市南物理
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【刊首语】
中国古诗词、成语、俗语、谚语中蕴含的物理知识
中华民族具有悠久的历史和博大精深的文化底蕴。中国古诗词、成语、俗语、谚语都是古人们长期以来潜心观察天地万物,对物质世界认真思索、探究的成果,也是我国语言宝库中的珍贵财富,是我国文化长河里的瑰宝。
如果我们注意观察、仔细研究就可以发现,先人在进行创作的时候,其作品中蕴含了很多物理知识,也许当时是无心的,却很好地进行了物理学科与文学的整合,使我们在传承古代文化的同时,也获取了很多物理现象与原理。如果我们平时注意收集并加以利用,不仅可以提高我们师生教与学的兴趣,而且可以突破学科本位,淡化学科界限,强化知识渗透。
简介——
市南区共有12所初中学校,万余名初中学生,80余名物理教师。区域中学生整体素质好,不同学生各有所长,适应未来发展能力强;物理教师教育理念先进,队伍梯队发展均衡,名师和骨干教师占比过半;学科教研氛围浓厚,师生有强烈的终身学习意识。
PART02.
科普读物
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成语、俗语、古诗词中蕴含的力学知识(6)——简单机械
撰稿:青岛59中物理组 陈丽辉
编辑审阅: 陈翠玉
随着科学技术的发展,人们不仅能利用机器人帮助人类做各种复杂的工作,还可以乘坐宇宙飞船到太空去进行科学研究,但无论怎样复杂的工具都是在简单机械的基础上组合起来的。简单机械是最基本的机械,是各种机械的重要组成部分。我国古代在农业生产、交通军事等方面广泛运用了杠杆、滑轮、斜面和轮轴四种简单机械,这也恰好是初中物理«简单机械»这一部分的主要学习内容。
(一)铢称寸量
【释义】形容极精细的衡量、推究。出自明·唐顺之《与王龙溪郎中书》:“以尹之所乐者,尧舜之道也,而袛铢称寸量于一介取予之间。若硁硁小人然者,何也?”
【物理知识】我国古代称量质量的常用工具是“称”。称,属于简单机械中的杠杆,利用杠杆平衡条件称量。称量不同物品的质量时,秤砣质量是固定的,通过改变秤砣在杆上的位置来改变动力臂,使杠杆保持平衡,从而测出物体质量。
【相关知识】称:衡器。中国古代最早使用的衡器是天平。随着古代农业与商品经济的发展,衡器由天平、不等臂秆、提系杆秤不断变革、发展。铢称有两个支点,使用它称量比较重的物体时,不需要更换秤杆只变动支点就可以了。
(二)四两拔千斤
【释义】“四两拨千斤”之说,最早见于王宗岳《太极拳论》一文,原文意指太极拳技击术是一种含高度功力技巧,不以拙力胜人的功夫;太极拳功深者,以触处成圆、引进落空、避实就虚等技法,使外力难以作用于自己身上;又以敷盖、封闭等技法使对手无法起动发力,从而体现出太极拳独特的技击特点。俗语所谓“四两拨千斤”是以小力胜大力之意。
【物理知识】四两拨千斤,从物理角度分析就是利用了杠杆原理。在国际单位制引进之前,在我国“两、斤”也曾是力的单位。
根据杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,若动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一。当动力臂远远大于阻力臂时,“四两拨千斤”就是完全可能的事情了。如同阿基米德所说:给我一个支点,我能撬起地球。
(三)草际成棋局,林端举桔槔
【释义】“草际成棋局,林端举桔槔”出自唐朝诗人王维的作品《春园即事》。意思是在草地中间画出棋盘进行对弈,有人正在树林一端用桔槔汲水。此句诗描绘了古代农民用桔槔灌溉农田的景象。
【物理知识】桔槔,亦作“桔皋”,井上汲水的工具。在井旁架一杠杆,一端系汲器,一端悬、绑石块等重物,汲水时根据杠杆的平衡条件可知,用不大的力量即可将灌满水的汲器提起。
【相关知识】在我国古代杠杆也被运用到军事领域。比如藉车,亦称投石车,也是利用杠杆原理抛射石弹的远距离打击武器。发射前用绞盘升高配重物,利用配重物的重力发射。出自西汉司马迁《史记·白起王翦列传》的成语“投石超距”,描述了古代军中的习武练功活动。
(四)辘轳金井梧桐晚
【释义】出自李煜的《采桑子·辘轭金井梧桐晚》。描绘了深秋时节,梧桐树下,辘轳金井旁,落叶满地的景色。
【物理知识】辘轳属于简单机械中的轮轴。把一根短圆木固定于井旁木架上,圆木上缠绕绳索,绳索的一端固定在圆木上,另一端悬吊水桶,转动圆木就可提水。只要绳子的绕法适当,绳索两端都可以悬吊木桶,一桶提水上升,另一桶便下落,这就可以使辘轵总是在做有用功。
【相关知识】滑轮,古代人称它为“滑车”。滑车也是一种起重机械,主要构件是木架、滑轮、短轴、及绳索,其核心构件是滑轮。至少从战国时期开始,滑轮在作战器械、井中提水等方面被广泛应用。下图为《天工开物·作咸》中记述的蜀省井盐汲卤机械,它由一个辘轳和两个定滑轮组成,用牛拉辘轳作动力。
(五)缘冈入涧投田家,主人舂米为夜食
【释义】出自张籍《羁旅行》。可译为:沿着山岗入涧投农家,主人舂米准备晚饭。
【物理知识】舂(chōng )米,就是把打下的谷子去壳的过程。
古代最早的一口臼,用一块大整石慢慢凿成。它形同一只巨大的酒盅,臼口的直径不小于 70 ~ 80 公分。臼内凿有锣纹,臼的身子须埋在地下,臼口露出地面,四周用破陶瓷缸片贴平,以便于清扫。在臼的上面,架着用一棵大树段做成的"碓身","碓"的头部下面有杆杵,杵的嘴子上按了铁牙。"碓"肚的中部,两边有支撑翘动的横杆,就像玩杂技的"翘翘板"中间支撑,"碓"尾部的地下挖一个深坑,当把重心移到"碓"尾并将其向坑里踩压下去,"碓"头即抬了起来,然后舂下去,抬起来,再舂下去,就这样机械地重复,便是舂米。碓臼上面横着一根木杆或竹杆,供舂米的人扶手。熟悉的老手,有时会连续不断跑跳着舂了起来;有的还在"碓"头上绑块石头加重,舂起来更有力。这样的舂法,用了巧力,加快了速度,也可能有利于提高加工质量,《太平御览》就曾有记载:"后世加巧,因延力借身重以践碓,而利十倍。"
【相关知识】 在我国古代人们利用生活生产经验,不断改进舂米的工具,如下图的水碓磨,等。
简单机械是人类在改造自然中运用机械工具的智慧结晶,蕴含着丰富的力学知识,更先进的机械,需要同学们去发明创造。
转自:“青岛市初中物理微教研”微信公众号
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