对一道物理习题实验探析

《对一道物理习题实验探析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、对一道物理习题实验探析1问题的由来现在九年义务教育八年级上期所使用的人教版教材《物理》，第四章第二节的课后练习动手动脑学物理第一题（P85面）：有人说，融雪的天气有时比下雪还冷，这种说法有道理吗？对这道题，相应的教学参考书《物理•八年级上册.教师教学用书》，在书中173面给出的参考答案是：这种说法是有道理的，因为雪熔化时，吸收大量的热，使空气温度降低.笔者生活在南方，每年冬天，会下一、二场雪.每次下雪时，冷得要命，一心只盼望早日天晴•天晴雪开始融化，人感觉暖和多了，这不与题的参考答案相矛盾了吗？一方面是具有权威性的参考答案和不容置疑的物理常识：雪

2、融化是固体熔化，熔化吸热；另一方面是是多年生活形成的直觉.这种矛盾一直困惑着笔者，试图找出其中的奥秘•物理学科是一门以实验为基础的科学，它的一切观点、理论都是建立在实验基础之上的，笔者决定设计一实验来探讨这一问题.2实验设计由于人体的复杂性，特别是人体对冷热的感觉，不好用实验精确测定，用实验数据直接表示出来•根据人体生理知识可知，，人体感觉冷、热，其实是人体感觉散失、获得热量的速率，散失、获得的热量速率越大，人体就越觉得冷、热.根据这点，笔者采用模拟实验法，用一桶温水(水温接近人的正常体温)来代替人体，选择较为典型的下雪天和融雪天，保持其他条件相

3、同，每隔一段时间用体温计精确测量桶内水温，比较这两种天气状况下桶内水温的变法，某种天气状况下水温下降的快，表面桶的热量散失的快，意味着人在该天气状况下，人体会感觉更冷；反之，则意味着人体感觉相对暖和些.3实验及实验数据2011年1月15号，笔者所在地下大雪.正下雪时，笔者用一白色塑料桶，装25kg温水，加盖密封，置于室外走廊上，不与雪直接接触.用水银温度计测得当时室外温度为-1°C•用体温计测桶内水温，每隔10min测一次•测得数据如下表1：从表中数据可以得出，水温下降速率为0.6°C/10min.2011年1月22号，气温回升，雪开始融化，测得

4、实验时气温为5桶置于原地，不受阳光直射，保持其他条件与上次实验相同，测得水温变化如下表2.综合两次实验数据可以看出：下雪时气温低，桶内水温下降速率(0.6°C/10min)大于融雪时桶内水温下降速率(0.5°C/10min)•换成人体感觉，应当是下雪时人体热量散失得快，感觉更冷•这样的实验数据和由此得出的实验结论，显然与习题的参考答案相矛盾了.4对实验结果的分析笔者通过网上搜索有关气象资料和知识，得知：下雪时由于高空中温度低，云中有大量的微小冰晶，同时云中水汽超过饱和度，水蒸气在冰晶上凝华，使冰晶增大.当冰晶增大到上升气流托不住时，冰晶就会以雪的

5、形式飘落下来•地面附近的温度高于0°C时，冰晶就会全部或部分融化，就成了下雨或雨夹雪，这与题中条件不符.只有地面附近空气温度为0°C或0*以下时，冰晶下落不会融化，成为单纯的下雪天.融雪，即冰的熔化，熔化需吸热.当气温高于0°C时，空气中的热量传递给雪，使雪融化•在雪的融化过程中，空气温度始终要高于01,根据热的传导可知，热量是从高温物体传导给低温物体•否则，空气中的热量不能传导给雪,雪就不能继续融化了.综上所述，下雪时，地面附近的温度低于01,与人体的温差大，人体的热量散失快，人体感觉冷•实验数据为0.6°C/10min,二者是相符的•融雪时，

6、地面附近的温度高于0£,与人体的温差相对来说要小些，人体散热慢，人体感觉相对暖和些•这与实验数据0.5°C/10min是一致的•现在有实验数据和理由能认定教学参考书的参考答案是错误的•它忽略了两个重要的方面：一是下雪凝华放热，这一放热并不是主动的，是由于周围的冷空气吸收了水蒸气的热量.冷空气同样能吸收人体的热量，使人体的感觉冷•二是融雪是固体熔化吸热，是因为周围的空气温度高于0工，有热量可让雪吸收.这一巨大的热量源同样能使人体散热变慢，人体感觉就相对暖和些.该题其实来自于一句谚语："下雪不冷融雪冷”•谚语是人们长期生活经验的总结，往往绵含着一定的

7、科学道理.笔者认为有时融雪天还冷些，是以下几方面的原因造成的.4.1辐射散热的原因融雪天一般是晴天，由于夜间辐射散热，早上气温比下雪时还低，因此人体感觉更冷•人们习惯于把这一整天称为融雪.4.2刮风的原因查阅气象资料可知，下雪时一般风速小，而雪后的晴天，往往有风•风加快了热的对流，在相同的气温下，刮风会使人体感觉更冷.4.3人的心理预期原因融雪了，认为天已经变暖和了，其实温度还是很低•人们的希望遇到了挫折，在心理上感觉更冷.4.4空气湿度的原因在相同气温下，空气湿度越大，人体感觉越冷.下雪时刮西北风，地面附近的空气干燥，湿度小•融雪时，刮西南风，

8、空气湿度大.这道习题并不是原创题，而是一道流行很久的常见习题.笔者教初中物理多年，在各种教辅书、考试练习卷中，多次见到过类似习题.只可惜