我们生活的大千世界是一个物质世界，物质世界最本质的现象是运动，所以，它也是一个充满丰富物理学内涵的世界。从我们每天的衣、食、住、行、休闲、娱乐、医疗和保健，到工、农业生产和保卫祖国等方面，都有大量的物理学问题。我们应该从物理学角度考虑提高工农业的生产水平和我们的生活质量。本书就是从这一侧面向读者介绍上述有关领域中的物理学知识和物理学手段的作用，希望能引起读者对周围世界的兴趣，并深入下去，进而有所贡献；并对中学物理学教学实践和改革有所助益。
本书的写作特点是每 章只详细介绍一二个问题，对其他一些问题只是点到为止，而不是面面俱到，给读者留有较多的独立思考的余地，可以收到联系实际的效果。读者如需对某一问题作进一步深入钻研，每一章后面列有相主尖的参考读物，可供借鉴。
本书共分八章：第一章是计算机中的物理学。第二章是汽车中的物理学。第三章是居室中的物理学。第四章是音乐中的物理学。第五章是体育、保健中的物理学。第六章是医学诊断和治疗中的物理学。第七章是农业中的物理学。第八章是军事中的物理学。

目录

编者的话

第一章 计算机中的物理学

§1.1 计算机的发展历程和展望

1.计算机开创信息时代

2.计算机的硬件和软件

3.计算机的“家谱”

4.智能化计算机的发展

§1.2 微电子学的辉煌

1.“点石成金”的半导体

2.pn结——晶体管的核心

3.MOS晶体管

4.半导体集成电路

§1.3 先进的半导体工艺技术

1.半导体平面工艺图解

2.集成电路制造中的几个关键技术

§1.4 计算机中的“头脑”

1.半导体存贮器

2.CPU——计算机中的“头脑”

§1.5 计算机的发展与现代物理学

1.计算机的物理限制

2.光子计算机和超导计算机

第二章 汽车中的物理学

§2.1 卡诺定理和汽车发动机的热效率

1.卡诺定理揭示了提高热机效率的方向

2.从蒸汽机到内燃机

3.内燃机的增压系统及提高效率的物理机制

4.燃气轮机发动机

§2.2 汽车中的电控设备

1.电控汽油喷射装置（EFI）的物理原理

2.数字式电子点火系统

3.汽车电控防抱死制动装置（ABS）

4.GPS在汽车上的应用

5.内燃机管理器和汽车计算机

§2.3 几种新型传感器在汽车中的应用

1.λ传感器

2.汽车防爆传感器

3.空气流量传感器

4.霍耳传感器

§2.4 汽车的安全防护和新车型设计

1.碰撞力学

2.安全气囊的性能要求

3.高速公路上汽车行驶的安全距离

4.空气动力学和汽车新车型

第三章 居室中的物理学

§3.1 生活空间的要素——空气、光线、温度

和电磁场概述

1.城市规划和小区建设中的环境要素

2.城市热岛效应及治理

3.输电线周围的电磁场

§3.2 居室中的通风、保暖、采光的物理学问题

1.居室中的通风对流

2.高层建筑对环境小气候的影响

3.新型覆膜光学玻璃在建筑节能中的应用

4.光源的光谱特性和显色性

§3.3 室内音质设计

1.人耳的听觉特性

2.室内音质设计的物理评价标准

3.室内的防噪隔音

4.室内音响布置及效果

第四章 音乐中的物理学

§4.1 音乐和物理学

1.艺术上和物理声学意义上的音乐

2.音乐声的组成

3.音乐与高科技的结合——计算机音乐

§4.2 音乐声的主观量及物理学含义

1.音乐声的客观量和主观量

2.音乐声的波动特性

3.音乐声的客观量

4.音乐声的主观量

§4.3 乐器物理学

1.按发音机制对乐器分类

2.乐器的结构及主要声学参数

3.钢琴和提琴等弦乐器中的物理学问题

4.管乐器中的发声机制

§4.4 电声音乐中的物理学问题

1.声音的记录和再现

2.立体声和双耳效应

3.电声音响的高保真度和降噪的物理学机制

4.电子音乐合成器和计算机音乐演奏系统（MIDI）

5.调频广播与播放音乐的接收效果

第五章 体育、保健中的物理学

§5.1 运动生物力学

1.肌肉力学

2.田径运动中的力学原理

3.球类运动与空气动力学

4.游泳与流体力学

5.体操运动中的“旋”

§5.2 光电技术与体育竞赛

1.摄影和电影

2.电视摄象

3.光电控制

§5.3保健与保健设备

1.保健与运动

2.保健设备中的物理学问题

第六章 医学诊断和治疗中的物理学

§6.1生物电磁效应与医学

1.生物电磁效应及在临床医学中的应用

2.心电现象及人工心脏起搏

3.核磁共振及成象技术

4.射频与微波

§6.2超声与医学

1.超声波的特点及产生方法

2.超声和医学诊断

§6.3光与医学

1.红外、紫外与激光

2.激光在医学应用中的实例——激光刀

§6.4 放射性与医学

1.放射现象与剂量

2.射线辐射对机体的作用机制

3.放射诊断和治疗举例——r刀

第七章 农业中的物理学

§7.1植物育种与栽培

1.育种与栽培

2.物理技术与良种选育

3.物理学在作物栽培中的应用

§7.2水产养殖

1.电磁场与水产养殖

2.现代化水产养殖环境中的自动控制

§7.3桑蚕卵孵化

1.桑蚕卵人工孵化

2.电晕放电技术与桑蚕卵人工孵化

§7.4食品保质

1.食品保质的关键

2.食品保质手段

3.食品电磁保质

第八章 军事中的物理学

§8.1物理学与武器

1.常规武器中的力学原理

2.光与武器

3.核武器

4.电磁学与武器

§8.2物理学与侦察

1.红外侦察

2.微光夜视

3.雷达侦察

4.微波遥感

§8.3物理学与防御

1.拦截导弹

2.电磁干扰

第一章 计算机中的物理学

【摘要】在世纪之交的今日，信息化已成为时代的特征。世界

各国纷纷登上信息高速公路的快车道。而作为信息时代的宠儿——

计算机，正在给人类社会的经济发展、生活方式，甚至思维模式带来

了翻天覆地的变化。

纵观计算机的发展史，人们不难发现，现代计算机所以能如此迅

速地升级换代，主要得益于微电子技术的超前发展。半导体集成电

路、各种半导体存贮器、运算器及控制器组成了现代计算机的核心。

可见20世纪后半叶，微电子技术的发展主要是适应了计算机和整个

信息技术的需求。但微电子技术发展的创新历程却是近代物理学基

础研究成果不断应用的缩影，本章将就这些问题进行介绍和讨论。

物理学的成就赋予计算机无限的生命力。现在，微电子技术已

由微米级进入亚微米级，这种发展势头还会持续多久？我们不妨从

剖析计算机中的物理学问题来寻找答案。

§1.1 计算机的发展历程和展望

1.计算机开创信息时代

计算机问世的初期，主要是为了满足当时国防和科研大量繁重

的计算工作的需要，神奇的计算速度是它引人注目的特征。随后，它

广泛地应用于控制、管理、通信等领域，实现了计算机控制下的联机

操作，从而推动了各行各业的自动化进程。计算机逾越了它的计算

功能，开始作为一个具有记忆、逻辑判断等功能的信息加工系统，可

以模拟人的某些思维功能，代替人的部分脑力劳动。因而被冠以“电

脑”的美名。20世纪80年代，随着微电子技术的日益成熟，早期的

主机系统被功能齐全的个人计算机——微机所替代。微机的异军突

起不仅使计算机更快、更深入地渗透到人类社会活动的各个方面，进

人作为社会细胞的千家万户，引发了人们生活方式的深刻变革，迎来

了工厂自动化、办公自动化、家庭自动化的时代。进入90年代，信息

与通信相结合的技术迅速发展，特别是全球规模的计算机网络运作，

更使计算机如虎添翼，正在日益显示出未来信息社会的美妙前景。

近年来，信息产业的发展更致力于构想将电信网、广播电视网和因特

网合成高层次的统一网络，采用统一的数字信号和网络协议，提供包

括声音、图象和数据在内的一元化信息服务，加速开通信息高速公路

的进程。

生产自动化、社会信息化、生活数字化，计算机为我们描绘出一

个多姿多彩的新世界。

今天的信息技术，是以微电子学、激光光学、光电子学、超导电子

学等为基础，集计算机技术、通信技术、自动控制技术、激光技术、光

电子技术和人工智能技术之大成，涉及信息的收集、加工、处理、存贮

和传输。由于它的渗透和应用领域日益广阔，已成为当前高科技产

业的核心。

计算机进入教育领域，已使传统的学校教学活动超越时空间隔，

无时不在，无地不能；通过资源共享使得名校的成功教学管理经验以

及名师的丰富教学经验和学术成果成为全人类文明的共同财富；运

用多媒体手段可以实现计算机辅助教学，代替教师对学生随时随地

进行解惑；通过网络可以实现国与国之间的文化教育交流，开办各种

网上大学，发展世界规模的远程教育，为人类在新世纪实现终身教

育、全民教育、全球性教育提供有力的物质保障。