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電風(fēng)扇在物理教學(xué)中的妙用

許多中小縣城甚至鄉(xiāng)鎮(zhèn)的中學(xué)教室里都配有電風(fēng)扇。它是物理教學(xué)很好的身邊實(shí)驗(yàn)儀器,利用它可以做許多物理實(shí)驗(yàn)。今天小編就來舉例電風(fēng)扇在物理教學(xué)中有哪些妙用呢。

1.視覺暫留實(shí)驗(yàn)

景物引起的人的視覺印象,在景物消失后還能在視網(wǎng)膜上保持0.1秒的時(shí)間叫視覺暫留。電影就是利用視覺暫留這個(gè)特性制成的。

打開電風(fēng)扇,電風(fēng)扇慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)起來,然后穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。開始,我們能很清楚地看到扇葉的數(shù)目(一般為三片),后來就扇葉數(shù)目就很多。這就是視覺暫留的效果。

2.蒸發(fā)吸熱實(shí)驗(yàn)

液體在蒸發(fā)過程中要吸收熱量,而風(fēng)可以加速蒸發(fā)的速度,從而使人感覺更涼爽。學(xué)生卻錯(cuò)誤地認(rèn)為風(fēng)把熱量吸收。

打開電風(fēng)扇,使電風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動(dòng)起來。先用水把臉抹濕,站在高速旋轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇下,臉明顯感覺到?jīng)鏊?。然后把臉上的水擦干,再次站在高速旋轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇下,臉上就沒有先前那樣涼意了。這實(shí)質(zhì)就是水蒸發(fā)吸熱的原因,而不是風(fēng)能夠吸熱。我們沒有抹水,也能感覺涼爽,那是因?yàn)槿祟惡瓜俚淖饔?。如果汗腺出現(xiàn)了問題,在高溫天氣會(huì)出現(xiàn)了中暑現(xiàn)象。大家親身做實(shí)驗(yàn),對(duì)蒸發(fā)吸熱的知識(shí)就能夠清楚認(rèn)識(shí)了。

3.慣性實(shí)驗(yàn)

一切物體都有保持原來的勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫做慣性。

打開電風(fēng)扇,使電風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動(dòng)起來,穩(wěn)定一會(huì)兒,把電風(fēng)扇電源迅速關(guān)閉??梢杂^察到電風(fēng)扇要經(jīng)過比較長(zhǎng)的時(shí)間才慢慢停止下來。它不能立即停止的原因就是慣性。

4.作用力和反作用力實(shí)驗(yàn)

例1 吊在天花板上的電風(fēng)扇,靜止不動(dòng)時(shí)對(duì)天花板的拉力為T1。電風(fēng)扇水平勻速轉(zhuǎn)動(dòng)后,對(duì)天花板的拉力為T2,這兩種情況下拉力的關(guān)系是T1____T2。(填:>,<或=)

因?yàn)楫?dāng)電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)起來以后,扇葉把空氣推向下方。即扇葉對(duì)其下方的空氣有向下的力,根據(jù)“物體間力的作用是相互的”可知:空氣對(duì)扇葉同時(shí)也有向上的力,因此電風(fēng)扇在豎直方向上受到3個(gè)力的作用,即:豎直向下的重力;豎直向上的豎桿對(duì)電風(fēng)扇的拉力和空氣對(duì)電風(fēng)扇向上的力。所以,電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)后豎桿對(duì)電風(fēng)扇的拉力一定要比靜止的時(shí)候減小。這樣,我們完全沒有必要擔(dān)心電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)起來以后會(huì)因?yàn)槌惺艿牧υ龃蠖粝聛怼?/p>

5.圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)

圓周運(yùn)動(dòng)分為變速圓周運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)。電風(fēng)扇從啟動(dòng)到最后穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的過程是做變速圓周運(yùn)動(dòng),最后穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)就是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)的線速度v、角速度ω、周期T(頻率f)和轉(zhuǎn)速n,就可以在旋轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇上講解了。

結(jié)合視覺暫留原因,能出現(xiàn)有趣的物理問題。

例2 電風(fēng)扇在閃光燈下運(yùn)轉(zhuǎn),閃光燈每秒鐘閃光30次。風(fēng)扇的葉片有三個(gè),均勻安裝在轉(zhuǎn)軸上,如圖1所示。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)觀察者感覺葉片不動(dòng)。則風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是_____轉(zhuǎn)/分。如果觀察者感覺葉片有六只,則風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是______轉(zhuǎn)/分(電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速每分鐘不超過1400轉(zhuǎn))。

(答案:600或1200;300或900)。

6.動(dòng)量矢量性實(shí)驗(yàn)

物體的質(zhì)量m和速度v的乘積mv叫做動(dòng)量,物理公式為。它的矢量性是學(xué)生的盲區(qū),認(rèn)為只要物體在運(yùn)動(dòng),其動(dòng)量一定不為零。

當(dāng)電風(fēng)扇穩(wěn)定在高速旋轉(zhuǎn)下,其動(dòng)量卻為零!由軸對(duì)稱性,利用微元法很容易理解其原因。它有利地使學(xué)生建構(gòu)動(dòng)量的矢量性。

7.摩擦起電實(shí)驗(yàn)

電風(fēng)扇用久以后,扇葉的下面很容易沾上很多灰塵,什么原因呢?

因?yàn)殡婏L(fēng)扇在工作時(shí),由于扇葉和空氣相互摩擦而使扇葉帶上了靜電,帶電的物體能夠吸引輕小物體,從而吸收室內(nèi)飄浮的細(xì)小灰塵,造成扇葉的下面很容易沾上很多灰塵。

8.類比電場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

電場(chǎng)強(qiáng)度是電學(xué)中重要的一個(gè)物理量,它看不見、摸不著,卻是客觀存在的實(shí)物。如何去研究它?是利用它的特性:對(duì)放入其中的電荷有力的作用,但與放入的電荷無關(guān)。用身旁的電風(fēng)扇可以很好地進(jìn)行類比實(shí)驗(yàn)。

打開電風(fēng)扇,電風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)著。我們?cè)趺粗浪酗L(fēng)?因?yàn)槲覀兏杏X到?jīng)鏊?、我們的衣服在飄動(dòng)、我們的書本在翻動(dòng)、放在桌子上的紙張會(huì)被吹走……這些現(xiàn)象都是風(fēng)有具有的特性,利用這樣的特性,就可以知道有風(fēng)了,并且可以研究風(fēng)了。

9.非純電阻實(shí)驗(yàn)

對(duì)于純電阻元件,歐姆定律成立,熱功率等于電功率;當(dāng)電路中有電動(dòng)機(jī)、電解槽等非純電阻用電器時(shí),歐姆定律不成立,電能要分別轉(zhuǎn)化成機(jī)械能、化學(xué)能等,只有一部分轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,這時(shí)電功率大于熱功率,二者并不相等。

電風(fēng)扇就是一個(gè)非純電阻用電器,電能大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能──風(fēng)能。

10.工作原理

電風(fēng)扇的品種繁多、規(guī)格各異,但結(jié)構(gòu)大體相同。均由電動(dòng)機(jī)、扇葉、網(wǎng)罩、支承機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)和搖頭機(jī)構(gòu)等部分組成。其中電動(dòng)機(jī)是電風(fēng)扇工作的主要部分,工作原理是感應(yīng)電動(dòng)機(jī)原理,綜合了電學(xué)和磁學(xué)的知識(shí)。

上面列舉的電風(fēng)扇實(shí)驗(yàn),覆蓋了物理學(xué)的力、熱、電和磁領(lǐng)域。所以,只要我們做生活的有心人,物理實(shí)驗(yàn)隨處可見,實(shí)驗(yàn)儀器隨手可得。

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