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關鍵詞:城市污水處理廠;BAF;設計;碳源不足
中圖分類號: U664.9+2 文獻標識碼: A 文章編號:
1工程概況
馬鞍山博望東區污水處理廠一期規模1.0×104m3/d,變化系數1.58;遠期規模2.0×104m3/d。變化系數1.49。具體進、出水指標見下表。
表1設計進、出水水質指標
Tab.1Design quality of influent and effluent
103
該項目出水水質執行《城市污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)中的一級A標準,采用BOT模式建設。
2BAF生物濾池工藝的選擇
生物濾池工藝(BAF)是一種集生物反應、過濾和反沖洗再生于一體的處理工藝。近年來從諸多中、小規模城市污水治理的優選工藝中逐漸凸現出來,特別適用于BOT模式的建設,具有投資合理、運行經濟、管理方便的特點。
其主要優勢表現在:①流程短構筑物少占地??;②工藝設備全部國產化,投資經濟;③工藝氧利用率高,節省曝氣電耗;④自動化程度高,節省人工管理費;⑤污泥體積產量相對較小,污泥處理費用較低;⑥出水水質好,抗沖擊負荷能力強。[1]
該廠的工藝流程如下圖。
圖1污水處理工藝流程
Fig.1Flow chart of wastewater treatment process
3設計過程中的細節問題和處理方法
3.1提升泵房的設計考慮
須考慮泵房遠期設備增設的可能,設計將泵站潛污泵集水井分兩格,土建按遠期規模一次建成,設備分期安裝。
3.2細格柵的選擇
上向流生物濾池的濾頭易于為污水中的絮狀纖維、毛發類所堵塞,為此對格柵機的選擇顯得尤為重要。
本項目細格柵設計選用一種新型的內進水網板格柵,它的進水方向和出水方向相垂直,有效增加了過水面積。其采用的一種新材料網板,更能有效針對水體中的毛發、纖維物的去除,本設計網板空隙e取2mm。
3.3沉砂池設計上的考慮
項目可研推薦采用曝氣沉砂池,本設計考慮到曝氣沉砂池會造成碳源的進一步缺失,且預曝氣效果也會對后續沉淀池絮體沉降造成不利影響,造成加藥量的增加,故本設計改用旋流沉砂池。
在對旋流沉砂池的設計時,側重對有機物的分離,以減少有機物的流失為目的。為此槳葉數設置為4片,水力停留時間設計為50s,螺旋槳轉速為26r/min,槳葉距池底50mm。[2]
3.4沉淀池設計上的考慮
沉淀池的設置保證了生物濾池對進水SS的要求,但同時也加劇了碳源不足的矛盾,所以應通過對沉淀池的合理設計,減少可降解懸浮性有機物在沉淀池中的去除。本項目沉淀池采用高密度沉淀池,設計中除采用較高的水力負荷外(含污泥回流取值7.0m3/(m2·h)),另設超越管路,在進水碳源較低的情況下,考慮進水部分超越的做法,以保證碳源的充足。
撇油管設置于高密度沉淀池前端,以清除水體中的浮渣和污油。
高效沉淀池的結構形式如下圖。
圖2高效沉淀池結構圖
Fig.2Structure of high rate sedimentation tank
生物濾池的反洗廢水經提升排至高密度沉淀池的前端,可較排至提升泵房再經二次提升節省電耗,另外,濾池反洗廢水中含大量脫落的生物膜,其沉降性好,對沉淀有利,可有效減少藥劑的投加。
3.5生物濾池段設計上的考慮
生物濾池是一種大阻力處理工藝,濾池阻力隨生產時間的增長通常很快。為此,在設計中應考慮對安全水頭的合理預設,并對濾池的水力作如下設計處理。
①前級反硝化濾池采用較大粒徑的濾料(6-9mm,通常3-5mm),讓更多的懸浮物在后續硝化濾池(濾料粒徑3-5mm)中截留,避免前級濾池的過頻沖洗造成的對反硝化厭氧條件的影響,提高脫氮效率。
②硝化濾池內的濾頭不設防堵濾帽,減少生物濾池段的整體水損。
③在合理的水力停留時間內,控制濾層厚度,減小濾層的過濾阻力,本項目反硝化濾池濾層高度設計為3.2m,硝化濾池濾層3.5m。
④本項目濾池組并聯格數較少(≤6格),利用生物濾池大阻力特性,設計采用管道配水形式,也能達到較好的配水效果。運行中,濾池的過水能力實際是一個動態變化的過程,通過對單池過水量的觀測,可直接判斷工況,切換反洗。
⑤設計反硝化生物濾池含回流的水力負荷為7.1m3/(m2·h)、硝化濾池為5.3m3/(m2·h),硝化回流比R=150%。
其他一些細節設計處理:
①濾池的反洗排水管易于放空,可取消設置檢修用手動閥門,減少設備投資。
②后級濾池有前級濾池的保護,濾頭為纖維物堵塞的可能小,其配水室的保護放氣管取消設置。
③將濾池的反洗降水位排水管道和反洗進水管道合并設計,優化管路系統,節約了大量閥門。
④在出水穩流柵的基礎上,增設濾料捕捉板,更有效的防止濾料在反洗過程中的流失,其結構形式如下圖所示。
圖3濾料捕捉穩流柵圖
Fig.3Filter to capture steady flow grille
⑤廢水緩沖池設曝氣穿孔管,利用濾池反沖洗風機進行攪拌,減少設備投資。
3.6中水回用的考慮
該項目處理后出水SS可控制在10mg/L以下,經消毒處理后可作為中水供廠區內日常設備沖洗、藥劑配制、綠化澆灑、室外消防、洗路沖廁等使用。
本項目設計一套規模為500m3/d的中水回用系統。中水管網和室外消防系統共用一套管路,其取水泵房和消毒池后的尾水排放泵房合建,管網水壓設穩壓罐穩壓。
3.7超越管路的設計
污水廠超越管路是工藝系統正常運行的基本保證,也正是通過超越管路的設置,才能為非正常工況的調整提供可能性。
①該項目不設全廠總超越,采用雙回路供電,確保用電的安全。
②在提升泵房后、細格柵前設置泵后超越,用于整廠停產、檢修時。此時污水廠提升泵站作為城市污水管網的終點泵站。
③在生物濾池前設置超越管道,即二級處理超越,用于生物處理段出現非正常工況時。污水可經過細格柵、沉淀池經過一級處理后排入博望河,最大限度的降低污水中的污染物濃度。
④紫外消毒池設設備檢修用超越渠道。
4設計過程中欠考慮的細節問題
設計中也有一些問題考慮不足,例如曝氣生物濾池管廊設備的吊運問題,設計原只考慮了通過管廊出口處的單軌電動葫蘆進行設備在管廊內的進出起吊,但是設備在管廊內的運輸卻未予考慮,安裝時設備只能依靠人工搬運,極為不便。目前主要考慮在管廊內增加平板小車的辦法來解決風機、水泵等的檢修搬運問題。
5結語
近年來伴隨BAF生物濾池工藝在城市污水處理廠的廣泛運用,其設計布局和工藝組合的形式也在設計實踐中得到不斷的改進和優化,而其一些細節設計問題更應得到充分的考慮和重視,才能保證系統在今后的運行中更加順暢、可靠、便捷和經濟。
參考文獻:
關鍵詞:初中物理教學;優化習題設計;輕負高效;策略
物理這一科目內含的習題教學,涵蓋著解析例題、整合例題、講評同學作業題等程序。預設習題,可協助同學鞏固好本源性知識,并培育同學解析物理疑難的技能。側重性的物理學習成分,含有對同學遷移思考的逐漸培育。預設的物理題,要延展所關涉的內涵,增添習題帶有的趣味性。具體而言,要明晰優化習題的側重價值,在解析了現存的習題弊病后,摸索可行的優化路徑。
一、初中物理教學布置習題的作用
(一)深化物理認知。布置數目適宜的物理題,可協助初中同學鞏固舊有的物理知識,并增添對關聯規律的領悟力?,F存的這一科目教學內,同學覺得聽講很容易,但是著手化解掉物理習題,卻很艱難。增添適宜的練習數目,可協助他們增添更深的認知,延展現存的那些認知,同時,摸索到多重潛藏著的做題規律。
在接納認知的初始時段內,同學慣常帶有片面和粗淺的孤立認識。然而,經由習題的鍛煉,同學就接納了不同的視點,來對待預設的那些概念等。這就增添了物理層次思維帶有的活躍性,鞏固了預設習題內含的物理規則。
(二)培育解析技能。預設物理科目內含的習題,可培育同學解析真實疑難的技能。同學面對某種習題,要調用儲備著的物理常識,去化解掉這樣的疑難。在解析程序內,會用到關聯公式、物理類的定理、特有的函數關系等。整合現存的定律與真實疑難,就構建出了題目與潛藏規則的穩固關系。為凸顯解析技能的培育,可預設密切關聯著平日生活的那些練習,經由積極指引,培育同學解析所用的思路及途徑。
(三)查驗授課成效。單純依憑授課流程內的同學反應,以及關聯的提問程序,很難明晰同學對本源性公式及關聯算法的領悟力。因此,要經由設定的習題,來搜索反饋類別的授課信息,探究到這一科目內含的學習弊病。這樣一來,就可采納可用的對策,修補授課中的弊病,鋪設順暢的后續授課路徑。
二、初中物理教師布置習題的誤區
(一)過分注重。目前,預設及演練習題這一環節,被過分注重。在舊有的應試指引下,教師慣常講解所有的預設習題,而同學接納現成答案。教師偏重演練所帶的成果,把多重的授課時段,用在物理類規則的傳遞中。同學接納了這樣的講解,并演練了多量的布置習題后,確實提升了自己帶有的應試技能。但是,這也添加了多重的壓力,讓很多同學懼怕物理課。
(二)選取不當。選取到教科書中的那些習題,與同學的平日生活分離。同學在接納概念的初始時段內,應搭建逐漸深化的階梯。如果在接納時段內,就塞給同學很艱澀的那些習題,或者歷年的那些考試題,就會傷害同學的做題熱情,讓他們懼怕這樣的尖端性練習。有些預設的習題,缺失了生活內含的趣味性,因此,同學覺得物理類題目很僵硬,增添了對解題的厭惡感。后續授課中,還要花去多量時間,來解析同學的課余性題目。這樣的做法,阻擋了授課實效的升高。
(三)僵硬訓練。僵硬的演練類訓練,注重同學解析能力的升高,卻忽視掉習題內含的情感培育。預設習題所帶的背景,同平日生活沒能關聯,帶有凸顯的模型傾向。同學只好去僵硬演練,沒能發覺到探究所帶的熱情。在講授特定類別習題時,教師慣常給出直接性的固有答案,忽略掉類似性解析路徑的塑造。同學沒能提升自己帶有的反射解析能力,在多量的習題解答中,只好選取僵硬路徑去面對。
三、優化物理習題的策略
(一)創設新穎目標。舊有的物理類習題,偏重同學解析能力的升高,沒能融匯進潛藏著的情感等。要化解掉這樣的疑難,就應創設出新穎的訓練目標,選取出能激發同學內含性情感的那些習題,以便引發同學的厚重興趣。例如:在協助同學復習關聯著力學的認知時,常會發覺到:很多同學慣于解析簡單的那些力學題,但是,遇有綜合屬性的力學習題,就尋找不出突破的解析點,這限制了同學的解答速率。為此,可創設出帶有生活樂趣的解析場景,讓同學增添對這一類習題的印象。通過解析逐漸遞進性的實例,可指引同學明晰和綜合的一種問題。在每種層級的摸索中,同學會增添化解疑難的信心,感悟出解析很復雜難題的樂趣。這樣的預設目標,帶有凸顯的指引性,扭轉了注重歸結、忽視同學思考的慣常傾向。
(二)凸顯生活關聯。很多同學覺得:物理科目帶有單調性,只要明晰了解題的路徑,可應付科目內測驗,就完成了慣常的學習任務。這是因為,物理類的題目,沒能凸顯與平日生活的各類關聯。因此,在預設物理類習題時,應側重這些題目的活化,把很抽象的那些物理類原理,變更成同學所喜好的平日場景。同學在感悟了這種生活關聯后,就能調動內含的熱情,主動摸索解析渠道。例如:在講授慣性原理時,可預設這樣的題目:在查驗交通類事故場地時,發覺車上帶有的某配件,深陷在附近泥地中,并滑出特定距離。這是因為配件帶有慣性,在撞擊時,沖出車體并滑落在地上,劃出印記。這種場景依循真實生活,會指引同學的解析思維。
(三)增添探究熱情。在習題授課的程序內,要凸顯同學的主置,采納探究的側重線索。要去除掉同學對習題類授課的厭惡感,應當創設出平等活潑的認知氣氛,提升師生互通的頻率。教師可創設出難度層級不同的問題,供物理水準有差異的那些同學解析。這樣的做法,可調動起所有同學的探究興趣。例如:在摸索浮力規律時,教師可指引同學討論:“平日生活內含的浮力情形有哪些?”這類問題帶有開放屬性,可供所有同學探究,因此活躍了探究氣氛。
四、結語
設定實效性的習題課,就應發覺到潛藏著的物理題價值,讓初中同學領悟到深層級的習題含義。這樣的做法,可激發同學的認知熱情,讓他們能尋找到可用的解題路徑。要提升習題內含的靈活性,創設出趣味性凸顯的解題氣氛。這就消除了同學面對題目的厭倦感,提升同學的探究樂趣。
參考文獻:
[1]王楠.新課標下的中學物理習題教學 [D].華中師范大學,2008(04).
關鍵詞: 數學方法 初中物理 解題應用
初中物理課程標準明確提出了“注意學科滲透,關心科技發展”的課程基本理念。物理與數學的關系十分密切,數學作為工具學科,其思想、方法和知識始終滲透貫穿整個物理學知識和研究過程,為學生進行抽象思維和邏輯推理提供有效方法,為物理學的數量分析和計算提供有力工具。任何物理試題的求解過程實質上都是一個將物理問題轉化為數學問題經過求解再次還原為物理結論的過程。掌握物理學中的數學方法,是學好物理,解決好物理問題的關鍵之一。
下面結合近幾年中考試題,對數學在物體問題上的滲透進行歸類例析,以期給廣大師生以借鑒和啟迪。
1.列方程法
列方程組時要弄清習題中所描述的物理現象,這些現象之間有什么聯系。為了更好地分析題意,我們可畫出草圖,特別是在電學中,畫出電路圖,對分析問題了解題意很有幫助。根據分析的物理現象,找出說明這些現象所對應的公式,分析已知量和未知量之間內在的聯系,找出已知量和未知量之間的數量關系,即列出兩者的數量關系式。關系式可以是物理概念的定義式,或是物理定律的數學表達式,或物理中的某個公式。
(2010年泉州中考)一只空瓶裝滿水時的總質量是400g,裝滿酒精時的總質量是350g,則該空瓶的容積是(ρ■=1g/cm■,ρ■=0.8g/cm■)(?搖 ?搖)
A.400cm■ B.350cm■ C.250cm■ D.200cm■
解析:同一個空瓶子裝滿水和裝滿酒精,它們的體積是一樣的,都等于空瓶子的容積。題中有兩個不變量分別是空瓶的質量m和空瓶的容積V,則裝滿水,總質量包含兩個m■+m=ρ■V+m=1?V+m=400,而裝滿酒精時,總質量包含m■+m=ρ■V+m=0.8V+m=350,通過聯立兩個方程就可得到空瓶的質量m=150g,空瓶的容積V=250cm■,所以選C。
2.比例法
比例法是利用比例式解物理題的方法,在解題中,依據物理定律、公式或某些量相等,成多少比例等,用比例式建立起未知量和已知量之間的關系,再利用比例性質計算未知量的方法。比例法解題在許多情況下是很簡單的,只要比量的單位相同就可求解,不必統一為國際單位。
(2014泉州中考)如圖10所示的電路中,電源電壓不變,只閉合開關S■時,電壓表V■與V■的示數之比為3∶2;只閉合開關S■時,電壓表V■與V■的示數之比為5∶3,則R■與R■的電阻之比為(?搖 ?搖)
A.3∶5 B.2∶3
C.4∶3 D.5∶3
解析:此題為電學動態電路,電源電壓和定值電阻保持不變。當閉合開關S■時,電阻R■和R■串聯,V■測量電源電壓,V■測量電阻R■電壓,即■=■,則■=■=■=■=■;當閉合開關S■時,電阻R■和R■串聯,V■測量電源電壓,V■測量電阻電壓,即■=■,則■=■=■=■=■,那么■=■÷■=■÷■=■,所以選C。
3.極值法
物理量間的關系往往是相互制約的,當某個量發生變化時其他量隨之變化。在變化過程中常常會出現極值問題。若合理利用數學中的極值問題的判別式,則常能簡化解題過程。在初中主要出現為一元二次極值法。
(2014泉州中考)如圖29所示的電路中,電源電壓恒為9V,小燈泡L的規格為“6V 6W”,滑動變阻器R的最大阻值為20Ω,燈絲電阻保持不變。閉合開關S后,求:
(3)在滑動變阻器的電阻從3Ω調節到20Ω的過程中,滑動變阻器能獲得的最大功率。
解析:本題前面還有兩個比較簡單小題。當滑動變阻器在調節的過程中,其電流和電壓都發生了變化。P=IU■=I(U-U■)=I(U-IR■)=I(9-6I)=-6(I-■)■+■,當I=■A時,Pmax=■=3.375W
4.列不等式解題
根據一定條件取值范圍,對于初中學生來說的確有困難,運用不等式的知識解這類問題,就會使問題化難為易。
例如:某同學將一只點燃的蠟燭放在距凸透鏡15cm處時,在光屏上得到一個縮小的像,當蠟燭距透鏡9cm時,在光屏上得到一個放大的像,試求凸透鏡的焦距的取值范圍。
解析:根據凸透鏡的成像規律,當光屏上成縮小的實像時,u>2f,及15cm>2f:當光屏上成放大的實像時,f
5.圖像法
在初中物理中常采用數學圖像方法,把物理現象與物理知識之間的關系表示出來,速度與時間或路程與時間的關系圖像表達物體運動快慢、質量與體積的關系圖像、電路中的電流與電壓的關系圖像、物態變化采用溫度與時間圖像表達物態變化中熔化、沸騰的特點等。圖像法具有直觀、形象、簡潔和概括力強的獨特優點,它能將物理情景、物理過程、物理狀態以直觀的方式呈現在我們面前。用圖像法解題是要看清圖像中橫縱坐標分別表示什么物理量,分析圖像中曲線的變化和所表示的物理意義,利用曲線在圖像中的特殊坐標進行分析和計算,并得出結論。
(2011泉州中考)如圖l1(a)所示的電路中,電源電壓不變。閉合開關后.滑片由b端向a端移動過程中,電壓表示數U與電流表示數I的關系如圖11(b),則電源電壓U=?搖?搖?搖 ?搖V,電阻R=?搖?搖 ?搖?搖Ω,滑動變阻器的最大阻值是?搖?搖 ?搖?搖Ω。
圖11(a) 圖11(b)
解析:題中的已知條件全要通過分析圖像獲得。分析圖像中直線的含義及幾個點的坐標。當滑動變阻器的滑片在a端時,滑動變阻器的電阻為零,此時電流最大,可在圖像中找到電流最大時的坐標位置(6V,0.5A)得出電源電壓U=6V;并得出電阻R=■=■=12Ω;當滑片在b端時,滑動變阻器的電阻最大,此時滑動變阻器與點值電阻串聯,電阻最大,電流最小,可在圖像中找到電流最小的坐標位置(1V,0.1A),可得出滑動變阻器兩端的電壓U■=U-U■=6V-1V=5V,則滑動變阻器的最大電阻R■=■=■=50Ω。
物理教學中應用數學方法的例子很多,在此不一一贅述。數學作為一種工具,在研究和解決物理問題中占據重要的地位,因此,教師在日常課堂教學中應根據不同的物理問題作恰當的選擇,潛移默化地滲透數學方法,加深學生對物理概念、規律、物理知識的理解,加強學生數學思維方法的訓練,鼓勵他們多動腦、勤動手,提高分析問題、解決問題的能力。讓數理思維有機地結合起來,使數學、物理這兩門學科互相滲透、互相促進、相得益彰。
參考文獻:
[1]李正華.數學方法在物理學上的應用[J].新課程學習(社會綜合),2011(5).
一、采用近似計算
近似計算是對數據在允許的范圍內作出的合理和粗略的描述,采用近似計算來處理估算問題,其計算結果并不影響結論的正確性,仍能滿足題目的需要.運用此法由于抓住問題的主要方面,忽略次要因素的影響,因此能簡化求解過程,避免復雜數字計算,快速得出結論,這也是運用此法靈活處理競賽試題的妙處所在.如標準大氣壓取105Pa,g取10N/kg,在兩電阻阻值相差懸殊的情況下,R1遠大于R2時串聯總電阻可取R1,并聯總電阻可取R2.
例1 如圖1電路,由估算可知,通過毫安表的電流約為_____毫安,通過安培表的電流約為_____.
(1996年全國初中應用物理知識競賽試題)
解析:本題中電阻個數多,既有串聯又有并聯,阻值相差懸殊,顯然不便直接用公式求出串并聯總電阻的準確數值,而且本題要求估算得出通過電流表的電流大約為多少,不要求數值精確,故可采用近似計算進行靈活處理.
二、根據平日觀察選取數據進行估算
很多估算題所需數據與日常生活緊密聯系,如人體自身的某些數據,常見物體的長度、面積、體積、質量、溫度、速度的數據及取值范圍等,在估算題中常被采用,而題中一般不明確給出.解題時要根據平時的觀察和了解,對研究對象選取適當數據,進行估算.
例2 若把掉在地面上的物理課本撿回桌面,根據你平時對物理課本的質量及桌面的高度的觀察與了解,估算人手克服課本所受重力所做的功為().
A. 0.1J B. 10JC. 1JD. 0.01J
(1995年全國初中應用物理知識競賽試題)
解析:根據生活實際觀察,物理課本質量約為200g,桌面的高度約為80cm,g=10N/kg,則人手克服課本所受重力所做的功為W=Gh=mgh=0.2kg×10N/kg×0.8m=1.6J,最接近1J這一備選答案,故選C.
三、結合生活知識進行推理
有些估算題的解題必需條件沒有給出,生活中這些數據也不明顯,解題時就應聯系生活中發生的事件、出現的現象,通過聯想、分析、對比或推理,挖掘出某些重要數據,以便靈活處理相關問題.
例3已知空氣的密度為1.29kg/m3,估算人體在空氣中受到的浮力.
(2002年全國初中應用物理知識競賽試題)
解析:要求人體受到空氣的浮力,考慮應用阿基米德原理的公式:
【關鍵詞】初中物理;物理選擇題;解法技巧
引言:對于物理選擇題來說,同一道選擇題有不同的解法,不同的選擇題有不同的解法。初中學生在做物理選擇題的時候,要注重方法的選擇,選擇適當的方法可以提高學生的解題速度和質量。筆者結合多年的教學經驗,總結了一些實際的初中物理選擇題的解答方法。
1.直接選擇法
直接選擇法就是學生通過對題目的直接閱讀,根據題中所給的信息,結合自身所學的知識和實際情況,推理出正確的結果,做出選擇。這種類型的選擇題基本上都不太難,沒有拐彎抹角的地方,即便有一些推算,也是極為簡單的推算,并不復雜。主要考察的是學生的記憶力、基本的生活常識。這種選擇題類型主要出現在單選題中。
2.計算法
計算法就是根據題意,運用相關的物理公式,把題中提供的幾個數值帶入相應公式進行計算,得出最后的結果之后,選擇出正確的答案。這種類型的選擇題,只要公式記得牢,計算中不出現問題,一般情況下都可以選對。
3.排除法
在解答選擇題的過程中,不能直接判斷出該題的正確答案時,我們便是用排除法。
例:下面說法中說法正確的是( )
A.做功和熱傳遞在改變物體的內能上是等效的
B.擴散現象表明分子不停地在運動
C.物體內能的大小只與物體的溫度有關
D.分子間相互作用的引力和斥力是同時存在的
解析:
A.根據改變內能的兩種方式可知,做功和熱傳遞在改變物體的內能上是等效的,故該選項正確;
B.擴散現象表明分子是在不停的運動的,且還能說明分子間有間隙;故該選項正確;
C.物體內部所有分子無規則運動的分子動能和分子勢能的總和稱為內能,內能的大小與物體的溫度、質量、體積等因素有關,故該選項錯誤;
D.分子間存在著作用力,即斥力和引力,且這兩種力是同時存在的,故該選項正確.
故選ABD。
4.推算法
這種方法的特點是直接從題所給的條件出發,通過相應的計算或推理得出正確的答案。
例:水平桌面上放著兩個物體,質量之比為2:3,與桌面的接觸面積之比為1:3則:它們對桌面的壓力和壓強比分別是( )
A.2:1;2:3 B.2:3;2:1
C.2:3;2:3 D.2:1;2:1
解析:
(1)兩個物體在水平桌面上
F=G
F1:F2=G1:G2=m1:m2=2:3;
(2)p=F/s
p1/p2=F1/s1:F2/s2=F1/F2×s2/s1=2/3×3/1=2/1
故選B。
5.賦值法
賦值法就是對選擇題中,一些不知道的量加以合理的數值,再把這些數值代入進行計算,從而的出正確的結果。
例:甲、乙兩種金屬的密度分別為P甲和P乙,由質量相等的甲、乙兩種金屬制成的一個合金物體(混合后總體積不變),則合金物體的密度( )
A.(P甲+P乙)/2
B.P甲×P乙/(P甲+P乙)
C.2P甲×P乙/(P甲+P乙)
D.P甲×p乙/2(P甲+P乙)
解析:
設甲質量為m,乙質量為m,甲乙的總質量為2m
甲的密度為p甲,甲的體積為:V甲=m/p甲,
乙的密度為p乙,乙的體積為:V乙=m/p乙,
甲乙的總體積為:V總=V甲+V乙=m/p甲+m/ρ乙。
甲乙金屬合金的密度為:p=m總/V總=2m/(m/p甲+m/p乙=(2p甲×p乙)/(p甲+p乙)。
故選C。
6.比較法
比較法這種方法在物理選擇題上可以廣泛的使用,在做選擇題的時候,學生可以將選擇題所給的各個答案和題意進行比較,得出最符合題意的答案。
例:物體運動的平均速度是15km/h,這個運動的物體可能是( )
A.行人
B.行駛的自行車
C.行駛的卡車
D.飛行中的噴氣式飛機
解析:
A.行人的速度約1m/s=3.6km/h,不符合題意;
B.行駛的自行車約5m/s=5×3.6km/h=18km/h,接近15km/h,符合題意;
C.行駛的卡車約60~80km/h,不符合題意;
D.噴氣式飛機的速度一般在900km/h以上,不符合題意。
故選B。
7.推理法
推理法即根據題意,運用自己掌握的知識,經過一系列的分析和推算,得出正確的答案,這種類型的選擇題具有一定性的難度,是對學生基礎知識掌握較好的同學。
總結:
總而言之,對于初中的物理選擇題來說,只需要根據題意選出正確的答案,不需要學生詳細的寫出解題的步驟及運算過程。掌握一定的物理選擇題做題技巧,提高學生的答題效率和準確性,對于學生來說顯得尤為重要。學生在解答物理選擇題的過程中,若能學會靈活地運用這些解題技巧,那么對于提高學生的考試成績大有裨益。
【參考文獻】
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[3]胡華忠.解答初中物理選擇題的方法[J].技術物理教學,2012,02:121-122.
關鍵詞: 功率 時間 定義式 壓強
物體做功的快慢或者說功率問題,是歷屆中考或各類物理競賽常考的一類問題,如何做好物體做功的功率這一部分的教學,是十分值得重視的一個教學環節。筆者匯集這一部分多年的教學經驗,簡略地介紹了一些教學中的心得體會,以期對初中物理教師及優等學生有一定參考作用。
我們先作一些基礎知識的概要:
1.功率P
(1) 意義:功率是表示物體做功快慢的物理量。
(2) 定義:單位時間內完成的功叫功率。
我們曾經用單位時間里通過的路程表示運動的快慢,仿照這個辦法,用單位時間里完成的功表示做功的快慢,它不能表示做功的多少,因此不能說功率大,做功就多;反之,做功越多,功率越大也不對,還需看時間。由此可見,功率是由功和時間兩個因素決定的。
2.功率的計算公式
(1)定義式:P= 。
(2)推導式:P= = =Fgv,即P=Fgv。
功率公式P= 是指平均功率,即在t時間內的平均功率,并不是指某一時刻的瞬時功率。當物體在恒力F的作用下以速度v做勻速直線運動時,有P=Fgv,交通工具在功率P一定時牽引力F越大,運動速度v就越小。F、S、v三者方向相同,該公式在計算中經常用到,若F、v為定值,則P為定值;若F、v變化,則P也在變化,因此P=Fgv反映的是瞬時功率。
3.功率的單位
功率的國際單位為瓦特,簡稱為瓦,符號W,1W=1J/s,瓦這一單位較小,工程技術中常用千瓦(kW)、兆瓦(MW),其換算關系為:1kW=10 W,1MW=10 W。
4.比較功率大小的三種方法
(1)時間相同,比做功的多少,做功多,功率大。
(2)做功相同,比時間的長短,時間短,功率大。
(3)做功和時間都不同,由公式P= 計算比較。
5.創新、思維拓展題型
求心臟功率、血液流速等是物理與生物交叉的綜合性問題,在近幾年的中考或競賽中時有出現,是對學生物理知識應用能力的考查。
例1小王體檢時發現每次心臟搏動能泵出血液70cm3,他的收縮壓是120mmHg,CT造影發現,小王心臟內徑為2.4cm,每分鐘心臟搏動75次,求:
(1) 小王心臟做功時的功率;
(2) 小王血液流動時的速度。
解析:這是物理與生物交叉的綜合性問題,解題關鍵是從W=FL入手,F=pgs,從而W=psL=pgV,心跳n次,則W=npgV,p為人的血壓,V為每分鐘泵出的血液體積。
(1)小王心臟每分鐘所做功:
W=Fgs=npV=nρghV
=75×13.6×10 ×10×120×10 ×70×10 J=84J,
P= = =1.4W
(2)小王心臟主動脈的橫截面積:
S=πr =3.14×(1.2×10 m) =4.52×10 m
每分鐘心臟輸出量:
V=75×70×10 m =5.25×10 m 。
小王血液流動速度:
v= = g = =0.19m/s。
評注:這道題有一定的難度,在上面的“解析”中將“距離”寫成“L”,防止與面積“S”混淆;另外要注意“壓強”用小寫“p”,功率用大寫“P”。
例2(2005年臨沂)同學們做健身運動引體向上,該運動的規范動作是:兩手正握單杠,由懸垂開始。上提時,下顎須超過杠面;下放時,兩臂放直,不能曲臂。這樣上拉下放,重復動作,達到鍛煉臂力和腹肌的目的。陳強同學能連續勻速做16個規范的引體向上動作。課外活動小組的同學現要估測陳強同學做動作時的功率。
(1)請你說出應測量哪些物理量;
(2)寫出計算陳強同學做動作時功率的表達式。
解析:由P= 可知,要想估測陳強同學做動作時的功率,就應測出他做若干次動作所做的總功以及所用的時間,用P= 即可求出平均功率。所以:
(1)應測出陳強同學的體重G,懸垂時他下顎須到單杠的豎直距離h,連續做16次規范動作所用的時間t。
(2)公率計算表達式為P= 。
例3(2003年南寧)小麗用40N的水平推力將一個重90N的箱子水平推動了1m,所用時間2s;小宇又將這個箱子勻速提上了0.4m高的臺階,所用時間1.5s。比較小麗、小宇所做的功W 、W 和所做功的功率P 、P 之間的關系是( )。
解析:已知F =40N,s =1m,則W =F gs =40N×1m=40J。
又t =2s,所以P = = =20W。
F =90N,s =h=0.4m,W =F gs =F h=90N×0.4m=36J。
又t =1.5s,所以P = = =24W。
比較他們的功、功率的大、小,得W >W ,P <P ,所以,答案應該是A。
評注:小麗用水平推力克服阻力做功,小宇勻速上提箱子克服重力做功,要區別開來,不能混淆。
例4某病人心臟在一次搏動中可泵出血液72ml,每分鐘搏動80次,醫院對他進行診斷檢查,把一種不透出血管的試劑12mg,由靜脈一次注射進入體內,經過一定時間后,再抽取血樣檢查,發現該試劑濃度已穩定在3mg/L。試計算該病人全部循環血量通過心臟一次需多長時間?
解析:依題意,病人心臟每分鐘搏動n=80次,每次泵血V =72mL,則每分鐘泵血量V=nV =80×72×10 m =5.76×10 m 。已知試劑量m=12mg且在血液中循環不能滲透到血管外的組織中,試劑濃度ρ=3mg/L,因此,血液整個循環系統中的量
V = = =4L=4×10 m ,
則心臟泵完全循環所需時間,即人全部循環血量通過心臟一次所需時間
t= = min=41.7s。
評注:后面的“t= ”式子中,“V ”是血量,單位是“L”或“m ”,“V”不是“體積”而是“流量”,單位應該是“L/min”或“m /min”,應該引起注意。
例5(2002年四川)用起重機勻速提升重為1200N的貨箱,經20s貨箱上升高度為60m,求:
(1)貨箱勻速上升的速度多大?
(2)起重機提升貨箱做了多少功?
(3)起重機提升貨箱的功率多大?
解析:(1) 貨箱勻速上升的速度
v= = =3m/s。
.(2)起重機提升貨箱做的功
W=Gh=1200N×60m=72000J。
(3) 起重機提升貨箱的功率
P= = =3600W。
所以有答案: (1)v=3m/s;(2)W=72000J;(3)P=3600W。
參考文獻:
[1]嚴軍.1課3練(九年級物理)[M].北京:中國少年兒童出版社,2004.
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[3]董德松.黃岡題庫•練考新課堂(九年級物理)[M]. 北京:中國計量出版社,2004.
一、初中常見的圖像類型
1.熱學圖像――六個重要圖像
■
2.物質和運動圖像
(1)路程-時間圖像 (2)速度-時間圖像 (3)質量-體積圖像
■
3.電學圖像
(1)定值電阻的電流-電壓圖像 (2)燈泡的電流-電壓圖像
■
二、圖像題的解題技巧
很多學生面對圖像題有畏懼心理,看到它們就眉毛胡子一把抓,常常對圖像中的信息找不準、找不全,不能調動所學物理知識對圖像中的信息進行正確的解讀。筆者經過多年研究,總結出能夠全面、正確分析圖像題的三個步驟。
1.研究坐標軸
坐標軸就像是圖像的門戶,只有弄清楚坐標系縱軸和橫軸所代表的物理量才有可能認識圖像所表達的物理意義。有些圖像雖然其特征相同,但由于坐標軸所代表的物理量不同,則反映的物理規律截然不同,如運動圖像中的路程-時間圖像和速度-時間圖像。
2.研究圖像趨勢
圖像趨勢一般可以分為直線、曲線或是折線。不同的趨勢代表著橫、縱軸物理量之間不同的函數關系。其中直線趨勢在初中物理圖像中考查的最多。過原點的直線不僅說明橫、縱軸物理量之間存在正比例關系,而且圖像斜率的大小也表示另一個物理量的值。學生也要熟悉常見的物理圖像中斜率所代表的物理意義,如路程-時間圖像的斜率為速度、速度-時間圖像的斜率為加速度、質量-體積圖像的斜率為密度、電壓-電流圖像的斜率為電阻。
3.研究圖像交點
我們遇到的圖像題不可能總是唯一的圖線,在一幅圖像中往往包含多種圖像趨勢、多個物體同一物理量的比較。圖像之間的交點及其與兩坐標軸交點(即截距)的坐標值的物理意義,往往反映物理過程中某些特定的狀態。圖像之間交點說明有一組狀態量同時適合所描述的不同對象,故弄懂其意義會給我們的分析帶來很大的啟發和幫助。
下面就以一些常見的圖像題為例來談談上述步驟和方法的實際應用。
例1.用圖像可以表示物體的運動規律,圖1中用來表示物體做勻速直線運動的是( )
A.②④ B.①③ C.①④ D.②③
■
解析:在圖1的四幅平面直角坐標系圖像中,②③的橫軸表示時間,縱軸表示路程;①④的橫軸表示時間,縱軸表示速度。根據物體做勻速直線運動的規律:速度始終不變的直線運動,即在任何相等的時間內運動的路程相同。①③符合,即選項B正確。通過對比、反思,不難發現即使①②(或③④)的圖像趨勢相同,但由于縱軸代表的物理量不同,反映的物理規律就截然不同。①表示勻速直線運動,②表示靜止,③表示勻速直線運動,④表示勻加速直線運動。從以上分析發現,研究圖像首先要研究好坐標軸。
例2.在某一溫度下,兩個電路元件甲和乙中的電流與電壓的關系如圖2所示。由圖可知,元件甲的電阻是 Ω,將元件甲、乙并聯后接在電壓為2V的電源兩端,則流過元件甲的電流是 A,流過元件乙的電流是 A。
解析:由圖可知,這是甲、乙兩個電路元件的電流與電壓圖像,圖中有兩種圖線趨勢:甲是過原點的直線,表示定值電阻的電流與電壓成正比;乙圖線是曲線,表示電壓隨著電流的增加而升高,常見元件是燈泡。甲是定值電阻,利用歐姆定律,從直線上任取一點,例如U=1V,I=0.2 A,易得R=5 Ω。將甲、乙并聯后接在電壓為2 V的電源兩端,根據并聯電路電壓特點,可知甲、乙的電壓都是2 V,從圖像上易得流過元件甲的電流是0.4 A,流過元件乙的電流是0.2 A。
例3.兩個相同的容器分別裝了質量相同的兩種液體,用同一熱源分別加熱,液體溫度與加熱時間關系如圖3所示。根據圖線可知( )
A.甲液體的比熱容大于乙液體的比熱容
B.如果升高相同的溫度,兩種液體吸收的熱量相同
C.加熱時間相同,甲液體吸收的熱量大于乙液體吸收的熱量
D.加熱時間相同,甲液體溫度升高比乙液體溫度升高得多
解析:這是甲乙兩種液體的溫度與時間圖像,圖線都是過原點的直線,其斜率與物質的比熱容有關。該題依據是公式:Q吸=Cm(t末-t初)。要比較公式中兩種物質某一物理量之間的變化關系,可以利用控制變量法解答。兩個相同的容器分別裝了質量相同的兩種液體,若用同一熱源分別加熱,單位時間內熱源放出的熱量相等,如果加熱時間相同,在轉化效率為100%時液體吸收的熱量相等。當加熱時間,即吸收熱量和液體質量相同時,液體的比熱容與升高的溫度成反比,由圖像可知乙液體升高的溫度比甲多,因此甲的比熱容大于乙;當升高相同的溫度時,由圖像得甲加熱的時間比乙長,因此甲液體吸收的熱量較多。綜合分析,選項A正確。
例4.如圖甲電路所示,電源電壓為9 V且保持不變,小燈泡標有“6 V 6 W”的字樣,小燈泡的電流隨電壓的變化曲線如圖乙。求:
■
(1)小燈泡正常發光時電阻為多少歐?
(2)當電流表的示數為0.7A時,小燈泡的電功率為多少瓦?
(3)當電壓表的示數為2V時,整個電路10 s內消耗的電能是多少焦?
解析:這是一道電路圖與電學圖像的綜合題,面對這類題首先分析電路,搞清楚電路的連接方式和工作狀態,再分析圖像中的信息,兩者結合找到合適的公式解題。本題從電路圖中看出是滑動變阻器和燈泡串聯,滑動變阻器電阻值的變化引起電流表及電壓表示數的變化,即燈泡電流和電壓的變化。圖像是關于小燈泡的電流隨電壓的變化曲線,從曲線上可以直接讀出燈泡的電流和電壓值。
(1)根據燈泡的銘牌“6 V 6 W”,RL=U2L/PL=(6 V)2/6 W=6 Ω
(2)由圖可知,燈泡電流為0.7 A時,電壓為3 V,P實=U實×I實=3 V×0.7 A=2.1 W
關鍵詞:浮力的影響因素;審題能力;實驗能力
中圖分類號:G633.7 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)40-0097-02
初二階段是初中生接受物理教育的啟蒙階段,對物理知識充滿了興趣。從考察的知識點來看,主要涉及浮力的影響因素、阿基米德原理及變形公式的應用、沉浮條件等知識點;從試題類型來看,主要是浮力大小的探究和定性判斷、浮力大小的相關定量計算等。物理新課程標準指出浮力本章的學習要求“通過實驗,認識浮力;探究浮力大小與那些因素有關;知道阿基米德原理,運用物體的浮沉條件說明生產、生活中的現象”。這就決定了浮力這部分學習有一定的難度;再加上浮力部分知識點較為雜亂,試題考察較為靈活,很多初中生學到這里就是一頭霧水,解題四處碰壁,弄得學習提不上勁,慢慢失去了學習物理的興趣。為了幫助同學們排除學習浮力過程中產生的困惑,筆者根據通過對近幾年中考試題的分析,列舉了一道浮力的常見錯題的正確解析與應對策略,希望能夠為同學們提供一些借鑒。
原題:三個體積相同、由不同材料制成的球體,放入同一種液體中靜止時,呈圖示狀態,則它們所受浮力大小的關系是( )
A.F甲<F乙<F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲<F乙=F丙 D.F甲>F乙=F丙
這道易錯題是以比較浮力大小的形式出現的,筆者將其稱為浮力大小的定性比較題。其實這是一類浮力常見問題,這類題問題主要是以考察浮力的變化及比較浮力大小的形式出現,目的是考察同學們定性分析問題的能力。
預備知識:浮力與其影響因素(液體的密度液ρ液、排開液體的體積V排)之間的關系:
當液體密度相同時,物體排開液體的體積越大,物體受到的浮力越大;當物體排開液體的體積相同時,液體的密度越大,物體受到的浮力就越大;物體受到的浮力大小與物體浸沒深度無關。
解題思路:(1)根據題意,分析影響因素中的不變因素與變化因素;
(2)根據浮力大小與其影響因素的關系,確定浮力大小關系。
正確解析:由題意可知,三個物體放在同一種液體中,ρ液相同;再根據圖形可以看出乙球和丙球是完全浸沒,V排=V物,而甲球只是部分浸在液體中V排
由于這種題型容易與浮沉條件中的一種題型混淆,此處一并列出,以便同學們比較。
例題對比:如圖2所示,三個質量相同、由不同材料制成的球體,放入同一種液體中靜止時,呈圖示狀態,則它們所受浮力大小的關系是 。
過程解析:由于無法判斷三個球排開液體體積的大小關系,故無法應用上面的方法判斷它們受到的浮力大小關系。由于三個物體的質量相等,那么重力也就相等(G甲=G乙=G丙),有這個信號我們不難想到利用物體的浮沉條件來判斷:甲漂浮,F甲=G甲;乙懸浮,F乙=G乙;丙沉底,F丙
錯誤原因:
(1)審題不清:不能抓住題目的關鍵詞(三個體積相同)和圖形所表達的意義(甲部分進入V排
(2)實驗結論記不清,不知道浮力與其影響因素(液體的密度ρ液、排開液體的體積V排)之間的關系;
(3)復習階段,概念不清,與一道相似題(例題:沉浮條件)混淆;
應對策略:――“教師是課堂的引路人,而不是課堂的走路人”。
(1)加強審題能力的培養:我們平時課堂之中,特備是復習課堂之中應放手讓學生審題,切勿因為復習進度,而代替學生獨立審題,包括讀看題、交流……,這個環節教師一定不能是一個“代替學生走路的人”。
(2)加強學生實驗能力的培養:物理是一門以實驗為基礎的自然學科,每一條規律,每一個知識點都是通過實驗得出的,并且能夠應用于實際生活中。所以我們們在平時的教學中應該遵循物理學科的特點。在條件允許的情況下,讓學生多一些課堂實驗、多一些生活體驗、多一些實際應用,將知識應用與生活,生活搬進課堂,這樣才能體現物理學與其他學科的區別,學生們也不會因為時間長了而遺忘。
(3)相似題型缺少對比:復習教學不是將平時做過的題目再做一遍,而是一種轉變。通過復習教學的過程,建立知識間的網絡的同時將平時學習中的易錯問題、掌握不好的知識點轉變為正確的、清晰的知識脈絡。在這個過程中,我們教師絕對是一個“引路人”,將易錯題放到一起,讓學生對比中學習。
中考鏈接:如圖3,浸沒在水中的乒乓球從水中浮到水面的過程中,所受的浮力大小將( )。
A.保持不變 B.逐漸變小
例1(2010年安徽卷)實際的電源都有一定的電阻,如干電池,我們需要用它的電壓U和電阻r兩個物理量來描述它,實際計算過程中,可以把它看成是由一個電壓為U、電阻為零的理想電源與一個電阻值為r的電阻串聯而成,如圖1所示:
在圖2中R1=14 Ω,R2=9 Ω,當只閉合S1時,電流表讀數JI=0.2A;當只閉合S2時,電流表讀數I2=0.3A,把電源按圖1中的等效方法處理,求電源的電壓U和電阻r。
解析 這道題以高中閉合電路的歐姆定律為背景,要求初中學生去解答,學生只要認真理解試題中提供電源的相關信息,再利用初中知識:串聯電路電流、電阻特點、歐姆定律,就能順利解題。
教學銜接啟示 高中物理教學要找出初、高中知識的結合點,所謂知識的結合點,就是指初三和高一都涉及的,但內容在深度、廣度上有所不同的知識,教師在備課時應分析高、初中的知識點,找出兩者間的結合點,從結合點展開教學,學生自然感到順理成章,也容易理解和掌握,例如人教版高中物理必修l第三章第二節《彈力》教學,學生在初中時對壓力、支持力、拉力已有初步的了解,這便是知識的結合處,所以,在上這節課時可以不直接從彈性形變入手來介紹彈力,而從對壓力、支持力、拉力的認識來引入,教師用多媒體在屏幕上演示放在桌上的書對桌面的壓力和桌面對書的支持力,分析力產生的原因,從而引出形變的概念,講清彈力產生的條件,最后做微形形變實驗,得到只要物體之間存在著接觸并產生擠壓作用,必然會產生形變的結論,從而形成彈力的概念,這樣教學,在高、初中知識之間搭建一個“引橋”,減緩了知識的坡度,促進學生對高中知識的同化和順應,另外,像第四章牛頓第一定律、牛頓第三定律,第七章功、功率、重力勢能等知識點都是存在知識的結合處,只要教師深入挖掘分析,一定會給初、高中物理教學銜接帶來益處。
例2(2007年汕頭市卷)圖3是法拉第發明的能夠產生持續電流的機器——發電機,金屬圓盤可以看成是由無數根長度等于圓盤半徑的導線組成的,金屬圓盤在磁極間不斷轉動,每根導線都在做切割磁感線運動,從而產生持續的電流,某校探究小組仿制了這個發電機裝置(如圖4),對影響電流大小的因素進行如下探究:
①當圓盤轉速增大時,電流表指針偏轉增大,說明電流大小跟______有關;
②保持圓盤轉速不變,換用一個半徑更大的金屬圓盤,發現電流表指針偏轉更大,說明電流大小還跟______有關;
③保持圓盤轉速不變,換用_______,發現電流表指針偏轉更大,說明電流大小跟磁場強弱有關,
解析
這道題是以高中知識法拉第電磁感應定律為背景,以圖片的形式向學生介紹法拉第發明的發電機,引導學生沿著科學家的足跡,仿制發電機探究感應電流(電動勢)的大小跟什么因素有關。
教學銜接啟示 高中物理教學要適當滲透物理學史,“物理學發展史是一塊蘊藏著巨大精神財富的寶地,這塊寶地很值得我們去開墾,這些精神財富很值得我們去發掘,”高中物理教學引入物理學史,除了能使學生掌握扎實的知識與技能之外,最重要的是能激發學生學習物理的興趣、培養學生學習物理的情感、掌握學習物理的科學方法、激勵學生自主探索的精神,高一新生不適應物理教學,正與學生學習興趣不濃厚、缺乏自主探索精神有很大關系,因此,在高中物理教學中,適當滲透物理學史,這將有助于學生完成初中到高中的物理銜接。
例如人教版高中物理必修1第二章第四節《自由落體運動》的教學,如果僅按教材的邏輯順序“自由落體運動的定義、自由落體運動的加速度、自由落體運動的規律”來展開教學,這無疑已失去了物理學史的本來面目,失去了有聲有色,波瀾壯闊的科學斗爭的歷史光輝,使學生容易失去興趣,如果按照物理學史客觀發展順序提出問題,幫助學生揭示出科學探究的一般程序:觀察一猜想、假設一實驗驗證一修正推廣,使學生感受到物理知識并不是那么難以理解,而是非常親切、具有真實感,同時受到科學的思維方法的熏陶,促進學生從“被動思考、獲得知識”向“積極思考、勇于探索”轉化,獲得真正的智慧。
高中物理教材提供了許多物理學史方面的內容,為滲透物理學史教育提供了方便,教學時可以根據實際需要進行適當增減,當然,在課堂教學中引入物理學史,應抓住重點、言簡意賅,切記喧賓奪主、主次顛倒,才能真正起到事半功倍的教學效果。
在高中滲透物理學史,除了上述課堂教學滲透方式外,還可以在作業中滲透,如學完牛頓第一定律以后,可布置作業:閱讀課文、查閱資料或網站搜索完成表1,并思考各位物理學家的貢獻。
例3(2004赤峰市卷)實驗可以得出:在溫度不變時,導線的電阻跟它的長度成正比,跟它的橫截面積成反比,寫成公式為:R=ρl/S,其中R表示導線的電阻,z表示導線的長度,s表示導線的橫截面積,ρ是比例常數,叫電阻率,不同材料的ρ不同。
現有一段粗細均勻的細電阻絲,用你在初中物理實驗中使用過的儀器和掌握的實驗方法,如何用公式R=ρl/s測這段金屬絲的電阻率ρ?
要求:(1)寫出實驗步驟;(2)直接寫出p的表達式,(為簡單,每個要測的量只測一次,需畫電路圖的要畫出。)
解析 這道題是以高中知識電阻定律為背景的較復雜的間接測量型實驗題,要求學生運用數學知識進行公式推導、得出測量原理,根據使用過的儀器和實驗方法即可作答。
由于這道測量型實驗涉及測量物理量較多,測量方法多是間接測量,再加上要進行數學推導運算,所以解答此題有一定的難度。
教學銜接啟示 初中教學要注重基礎知識和基本技能,培養數學解題能力,初中教材內容要求學生了解、知道的多,理解的少;定性多、定量少,而高中則要求學生理解應用多、定量研究、數學工具與技巧的應用多,因此,升入高一的學生不能適應高中物理教學則在所難免,知識是遷移的大道,在初中物理教學中注重基礎,在部分定量計算中有意識培養數學能力,對初、高中物理教學銜接會起到促進作用。
注重基礎知識,就要讓學生深刻理解物理基本概念和基本規律,例如速度、密度、機械效率、杠桿的平衡條件、歐姆定律等都是初中階段的重要概念和規律,要重視這些概念和規律的建立過程,知道它們的由來,二是要讓學生弄清每一概念的內涵和外延,在掌握物理規律和表達式的同時,還要明確公式中量的意義和單位、適用條件、應用時的注意事項、使
學生掌握初中階段物理學科完整的基礎知識,真正培養學生的物理思維能力。
注重基本技能,尤其要重視測量型實驗的技能,實驗是物理學的基礎,物理量的測量是實驗活動的基本內容和最大量的工作,在測量性實驗中,熟悉各種儀器及儀表的操作規則是實驗的基礎,明確實驗原理和實驗的基本方法是重點。
初中物理常用的測量工具有八種,分為兩類:一類是直讀式的測量儀器,如刻度尺、溫度計、彈簧測力計、量筒(量杯)、秒表、電流表、電壓表,一類是比較式的測量儀器,天平,在這些測量工具(量杯除外)中,其相鄰的刻度之間的長度與相關物理量之間都成線性關系,有其共同的特性,在使用這些測量工具時,教師應有意識地引導學生去綜合、對比,注意它們的單位、量程、最小分度值,讓學生養成以刻度的分度值為基礎的觀察力。
在物理測量實驗中,根據測量原理(思路)及運算難度,將測量方法分為三種:(1)直接測量,如用天平測固體質量;用電壓表測電壓等,(2)簡單間接測量,如用刻度尺測量規則物體的體積;用電壓表、電流表測電阻等,(3)復雜間接測量,如上述例3。
培養數學解題能力,首先要培養學生的基本計算能力,如指數運算、密度、速度復合單位之間的換算等,其次要培養學生把物理問題轉化為數學問題的能力及運用數學知識對物理問題進行分析、計算的能力,如初中液體內部壓強規律、浮力公式、并聯電路的總電阻等的推導雖然不是中考的內容,但也要讓學生經歷推導過程,因為是培養運用運用數學知識解決物理問題的最佳時機。
例4(2006年宿遷市卷)物體只在重力作用下由靜止開始下落的運動,叫做自由落體運動,這種運動只在沒有空氣的空間才能發生,在有空氣的空間,如果空氣阻力的作用比較小可以忽略,物體的下落也可以近似地看作自由落體運動,為了探究自由落體運動快慢與哪些因素有關,小明有如下猜想:
猜想一:物體下落的快慢與物體的材料有關:
猜想二:物體下落的快慢與物體下落的高度有關:
猜想三:物體下落的快慢與物體的質量有關,
為驗證猜想的正確性,幾位同學用三個金屬球做了一系列的實驗,實驗數據記錄如表2:
(1)為驗證猜想一:應比較實驗序號______和______,結論是:_______。
(2)請你幫助小明驗證猜想三:
①器材:0.5 kg的鐵球A、1 kg的鐵球B和皮尺,還需要的器材是_____;
②實臉步驟:
③結論:
(3)小敏同學也對這個問題進行了研究,她讓兩片完全相同的紙(一張平展,另一張對折)同時從三樓由靜止開始下落,她發現兩片紙______(填“同時”或“不同時”)著地,此下落過程一中兩片紙作的_____(填“是”或“不是”)自由落體運動,因為______。
解析 這道題是以高中知識自由落體運動為背景的探究性實驗題,重點考查探究實驗中控制變量法及運用控制變量法進行設計實驗、通過實驗數據歸納分析實驗結論的能力,這道題是考查探究要素比較全面的中考題。
教學銜接啟示
初中教學要注重探究性實驗,培養思維能力,初中物理以直觀教學為主,所以初中學生物理知識的獲得是建立在形象思維基礎上的;而高中較多的是在抽象思維的基礎上進行概括,在學生思維活動中呈現的是經過抽象概括的物理模型,因而升入高一的學生在自身的思維能力上出現臺階,初中物理教學要以探究性實驗為切入點,培養學生思維能力,對初、高中物理教學銜接起到重要作用。