生活，例如全球定位系統(tǒng)（GPS）。

當前人們的出行過程越來越離不開導(dǎo)航，那么導(dǎo)航涉及到全球定位系統(tǒng)，全球定位系統(tǒng)在使用過程中存在誤差，因此需要及時進行修正，修正原理、參數(shù)計算都是基于相對論原理的。

根據(jù)愛因斯坦狹義相對論，物質(zhì)運動過程中質(zhì)量會隨著速度增大而增大，時間會隨著運動速度的增加而變慢（也就是常說的鐘慢效應(yīng)），在低速運行中，這種差異可以忽略不計，但是對于GPS衛(wèi)星，每秒運行速度在1.4萬千米以上（光速C=299792458米/秒），在這種情況下鐘慢效應(yīng)不能忽視，根據(jù)愛因斯坦鐘慢效應(yīng)的轉(zhuǎn)換公式，GPS的星載原子鐘每天要比地球上的時鐘慢7微秒。

根據(jù)愛因斯坦廣義相對論，引力場會影響時間和距離的測量，衛(wèi)星處在離地面大約20000km的外太空，衛(wèi)星上的星載時鐘每天要快 45 微秒。

因此綜合相對論效應(yīng)，衛(wèi)星上的星載時鐘每天要快38微秒，受此影響，全球地位系統(tǒng)每天將會累計10km的定位誤差，嚴重影響導(dǎo)航精確度，因此在進行導(dǎo)航計算及導(dǎo)航衛(wèi)星管理中，需要將這38微秒的修正計算在內(nèi)，所以說即便是相對論這樣看似很高深的理論在我們的生活中也有著非常廣泛的應(yīng)用。

三、結(jié)語

物理學(xué)在生活中的應(yīng)用案例不勝枚舉，凸顯了物理學(xué)原理對現(xiàn)代生活的重要意義，正是由于物理學(xué)的存在，人們對于客觀世界的認識更加深刻，通過探究自然現(xiàn)象背后的客觀定理，人類社會才不斷進步，因此研究物理學(xué)理論知識具有非常重要的學(xué)術(shù)價值，物理學(xué)理論的不斷創(chuàng)新發(fā)展，將指導(dǎo)人類社會向著更高文明發(fā)展。

參考文獻：

[1]張燁.電磁爐工作原理與使用維修探析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016，（16）：110.

[2]趙高峰，王保才，蔣俊華，等.物理學(xué)在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（12）：183-184.

[3]王鳳娟.淺談物理學(xué)知識在生活的應(yīng)用[J].大眾文藝（理論），2009，（22）：207.

（作者單位：淄博實驗中學(xué)）