有关人体的物理知识

新课标的基本观点之一就是从物理走向生活,再从生活走向物理.也就是说,要把学到的物理知识与实际联系起来,只有做到了理论联系实际,才能学有所用,才能变科技为第一生产力.怎样才能做到这一点呢?只要平时注意多观察,多思考,多做实验,就会发现原来在我们实际生活中存在着很多与物理有关的知识,或可以用物理进行解释的现象.

这里本人把平时收集的人体上的一些有关物理知识和现象,奉献于此,希望对大家有所启迪.

一、人体的力学知识

1.与压强有关的知识和现象

（1）人呼吸时,依靠肺内气压和体外大气压强的差异

人吸气时,胸廓扩大,肺的容积增大,肺内的气压下降,外界空气通过呼吸道进入肺,完成吸气动作；人在呼气时,胸廓收缩,肺的容量减小,肺内的气压增加,肺内气体通过呼吸道进入外界空气,完成呼气动作.

燃放礼花时发出巨大的响声,该怎么办呢?要迅速张口,使咽鼓管张开；或闭嘴,同时双手堵耳,这样鼓膜内外的气压能保持平衡,以免震破鼓膜.

（2）人的许多生理现象跟大气压大小有关系,高山反应就是常见的一种.

高山反应也叫高山病.主要原因是高山地区空气稀薄,大气压低,人们呼吸时,吸入的氧气的分压也低、造成肺泡中的氧分压降低,血液中的含氧量减小.平原地区的青年人在高山地区居住一段时间后,对高山气候的适应能力和缺氧的抵抗能力都会提高,一般说高山病的急性症状也就会逐渐减轻.

（3）人体的血压

血液属液体,血液在血管内流动时对血管壁有侧压力,产生压强.血管无论在什么位置都有压强,即动脉、静脉和毛细血管都有血压.各类血管的血压随它们在血液循环系统中所处的位置不同而不同,主动脉血压维持较高水平,对于推动血液循环,维持血流速度,保持足够的血流量,具有重要的意义.

（4）女性穿的高跟鞋能产生很大的压强

女性穿的高跟鞋的鞋底很小,与地面接触受力面积很小,当压力不变时压强很大.男女跳舞时,女舞伴的高跟鞋可以对地面产生几百万帕的压强,一不小心就会踩断男舞伴的脚骨.

2.与摩擦有关的知识和现象

（1）拔河比赛时,穿上新球鞋和调整好姿势增大摩擦力,取得比赛的胜利.

新球鞋鞋底有明显的凹凸不平的花纹,比赛时增大了脚与地面接触面的粗糙程度,从而增大摩擦力；比赛时人体还要向后倾倒,又是为什么呢?因为人在后倾时,绳作用在手上的拉力有一个竖直向下的分力,增大了脚与地面的压力,从而增大了摩擦力.

（2）单杠运动员上杠前手上要涂白色的镁粉,上杠后手又不能抓杠太紧,为什么呢?

手上要涂白色的镁粉,增大手和杠接触面的粗糙程度增大摩擦力,运动员双手吊在杠上不会掉下来.上杠后手不能抓杠太紧,减小杠对手的压力从而减小摩擦力,这样运动员在杠上才能轻松圆满地完成动作.这二者并不矛盾,恰恰说明摩擦力有时是有利的有时是有害的.

（3）溜旱冰时,溜冰鞋的滚轮是为了减小摩擦力.

要减小摩擦力可以从根本上解决,即改变摩擦的类型,用滚动摩擦代替滑动摩擦,这样大大地减小了摩擦力,溜冰时才能更省力滑得更远.在生活中这样的事例比比皆是,你还知道哪些呢?

3.与浮力有关的知识和现象

夏天酷暑难熬,游泳是较好的避暑方法.你一定记得小时候不会游泳时呛水的痛苦经历吧,而到了你会游泳时,为什么能在水面上自由自在的扑击水浪呢?

原来人在水中的浮沉与受到水的浮力和人的重力有关.当人在呼气时,胸廓体积小,由阿基米德原理可知,人受到的浮力也就小,这时由于浮力小于重力,使人下沉；人在吸气时胸廓体积大,受到的浮力也就大,而人的重力没变,这时浮力大于重力,所以人上浮,最后漂浮在水面.在吸口气上浮,而呼口气下沉的体验中,可以知道人体的密度与水的密度差不多.

4.与杠杆有关的知识和现象

（1）人身上有206块骨,其中有许多起着杠杆作用,当然这些起杠杆作用的骨,不可能自动地绕支点转动,必须受到动力的作用.这种动力来自附着在它上面的肌肉.人前臂的动作最容易看清是个杠杆了,它的支点在肘关节.当肱二头肌收缩、肱三头肌松弛时,前臂向上转引起曲肘动作,反之引起伸肘动作.当肱二头肌只要缩短一点可以使手移动相同大的距离,可见前臂是个费力杠杆.

（2）俯卧撑是锻炼身体的好方法.进行俯卧撑时双脚与地面的接触点是支点,动力是地面对手的支持力,阻力是重力,作用在重心处,整个身体是个省力杠杆.长期经过这种训练的人腰板挺拔,胸肌发达,身体素质良好.

5.与惯性有关的知识和现象

（1）洗手后怎样除去手上的水?

洗手以后手上沾附了一层水,只要用力甩一下,水就会离开向前飞去.原来手和水一起运动,当手到达某一位置后停止运动,而水由于惯性保持原来的运动状态,于是离开了手.如果不这样做,我们要用好几张餐巾纸才能擦干手,浪费了资源.

（2）衣服上吸附了一层灰尘,通常的情况下,只要用手拍几下就可,这是为什么?

原来衣服和灰尘是静止的,当用手拍衣服后,衣服在手的作用下向后运动,而灰尘由于惯性保持原来的静止状态,于是灰尘和衣服分离,灰尘又在重力作用下落到地面,衣服恢复到清洁的状态.

（3）站立在公共汽车上的人,随着汽车启动和刹车会后仰前倾.

汽车启动时,汽车做加速运动,而人由于惯性保持原来的静止状态,于是人要后仰；汽车刹车时,汽车做减速运动,而人由于惯性保持原来的运动状态,于是人要前倾.所以人在行驶的汽车上站立一定要抓牢扶手,否则容易出现伤害事故.

6.与人体工程学和人体力学原理有关的知识和现象

（1）挑战跳高极限

改进动作姿势不断刷新纪录的体育项目当之无愧是跳高,跳高成绩的每次飞跃都与更加科学的跳高姿势密切相关,从跨越到剪式再到滚式然后到俯卧式,最后创造现在的背越式,把跳高纪录提高到2.45米.（2）换一种姿势来起跑

第一届现代奥运会男子百米竞赛时,大部分选手采用传统的站立姿势,只有一位选手采取蹲踞式并夺得了冠军.通过对站立式和蹲踞式起跑姿势进行力学对比分析：蹲踞式起跑的水平支撑反作用力明显大于站立式起跑的水平支撑反作用力；蹲踞式起跑时获得的水平后蹬力要大于站立式,这使加速过程缩短,能在较短时间内达到最高速度.

7.与能量的转化和守恒定律有关的知识和现象

（1）人吃饭后,食物的生物质能转化为人体内的化学能储存起来.在步行和跑步时,要消耗大量的能量,这是体内的化学能转化成机械能,提供人运动时需要的能量.

（2）跳高运动员比赛时,先要助跑一段距离获得较快的速度,这样就能跳得更高.这是因为运动员速度越大,动能越大,向上跳起时转化成的重力势能也越大,飞跃的高度越高.

二、人体上的热学知识

1.人体的温度

人是恒温动物.正常人体的直肠温度平均为37.3℃,接近于深部的血液温度,口腔温度比直肠温度低0.2℃～0.3℃,平均约为37℃,腋窝温度比口腔温度又低0.3℃～0.5℃,平均约为36.7℃.临床上一般采用从腋窝、口腔或直肠内测量体温的方法.人在生病时提问会有较大变化,但一般不会超出35℃～42℃的范围,因此体温计的量程为35℃～42℃,分度值为0.1℃.

2.热胀冷缩

写皮鞋时有经验的人总是穿上一双鞋在商场里来回走动好长一段距离才放心地写下.

原来人的脚大小是可以改变的.当人走路时,脚与鞋底摩擦,产生热量,使脚上的温度上升,脚要膨胀变大,鞋的大小要满足脚能穿得上.如果脚不走路,鞋刚好能穿上,而一旦走起长路来,脚变大,鞋压迫脚,这样的滋味可不好受啊.所以说鞋子合适不合适只有穿了以后才知道.

3.物态变化

（1）汗液的蒸发

夏天天气温度高,人很容易出汗,汗液蒸发时吸收大量的热量,使体温不会升高.如果用电风扇吹人体,加快了空气流动的速度从而加快的汗液的蒸发,人就会感到凉爽.晚上睡觉时,喜欢把四肢舒展,这样增大了汗液的表面积,从而加快了汗液的蒸发.而在冬天睡觉总是抱成一团这是为了减小身体的表面积,从而减小了汗液的蒸发.

人剧烈运动后要及时做好保暖工作,否则由于汗液蒸发吸收热量致冷很容易引起伤风感冒.

（2）水蒸气液化

冬天,戴眼镜的人从屋外走进屋内,眼镜上一片模糊看不清屋内的东西.这是因为眼镜镜片温度较低,而屋内空气中的水蒸气温度较高,水蒸气遇到温度比它低的镜片液化成小水滴吸附在上面.双手冰凉,用嘴对着哈气,慢慢地手感觉热起来,而且有点湿漉漉,这是因为温度高的水蒸气遇到温度低的手液化放热.跑步时嘴边出现的白汽也是水蒸气的液化.

三、人体上的光学知识

1.光的直线传播

晚上,人经过路灯时影子的长度要发生改变,先由长变短,再由短变长,在路灯的正下方最短.白炽灯照到手上,双手合拢组成不同的形状,可以在墙壁上留下如山羊、小鸟等影子.这是因为光在同种均匀介质中沿直线传播,遇到障碍物后光到达不了的地方就形成阴影.

2.光的反射

人不是光源,本身并不发光,为什么我们可以看到对方的脸呢?当光照到他人脸上,脸把光反射到我们的眼睛,于是看到了对方

3.光的折射

人的眼球相当于一架照相机,在视网膜上形成一个倒立、缩小的实像.

眼球中的晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上形成物体的象,视觉神经细胞受到光的刺激把这个信号传输给大脑就看到了物体.人看远处物体时,睫状体放松,晶状体比较薄；看近处物体时睫状体收缩,晶状体变厚,正常的眼睛都能把光会聚在视网膜上,能很好地看清远近不同处的物体.当晶状体太厚或眼球在先后方向上太长,这就是近视眼要佩戴凹透镜矫正视力；当晶状体太薄或眼球在先后方向上太短,这就是远视眼要佩戴凸透镜加以矫正.眼睛是心灵的窗户,近视眼或远视眼在生活和生产中都有许多不方便和麻烦的地方,所以中小学生要爱护自己的眼睛,预防近视及早做起.

4.人身上的红外线与紫外线

（1）人生病时,局部皮肤的温度异常,辐射的红外线大大增加,如果在照相机里装上对红外线敏感的胶片给皮肤拍照并与健康人的照片对比有助于对疾病做出诊断.

（2）当太阳光中适量的紫外线照射到人体上有助于合成维生素D,维生素D能促进人对身体对钙的吸收,对于骨骼的生长和身体健康的许多方面都有好处.但过量的紫外线照射对人体是有害的,轻则皮肤粗糙,重则引起皮肤癌,所以夏秋两季太阳光中的紫外线较多,不要过多地在阳光下曝晒.

四、人体上的声学知识

1.声音的产生,声音的特性.

（1）人们生活、工作、学习彼此之间主要靠语言进行交流信息,那么人的声音是怎样产生的呢?当人讲话时,空气从肺部经器官呼出,呈一定张力的声带由于气流的不断冲击,引起振动而发出声音.

（2）音调高低取决于声带的长短、松紧和声门的大小.说话声频率大约为100Hz～300Hz,男声较低,女生和童声较高,这是由于男人的声带比女人和儿童宽的厚,而张力差不多,所以振动频率较低.

（3）响度取决于气流的大小和速度.当对着远处的人喊话时,手放在嘴边做成喇叭形,这样使声音传得更远.原因是喇叭形手掌使声音集中向某一方向传播,减小声音的散失.

（4）音色取决于声带的材料和结构.当背后有人讲话时尽管看不到对方但可以判断是谁在讲话,原因是不同的人发出声音的音色不同.

2.双耳效应

人耳通过双耳效应,可以准确地判断声音传来的方位.这是因为声源到两只耳朵的距离一般不同,声音传到两只耳朵的时刻、强弱及其他特征也就不同,这些差异就是判断声源方位的基础.

3.声音的空气传播和骨传导

我们讲话时不但对方能听到声音而且自己也能听到声音,如果把自己的声音录制下来后由录音机播放,再去倾听,那么我们感觉到两种声音并不相同,这是为什么呢?

原来前者声音除了通过空气传播还通过骨传导传播到听觉神经,而后者只是通过空气传播.

五、人体中的电学知识

1.摩擦起电

在干燥的天气脱毛衣时会听到轻微的噼啪声并看到小火花；用干净的塑料梳子梳头发时,头发会随梳子飘起；化纤衣服穿在身上特别容易吸收灰尘.以上都是由摩擦起电引起的,两个物体摩擦时一个物体失去电子带正电,另一个物体得到电子带负电,所以摩擦起电的本质是电子的转移.电荷间作用规律是同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引.

2.人体中的电流

不但在输电线路中有电流,人体内也有电流.人体心脏的跳动就是由电流来控制的.在人的胸部和四肢连上电极,可以在仪器上看到控制心脏跳动的电流随时间变化的曲线,这就是通常说的心电图.通过心电图可以了解心脏的工作是否正常.

3.人体的电阻

人体皮肤干燥时电阻大一些,潮湿时电阻小一些.所以在发生触电事故的时候,如果带电体接触潮湿的皮肤,根据欧姆定律可知,电压不变时电阻变小,通过人体的电流会很大,很危险.所以千万不要用湿手触摸电器.

当然,人体上涉及到的物理知识还有很多,这里就不再一一举例说明了.从中我们可以看到在我们的生活中时时处处存在着与物理有关的知识和现象,生活离不开物理,物理也离不开生活.