微波爐為什么能加熱食物？ 通過(guò)生活現(xiàn)象解釋原理

11月14日12時(shí)，《張朝陽(yáng)的物理課》第四期開(kāi)講，搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO張朝陽(yáng)坐鎮(zhèn)搜狐視頻直播間，繼續(xù)“玩轉(zhuǎn)”牛頓定律，從上一期的諧振運(yùn)動(dòng)、瑞利散射，引申到今天的簡(jiǎn)諧振動(dòng)、單擺和物理擺，課程從淺顯到深?yuàn)W，循序漸進(jìn)，張朝陽(yáng)提醒大家：“沒(méi)有理解的，還可以去搜狐視頻關(guān)注流觀看回放。”該課程將于每周周五、周日12時(shí)在搜狐視頻直播。

微波爐為什么能加熱食物? 物理課通過(guò)生活現(xiàn)象解釋原理

作為麻省理工學(xué)院的物理學(xué)博士，張朝陽(yáng)在直播中重新操起“老本行”。從11月5日開(kāi)始，《張朝陽(yáng)的物理課》已經(jīng)直播四期。在本期的直播課程中，張朝陽(yáng)依然從常見(jiàn)現(xiàn)象入手，拋出一個(gè)問(wèn)題：微波爐如何加熱食物?他不急于解釋，而是講起“簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)”。

張朝陽(yáng)畫(huà)了彈簧和小球，彈簧一端連接小球。假設(shè)彈簧的勁度系數(shù)是k，小球質(zhì)量為m，計(jì)算出小球做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，得出彈簧對(duì)小球的拉力，以及小球的振幅。“周五那天講了電場(chǎng)和磁場(chǎng)，它們會(huì)擾動(dòng)空氣分子。今天增加了有外力驅(qū)動(dòng)的情況下，方程的運(yùn)算。就是剛才說(shuō)的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。”張朝陽(yáng)說(shuō)。

“簡(jiǎn)諧振動(dòng)”在生活中非常常見(jiàn)，他舉了蕩秋千和大部隊(duì)過(guò)橋的例子。秋千的擺動(dòng)頻率是由繩子長(zhǎng)度和重力一起決定的。秋千本身的頻率是一定的，當(dāng)外力作用的頻率和秋千的頻率相同時(shí)，就會(huì)越蕩越高。大部隊(duì)過(guò)橋也是同樣道理，橋也有固定頻率，如果隊(duì)伍的步伐和橋固有頻率一樣，橋就有坍塌危險(xiǎn)。

這個(gè)原理也適用于微波爐。食物一般都含有水分。水分子是極性分子，遇上電場(chǎng)，它會(huì)調(diào)整方向。微波電場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率恰好與水分子頻率一致，水分子的轉(zhuǎn)動(dòng)始終會(huì)被轉(zhuǎn)動(dòng)的電場(chǎng)加速，從而不斷獲得能量，這也是共振現(xiàn)象。“共振過(guò)程中，水分子振蕩得越來(lái)越劇烈，能量越來(lái)越高，食物就熱了。”在直播中，張朝陽(yáng)還提醒一個(gè)生活小常識(shí)：為什么瓷碗可以用于微波爐，而金屬碗不行。“微波可以穿透瓷碗，從內(nèi)到外加熱食物。但金屬碗帶電，會(huì)反射微波。”他解釋。

利用數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)物理公式進(jìn)行實(shí)證 鼓勵(lì)網(wǎng)友打破思維邊界

《張朝陽(yáng)的物理課》不僅解釋了生活中常見(jiàn)現(xiàn)象背后的原理，還層層深入，將知識(shí)點(diǎn)落到物理公式上。他通過(guò)第一宇宙速度、第二宇宙速度、庫(kù)倫定律、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等，層層遞進(jìn)，步步演算，得出了瑞利散射、單擺、物理擺的公式。

講解過(guò)程中，他不斷提醒大家，每堂課的后半段有很多運(yùn)算，涉及大學(xué)、中學(xué)物理和數(shù)學(xué)，會(huì)比較難。“聽(tīng)不懂沒(méi)關(guān)系。可以把我講的分解成模塊，一個(gè)不懂，聽(tīng)下一個(gè)，不要卡住。”如果理解困難，網(wǎng)友可在搜狐視頻“關(guān)注流”觀看回放，通過(guò)“直播白板”復(fù)習(xí)。也有“課代表”將每堂課的筆記，發(fā)布在搜狐新聞客戶端“關(guān)注流”上，便于隨時(shí)查漏補(bǔ)缺。

觀察生活現(xiàn)象+解釋背后原理+推導(dǎo)演算公式，結(jié)合四期《張朝陽(yáng)的物理課》可以看出，直播課程都是從日常現(xiàn)象引入，先幫助網(wǎng)友理解現(xiàn)象，提升興趣，接著“透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)”，解釋物理知識(shí)，反過(guò)來(lái)解決生活中的問(wèn)題。

在第一、第二期直播中，張朝陽(yáng)科普了“力”和“速度”，并現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算出了馬斯克的飛船和中國(guó)空間站每日繞地球飛過(guò)的圈數(shù);而第三、四期的內(nèi)容則一脈相承，都和“振動(dòng)”相關(guān)，科普了可見(jiàn)光的基本知識(shí)，解釋了早中晚太陽(yáng)顏色不一樣的原因，以及天空呈現(xiàn)藍(lán)色的秘密。

這也印證著課堂開(kāi)始的觀點(diǎn)：“物理是算出來(lái)的，玄乎其玄的科幻概念和實(shí)證有區(qū)別。”張朝陽(yáng)認(rèn)為雖然物理并不輕松，但每個(gè)人不應(yīng)該覺(jué)得自己可能學(xué)不會(huì)一件事而不去學(xué)，恰恰相反，聰明在于過(guò)程，看起來(lái)枯燥的物理知識(shí)如果經(jīng)過(guò)分解后再理解，并不一定比生活中的事更困難。張朝陽(yáng)鼓勵(lì)網(wǎng)友應(yīng)該打破思維的邊界，科學(xué)學(xué)習(xí)，希望每個(gè)人都能對(duì)這個(gè)世界充滿更多的好奇心與勇氣。

據(jù)了解，在未來(lái)課程中，張朝陽(yáng)還會(huì)科普光速的問(wèn)題、潮汐的秘密等日常現(xiàn)象中涉及到的物理知識(shí)。通過(guò)設(shè)置一個(gè)個(gè)話題，以深入淺出的講解方式，利用物理學(xué)解釋生活現(xiàn)象，達(dá)到專業(yè)人士認(rèn)可，普通人能聽(tīng)懂的效果，借此激發(fā)科學(xué)學(xué)習(xí)的熱潮。