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從現(xiàn)實生活中分析奇妙的物理現(xiàn)象
教育學家陶行知先生認為,學生受教育的最直接的目的就是生活,這是學生的內(nèi)在,不是任由外界制定的。假設只為學習物理而進行物理學習,那么就是在割裂物理學習與實際生活兩者間的聯(lián)系,失去生活聯(lián)系的學習是低效的學習,是死讀書、讀死書式的學習,完全不符合生活教育理論里活讀書、讀活書的理念。從這點出發(fā),物理教學就是要將物理學習放在生活中,留心生活實際里的物理現(xiàn)象;善于動腦思考這些物理現(xiàn)象的原因,并試著去探索這些物理現(xiàn)象的本質(zhì)。這樣就有利于學生運用所學習到的物理知識,積極發(fā)現(xiàn)并處理生活中出現(xiàn)的問題,明白致用才是學習的目的。
先舉生活中幾個物理現(xiàn)象:(1)掛在壁墻上的石英鐘,當電池的電能耗盡而停止走動時,其秒針往往停在刻度盤上“9”的位置。這是由于秒針在“9”位置處受到重力矩的阻礙作用最大。(2)有時自來水管在鄰近的水龍頭放水時,偶爾發(fā)生陣陣的響聲。這是由于水從水龍頭沖出時引起水管共振的緣故。(3)對著電視畫面拍照,應關閉照相機閃光燈和室內(nèi)照明燈,這樣照出的照片畫面更清晰。因為閃光燈和照明燈在電視屏上的反射光會干擾電視畫面的透射光。(4)冰凍的豬肉在水中比在同溫度的空氣中解凍得快。燒燙的鐵釘放入水中比在同溫度的空氣中冷卻得快。裝有滾燙的開水的杯子浸入水中比在同溫度的空氣中冷卻得快。這些現(xiàn)象都表明水的熱傳遞性比空氣好。(5)鍋內(nèi)盛有冷水時,鍋底外表面附著的水滴在火焰上較長時間才能被燒干,且直到燒干也不沸騰,這是由于水滴、鍋和鍋內(nèi)的水三者保持熱傳導,溫度大致相同,只要鍋內(nèi)的水未沸騰,水滴也不會沸騰,水滴在火焰上靠蒸發(fā)而漸漸地被燒干。(6)將氣球吹大后,用手捏住吹口,然后突然放手,氣球內(nèi)氣流噴出,氣球因反沖而運動�？梢钥匆姎馇蜻\動的路線曲折多變。這有兩個原因:一是吹大的氣球各處厚薄不均勻,張力不均勻,使氣球放氣時各處收縮不均勻而擺動,從而運動方向不斷變化;二是氣球在收縮過程中形狀不斷變化,因而在運動過程中氣球表面處的氣流速度也在不斷變化,根據(jù)流體力學原理,流速大,壓強小,所以氣球表面處受空氣的壓力也在不斷變化,氣球因此而擺動,從而運動方向就不斷變化。紙片上各處受空氣作用力不均勻,且隨 紙片運動情況的變化而變化,所以紙片不斷翻滾,曲折下落。人靠什么走路 在平坦的馬路上,誰都可以邁開大步向前走。一個健康的人,走路并不是什么難事,因而也沒有想過人是靠什么走路的。聽了這個問題,有的人會覺得好笑。人只要有氣力,抬腿,邁步,不就可以往前走了嗎?而事實上,問題并不那么簡單。請你試一個動作:挺直身體,背貼著墻站在地上。把一只腳抬起來,向前邁步,只要身體不離開墻壁,這只腳是跨不出去的。如果抬起來的腳 向前邁出去一步,那末,回頭一望,身體已經(jīng)離開墻壁。這說明,身體向前移動了。人身體向前移動的時候,一定依靠了一種外力。或者說,是這種力推著人前進的。為了進一步驗證物理現(xiàn)象在生活中的廣泛性,筆者再做進一步分析。
一、身邊的光現(xiàn)象
1.朝霞和晚霞。霞是由于日出和日落前后,陽光通過厚厚的大氣層,被大量的空氣分子散射(或折射)的結(jié)果。當空中的塵埃、水汽等雜質(zhì)愈多時,其色彩愈顯著。如果有云層,云塊也會染上橙紅艷麗的顏色。
日出前后出現(xiàn)鮮紅的朝霞,說明大氣中的水汽已經(jīng)很多,而且云層已經(jīng)從西方開始侵入本地區(qū),預示天氣將要轉(zhuǎn)雨的征兆。出現(xiàn)大紅色金黃色的晚霞,表示在我們西邊的上游地區(qū)天氣已經(jīng)轉(zhuǎn)晴或云層已經(jīng)裂開,陽光才能透過來造成晚霞,預示籠罩在本地上空的雨云即將東移,天氣就要轉(zhuǎn)晴。
2.物體的顏色。為什么窗紗白天看到是紅色,漆黑的夜晚看起來是黑色?窗紗是透明物體。透明物體的顏色取決于透過它的色光:它允許與自己顏色相同的色光透過,吸收與自己不同的色光。太陽光由七種色光組成,紅色的窗紗只允許紅色光透過,其它的六種色光都被吸收,故只能看見紅色;而漆黑的夜晚沒有光線照在窗紗上,也就沒有光線透進室內(nèi),也就沒有光線射進你的眼睛,故而你看到房內(nèi)漆黑一片。
也許聰明好學的你又會問:不透明物體的顏色又由什么決定呢?比如,紅花綠葉,為什么你看到的花是紅的,葉是綠的?能否像劇場的演員一樣,實現(xiàn)大變色呢?
你不難知道:不透明的物體的顏色取決于它反射的色光,它只反射與自己顏色相同的色光,吸收與自己不同的色光。當陽光照到紅花綠葉時,紅花只反射紅光,而吸收其它的色光;綠葉只反射綠光,而吸收其它的六種色光。故而你看到的是紅花綠葉。
當然,想進行紅花綠葉的大變色,你不妨去試一試:將紅花綠葉放在漆黑的環(huán)境中,用其他的色光(白光除外)去照射。你不難實現(xiàn)你的猜想和期望。
二、有關聲音和電磁波的現(xiàn)象
細心的你可能會問到:為什么打開或不打開窗戶,就能聽到聲音,而太空的宇航員卻不能直接對話,必須借助無線電話呢?
那是由于地球被空氣所包圍,被液體和固體所充斥,而太空是真空。而聲音的傳播需要介質(zhì),電磁波的傳播不需要介質(zhì)。故而聲音通過空氣或窗戶就能傳播到你的耳中,沒了介質(zhì)的太空就只能依靠電磁波來進行無線電對話了。
三、有關力和運動的現(xiàn)象
晨風吹動著的秀發(fā),枯葉打著轉(zhuǎn)越飄越遠,枯枝又為何東搖西晃,雪花為何會在跳舞呢?原來,這些物體都受到了力的作用。而力的作用效果有二:一是改變物體的形狀,二是改變物體的運動狀態(tài)。而運動狀態(tài)的改變又包括兩種:速度大小的改變和運動方向的改變,或兩者同時改變。秀發(fā)、枯葉、枯枝和雪花都屬于第二種,故或吹動或飄遠或搖晃或跳舞,用這展現(xiàn)大自然的奇異和秀美。
四、花香、露珠、雪花又蘊含怎樣的奧秘呢?這是有關分子運動和物態(tài)變化的現(xiàn)象
花香:花朵分泌的香分子在不停的作無規(guī)則運動,從而被你靈敏的嗅覺所發(fā)現(xiàn)。
露珠:在0°C以上,空氣因冷卻而達到水汽飽和時的溫度叫做“露點溫度”。在溫暖季節(jié)里,夜間地面物體強烈輻射冷卻的時候,與物體表面相接觸的空氣溫度下降,在它降到“露點”以后就有多余的水汽析出。因為這時溫度在0°C以上,這些多余的水蒸汽就液化成水滴附著在地面物體上,這就是露。露大都出現(xiàn)于天氣晴朗、無風或微風的夜晚。同時,容易有露形成的物體,也往往是表面積相對地大的、表面粗糙的、導熱性不良的物體。露一般在夜間形成,日出以后,溫度升高,露就蒸發(fā)(或汽化)以氣態(tài)的水蒸氣形式而和你開玩笑,在你眼前消失殆盡。
雪:同露一樣,是空氣或云中的水蒸氣,遇到0°C以下的冷空氣,水蒸氣凝華直接由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài),或由氣態(tài)先變?yōu)橐簯B(tài)再變?yōu)楣虘B(tài),即發(fā)生先液化后凝固成冰顆粒,落到地面上,就形成了雪。
所有這些,都不無在平淡的生活當中,展現(xiàn)著物理知識的奧妙與神奇。當你在吃飯、學習、生活、休息,甚至于在你舉手投足、回眸一笑之間,無一不能運用物理知識解釋發(fā)生在你身上或身邊的物理現(xiàn)象。
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