人体与物理

湖北省洪湖市教研室　朱道荣

你知道吗？我们人体就是一台充分运用物理知识装备起来的机器，它的许多部位或器官都是物理知识运用的体现。

眼睛

眼睛是人们观察世界的窗口。它是由在眼球前部凸出的坚韧的透明角膜、含有纤维胶质的透明囊状的晶状体、无色透明的水样液、视网膜及无色透明的胶状玻璃体构成的。它们的共同作用相当于一个凸透镜。从物体射进眼里的光线经过一个凸透镜折射后，在视网膜上形成倒立、缩小的实像，刺激分布在视网膜上的感光细胞，通过视神经传给大脑，于是我们就看见了物体。眼睛不仅能看见近处的物体，而且还能看清远处的物体，当物距改变时，它能靠改变晶状体表面的弯曲程度来改变眼睛这个凸透镜的焦距，因此，眼睛实际上是一种精巧的变焦系统。当然，眼睛这种调节焦距的调节功能是有限的。近视眼就不能仅靠自身的调节，而必须配以合适的凸透镜来帮助调节，从而达到看清周围物体的目的。

牙齿

人的牙齿早在母胎的第二个月就开始在胎儿的牙槽骨里生长，在婴儿出生后的七个月左右，开始有乳牙萌出，直至二周岁左右，二十只乳牙全部萌出。然而，就从母胎的第二个月开始，人的牙齿就有了细微的、明确的物理分工：（1）门牙又叫切牙，共有四对，它长得扁扁的，宽宽的，像一把刀，是专门用来咬断食物的，门牙的横截面外表很窄，好像刀口，用相同的力，能产生较大的压强，容易切断食物。（2）尖牙又叫犬牙，嘴角两边各有一对，像钩子一样，也能产生很大的压强，它的功能主要是撕碎食物。（3）磨牙又叫盘牙或臼牙。它长得特别粗壮，圆圆的，上面还有些凹凹沟沟，完全像磨豆浆用的磨子一样靠压强和磨擦把食物嚼碎磨细。无论是完整的还是撕碎的食物，最后都要经磨牙加工吞入食道。

耳朵

人耳是由外耳、中耳和内耳三个部分组成。外耳是由耳廓和外耳道组成。声音是由物体的振动而产生的一种声波，这种声波首先由喇叭状的耳廓收集进来。（有些动物的耳廓可以向各个方向转动，更有利于声波的收集，但人类耳廓上的肌肉已经退化了，所以不能活动。）

中耳包括鼓膜，鼓室和听小骨。鼓膜在外耳道的末端，是一片椭圆形的薄膜，厚仅0．1mm，当外耳的声波通过空气的振动传入时，使鼓膜振动，把声波转变成多种振动的“密码”，传向后面的鼓室。鼓室是一个能使声音变得柔和而动听的小腔，腔内有3块听小骨。听小骨能把鼓膜的振动传给内耳，传导过程还像放大器一样，把声音信号放大十倍，所以即使很轻微的声音人们也能听到。内耳是听觉神经最末梢的部分，中耳传来的声波，刺激听神经的末梢，使之兴奋，经过听神经传至大脑后，就能分辨出各种各样的声音。

皮肤

皮肤这个最大的器官是人体的第一道防线。表面积一般大约在1．4～1．6m2之间，其重量约占体重的6%左右。

皮肤由表皮、真皮和皮下脂肪层三部分组成。皮下脂肪层就好像是人体表面覆盖的一层棉被似的软垫，具有很好的弹性。当人体受到碰撞时，有缓冲作用，可以防止内脏和骨骼又受到外界的直接侵害。

皮肤最突出的物理作用是散热和保温作用。当外界温度升高时，皮肤的血管就扩张、充血，血液就带着体热通过皮肤向空气发散，同时汗腺也大量分泌汗液，通过汗液的蒸发带走体内多余的热量。当外界寒冷时，皮肤的血管就收缩，血量减少，皮肤温度降低，散热放慢，有助于体温保持恒定。

关节

关节是人体骨骼的重要连接方式和精密的连接结构，它是骨骼这一杠杆运动的巧妙支点。各块骨连接处的骨面（关节面）十分光滑，表面覆盖着透明软骨构成的关切软骨，以增强光洁度，减少摩擦。据说，两块关节软骨间的摩擦系数比滑冰时冰刀和冰的摩擦系数还小。

当然，不同部位的关节，功能不同，关节的结构也不完全相同，如肘关节是向内运动的，利于提拉重物，膝关节只能向后屈而不能前翻，同时使腿后蹬有力。

除以上器官外，人体内血压和心跳速率的关系，结构巧妙的换气站──肺和肺泡等器官，无处不体现着物理知识的运用。