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第十九章:物理课的震撼(第1/2页)
1999年秋天,第一节物理课。
林煜坐在实验室里,心里有些期待,又有些紧张。
县一中的物理实验室比镇中学好太多了——八张实验台,每张台上都有完整的实验器材,墙上挂着元素周期表和各种物理图表。窗户很大,阳光洒进来,照在那些仪器上,泛着金属的光泽。
“同学们好,我是你们的物理老师,陈从礼。“
一个三十岁左右的男老师走进来,穿着白衬衫,戴着黑框眼镜,看起来很儒雅。他把公文包放在讲台上,笑着说:“从今天起,我们要一起探索这个世界最基本的规律。“
“什么是物理?“他问。
教室里安静了。
“物理,就是万物之理。“陈从礼在黑板上写下这几个字,“它研究物质、能量、空间、时间的本质,研究这个宇宙是如何运行的。“
他转过身,眼睛里有光:
“有人说,物理是枯燥的公式和计算。但我想告诉你们,物理是这个世界上最美的东西。“
“因为当你理解了物理,你就理解了这个世界。“
林煜的心跳加快了。
他想起小时候“看见“玻璃珠的轨迹,想起“看见“缝纫机齿轮的传动,想起“看见“电流的流动。
原来,那些就是物理。
“今天我们做个实验。“陈从礼从器材柜里拿出一个单摆装置,“单摆运动,最简单也最经典的周期运动。“
他把单摆固定在支架上,轻轻推了一下。
摆球开始摆动。
来回,来回,来回。
节奏均匀,幅度逐渐减小,但周期几乎不变。
“看到了吗?“陈从礼说,“这就是简谐运动。摆球在重力和绳子张力的共同作用下,做周期性的往复运动。“
他在黑板上写下公式:
T=2π√(L/g)
“周期T只和摆长L、重力加速度g有关,和摆球质量无关,和初始摆角无关。“
林煜盯着那个摆动的球。
然后,那种熟悉的感觉来了。
他“看见“了。
摆球在空中划过的轨迹,不是一条简单的弧线,而是一个复杂的能量转换过程——
在最高点,动能为零,势能最大。
在最低点,势能为零,动能最大。
能量在势能和动能之间不断转换,但总能量守恒。
重力沿着绳子方向的分量提供回复力,垂直方向的分量被绳子张力抵消。
摆球的运动轨迹,是这些力平衡的结果。
他的脑海中,开始浮现那些小时候“看见“的画面:
玻璃珠的反弹——那是动量守恒,是能量在弹性势能和动能之间的转换。
缝纫机的齿轮——那是力的传递,是机械效率,是能量的损耗。
电流的流动——那是电子的定向移动,是电场力的作用,是欧姆定律。
声波的颜色——那是波的叠加,是频率的差异,是共振。
光的粒子——