知识点有画面·物理早知道（1）（随身版） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

神通广大的孙悟空遇到了一个难题——面对劲敌魔礼海手中的武器碧玉琵琶，他只能选择逃之夭夭。他该如何利用声音传播的原理打败魔礼海的声音武器？

靠眼睛吃饭的千里眼近视了，他的同事顺风耳又得了远视眼，他们该怎样利用透镜的成像原理使自己看得更清楚呢？

……

“知识点有画面·物理早知道”系列图书用天马行空的故事、炫酷的机甲风格漫画，为你讲解物理启蒙中的重点和难点。看似抽象的原理和定律一下子变得直观、易懂。让你轻松学会用物理知识解释和分析实际问题，告别传说中“物理难学”的困境，不知不觉爱上物理这门学科！

第一章 最简单的运动——机械运动

第一节 看得准不如测得准

第二节 运动和速度

第二章 声音的秘密

第一节 声音是怎么传到耳朵里的？

第二节 声音的3种特性

第三章 固态、液态、气态的转化

第一节 温度 

第二节 为什么有3种状态的转化?

第四章 光 

第一节 光的几种传播方式

第二节 世界为什么是彩色的？

第五章 透镜

第一节 近视眼和远视眼

第二节 凸透镜有什么用？

第六章 探寻轻和重的秘密 

混知，原名混子曰，成立于2015年，以旗下科普公众号“混知”为核心，各大平台“混知”账号为基础，在全网拥有3100万粉丝，是国内颇具影响力的知识产品开发及知识内容传播公司。混知的使命和愿景是用漫画做大家喜欢的知识讲解产品，把学习变成高效、快乐的事。

陈磊，“混知”的创始人，漫画式科普的开创者，曾荣获当当、开卷等平台的“影响力作家”“新锐作家”“年度挚爱阅读大使”等称号。陈磊及其领导的混知教育团队，致力于用漫画语言普及各领域的专业知识，提高大众的学习兴趣和效率，深受数千万读者的喜爱。

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《知识点有画面·物理早知道（1）（随身版）》

陈磊·混知教育团队 著

第一章最简单的运动——机械运动

第一节看得准不如测得准

俗话说“眼见为实”，但在这个世界上，欺骗我们最多的反而是我们的眼睛。

看看这两组图：

哪个红色圆大？

哪条线段长？

其实在这些图里，第一组的中心圆的大小是一样的，第二组的两条线段的长度也是一样的。

只是我们的眼睛欺骗了我们。

那该如何避免被眼睛欺骗呢？

答案就是测量。

怎么测量呢？我们讲个小故事。

话说，有个特工H在M国执行任务。

刚一进入M国境内，特工H就遭遇了一群敌人。解决他们之后，特工H坐在地上休息了一会儿。

突然，他感觉到一股杀气……

特工H急忙闪身，躲过致命一击，回头一看，原来是M国的秘密武器——机甲武士。

特工H奋起反击，几个回合下来，发现自己不是机甲武士的对手。

其中的主要原因就是，自己的武器太短。

俗话说：“一寸长，一寸强。”

特工H赶紧跑开，找到一个安全的地方，给搭档打电话，拜托他再打造一把更长的武器。

搭档：更长的武器？没问题！那具体改成多长呢？

特工H用手大致量了一下，说：“大概7个手掌那么长吧。”

等搭档把改造好的武器送来，特工 H 却傻眼了。

特工H：大哥，这也太长了……

不是说好‘7 个手掌’那么长吗？这尺寸不对啊！

这里的手掌长度相当于单位，问题是特工H和搭档的手掌不一样长，也就是单位不一样，所以他们各自认为的7个手掌的长度完全不一样。

这时候，我们就需要一种通用又稳定的单位。

现在我们使用的长度的基本单位就是米（符号：m）

提示：米的长度是根据光来确定的。光在真空中传播 1/299 792 458 秒的路程，这个长度被规定为1米。

测量还要选择好工具，比如我们常见的卷尺、直尺、三角尺，或者更精确的游标卡尺和螺旋测微器等。

好了，单位有了，工具也有了，我们就来看看如何测量长度。 

就以这张照片里机甲武士的武器作为测量对象。

首先，对于你的工具，你有 3 点需要了解。左图是一个直尺。

1. 零刻度线的位置。

2. 测量范围就是量程。

3. 相邻两个刻度线之间的长度是多少，分度值就是多少。

在读数的时候，将零刻度线对准被测物体的一端，读出另一端的读数。

最后，特工H得出结论：

在照片中，机甲武士的武器长度是 1.1 厘米。

经过一番换算，特工H 得出实际长度。

搭档送来的武器根本没法用，于是特工 H 准备来一个伏击，计划是这样的：

首先设置一个 1 分钟后爆炸的炸弹；

然后，引诱机甲武士来打架；

接下来，特工 H 在还剩10 秒的时候赶紧跑开；

最后，时间一到，机甲武士被炸飞。

分钟（min）和秒（s）就是时间的单位。

常见的单位关系：

1 小时（h）= 60 分钟（min）

1 分钟（min）= 60 秒（s）

这一节的最后，我们聊聊误差和错误。

这两个概念绝不能混为一谈。

我们举个例子：

现在我们要把一个苹果沿虚线劈成两块。

苹果被劈成了两块，不过劈开的位置和虚线的位置还是有点儿偏差。

像这样方法和工具都没什么问题，结果还和目标有差别的，就叫误差。

这是不可避免的。

如果出现左边这样的操作：

方法不对，或者工具不对，导致结果有问题，就叫错误。

这是可以避免的。

小结

1 眼见不一定为实

有些实物的尺寸，只靠目测很容易出错。

2刻度尺的使用

在使用刻度尺前，要注意观察刻度尺的零刻度线、量程和分度值。

千万要记住，测量的结果不只有数字，还有单位！

3 误差和错误

测量长度、时间或者其他物理量的时候，受所用仪器和测量方法的限制，测量值和真实值之间总有差别，这就是误差。我们是无法消除误差的，但可以尽量减小误差。

误差不是错误；错误是不遵守仪器的使用规则或读数时粗心大意导致的，是可以避免的。

第二节 运动和速度

机甲武士果然中计，被炸得伤痕累累，跑了。

特工 H 想一举解决掉这个威胁，于是开车追了上去。

中途他发现车快没油了，就叫来无人机输油，一边加油，一边全速前进。

这里有的同学要问了：

不是全速前进吗？这时候加油，那不得全洒了啊？

这里就要跟大家好好聊聊什么是运动。

在日常生活中，我们会发现有些物体的位置会发生变化。

在物理学里，我们把物体位置的变化叫机械运动。

那什么样的情况算是运动了呢？

例如：特工 H 现在骑在车上，背后落了一只鸟。对这只鸟来说，特工 H 好像没动。

如果我们把视角拉远一点儿，会发现特工 H 在路上飞驰。这时候，他好像又在运动。

所以这里的关键就是参照物。

当我们以鸟为参照物时，特工 H 是静止的；当我们以地面为参照物时，特工 H 是运动的。

所以，只要无人机的速度和特工 H 的速度一样，他俩就是相对静止的，可以放心地加油。

好了，现在特工 H 要解决的问题就是，自己能不能在机甲武士逃回基地之前追上他。

很明显，特工 H 必须足够快才行。

在物理学上，我们用速度来描述运动的快慢。

速度（符号：V）

单位是

米每秒（符号：m/s）

你可以简单理解成“1秒钟跑了多少米”。

速度可以计算，其公式就是V=s（路程：一共跑了多少米）/t（时间：一共用了多少秒）

一般来说，运动的速度也不是一成不变的，有的时候快，有的时候慢。

这太复杂了。为了简化，我们就用前面的公式来计算速度，这个速度就是平均速度。

既然我们学习了速度，那么帮助特工 H 分析一下，需要多快才能截住机甲武士。

特工 H 调出来机甲武士的情报，发现机甲武士的最快速度是 30 m/s 。

机甲武士速度是30m/s，全程为3000m。

根据公式，我们就能算出他跑回基地需要多长时间。

所以他跑回基地需要100 s。

特工H的全程是4000m，要在100s内跑完。

根据速度公式计算：

特工H的速度要在40m/s以上才能截住机甲武土。

于是特工 H 开足马力追上去，成功地在机甲武士逃回基地之前，将其摧毁。

在物理知识的帮助下，特工 H 完成了任务。

好了，关于机械运动我们就讲到这里。

我们下一章见。

小结

1 机械运动

在物理学中，我们把物体位置的变化叫机械运动。

2 参照物

判断一个物体是否运动，总是选取某一物体作为标准，这个物体就叫作参照物。

3 速度

速度是表示物体运动快慢的物理量。运动过程中，速度不变，就叫匀速运动，速度变化，就叫变速运动。在变速运动中，常用平均速度来粗略地描述运动的快慢。

拓展阅读

人类达到的最快速度是多少？

自然界中最快的速度是光速，光在真空中传播的速度约等于 300 000 000 m/s。

怕大家没有概念，咱们举个例子：

如果以光速沿着地球赤道走的话，一秒钟大约可以在赤道上走七圈半。

这么快的速度，人类短期内是达不到了。现在人类创造出的最快的物体，是一种叫太阳探测器的东西。

太阳探测器的用途是近距离对太阳进行观测。有多近呢？咱们做个换算：

假如太阳的位置相当于北京，地球的位置相当于上海，那么太阳探测器的位置大概在北京郊区。

在太阳的身边，太阳探测器绕着太阳疯狂地转圈，速度惊人。

2018 年 8 月 12 日发射升空的“帕克号”，是跑得最快的太阳探测器，最高速度是 191.66 km/s。

“帕克号”达到最大速度的时候，差不多用半秒钟的时间就能绕着北京的五环路跑一圈。这个速度也是人造物体目前能达到的最大速度。

第二章声音的秘密

第一节声音是怎么传到耳朵里的？

这个世界上有各种各样的声音。

那么问题来了：我们到底是怎么听到这些声音的？

今天我们就来讲讲孙猴子的故事，顺便聊一聊声音的秘密。

话说当年孙猴子偷吃仙桃，盗取仙酒，把天宫闹了个天翻地覆。

玉帝知道后非常生气，就派兵来到花果山捉拿孙猴子。

本来打架是孙猴子的长项，但是这次他遇到的是四大天王之一的魔礼海。

魔礼海把碧玉琵琶作为武器，专靠声音进行攻击。

孙猴子在与魔礼海对阵时吃了不少亏。

孙猴子只好变了一个假身放在原地迷惑魔礼海，真身则变成一只小虫子，近距离观察声音是怎么攻击的。

孙猴子经过观察发现，每次魔礼海发动声音攻击，拨动琴弦的时候，琴弦都会振动。

没错——物体的振动就是声音产生的原因。

我们知道了声音是怎么产生的，那我们又是如何听到声音的呢？

接下来我们就看看声音的传播。

空气是如何传播声音的呢？

我们来看看在空气里发生了什么。

魔礼海的四周都是空气。

琴弦的振动会引起周围空气的振动。

声音也就随着这种振动传向四面八方。

在这些空气里，有好多分子。

当一个分子振动时，也会带动周围的分子一起振动起来。

就这样一个传一个，振动传播出去了，声音也就传播出去了。

当振动传到人的耳朵时，引起鼓膜的振动，经过一系列过程，最后把信号传递给大脑。

这时，我们就听到了声音。

空气可以传播声音，是声音传播所需要的物质。

在物理学中，这样的物质叫作介质。

这个介质可以是气体、液体、固体，没有介质的真空不能传播声音。

现在我们来看看孙猴子该怎么应对声音武器。

方法一 : 迅速逃离

第一个方法是利用速度。

声音在 15 ℃ 空气中的速度是 340 m/s，孙猴子一个筋斗十万八千里，逃开非常容易。

一般来说，声音的传播速度主要跟两个因素有关：介质的种类和介质的温度。

声音传播的速度为什么跟介质的种类和温度有关呢？

原理比较复杂，这里简单讲解一下：

气体分子排布比较稀疏；固体分子排布比较紧密。

当声音传播到这里时，固体和液体的第一个分子开始振动。

气体分子距离比较远，所以影响其他分子更慢。

固体分子一个挨着一个，距离近，所以影响其他分子更快。

因此，声音在气体中传播慢，在固体中传播快。

接下来我们再说温度的影响。

温度低的气体分子运动慢，温度高的气体分子运动快。

当气体分子受到振动时，温度高的气体分子运动快，传递振动的速度也快，所以声音在温度高的介质中传播快。

声音在传播的过程中还有个特点，就是遇到障碍物会发生反射。

我们举个例子：

孙猴子想要在花果山举行一次演讲，想让自己的声音洪亮一点儿，该怎么办呢？

这就要利用声音遇到障碍物发生反射的特点。我们来分析一下：

声源发出的声音是原声。

从嘴传播出去，遇上障碍物反射回来的是回声。

当孙猴子距离障碍物很远时，回声与原声传到耳朵里的时间间隔大于 0.1 秒，人耳就能把回声和原声区分开。

当孙猴子距离障碍物很近时，回声很快回到耳边。耳朵分辨不出回声和原声，两个声音混在一块儿，就会让人觉得声音更洪亮。

方法二 : 隔绝声音

第一个方法虽然可以躲避攻击，但是想打赢对方是不可能了。

这时候我们就要用到第二种方法。还记得前面我们说过，真空不能传声。

如果孙猴子用法术制造一个真空的保护罩，那么声音无法传播，声音武器也就失效了。

最后，借助第二种方法，孙猴子破解了声音武器，俘虏了魔礼海。

小结

1 声音的产生

声音是由物体的振动产生的。

2 声音的传播

声音的传播需要介质；真空不能传声。 在 15 ℃ 的空气中，声速是 340 m/s。

第二节 声音的3种特性

擒住魔礼海之后，孙猴子决定偷袭天庭的营地。

在行动之前，他先来刺探一下军情。

孙猴子顺利进入天庭的营地，然后拿出花果山最新科技产品——超声波测绘仪，开始绘制天庭营地的地形图。

一切都在看似非常安静的环境下进行，天兵天将无人发觉。可惜的是，哮天犬似乎听到了什么，发现了孙猴子。

为什么会这样呢？

这就要说一下声音的特性之一——音调。

音调在我们生活中非常常见。

例如：你在跟朋友聚会时唱一首歌，开始的时候，你唱低音部分唱得很轻松。后来唱到高音部分，你拼了命也唱不上去 。这里的“高音”“低音”，就是我们说的音调。

我们唱歌用到的是声带。它的振动快慢决定了音调的高低。

振动得快，音调就高；振动得慢，音调就低。

在物理学中，用来描述物体振动快慢的就是频率（f），单位：赫（Hz）。

一个物体在一秒钟内振动多少次，那么振动的频率就是多少赫兹。

人的听觉范围是 20 ～ 20 000 Hz。

低于 20 Hz 的声音叫次声波，高于 20 000 Hz 的声音叫超声波，这两种声音人类都听不见。

孙猴子使用的超声波测绘仪发出的超声波是 30 000 Hz。人根本听不见。

但是，狗的听力范围是 15 ～ 50 000 Hz。人听不见的超声波，哮天犬听得一清二楚。孙猴子就这么暴露了。

孙猴子发现自己暴露了，就要把哮天犬灭口。

哮天犬急忙用爪子敲旁边的鼓，想要发出警报。

可惜因为哮天犬用力太小，鼓发出的声音也很小，整个军营的天兵天将依然在睡梦中。

为什么声音小呢？

这就要说到声音的另一个特性——响度。在物理学中，声音的强弱就叫响度。

决定响度大小的，是物体振动的振幅。 

我们来看看鼓振动时鼓面的变化：

上图是鼓面静止时的横截面。

当我们用很小的力量去敲鼓面时，鼓面振动的幅度小，响度就小；

当我们用很大的力量去敲鼓面时，鼓面振动的幅度大，响度就大。

于是，哮天犬全力撞向大鼓，大鼓发出巨大的声响。

这下整个营地的人都被吵醒了，天兵天将纷纷出来查看情况。

孙猴子一看大事不妙，马上施展法术，变成魔礼海的样子，想趁着这股乱劲儿，混出营地，逃回花果山。

就在孙猴子即将离开营地的时候，二郎神突然叫住他。

二郎神：海老兄，你去哪里？

孙猴子：哈哈，杨兄弟，我去解个手……

二郎神：他不是魔礼海！抓住他！！！

孙猴子的变身惟妙惟肖，但是他一说话就被认出来了。

为什么我们可以轻易地利用声音分辨一个人呢？

答案就是每个人的音色不同。

一般来说，音色主要跟两个因素有关：

发声体的材料不同，音色不同；发声体的结构不同，音色不同。

所以人和人的音色也是不同的。孙猴子就这么被识破了。

孙猴子还在躲避二郎神的追杀……

关于声音，我们就先学到这里。

在生活中，我们对声音的利用非常多。

在下一页，我们将给大家简单介绍几个。

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