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能量与物理

物理学是最古老的学术之一。在过去两千年，物理学与哲学，化学等等经常

被混淆在一起，相提并论。直到十六世纪科学革命之后，才单独成为一门现代科

学。

在物理学里，很多千变万化、无奇不有的现象，都可以用更简单的的现象来

做合理的描述与解释。物理学致力于追根究底，发掘可观测现象的根本原因，并

且试图寻觅这些原因的任何连结关系。然而如同其他很多自然科学理论一样，这

些定律不能被证明，其正确性只能靠着反复的实验来检验。

物理学的影响深远，这是因为物理学的突破时常会造成新科技的出现，物理

学的新点子很容易会引起其它学术领域产生共鸣。例如，在电磁学的进展，直接

地导致像电视，电脑，家用电器等等新产品，大幅度地提升了整个社会的生活水

平；核裂变的成功，使得核能发电不再是梦想。

电如何工作

只有将电流控制在电路内，电才能使机器运行。电路是一条让电流通过的管

道。电由电源（例如电池）提供，电源与电器（例如灯泡）是由电线连接起来的。

电路并不是在电器内终止的，它还要流回到电源去。使电流在电路内保持流

动的动力叫做“电动势”或“电压”。由于电器阻碍电路中电流的流动，所以电

器可称为“电阻器”。

要了解电流、电压和电阻的关系，可以假想电流是流经水道的水，电池是个

水泵，而代表电路中电阻器的两个灯泡则是水道中的两个水滑坡。

在这种模型里，每次水（电流）通过滑坡（电阻器）后，便将至较低处（电

压变得较低），水的量依旧相同，但它的高度（动力）降低了，电流也是如此。

当电流通过电阻器时，它的能被吸去，它的电压降低。

图电流与电子流

电子流向电源的正极，会引起电流由正极流向负极。有多少电流通过，要看

在某段时间内有多少电子通过。

声音如何传播

声音是以波动来传播，声波能够穿过气体、液体或固体。波的作用主要是运

送能量，就声音而言，就是分子的微小运动。在气体与液体中，声波会使分子向

着与波平行的方向（即纵向）移动少许；在固体内，分子运动的方向也可以与波

成直角。

声波从声源各个方向扩散。如钟舌撞击金属钟所产生的声波就是这样扩散，

这机器似的撞击使钟振动，振动的能会搅动周围的空气分子，将它们推离这个钟。

钟周围空气的轻微膨胀会使压力增加，使声波由声源向外传播。

声音行进的速度与声音的响度、音调的高低无关。在室内，收音机发出的声

音，不论大小高低，都会同时到达听者的耳朵。

图用声纳探测深度

声纳束是由声波构成的，能够很容易地穿越海水，声波到达海地后会反射回

来，因此，声纳可用来探测海底深度，也可用来探测海底的情况。

图弹性固体

声音能够穿过木板。大多数固体结构紧密，所以不容易压缩，但却可让声波

快速通过。

图声波行进的情形

图显示声波穿越空气的情形。波峰间会相隔一定的距离（依钟声的频率而定）

向外扩散。要测量声波频率，就得计算在一定时期内通过某一点的波峰数目。

图

肉眼不可见的波

图中的波状曲线代表简单的声波穿过空气的情形。波峰代表分子的压缩，波

谷代表波峰通过后发生的弹性膨胀。声音越复杂，图中代表居间的波峰和波谷的

波状曲线会越多。较为响亮的声音所含的能量会较多，如图显示，它的波高会较

高，即振幅较大。

火箭如何发射？

火箭需要燃烧液体或固体推进剂，才得以发射进外太空。这类推进剂通常含

有一种燃料和一种氧化剂。在火箭的加强燃烧室中点燃推进剂后，推进剂会产生

大量的压力和热，使废气从扩散行喷管向地面喷出。废气向下喷出，火箭便向上

升。这现象可用牛顿第三运动定律解释，定律指出任何作用力都有大小相等而方

向相反的反作用力。由于液体燃料比固体燃料容易控制，所以许多火箭都采用它。

火箭脱离地球重力区

火箭要升离地面，推力必须比它的重量大30%左右。密封舱若要进入轨道，

它的速度必须达到每秒8公里。火箭产生的推力大约是每平方米70亿牛顿。

天宫一号是中国研发的一个目标飞行器，是一个重达8.5吨的空间实验室组

件，目的是作为其他飞行器的接合点，将作为中国首个小型空间站及首个空间实

验室。

天宫一号与此前中国发射的航天器相比，天宫一号是中国最大、最重的在轨

飞行航天器。在未来的两年内，中国将相继发射神舟八号、神舟九号、神舟十号

飞船，分别与其完成空间交会对接。

天宫一号发射过程