劉娟
摘 要:物理是與生活最貼近的自然科學。所有的物理知識皆來源于生活,總結歸納為理論后,再回歸于生活。以普通的生活場景為背景,舉了幾個理論聯系實際的事例,包含很多熱學、浮力、大氣壓等相關物理知識,供老師們參考,希望對老師們有所啟發,在物理教學中融合更豐富的相關生活現象,提升物理教學質量。
關鍵詞:物理;生活;事例
教師善于理論聯系生活,把盡可能多的生活現象融合到教學中,可達到事半功倍的教學效果,學生可更直觀形象地掌握知識。生活中處處有物理。以下舉幾個理論聯系實際的事例,分析生活中常見現象與物理的關系。
1.生雞蛋、熟雞蛋各一只,放在水平桌面上。哪個是熟雞蛋呢?用相同的力使它們在原處旋轉。能迅速旋轉的是熟雞蛋,緩慢旋轉幾圈就停止的是生雞蛋。生雞蛋的殼內是液態的,外力作用在蛋殼上旋轉時,蛋內液體由于慣性,繼續保持靜止狀態,則它與蛋殼間存在摩擦阻力作用,使整個蛋只能緩慢轉動。而熟雞蛋內已凝固成固體,外力作用旋轉時,整個蛋就能迅速轉動。
2.剛煮熟的蛋,直接剝皮是不太好剝的,若把蛋浸入冷水中,蛋殼遇冷收縮,而蛋白溫度下降不大,收縮也較小,不同物質熱脹冷縮性質的差異性,造成蛋白蛋殼相互脫離,剝蛋殼就變得很方便。
都知道熱脹冷縮的道理,然而水在0℃~4℃之間,卻熱縮冷脹。這是因為水的密度跟溫度有關系。4℃時,水體積最小,根據公式ρ=m/V可知,質量一定,體積減小,密度增大,因而4℃時水的密度最大。而物體的密度、質量、體積的關系,又可以擴展到微觀世界,分子間的距離不同造成密度和體積的變化。萬物沒有絕對,科學需要探索。
3.圓珠筆筆桿上有個小孔,筆尖上有個小圓珠。這司空見慣的物品對于學生來說,是最好的教具。球珠在書寫時與紙面直接接觸產生摩擦力,使圓珠在球座內滾動,帶出筆芯內的油墨或墨水,而后續墨水在大氣壓的作用下不停地補充過來,以達到書寫的目的。圓珠筆芯在靠近尾部的地方鉆一個小孔,是保證空氣流通的作用,這是大氣壓的知識。
4.冰箱里的凍肉解凍,在水中比在同溫度的空氣中解凍得快。再如,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。這些現象都表明:水的熱傳遞性能比空氣好。
若想更快地解凍,用熱水代替涼水可不是正確的方法。理論不是靠想象來推導,理論只能用事實來證明。人們通常都會認為,一杯冷水和一杯熱水同時放入冰箱時,冷水結冰快,事實并非如此。1963年坦桑尼亞一所中學里,一群學生想做一點冰凍食品。一個名叫埃拉斯托·姆佩巴的學生在熱牛奶里加了糖后,將熱牛奶放進了冰箱。過了不久,他打開冰箱一看,驚奇地發現,自己的那杯已經變成了一杯可口的冰淇淋,而其他同學用冷水做的冰淇淋還沒有結冰。姆佩巴把這個特殊現象告訴了達累薩拉姆大學的物理學教授奧斯博爾內博士。奧斯博爾內感到有點驚奇,但他相信姆佩巴講的一定不是空穴來風。尊重科學的奧斯博爾內又進行了實驗,其結果也和姆佩巴的敘述完全相符。這就確切地肯定了在低溫環境中,熱水比冷水結冰快。許多國家的科學期刊將這種現象稱為“姆佩巴效應”。教師通過這一史實,可以激發學生對真理的敬畏,對實驗的重視,對自然的尊重。
5.家里的天然氣爐,噴氣嘴側面有幾個與外界相通的小孔,因為燃燒需要外界空氣里的氧氣。然而,天然氣絕不會從側面小孔噴出。這是由于噴嘴處天然氣的氣流速度大,根據流體力學原理,流速大,壓強小。發明創造,就是把知識運用到生活中,巧妙解決生活中的問題。
6.很少有人觀察過正在加熱的鍋底,但是在實驗室里,我們可以用燒杯或燒瓶輕易看到。鍋內盛有冷水時,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、鍋和鍋內的水三者保持熱傳導,溫度大致相同,只要鍋內的水未沸騰,水滴也不會沸騰,水滴在火焰上靠蒸發而漸漸地被燒干。火焰上的水珠,竟然是蒸發掉,而不是沸騰。從細微的實驗現象,引發思考,觀察能力是寶貴的探究能力之一。
7.將氣球吹起,手捏住口部,然后突然放手,氣球內氣流噴出,氣球因反沖而運動。可以看見氣球飛快擺動,運動方向不斷變化。吹大的氣球各處厚薄不均,張力不均,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。氣球在收縮過程中形狀也不斷變化,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,從而導致氣球運動的路線曲折多變。同樣的道理,從高處落下的樹葉,即使無風,樹葉下落的路線也不斷變化。樹葉各部分凸凹不同,形狀各異,因而在下落過程中,其表面各處的氣流速度不同,致使葉子上各處受空氣作用力不均勻,且隨葉子運動情況變化,所以樹葉不斷飄忽曲折下落。
8.想讓冷水熱起來,怎樣獲得內能?自然界里的能量永不停息地循環往復。從能量守恒的思維模式展開你的思索吧,你可以用任何你能想到的能量來轉移或轉化出你要的內能。現有的內能轉移到冷水中,用機械能轉化出內能,用太陽能轉化出內能,用電能轉化出內能,未來世界的人們,也許還會把核能用在日常生活里,用核能轉化出內能。思維打開了,辦法多得數也數不過來。就是這種思維模式,用所學的知識,回饋到生活中去,你會發現,生活將變得不一樣。
物理是與生活最貼近的自然科學。所有的物理知識皆來源于生活,總結歸納為理論后,再回歸于生活。用一雙發現的眼睛和一顆思索的心,懷著對大自然的敬畏,去探尋大自然的規律與奧秘。
參考文獻:
美國國家地理學會.少兒科學百科[M].金城出版社,2013-09.