生活中的若干物理问题释疑

渠　颖　侯钦宪

物理学是一门基础自然科学，随着人类对物质世界认识的深入，物理学一方面带动了科学和技术的发展，另一方面推动了文化、经济和社会的发展。物理学无处不在，起源于生活又还原于生活。生活中有许多现象都可以用现代物理知识去解释。以下是日常生活现象中涉及的若干物理问题及其释疑。

1 日常生活现象中的物理学释疑

1．1 有关啤酒的物理解释

(1)打开室温下放置已久的啤酒瓶时，会冒出一股冷气，这是为什么呢?

这是因为啤酒瓶内密封有一部分高压CO₂气体，其温度与室温相同，当酒瓶一开，瓶内的气体迅速膨胀，采不及和外界交换热量，由热力学第一定律可知，瓶子里的气体克服外界的气压做功从而减少了内能，导致气体的压强减少，温度下降。因此，就感到一股冷气从瓶中冒出。

(2)啤酒倒入杯中后，为什么有许多气泡上升，以致液面上形成大量泡沫?

这是因为啤酒里溶解有二氧化碳，在杯底、杯壁表面有缺陷或者有尘埃的地方存在容纳有空气的气穴，为二氧化碳的析出提供了一个液面。啤酒里的CO₂进入这些气穴而形成气泡，由于CO₂比啤酒轻，在浮力的作用下气泡离开杯壁，随着CO₂不断进入气泡，使气泡体积渐渐变大，浮力变大气泡上升，最终气泡飘浮到液面，形成泡沫。又由于重力和气泡内部表面张力相互作用下，气泡壁厚度变薄且在泡沫翻腾着上升中破裂。

(3)向杯中慢慢倾倒啤酒的时候，常常可以看到：啤酒不是在重力的作用下直接从瓶口竖直注入杯子的，而是绕过瓶口，沿瓶子的外壁下流一段之后才注入杯子的，这是为什么呢?

这是因为对于液体来说，流过的轨迹半径越小，流速越大。啤酒瓶的瓶口细小，啤酒流过时，速度变大，由伯努利原理可以知，瓶口的压力最小，当其值小于外界的气压时，大气压迫使啤酒沿瓶外壁下走，沿瓶壁所流的距离与液体的表面张力及流体的粘性有关，当外界有小的扰动，啤酒方脱离瓶壁注入杯子。

1．2 有关石英钟的物理解释

挂在壁墙上的石英钟，当电池的电能耗尽而停止走动时，其秒针往往停在刻度盘上“9”的位置。这是由于秒针在“9”位置处受到重力矩的阻碍作用最大。

1．3 有关自来水管的物理解释

有时自来水管的水龙头放水时，邻近的水管偶尔发出阵阵的响声。这是由于水从水龙头冲出时引起水管共振的缘故。

1．4 有关电视画面拍照的物理解释

对着电视画面拍照，应关闭照相机闪光灯和室内照明灯，这样照出的照片画面更清晰。因为闪光灯和照明灯在电视屏上的反射光会干扰电视画面的透射光。

1．5 有关水的热传递的物理解释

冰冻的猪肉在水中比在同温度的空气中解冻得快。烧烫的铁钉放入水中比在同温度的空气中冷却得快。装有滚烫的开水的杯子浸入水中比在同温度的空气中冷却得快。这些现象都表明：水的热传递性比空气好，水的热容量比空气大。

1．6 有关烧开水的物理解释

锅内盛有冷水时，锅底外表面附着的水滴在火焰上较长时间才能被烧干，且直到烧干也不沸腾。这是由于水滴、锅和锅内的水三者保持热传导，温度大致相同，只要锅内的水未沸腾，水滴也不会沸腾，水滴在火焰上靠蒸发而渐渐地被烧干。

1．7 有关镜子的物理解释

走样的镜子，人距镜越远越走样。这是因为镜里的像是由镜后镀银面的反射形成的，镀银面不平或玻璃厚薄不均匀都会产生走样。走样的镜子，人距镜越远，由光放大原理，镀银面的反射光到达的位置偏离正常位置就越大，镜子就越走样。

1．8 有关天然气炉的物理解释

天然气炉的喷气嘴侧面有几个与外界相通的小孔，但天然气不会从侧面小孔喷出，只从喷口喷出。这是由于喷嘴处天然气的气流速度大，根据流体力学原理，流速大，压强小，气流表面压强小于侧面孔外的大气压强，所以天然气不会以喷管侧面小孔喷出。

1．9 有关气球的物理解释

将气球吹大后，用手捏住吹口，然后突然放手，气球内气流喷出，气球因反冲而运动。可以看见气球运动的路线曲折多变。这有两个原因：一是吹大的气球各处厚薄不均匀，张力不均匀，使气球放气时各处收缩不均匀而摆动，从而运动方向不断变化；二是气球在收缩过程中形状不断变化，因而在运动过程中气球表面处的气流速度也在不断变化，根据流体力学原理，流速大，压强小，所以气球表面处受空气的压力也在不断变化，气球因此而摆动，从而运动方向就不断变化。

1．10 有关吊扇的物理解释

吊扇在正常转动时悬挂点受的拉力比未转动时要小，转速越大，拉力减小越多。这是因为吊扇转动时空气对吊扇叶片有向上的反作用力，转速越大，此反作用力越大。

2 汉语成语中的物理学释疑

仔细研究某些汉语成语可以发现，有些汉语成语蕴涵着深刻的物理原理。现仅举几例：

2．1 刻舟求剑

从物理学的角度来分析：此人选错了参考系。因船相对剑是运动的，船和剑的相对位置在不断地发生变化。确定剑的位置应选择与剑的相

对位置不变的物体为参考系，如岸上的石头、树木、花草等。

2．2 一泻千里

从物理学的角度来分析：动能和势能可以相互转化，当相对高度越高时，水落到低处，水的势能转化为的动能越多，速度越大。所以“江河水势汹涌、奔腾直下”的解释突出了江水的流速大。

2．3 釜底抽薪

从物理学的角度来分析：水沸腾是要吸热的。如果把锅底的柴火抽掉，也就停止了给水加热。锅中的水不能从外界吸收热量，水的沸腾就会马上停止。

2.4 冰冻三尺，非一日之寒

从物理学的角度来分析：水在0℃以下就会结冰。水在结冰的过程中要放热。冰冻三尺必须是长时间的低温环境，使大量的水或冰放热，形成大量的低温的冰。

2．5 掩耳盗铃

从物理学的角度来分析：减少噪声的途径有三条：—是从声源处减弱；二是在传播过程中减弱；三是在人耳处减弱。这个偷铃的人只注意到了在人耳处减弱，忽略了其他两条途径。这样做，别人照样可以听到铃声。很显然，这是自欺欺人。

2．6 一叶障目

从物理学的角度来分析：光是沿直线传播的。树叶是不透明的物体，光线射到树叶上发生反射，不能直接射到人的眼睛里去。在这样的情形下，人眼不能看到远处的物体。

2．7 镜花水月

从物理学的角度来分析：镜中的花和水中的月都体现了平面镜成像的物理原理。平面镜成的像都是虚像，因此在镜中看到的花在水中看到的月都是虚像。

3 农业生产中的物理学释疑

3．1 黑光灯

在农田里经常能看到利用黑光灯诱杀害虫。黑光灯的内部构造和发光原理，与日光灯没有多大差别，只是管的内壁所涂的荧光物质不同，可以发出昆虫最“喜爱”的波长为360纳米的紫外光。由于这种灯发出的光线对于人的视觉来说，比日光灯暗得多，所以俗称黑光灯。但对昆虫来说，它却“分外光明”，从而可以获得最好的诱虫效果。

3．2 塑料薄膜

塑料薄膜在农业中的应用很多，铺盖在温室棚架上的称为“天膜”；覆盖在地表上的，叫做“地膜”。塑膜可以提高土壤温度，减少土壤水蒸发，保持土壤墒情，它还是一个良好的漫射面，可形成强烈的漫射光，照射到阳光不能直射的作物枝叶，增加光合作用强度，提高光能利用率。不同颜色的塑膜，透射光波长不同，人们可以有选择地使用塑膜，改善光质，使作物果实品质优化。试验表明，蓝色薄膜可使病虫害减少10%，不透明的黑色薄膜可以促使蘑菇早熟，并且保障蘑菇品质优良。

(栏目编辑张正严)