物理試題中的有關“間歇性”問題

劉義銀

(江蘇省泰州市興化市臨城中心校 225700)

間歇就是動作、變化等隔一定時間就停息一會兒，一般指人或問題的和電器工作時的間歇，在今年的期末試題中八年級出現了運動間歇性問題，九年級出現了電功間歇性問題，學生的錯誤率都是相當的高，下面結合兩道試題分析一下相關問題如何突破.

例1 隨著中國鐵路的發展.高鐵時代已經來臨.下表為G1204次高鐵列車從南京到北京的運行時刻表.

站名南京徐州濟南北京到站時間10:3111:4313:16發車時間9:1610:3311:46路程/km03306101024

根據列車運行時刻表回答下列問題.

(1)G1204次高鐵列車由南京到北京的平均速度是多少km/h.

(2)列車從南京到徐州和從徐州到濟南，哪一個路段運行得較快？

分析在第一問題中高鐵由南京到北京的平均速度，根據原理v=s/t可知必須知道南京到北京的總路程(s=1024km-0km=1024km)和南京到北京的總運動時間(t=13∶16-9∶16=4h)

解(1)v=s/t=1024km÷4h=256km/h

答：G1204次高鐵列車由南京到北京的平均速度是256km/h.

問題：有部分較好的學生在計算時將在徐州休息的時間2min和在濟南休息的時間3min減去，即運動的總時間為3h55min，可以借助對應量的理解和龜兔賽跑的故事幫助學生理清中途的休息時間也算整個過程中的運動時間.

(2)v南京—徐州=s南—徐/t南—徐=330km÷(10:31-9:16)=330km÷1.25h=264km/h

v徐州—濟南=s徐—濟/t徐—濟南=(610km-330km)÷(11:43-10:33)=280km÷(7/6)h=240km/h

v南京—徐州>v徐州—濟南

答：列車從南京到徐州和從徐州到濟南，南京到徐州路段運行得較快.

問題：有部分學生在計算南京到徐州段的速度時，在時間的采集上誤將兩段的出發時間差理解為該段的運動時間，增加了計算的難度，最后還是徒勞，可借助于常規的比賽幫助學生理解到站后的其他時間不屬于該段的運動時間.

例2 如圖所示，為某型號電飲水機的銘牌及簡化后的電路原理圖，其中S為手動開關，S1為溫控開關，R1為加熱器中的電阻絲，R2為待機時指示燈所在支路上的保護電阻(電路中忽略了指示燈及其電阻).通過測試得知，在待機時間最長的季節，待機22min后加熱2min，然后再待機、加熱，如此循環.求：(1)待機最長是在____季(選填“夏”或“冬”)，待機時通過R2的最大電流； (2)電阻R1的阻值；(3)飲水機制熱2min電阻R1放出的熱量.

分析(1)待機時該飲水機加熱完畢，處于保溫狀態，但這時電熱絲對水保溫加熱沒有水放出的熱多，所以水溫在慢慢下降，夏天氣溫較高，于熱水的溫差小，水的熱散失較慢，所以待機時間最長.

待機時只有R2工作，而24h待機消耗的電量≤0.66kW·h，要計算通過R2的最大電流，則R2待機24h消耗的電量也最大，即等于0.66kW·h.在24h內，該飲水機每待機22min后加熱2min，每24min有22min處于待機狀態,所以一天待機的總時間是t待=[22min÷(22min+2min)]×24h=22h.

解方法1：I2=w/ut=(0.66×3.6×106J)÷(220V×22×3600s)≈0.14A；

方法2：P2=W/t=0.66kW·h÷22h=0.03kw=30w

I2=P2/u=30w÷220V≈0.14A；

(2)當S、S1都閉合時，飲水機制熱，水吸收的熱量大于放出的熱量，即為制熱，R1、R2并聯額定制熱功率為330w，R2的最大功率為30w，則R1的電功率為(330w-30w)=300w，所以，R1=U2/P=(220V)2÷(330w-30w)≈161Ω.也可先計算電流再計算電阻.

(3)Q1=P制熱t1=300w×2×60s=3.6×104J

答：(1)待機最長是在夏季，待機時通過R2的最大電流約為0.14A；(2)電阻R1的阻值是161Ω；(3)飲水機制熱2min電阻R1放出的熱量是3.6×104J.

洗衣機和空調在工作時也存在間歇性的特點，同學們在遇到問題的時候要分析好這樣的用電器“工作”和“休息”的時間段，抓住相對應的物理量，做到心中有數，有的放矢，就會以不變應萬變，使自己更好地解決間歇性及其他相關的問題，使自己更上一層樓.