乘车与物理

随着经济的发展，人民生活水平的不断提高，现代生活中最重要的交通运输工具――汽车，与我们的生活走得越来越近了。在与汽车频繁的接触中，如果你能注意仔细观察认真思考，可能会发觉：在汽车的设计和使用中涉及了物理知识中的方方面面。在乘坐汽车的过程中你更容易体验观察到很多物理知识。

如你在车上，当汽车启动或鸣喇叭时，你可感到刺耳的噪声。即体验到噪声产生的原因――物体无规则振动（图1噪声的波形图）与噪声传递能量刺耳，会使人心烦意乱、焦躁不安。

当汽车行驶中，注意观察车前侧的观后镜（图2），你可看到车后的视野很广阔。再仔细观察镜面，它竟是一个凸面镜，凸面镜可以扩大视野，这是由于光线射到凸面镜起发散作用的缘故（见图3甲）。如果你有机会观察汽车头灯，可见到灯是在凹面镜的焦点上（远距光灯）或焦点附近（近距光灯），这是因为凹面镜能使平行光线会聚在焦点上（图3乙），而当光源放在凹面镜焦点处，则发出的光被反射后平行射出的缘故。汽车前面的挡风玻璃安装成有一定斜度，但它仍能像平面镜那样反射光线成像。汽车在夜间行驶时，你坐在车上，就很容易看到挡风玻璃成的像。因此夜间行车，车内一般不开灯，这样，以防止车内乘客在司机前的挡风玻璃上成像，干扰司机的驾驶判断。

你在乘汽车过程中，遇到过紧急刹车的情况吗？当汽车在较高速度行驶时，突然紧急刹车，乘客都向前倾倒（图4），这是什么原因呢？这是由于惯性而不能立即停止的缘故。

在你学过《内燃机》后，对内燃机（如汽油机）的吸气、压缩、活塞转动做功，以及排气等的工作情况，仅是从图中（图5）来认识了解；如果你乘车时，就可观察到，驾驶员对汽车的点火启动内燃机；体察到车身振动以及排气、车身继续前进等情况，从而可引起你想象内燃机中四个冲程循环连续工作的“具体情况”。这样就能加深了解内燃机的工作原理。

在乘汽车（或接近汽车）过程中，你还可仔细体察汽车中还有哪一些物理知识的应用？除上述外，现按初中物理课本，分析综合整理如下，以供学习参考。

一、力学方面

1.汽车的底盘质量都较大，这样可以降低汽车的重心，增加汽车行驶时的稳度。

2.汽车的车身设计成流线型，是为了减小汽车行驶时受到的阻力。

3.汽车前进的动力与地面对主动轮的摩擦力（主动轮与从动轮与地面的摩擦力的方向相反）。

4.汽车在平直路面匀速前进时，牵引力与阻力互相平衡，汽车所受重力与地面的支持力平衡。

5.汽车拐弯时：①司机要打方向盘――力是改变物体运动状态的原因；②乘客会向拐弯的反方向倾斜――由于乘客具有惯性。

6.不同用途的汽车的车轮还存在大小和个数的差异――这与汽车对路面的压强大小相关。

7.汽车的座椅都设计得既宽且大，这样就减小了对坐车人的压强，使人乘坐舒服。

汽车快速行驶时，车的尾部会形成一个低气压区，这是我们常常能在运动的汽车尾部看到卷扬的尘土形成原因。

8.交通管理部门要求：①小汽车的司机和前排乘客必须系好安全带（图6）――这样可以防止惯性的危害；②严禁车辆超载――不仅仅减小车辆对路面的破坏，还有减小摩擦、惯性等；③严禁车辆超速――防止急刹车时，因反应距离和制动距离过长而造成车祸。

9.简单机械的应用：①方向盘、车轮、开窗摇柄等都是轮轴；②调速杆，自动开关门装置是杠杆。

10.汽车爬坡时要调为低速：由P=Fv，功率一定时，降低速度，可增大牵引力。

……（自行补充）

二、热学方面

1.汽车发动机常用柴油机或汽油机――它们是内燃机――利用内能来做功。

2.发动机外装有水套，用循环流动的水帮助发动机散热――水的比热容大。

3.冬天，为防冻坏水箱，入夜时要排尽水箱中的水――防止热胀冷缩的危害。

4.小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝――它可以防止车内形成的雾气附着于玻璃上、凝结。

5.刚坐进汽车或有汽车从你身旁驶过时，会闻到浓浓的汽油味――扩散现象。

6.空调车车窗玻璃设计成双层的原因――防止传热。

7.环保汽车使用气体燃料，可减小对大气的污染。

……（自行补充）

三、电学方面

1.汽车的发动机常用低压电动机起动：电动机是根据磁场对电流的作用的道理制成的，工作时把电能转化为机械能。

2.汽车上的电动机（汽车电机）常用车载（蓄电池）供电。汽车运行过程中可以利用的车轮带动车载发动机发电，给蓄电池充电。给蓄电池充电时，电能转化为化学能储存起来，此时蓄电池是用电器；用蓄电池给电动机供电时，化学能转化为电能，此时蓄电池才是电源。

3.车载蓄电池还被用来为汽车上配装的电扇、收录机、CD机及各种用途的电灯供电，这是电能转化为机械能、声能、光能等等。

4.油罐车的尾部通常要挂一条铁链直达路面，这样做有利于使运输过程中因颠簸而产生的静电荷迅速传到大地上，避免因静电的火花放电而带来灾难。

5.车灯发光：电能――光能。

……（自行补充）

四、声学、光学方面

……（自行补充）

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