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1.扬场机扬场的问题
问题:“扬场机能把瘪糠与子粒饱满的粮食分开,其物理原理是什么?” 好多答案都是:“子粒饱满的粮食质量大,惯性大,抛得远;瘪糠的质量小,惯性小,抛得近,所以分开”。其实,如此解释是错误的。
我们知道,两发质量大小不同的炮弹,以相同的初速度与相同的抛射角射出,它们的射程是一样的。显然,射程的大小与质量的大小没有关系。那么,扬场机为什么能把瘪糠与子粒饱满的粮食分开呢?那是因为瘪糠与子粒饱满的粮食以相同的速度前进时遇到的空气阻力不同,严格地说是 “不同物质单位质量所受空气的阻力”不相同而行成的,所以“负加速度”也不同,于是就被分开了。设想在完全真空状态下,它们还能被这样分开吗?如果把两个饱满的籽粒用胶水粘和一起,就会比一个饱满的籽粒抛的远吗?所以,答案应该是:“子粒饱满的粮食与瘪糠的密度与形状不同,以相同的速度与抛射角抛出时,所受“空气阻力的情况”不同,所以,密度小的瘪糠抛的近,密度大的籽粒抛的远。”
2.压力的定义问题
历年的物理教材几乎都是这样给压力定义的:“物理学中,把垂直作用在物体表面上的力叫做压力”。
我们知道,力是物体对物体的作用,物体间的作用力包括拉力、压力、摩擦力等等,那么,吊在天花板上的吊扇对天花板的作用力难道不是垂直的?吊扇对天花板的作用力也是压力吗?当然不是!所以,如果把压力的定义改为:“物理学中,把垂直挤压在物体表面上的力叫做压力”。显然,“挤压” 比“作用”不仅具体,也好理解的多。这样一改,对于初中学生来说,不仅容易懂,而且不会产生歧义。
3.气体压强的问题
在大气压强这一节,教材引言:“人类生存的地球,被厚厚的空气包围着,空气和液体一样具有质量,也受到地球的引力,并且与液体一样具有流动性。大气(空气)是否也会产生压强呢?”
我们知道,液体内部的压强是由于重力及液体的流动性共同作用而产生的。而气体的压强是由于气体分子的无规则热运动而引起的,与气体是否受到地球的引力没有关系!设想把一个打了气的足球拿到太空中去,脱离地球的引力场,里面的气体对于足球壁照样有压强的。当然,在地球上,越往高处的大气压强越小,是由于地球的重力而引起的。 显然,上述那样的引言,容易让人引入歧途:气体的压强是因为空气有质量且受到地球的引力而形成的。教材中的上述引言,用来类比探究空气的浮力还是比较恰当的。
4.木柴是不可再生能源吗
九年级《物理》下册[2005年11月第1版(沪粤版)]第65页:存在能源危机吗?“能源可分为不可再生能源和可再生能源。木柴、煤、石油、天然气 等,叫做不可再生能源;太阳能、水能、风能、地热能、海洋能、潮汐能等是不会随开发利用而日益减少的,叫做可再生能源。”
其实,植物、动物、微生物都是生物质。生物质中蕴藏的能量,被称为生物质能。但是,只有植物才是生物质和生物质能的真正“创建者”。在太阳光的作用下,植物发生“光合作用”,将水和二氧化碳等生成有机质,即生物质;将太阳能转化为化学能储存在生物质中,成为生物质能。当生物质分解时,蕴藏其中的化学能就会释放出来(如燃料燃烧发热),或转变成其它形成的化学能(如生成沼气)。由此可见,柴薪能与水能、风能一样,也属于可再生能源。
5.下雪不冷化雪冷
现行初中物理教材在《物态变化》一章中提出:“为什么下雪不冷化雪冷?”根据教参的解释,大意都是:下雪、凝华,要放热;而化雪、溶化,要吸热,故下雪不冷化雪冷。
其实这种解释是错误的,“凝华放热,溶化吸热”是不错的,我们都知道:水蒸气凝华放热会使环境温度升高,但最高不可能超过0 °C ,否则,雪花要溶化的;另一方面,雪融化为水要吸热,使环境温度下降,但环境温度最低也不可能降到0 °C以下,否则,低于0 °C的环境就会使冰雪融化的过程产生“逆转”——凝固成冰。因此,从理论上讲,化雪时还是应该比下雪时温度高一点点的。
那么,为什么还有“下雪不冷化雪冷”的说法呢?我认为有以下几个方面的原因:①、幅射散热;②、相对湿度与风;③、干燥保温。下面对这几种解释我们逐一分析。
①幅射散热:在冬季降雪前,冷空气一股一股从北方向南移动,当它与南方来的暖湿空气相会时,便形成了云。云象一层被子一样盖在我们上方,地面的热量不易辐射掉。所以,在冬天降雪前和降雪时不怎么冷。而化雪天一般要出太阳,空中无云,雪白的大地吸收太阳热辐射的本领很差,而夜间地面热量很容易散失,从而造成地面附近的气温偏低。加之积雪在阳光照射下融化时,又要从近地面气层中吸收很多热量而使气温降低。因此,人们就会觉得化雪时(该暖和啊)并不明显暖和。
②相对湿度与风:在下雪前,冷空气势力一般较弱,因而风也较小 ,而从南方来的暖湿气流又把较暖的空气带来,近地面空气中的水汽处于(或接近于)饱和状态, 空气相对湿度大,风力小与湿度大都使人体表面的水分不易蒸发。当降雪过程中冷空气势力继续加强,以致强冷空气控制了当地时,天气转晴。这时,由于从地面到空中都受冷空气控制,且多刮北风或西北风,风力也较大,而化雪时空气的湿度相对又较小,所以,人体表面的水分容易蒸发,蒸发吸热,使人感觉冷(其实气温并不怎么低)。
③干燥保温:在以前人们大多数住的都是草房子,在下雪化雪以前,一般会比较干燥的,保温性能较好。但在化雪时,因雪水共存,使雪水积聚在屋面,从而使水有充分的时间渗入茅草之中。由于茅草保温主要是靠草所包裹的不流动空气,一旦这些空气被水所填充,必然使屋面保温性下降,足以使人感到化雪时室内温度更低了。还有,下雪天,虽然气温更低,但由于没有到冰的融点,雪是“干”的,人们的鞋子一般不会湿,这时鞋的保暖性好,而化雪时鞋子湿了,保温性能自然下降,俗话说寒从脚下起。
问题:“扬场机能把瘪糠与子粒饱满的粮食分开,其物理原理是什么?” 好多答案都是:“子粒饱满的粮食质量大,惯性大,抛得远;瘪糠的质量小,惯性小,抛得近,所以分开”。其实,如此解释是错误的。
我们知道,两发质量大小不同的炮弹,以相同的初速度与相同的抛射角射出,它们的射程是一样的。显然,射程的大小与质量的大小没有关系。那么,扬场机为什么能把瘪糠与子粒饱满的粮食分开呢?那是因为瘪糠与子粒饱满的粮食以相同的速度前进时遇到的空气阻力不同,严格地说是 “不同物质单位质量所受空气的阻力”不相同而行成的,所以“负加速度”也不同,于是就被分开了。设想在完全真空状态下,它们还能被这样分开吗?如果把两个饱满的籽粒用胶水粘和一起,就会比一个饱满的籽粒抛的远吗?所以,答案应该是:“子粒饱满的粮食与瘪糠的密度与形状不同,以相同的速度与抛射角抛出时,所受“空气阻力的情况”不同,所以,密度小的瘪糠抛的近,密度大的籽粒抛的远。”
2.压力的定义问题
历年的物理教材几乎都是这样给压力定义的:“物理学中,把垂直作用在物体表面上的力叫做压力”。
我们知道,力是物体对物体的作用,物体间的作用力包括拉力、压力、摩擦力等等,那么,吊在天花板上的吊扇对天花板的作用力难道不是垂直的?吊扇对天花板的作用力也是压力吗?当然不是!所以,如果把压力的定义改为:“物理学中,把垂直挤压在物体表面上的力叫做压力”。显然,“挤压” 比“作用”不仅具体,也好理解的多。这样一改,对于初中学生来说,不仅容易懂,而且不会产生歧义。
3.气体压强的问题
在大气压强这一节,教材引言:“人类生存的地球,被厚厚的空气包围着,空气和液体一样具有质量,也受到地球的引力,并且与液体一样具有流动性。大气(空气)是否也会产生压强呢?”
我们知道,液体内部的压强是由于重力及液体的流动性共同作用而产生的。而气体的压强是由于气体分子的无规则热运动而引起的,与气体是否受到地球的引力没有关系!设想把一个打了气的足球拿到太空中去,脱离地球的引力场,里面的气体对于足球壁照样有压强的。当然,在地球上,越往高处的大气压强越小,是由于地球的重力而引起的。 显然,上述那样的引言,容易让人引入歧途:气体的压强是因为空气有质量且受到地球的引力而形成的。教材中的上述引言,用来类比探究空气的浮力还是比较恰当的。
4.木柴是不可再生能源吗
九年级《物理》下册[2005年11月第1版(沪粤版)]第65页:存在能源危机吗?“能源可分为不可再生能源和可再生能源。木柴、煤、石油、天然气 等,叫做不可再生能源;太阳能、水能、风能、地热能、海洋能、潮汐能等是不会随开发利用而日益减少的,叫做可再生能源。”
其实,植物、动物、微生物都是生物质。生物质中蕴藏的能量,被称为生物质能。但是,只有植物才是生物质和生物质能的真正“创建者”。在太阳光的作用下,植物发生“光合作用”,将水和二氧化碳等生成有机质,即生物质;将太阳能转化为化学能储存在生物质中,成为生物质能。当生物质分解时,蕴藏其中的化学能就会释放出来(如燃料燃烧发热),或转变成其它形成的化学能(如生成沼气)。由此可见,柴薪能与水能、风能一样,也属于可再生能源。
5.下雪不冷化雪冷
现行初中物理教材在《物态变化》一章中提出:“为什么下雪不冷化雪冷?”根据教参的解释,大意都是:下雪、凝华,要放热;而化雪、溶化,要吸热,故下雪不冷化雪冷。
其实这种解释是错误的,“凝华放热,溶化吸热”是不错的,我们都知道:水蒸气凝华放热会使环境温度升高,但最高不可能超过0 °C ,否则,雪花要溶化的;另一方面,雪融化为水要吸热,使环境温度下降,但环境温度最低也不可能降到0 °C以下,否则,低于0 °C的环境就会使冰雪融化的过程产生“逆转”——凝固成冰。因此,从理论上讲,化雪时还是应该比下雪时温度高一点点的。
那么,为什么还有“下雪不冷化雪冷”的说法呢?我认为有以下几个方面的原因:①、幅射散热;②、相对湿度与风;③、干燥保温。下面对这几种解释我们逐一分析。
①幅射散热:在冬季降雪前,冷空气一股一股从北方向南移动,当它与南方来的暖湿空气相会时,便形成了云。云象一层被子一样盖在我们上方,地面的热量不易辐射掉。所以,在冬天降雪前和降雪时不怎么冷。而化雪天一般要出太阳,空中无云,雪白的大地吸收太阳热辐射的本领很差,而夜间地面热量很容易散失,从而造成地面附近的气温偏低。加之积雪在阳光照射下融化时,又要从近地面气层中吸收很多热量而使气温降低。因此,人们就会觉得化雪时(该暖和啊)并不明显暖和。
②相对湿度与风:在下雪前,冷空气势力一般较弱,因而风也较小 ,而从南方来的暖湿气流又把较暖的空气带来,近地面空气中的水汽处于(或接近于)饱和状态, 空气相对湿度大,风力小与湿度大都使人体表面的水分不易蒸发。当降雪过程中冷空气势力继续加强,以致强冷空气控制了当地时,天气转晴。这时,由于从地面到空中都受冷空气控制,且多刮北风或西北风,风力也较大,而化雪时空气的湿度相对又较小,所以,人体表面的水分容易蒸发,蒸发吸热,使人感觉冷(其实气温并不怎么低)。
③干燥保温:在以前人们大多数住的都是草房子,在下雪化雪以前,一般会比较干燥的,保温性能较好。但在化雪时,因雪水共存,使雪水积聚在屋面,从而使水有充分的时间渗入茅草之中。由于茅草保温主要是靠草所包裹的不流动空气,一旦这些空气被水所填充,必然使屋面保温性下降,足以使人感到化雪时室内温度更低了。还有,下雪天,虽然气温更低,但由于没有到冰的融点,雪是“干”的,人们的鞋子一般不会湿,这时鞋的保暖性好,而化雪时鞋子湿了,保温性能自然下降,俗话说寒从脚下起。