浅谈人体中的物理学，本文主要内容关键词为：物理学论文,浅谈论文,人体论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
人体中许多生理现象与物理学有着极为密切的关系，笔者就生理与物理的横向联系谈一些粗浅认识，供教学参考。
1 肌肉收缩与做功产生能量
1.1 骨胳肌在寒冷环境中收缩做功产热
人在寒冷环境中主要靠寒战来增加产热量。寒战是骨胳肌发生不随意地节律性收缩的表现。其节律为9～11次/分。 发生寒战的肌肉在肌电图上表现出一簇一簇的高波幅集群放电，这是不同肌纤维的动作电位同步化的结果。寒战的特点是屈肌和伸肌同时收缩，所以基本上不做外功，而产热很高。发生寒战时，代谢率可增加4～5倍。
1.2 血液循环的动力与心脏做功
血液在循环系统中经流动而消耗的能量，是由心脏做功得到补充的。
左心室一次收缩所做的功，称为搏功，可以由搏出的血液所增加的动能和压强能来计算。
搏功（g－m）＝搏出量（ml）×血液密度（g/ml ）×（平均动脉压－6mmHg）×13.6×1/1000。
其中的平均动脉压＝舒张压＋1/3（收缩压－舒张压）。
心室每分钟做的功，称为每分功。
每分功（kg－m）＝搏功（g－m）×1/1000×心率。
若搏出量为70ml，收缩压为120mmHg，舒张压为80mmHg， 心率为75次/分，代入上式可求得左心室搏功为88.5g－m；每分功为6.6kg－m/min。
右心室搏出量与左心室相等，但肺动脉平均血压为主动脉压的1/6，做功也为左心室的1/6。
实验资料也表明，心肌的耗氧量与心肌的做功量是相平行的。心肌收缩产生的能量主要用于维持血压。
2 声音的产生、声波的传递与物体振动
2.1 声音的产生
喉腔侧壁左右各有一条声带。两条声带之间的空隙，叫做声门裂。说话时，声带拉紧，声门裂缩小，呼出的气流冲击声带，引起声带振动而发出声音。声带的振动幅度和频率是音调高低的决定因素，由于成年男子的声带长而宽，所以音调较低。成年女子的声带短而狭，所以音调较高。
2.2 鼓膜振动与声波传递
通常人耳能感受的振动频率为16～20000Hz。另根据物理原理， 充气的管道可与波长4倍于管长的声波产生最大的共振作用； 外耳道长约2.5cm，据此计算，它作为一个共鸣腔的最佳共振频率约为3800Hz， 当这样的声音由外耳道口传到鼓膜附近时，声音强度大约可提高12dB。鼓膜很像电话受话器中的振膜，是一个压力承受装置，具有较好的频率效应和较小的失真度。据观察，当频率在2400Hz以下的声波作用于鼓膜时，它都可复制外加振动的频率，而且与声波振动同始终，很少残余振动。
3 气体交换与气压、扩散作用
3.1 肺内压与大气压的关系
肺内压系指肺泡内的压力而言。因肺与外界大气相通，故气压均为760mmHg。在呼吸运动的周期中， 因为肺泡与外界空气间先出现一定的压力差，气体在两者之间流动。平静呼吸时，吸气之初，肺随胸廓扩张而增大了容积，肺内压下降约1～2mmHg，低于大气压，空气自外界流向肺泡；到吸气末，肺内压与大气压相等。呼气时，肺内压因胸廓缩小而增高约1～2mmHg，肺内压高于大气压，肺泡内的气体流向外界，在呼气之末，肺内压又与大气压相等。
3.2 肺泡内气体与组织内气体交换
下表表示O[,2]和CO[,2]容积百分比与分压关系：
根据扩散作用的原理，气体扩散的方向由分压高的部分向分压低的部分行进，故氧自肺泡向血液扩散，CO[,2]则以相反的方向由静脉血进入肺泡。经过气体交换后，静脉血就变成动脉血了。在组织部位，由于O[,2]被细胞利用并生产CO[,2]，故po[,2]下降到30mmHg以下，pco[,2]上升到50mmHg以上。当动脉血流经组织毛细血管时，同样以扩散方式失去了O[,2]而获得了CO[,2]，动脉血又变成了静脉血。
4 眼球的结构功能特点与透镜成像
眼球的结构由眼球壁和眼球的内容物组成，眼球壁包括外膜、中膜、内膜三部分。其中外膜的前1/6有丰富的神经末梢，感觉很敏锐，类似于照相机的快门。中膜的后2/3为脉络膜，内有许多色素细胞，能使眼球内部形成一个类似照相机中的暗室。内膜即视网膜，上有许多感光细胞，可在这里形成物像，因此视网膜就相当于照相机中的胶卷。眼球的内容物包括晶状体、房水及玻璃体三部分。通常眼球壁中前膜中的角膜及房水、晶状体、玻璃体就组成了眼球的折光系统。特别是晶状体，是一个双凸透镜，有较强的折光调节能力。由于晶状体的调节作用，不同距离的物体就会在视网膜上形成物像。因此，拿晶状体来说，它就与照相机中的镜头原理一样。可以毫不夸张地说：眼球其实是一架最精密的照相机。