周和平
上海市崇明区实验中学 202150
笔者从事物理教学十多年,在教学中有时会遇到一些疑难点,故特意请教同行、查询资料,以期明晰疑难,增进教学,不当之处,敬请指正。
疑难1.发声体一定在振动,振动的物体不一定发声。
解析:此处的发声是指发出声波。声波的条件是振动和介质,若只有振动没有介质,振动的物体就不发出声波。
声音和声波的区别:声音以波的形式传播,所以叫做声波。平时我们说的声音应该是指人耳可以听见的声波范围:20-20000赫兹。若物体振动的频率太慢,超出了人耳的听觉范围,导致人耳听不见,我们也认为振动的物体没有发声。例如:在上教版八年级物理P24页思考与练习题1中:蝴蝶飞行时,它的翅膀在不停地振动,它发出声音了吗?为什么?
教学参考资料给出的答案是:蝴蝶飞行时,它的翅膀在振动,每秒振动的次数小于20次,所以人耳是无法听到的。按照教参的答案给出的意思,是否可以这样理解:蝴蝶飞行时,它的翅膀在不停地振动,但是它没有发出声音。因为它的翅膀每秒振动的次数小于20次,人耳是无法听到的,所以它没有发出声音。这也佐证了:平时我们说的声音应该是指人耳可以听见的声波范围:20-20000赫兹。
疑难2.小明与小刚用细棉线连接了两个纸杯,制成了 一个“土电话”。如果在用土电话时,线没有拉直而处于松驰状态,则听的一方通过棉线 不能 ( 选填“能”或“不能”)听到对方的讲话声。
答案:当棉线没有拉直而处于松弛状态时,则听的一方通过棉线不能听到对方的讲话声。(无论是标准答案还是网上给出的答案都是不能)
问题:有师生认为:声波传递的是信息和能量,无论棉线是否因为没有拉直而处于松弛状态,它作为介质都能传声(棉线再松弛也比空气排列紧密),所以松弛的棉线能够传声,只不过松弛的棉线没有拉紧的棉线传声效果好(传递的能量少,或者说声波的能量损失大),因此这个题目应该是如果离得近,是能听见对方的讲话声;离得远,是不能听见对方的讲话声。综合分析,不能改为不易更好。
解析:粗看上面的分析好像很有道理,其实不然。笔者专门查阅相关资料发现:空气中时,声音通过空气传播,由于空气是气体,虽然没有一定的体积和形状,但它的传导性却很好。众所周知,声音是通过振动产生的,所以,声音在传播时,也必须通过介质的振动来传播。但是土电话的线是尼龙之类的软线,在不绷紧的情况下,由于它的重力等因素,使它的振动传导性大幅度降低,土电话没有足够的能量使它振动,所以就会听不见声音!越坚硬的东西(刚性)对振动的削弱越小,越绵软的东西振动时的衰减越大,所以棉花可以用来做吸音材料,毛线、棉线的话传声时应该是看哪个线拉的更紧绷,如果是很松、弹性很大的毛线,就不能听到对方的声音。
疑难3:如题:为了探究压力的作用效果与哪些因素有关,某同学用若干个同种材料制成的不同物体放在同一水平细沙上,进行了三组实验,并记录有关数据分别如表一、表二、表三所示。实验时,他仔细观察沙面的凹陷程度,并通过比较,发现每一组沙面的凹陷程度相同,而各组却不同,第一组凹陷程度最大,第二组其次,第三组最小。
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(1)分析比较实验序号___________数据及观察到的现象,可得出的初步结论是:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越显著。
(2)分析比较实验序号4与7(或5与8或1与6与9)数据及观察到的现象,可得出的初步结论是:___________。
(3)甲、乙两位同学进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象,并归纳得出结论。甲同学的结论是:当受力面积与压力的比值相同时,压力的作用效果相同;当受力面积与压力的比值越小,压力的作用效果越显著。乙同学的结论是:当压力与受力面积的比值相同时,压力的作用效果相同;当压力与受力面积的比值越大,压力的作用效果越显著。请判断,甲同学的结论________,乙同学的结论_______。(均选填“错误”、“正确”或“合理但不完整”)
答案:第三问:甲同学的结论正确,乙同学的结论正确
问题:有师生认为:当压力与受力面积的比值有明确的物理意义--压强,而当受力面积与压力的比值没有明确的物理意义,所以认为甲同学的结论错误,乙同学的结论正确。
笔者查阅资料《中学教学全书 物理卷》和《中学物理教师手册 上》发现:虽然压强和压力的英文都是pressure,但在我国它们是有严格区分的两个物理量。从物理学史可知,人们很早就认识了力,力学是一门极其古老的科学,它比物理学中的其他部门发展得更早更快。人们在向自然界作斗争和生产、生活劳动的过程中,逐渐认识一些基本规律,使力学发展成一门丰富的科学。早在春秋战国时期(公元前770-公元前221年),我国的《墨子》一书就记载了许多力学知识,有论述力和运动、力系的平衡、杠杆、斜面、浮力原理等问题;还有《考工记》、明代宋应星的《天工开物》、明末清初的揭暄在力学方面都很有创见;国外从古希腊的力学到文艺复兴推动力学发展,从史特芬(Simon Stevin)在1586年出版的《力学》一书到伽利略,再到牛顿运动三定律的建立,为经典力学奠定了基础。而压强的单位是帕斯卡,帕斯卡是法国物理学家,生于1623年。由此可知,人们发现压强要比力晚得多。
回到上面的问题,从物理学史的角度来看,人们在探究压力的作用效果与哪些因素有关时,从实验数据来分析,是受力面积与压力的比值还是压力与受力面积的比值都可以;退一万步说,假如当时有人更早定义受力面积与压力的比值叫做压强的话,也许我们现在学的就是另外一个,所以说甲乙都正确。