初中物理几个疑难问题释疑

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  同学们在学习初中物理的过程中,常会碰到一些疑难问题,其参考答案也难以令人信服,因此很是困惑.笔者最近收集了一些问题并给出不同以往的解释,供参考.
  
  1.对“下雪不冷化雪寒”问题答案的反思.
  
  对这个问题,通常的答案是,下雪的时候,水蒸气凝华变成了冰和水滴凝固成冰都需要向空气中放热,因此空气中的温度不低;熔雪时冰熔化成水,需要从空气中吸热,因此空气的温度会降低,所以就有下雪不冷化雪寒的说法.
  但是这个答案,经不起推敲.因为要下雪,必须先要有雪,雪是由水和水蒸气凝固和凝华而成,水的凝固点是零摄氏度,在这个温度下水还要放热才能变成冰,所以水能凝固成冰,其周围的空气温度应该在零摄氏度以下.
  同样,熔雪时,是冰熔化为水,需要向空气和周围的地面吸热,因为冰的熔点也是零摄氏度,只有空气温度比正在熔化的冰的温度高,才能给它放热.这正好说明空气的温度比雪的温度高,应该在零摄氏度以上.
  爱思考的同学可能会问:为什么人在空气温度为零摄氏度以下时觉得不冷,在空气温度为零摄氏度以上时反而会觉得冷?
  对于这一现象形成的原因,有人说“雪的形成是发生在高空,高空的温度是在零度以下,而人是在地上,地上的温度较高,因而下雪时人不感觉冷;雪下来以后,吸收了地面上和空气的热以后,地面空气的温度才低了下来,雪也开始熔化,这时人才会感觉到冷.”这样的解释也是不能让人信服的.北方下雪时通常气温在零下十几摄氏度,“下雪不冷化雪寒”作为一个在北方广为流传的民彦,应该具有一定的普遍性,不能只用南方这种短暂的下雪接着马上又熔雪的特殊情况来解释,应该还有另外的原因.
  北方的冬天,通常的情况是:一场大雪下来很长时间都不化,说明地面和空气的温度应该在零摄氏度以下,空气也比较干燥,通常这种情况下叫“干冷”,而春天来了,雪开始熔化,这说明空气温度高于零摄氏度,这时空气湿度比较大,这时候是“湿冷”.北方民彦中还有“干冷不冷,湿冷才冷”的说法.为什么空气温度在零摄氏度以下的“干冷”,让人觉得没有空气温度高于零摄氏度时的“湿冷”那么冷呢?这是值得深入探讨的问题.
  笔者认为:人是近似恒温动物,人体正常温度通常是37摄氏度,通常要比环境温度高,从物理学的角度来看,人体是要向空气等周围物体放热的,当人体产生的热与向外放出的热相等的时候,人体能保持体温并不觉得冷;当向外放出的热大于体内产生的热时,人体就会感觉得冷.在冬天空气温度低,人要靠厚的衣物来防止热量的过快散失,以维持体温.而衣物的保暖性能与它的干湿度有很大的关系,在干燥的环境下,即使空气温度在零摄氏度以下,由于衣物的保暖性好,人体向外放出的热量被控制在可以维持体温的时候,人体并不觉得怎么冷.而在空气湿度较大的情况下,虽然空气温度高于零摄氏度,由于衣物受潮,保暖性能下降,人体向外放出的热量超过人体产生的热量时,人就会觉得冷.其中由于空气湿度大,人的皮肤因而附着了较多的水分,这些水分在皮肤上蒸发要吸走人体的部分热量,这也加大了人体热量的散失,这也是人体觉得冷的一个主要原因.
  
  2.敲打装有水的瓶子时能够发声,该声音是由什么物体发出的?装水多的发声音调高,还是装水少的音调高?
  
  2005年柳州、北海的中考题中有一道选择题就考了第一个问题,参考答案给出的是水和空气,第二个问题是出处自科教版八年级物理教材中的一道课后练习题,题目给出四个装水不等,由少到多的瓶子,问敲击后发出声音的音调哪个高?从教参和其他课外练习中查到的答案都是一样的,说装水多的瓶子音调高,理由是瓶中空气柱的长度短,振动发出的音调高.
  笔者对这个问题做了相应的实验,得出了不同的结论.实验过程是这样的,选用八个普通漓泉啤酒瓶子,第一瓶子没装水,第二个瓶子装水深约2厘米,第三个装水深4厘米,后面以此类推,把它们并排放在桌子上,先用螺丝刀的木柄去敲打瓶子发声,再用耳朵分辨音调的高低.实验表明没装水的瓶子音调最高,其次是装水最少的瓶子,以此类推,水越多,音调越低.根据这个实验笔者作出了如下猜想,振动发声的不是瓶中的空气柱而是瓶子本身.因为在其他情况不变的情况下,发声体的长度越长,其发声的音调越低.如果是空气柱振动,应该是水越多,空气柱就越短,音调应该越高才对,由于实际情况是随着水深的增加,音调有少量的降低,可以排除空气柱发声的可能性,根据敲打瓶子发出声音的音色,尖而脆的特点,可以推测是玻璃发出的声音,进一步推测水在其中的作用是减慢瓶子的振动频率,为了验证以上的猜想,接着以学校的钢琴为准,通过增减啤酒瓶中的水深,调出了D大调的“1”“2”“3”“4”“5”共五个音,瓶中的水深是由深变浅.往上的高音和往下的低音,无论怎样加减瓶中的水量,都调不出来了.为了调出更多的音,根据前面的猜想又作出如下推论:既然是瓶子振动发音,那么瓶子的长短应该影响它发音的高低,短瓶子能发出的音调一定较高.结果在找来几个矮炮啤酒瓶子,装水调试,果然,高音出来了,又调出了D大调的“6”“7”“1
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