La parte de flotabilidad de la física de la escuela secundaria no contiene mucho contenido, pero el conocimiento en esta parte es fácil de ampliar y ampliar, y hay varias preguntas sobre la flotabilidad. Si los estudiantes solo se quedan con el conocimiento limitado de los libros de texto, no son buenos para ampliar y organizar y no pueden adaptarse a los cambios en las preguntas, se perderán en el mar de preguntas. Este artículo intenta analizar la naturaleza de la flotabilidad y resumir el método de cálculo de la flotabilidad para que los profesores guíen a los estudiantes como referencia de revisión.
Primero, la fuente de flotabilidad
Imagina un cubo sumergido en agua, como se muestra en la Figura 1. Sus seis lados están todos sujetos a la presión del agua, y las presiones en sus tres lados izquierdo, derecho y frontal son iguales en magnitud y opuestas en dirección, es decir, las fuerzas se equilibran entre sí. Es solo que las profundidades de las superficies superior e inferior son diferentes y la presión del agua es diferente, por lo que la presión del agua no es igual. La presión hacia arriba F1 del agua en la superficie inferior es mayor que la presión hacia abajo F2 del agua en la superficie superior. La diferencia entre las presiones superior e inferior es la fuerza de flotación del líquido sobre el objeto sumergido. La dirección de la flotabilidad es siempre vertical hacia arriba, opuesta a la dirección de la gravedad.
2. Método de cálculo de la flotabilidad
1. Método de diferencia de dos pesajes
Del análisis anterior, sabemos que la dirección de la flotabilidad es vertical hacia arriba. exactamente opuesta a la dirección de la gravedad. Por lo tanto, primero se pesa el peso F1 de un objeto en el aire mediante un dinamómetro de resorte y luego se sumerge el objeto en el líquido. En este momento, la lectura del dinamómetro de resorte es F2.
Ejemplo 1 Un código de gancho que pesa 2N se cuelga debajo de un dinamómetro de resorte y se sumerge en agua. La lectura del dinamómetro de resorte es 1,2 N, luego la flotabilidad del código de gancho es
. Derivación analítica
2. Método de equilibrio de dos fuerzas
Sumerge un objeto en un líquido y déjalo moverse libremente desde un estado estacionario. Sólo hay tres estados posibles de su movimiento: hundirse, inmóvil o flotar. Cuando un objeto se sumerge en un líquido y permanece inmóvil, se llama levitación. Cuando un objeto flota, parte de su volumen eventualmente se desprende de la superficie del líquido y descansa sobre la superficie del líquido, lo que se llama flotación. Un objeto que se hunde eventualmente se hunde hasta el fondo del líquido. Según el equilibrio de fuerzas del objeto, la flotabilidad de los objetos suspendidos y flotantes es igual a la gravedad, es decir,
El objeto que se hunde está sostenido por la pared del contenedor, por lo
, es decir,
Ejemplo 2 Un barco navega desde el mar hasta un río. La siguiente afirmación es correcta ()
A. El barco está sujeto a una gran flotabilidad en el río.
El barco está sujeto a una gran flotabilidad en el mar.
C. La flotabilidad del barco se mantiene sin cambios.
D. Es imposible determinar el tamaño de la fuerza de flotación.
Según las características de flotación del barco, la fuerza de flotación es igual a la gravedad del objeto, por lo que la correcta la respuesta es la opción c.
3. Método del Principio de Arquímedes
El contenido del Principio de Arquímedes es que un objeto sumergido en un líquido está sujeto a una fuerza de flotación ascendente, y la fuerza de flotación es igual a la líquido que desplaza. La gravedad, es decir, el método del principio de Arquímedes, se utiliza a menudo en combinación con el método del equilibrio de dos fuerzas.
Ejemplo 3 Como se muestra en la Figura 2, se coloca una bola en dos vasos de desbordamiento A y B que contienen diferentes líquidos. La masa del líquido derramado en el vaso A es 400 gramos, y la masa del líquido derramado en el vaso B es 500 gramos, por lo que la masa de la bola es _ _ _ _ _ _ _ _g.
Según el Principio de Arquímedes, la flotabilidad de la pelota en la Figura A es
La flotabilidad de la pelota en la Figura B es la siguiente
Y en la Figura A, la pelota se hunde hasta el fondo del líquido. Según el análisis del método de equilibrio de dos fuerzas, la bola de la Figura B flota sobre la superficie del líquido, por lo que
.
En otras palabras,
Por lo tanto.
4. Método de la fórmula
Según el principio de Arquímedes
Esta es una fórmula comúnmente utilizada para encontrar la flotabilidad.
Ejemplo 4 Tres bolas A, B y C con el mismo diámetro se colocan en el agua respectivamente. Cuando finalmente alcanzan el equilibrio, como se muestra en la Figura 3, la relación entre flotabilidad y flotabilidad es _ _ _. _ _ _ _ _.
Se analiza la relación de volumen de tres bolas sumergidas en agua, que se puede conocer a partir de la fórmula de flotabilidad.
La fórmula de flotabilidad es una herramienta importante para resolver problemas de flotabilidad. En combinación con otros métodos, se pueden resolver casi todos los problemas de cálculo de la flotabilidad. Según el método de la fórmula y el método del equilibrio de dos fuerzas se derivan las condiciones de hundimiento y flotación de objetos sólidos en líquidos.
Según el análisis del método del equilibrio de dos fuerzas, existen tres posibilidades para que un objeto sólido quede completamente sumergido en un líquido: flotar, permanecer quieto y hundirse:
Cuando, hundirse cuando pausar, pausar cuando, flotar y finalmente flotar. Según la fórmula de flotabilidad
y
porque el objeto está sumergido en el líquido.
Combinando las categorías anteriores: cuando, el objeto se hundirá; cuando, el objeto está en un estado suspendido, cuando se mueve, el objeto se moverá hacia arriba y finalmente en un estado flotante. Esta es una conclusión importante; consulte el ejemplo siguiente.
Ejemplo 5 El método para medir la densidad de la sangre humana es: poner soluciones de sulfato de cobre de diferentes densidades en varios tubos de ensayo, y luego dejar caer una gota de sangre en cada tubo de ensayo. Si la sangre está suspendida en el tubo de ensayo, entonces la densidad de la sangre será _ _ _ _ _ _ _ _ (llene mayor, igual o menor que la densidad de la solución de sulfato de cobre en el tubo de ensayo) .
Análisis Debido a que la sangre está suspendida en la solución de sulfato de cobre en el tubo de ensayo, ρ sangre = ρ sulfato de cobre, y la densidad de la sangre es igual a la densidad de la solución de sulfato de cobre en el tubo de ensayo .
Tercera aplicación integral
Para problemas integrales, es decir, la combinación de flotabilidad y densidad, presión, condiciones de equilibrio de dos fuerzas y palancas, siempre que se utilicen los métodos anteriores. Si se usan de manera flexible, se pueden resolver sin problemas. Consulte el ejemplo a continuación.
Ejemplo 6 Un estudiante usó el mismo densímetro para medir y comparar las densidades del líquido A y del líquido B. La situación de medición se muestra en la Figura 4, por lo que la relación de densidad entre el líquido A y el líquido B es ( ).
A.
B.
C.
D. Incierto
En el diagrama analítico, Ambos El líquido A y el líquido B pueden hacer que el densímetro flote sobre la superficie del líquido. Se puede ver en el método de equilibrio de dos fuerzas que F flotador A = F flotador B = G, y dado que el volumen del densímetro sumergido en el líquido A es mayor que el volumen sumergido en el líquido B, es decir. Por lo tanto, a partir del método de la fórmula, podemos ver que hay
Yukis
Entonces la opción c es correcta.
Realización 7 La figura 5 es un diagrama esquemático en sección transversal de la estructura distribuidora de agua. El cuerpo flotante A y la válvula C en el tanque de control de agua están conectados a través de una varilla pulida. Se sabe que el nivel del agua en el balde tiene 40 cm de altura y el área de la sección transversal de la válvula C es 1 cm2. Independientemente de la masa del cuerpo flotante A y de la válvula C, ¿cuál es la flotabilidad del cuerpo flotante A cuando se mantiene un cierto nivel de agua?
Primero, realice un análisis de tensiones en el cuerpo flotante A. El cuerpo flotante A está equilibrado por la fuerza de flotación y la presión de la válvula C sobre el cuerpo flotante A, entonces.
La presión de la válvula C sobre el cuerpo flotante A y la fuerza de soporte del cuerpo flotante A sobre la válvula C son un par de fuerzas que interactúan, que son iguales en magnitud y opuestas en dirección. El cuerpo flotante A en la válvula C también es igual a la flotabilidad del cuerpo flotante A. , es decir,
Luego, realice un análisis de tensión en la válvula C. Debido a que la válvula C está equilibrada por la presión del agua y la fuerza de soporte del cuerpo flotante A, y no tiene nada que ver con la gravedad, Ejemplo 8 Un trozo de hielo flota sobre el agua Cuando el hielo se derrite, ¿cambia su nivel de agua? ¿Cómo cambiaría el nivel del agua si el hielo contuviera rocas o madera?
Para juzgar el cambio en el nivel del agua antes y después de derretirse el hielo, es necesario comparar el tamaño de la fila V antes y después de derretir el hielo, es decir, el volumen de agua hirviendo de madera o piedra. después de que el hielo se derrita.
(1) Si no hay impurezas en el hielo, digamos que la masa del hielo es m hielo y la masa de agua después de que el hielo se derrite es m agua helada. Debido a que el hielo flota antes de derretirse, es
,
es decir,
después de derretirse, nuevamente
Por lo tanto,
Por lo tanto, el nivel del agua no cambia antes y después de que el hielo se derrita.
(2) Si el hielo contiene bloques de madera, puedes saber que el hielo y los bloques de madera flotan antes de que el hielo se derrita.
Es decir,
Después de que el hielo se derrite, se sabe que es (1)
Debido a la flotación del bloque de madera,
Por lo tanto, eso es
Entonces,
Entonces el nivel del agua no cambia antes y después de que el hielo se derrita.
(3) Si el hielo contiene piedras, el hielo será tratado con hielo y piedras antes de derretirse. Entonces simplemente flota
eso es.
Cuando el hielo se derrite en agua, porque la piedra se hunde, entonces
,
Por tanto.
"Referencia para la enseñanza de física en la escuela secundaria" original 2005.9
Cómo identificar diagramas de circuitos
Escuela secundaria Samsung Wu Zhongliang, condado de Lezhi, provincia de Sichuan
Correcto Identificar diagramas de circuitos es el requisito de habilidad más básico para los estudiantes de secundaria. Algunos cálculos eléctricos siempre deben analizarse con anticipación y representan una gran proporción en el examen de ingreso a la escuela secundaria. La dificultad y el enfoque de las preguntas finales sobre electricidad en el examen de ingreso a la escuela secundaria son a menudo problemas de identificación de circuitos, que son difíciles de entender para los estudiantes comunes. También son problemas que a menudo se encuentran en los estudios de la escuela secundaria y en trabajos posteriores que involucran conocimientos eléctricos. Por tanto, hay que tomárselo en serio. Para superar los bucles de identificación, debemos eliminar barreras intelectuales y metodológicas.
Aquí hay algunas cuestiones clave que debemos discutir con usted para atraer más atención.
1. Los conceptos y características de los circuitos en serie y en paralelo
La página 106 del primer volumen del libro de texto de octavo grado de People's Education Press dice: “Dos pequeñas bombillas están conectadas de extremo a extremo, y luego conectados al circuito, decimos que las dos bombillas están conectadas en serie" y "los dos extremos de las dos bombillas pequeñas están conectados al circuito respectivamente, y luego decimos que las dos se encienden. las bombillas están conectadas en paralelo", que también se describe en la página 57 del segundo volumen del antiguo libro de texto.
A partir de la definición anterior de circuitos en serie y paralelo, no es difícil ver las características de los circuitos en serie y paralelo. Solo hay un circuito en serie y todos los aparatos eléctricos están encendidos y apagados y se influyen entre sí. No importa dónde esté conectado el interruptor, un circuito paralelo tiene dos o más ramas y cada aparato funciona de forma independiente. El interruptor del circuito principal controla todo el circuito, y el interruptor del circuito derivado solo controla aquel en el que se encuentra.
2. Método de juicio de circuitos en serie y paralelo
1. Utilice el método de conexión eléctrica para analizar el método de conexión de aparatos eléctricos en el circuito. Los aparatos eléctricos se conectan en serie uno tras otro, y los conectados en paralelo entre dos puntos del circuito se conectan en paralelo.
2. El método actual no tiene ramas en el circuito en serie, y la corriente principal en el circuito en paralelo se divide en varias partes en las ramas.
3.* * *Mismo método de punto de conexión Cuando se conecta en serie, un aparato eléctrico tiene solo un* *mismo punto de conexión con otro aparato eléctrico, mientras que cuando se conecta en paralelo, un aparato eléctrico tiene dos* * mismos puntos de conexión con otro aparato eléctrico de puntos de conexión.
4. Al analizar la conexión del circuito, comience desde el polo positivo de la fuente de alimentación y siga la dirección de la corriente hasta el polo negativo de la fuente de alimentación.
5. Debido a que la conexión de múltiples aparatos eléctricos en las escuelas secundarias no implica una conexión en serie, el resultado final de la conexión del circuito solo puede ser uno de los dos métodos básicos de conexión del circuito: conexión en serie y conexión en paralelo. .
6. Debido a la diversidad de métodos de dibujo de diagramas de circuitos, los estudiantes no están acostumbrados y resulta difícil identificarlos. En este momento, solo necesita ordenar el diagrama del circuito original, dibujarlo en una forma estándar de uso común y ver la esencia a través del fenómeno. Como se muestra en la Figura 1, el formulario estándar es la Figura 2, la Figura 3 es la Figura 4, la Figura 5 es la Figura 6 y tanto las Figuras 7 como 8 se pueden dibujar en el formulario estándar.
Figura 1 Figura 2
Figura 3 Figura 4
Figura 5 Figura 6
Figura 7 Figura 8
3. Tratamiento especial de varios componentes comunes del circuito
Cuando analizamos las conexiones del circuito, a menudo nos centramos en los aparatos eléctricos. Otros componentes, como interruptores, voltímetros y amperímetros, tienen un impacto negativo significativo en nuestro análisis de circuitos complejos. Si algunos componentes se pueden eliminar del diagrama del circuito y garantizar que las conexiones originales de los aparatos eléctricos no se verán afectadas después de la eliminación, el diagrama del circuito original se puede simplificar para revelar la verdadera cara del Monte Lu. Para ello, podemos simplificarlo completamente en función de las características de las piezas retiradas. El método es:
1. Si el interruptor está cerrado, dibuje una línea para conectarlo al interruptor original; El interruptor está abierto, retire la ruta del interruptor por completo.
2. Voltímetro Debido a que la resistencia del voltímetro es muy grande, se puede considerar que el voltímetro está en circuito abierto.
3. Debido a que la resistencia del amperímetro es muy pequeña, se puede considerar que el amperímetro está en cortocircuito. El amperímetro debe retirarse y conectarse con un cable.
El diagrama simplificado obtenido mediante el método anterior muestra que las conexiones de los aparatos eléctricos son las conexiones de los aparatos eléctricos en el circuito original. Para este paso, lo mejor es usar un lápiz para dibujar el diagrama del circuito original en un papel borrador, y luego agregar y eliminar uno por uno comenzando desde el terminal positivo de la fuente de alimentación hasta llegar al terminal negativo de la fuente de alimentación. Por ejemplo, en la Figura 9, cuando los interruptores S y S están abiertos, necesitamos determinar la conexión de las resistencias R y R y R. En las Figuras 10, 11 y 12 respectivamente se muestran diagramas de circuitos simplificados del interruptor, voltímetro y amperímetro. En la Figura 12 podemos ver fácilmente que las resistencias R y R están conectadas en serie.
Figura 9 Figura 10
Figura 11 Figura 12
Cuarto, con respecto a la representación de la electricidad
Primero comprenda cada medidor ¿Qué cantidad física? ¿Se está midiendo? La corriente medida por el amperímetro depende de cómo está conectado, y cuyo voltaje mide el voltímetro depende de a qué terminal está conectado directamente el voltímetro (Nota: el voltaje de la fuente de alimentación es el voltaje total, es decir, el voltaje más alto, como Como se muestra en la Figura 10, no se puede decir que el voltímetro mida el voltaje total entre la fuente de alimentación y R1, sino solo el voltaje de R3). A veces, para circuitos más complejos, es necesario simplificar el circuito en combinación con el tercer elemento anterior y luego restaurar el amperímetro en el circuito uno por uno de acuerdo con el diagrama del circuito original para juzgar y reducir la dificultad.
5. Reemplazo del reóstato deslizante
Primero dejar clara la conexión del reóstato deslizante.
Debido a que el reóstato deslizante se usa "uno por uno, uno por uno", es la parte entre el control deslizante y el terminal inferior la que conecta el circuito. Muchas personas no entienden las conexiones de un reóstato deslizante en un diagrama de cableado, pero no entienden que las conexiones físicas son exactamente las mismas que los símbolos de los componentes. De hecho, cuando el control deslizante se desliza, podemos ver directamente en el diagrama del circuito si esta parte se alarga o se acorta, determinando así si el valor de resistencia conectado al circuito se hace mayor o menor. Sólo cuando realmente comprendamos el problema. Como se muestra en la Figura 13, la parte sombreada del símbolo del componente del varistor deslizante es la parte del circuito de conexión.
Figura 13 Figura 14
Figura 15 Figura 16
El método de descomposición de análisis de circuitos anterior solo proporciona una manera de convertir las dificultades en dificultades para aquellos que " al final del camino", estrategias auxiliares para consolidar habilidades básicas, que se pueden utilizar con mucho gusto. De hecho, nuestro análisis de circuitos es una síntesis compleja que requiere un pensamiento fluido y una amplitud relámpago. No estamos sujetos a los métodos anteriores y solo podemos utilizarlos de manera flexible y completa cuando sea necesario. Debemos prestar atención a tratar cada método como un reactivo que participa en una reacción química. Lo que esperamos es que estos reactivos participen en reacciones químicas para formar nuevas sustancias, sufran cambios cualitativos y tengan diferencias en la divergencia. De lo contrario, será contraproducente y logrará la mitad del resultado con el doble de esfuerzo. Echemos un vistazo al circuito de la pregunta de cálculo en el examen de ingreso a la escuela secundaria de 2003. En la Figura 14 (Figura 8 de Guangzhou), debería ver inmediatamente que cuando S1 y S2 están abiertos, las resistencias R1 y R2 están conectadas en serie, el voltímetro mide el voltaje de R2 y el amperímetro mide la corriente a través de R1 o R2; S1 y S2 están cerrados Cuando , la resistencia R2 está en cortocircuito, R1 y R3 están conectados en paralelo, el amperímetro mide la corriente principal, el voltímetro indica 0, y así sucesivamente. En la Figura 15 (Lanzhou Figura 23), cuando S1 y S2 están abiertos, L y R1 están en serie, y cuando S1 y S2 están cerrados, R1 y R2 están en paralelo, en todos los casos, el varistor R1 conecta la parte Pb; el circuito. Cuando el control deslizante P se desliza hacia el terminal A, el valor de resistencia del circuito conectado aumenta. Si el control deslizante P se desliza hasta el extremo B, el valor de resistencia del circuito conectado disminuye y la indicación del voltímetro permanece sin cambios, que es el voltaje de la fuente de alimentación. Espera, tenemos que estar preparados. ¿Qué pasa con la situación en la Figura 16 (Mapa 11 de la provincia de Qinghai)? Para aquellos que tienen buenos conocimientos, habilidades y calidad psicológica, ¡este problema es solo un tigre de papel que se puede atravesar a voluntad!
Cabe mencionar que muchas personas tienen miedo de estas situaciones dinámicas, como el encendido y apagado de interruptores y el deslizamiento de un reóstato deslizante, y no saben qué hacer. De hecho, basta con mantener la cabeza despejada y distinguir las situaciones más importantes. Es un problema común mirar los problemas de forma aislada y confusa. Recuerde, dividir y conquistar es la mejor política, ¡no es aconsejable retirarse! No hay dudas sobre el aprendizaje, pero sólo cuando hay dudas podemos avanzar. Inténtelo con valentía, preste atención al análisis de su propio caso y reflexione sobre sus errores. Mientras no cometa errores repetidamente, ¿no se trata de que los errores se acerquen paso a paso a lo correcto? Nadie es un sabio y nunca podrá cometer errores. Si conoce sus errores, los corregirá. Nadie puede tener éxito por casualidad. "Toda perseverancia tarde o temprano dará sus frutos." El arco iris siempre sigue a la tormenta.
Habilidades para resolver problemas de tablas de datos en materias de física
Zheng Ai, Facultad de Medicina Tradicional China de Jingzhou, provincia de Hubei
En los últimos años, en varios exámenes de física , ha habido algunos tipos de preguntas que requieren respuestas basadas en los materiales de la tabla de datos enumerados en el enunciado de la pregunta. Ahora hablemos de los métodos y técnicas generales para resolver este tipo de problemas con ejemplos.
1. Analizar e inferir respuestas basadas en tendencias de datos.
Ejemplo 1 Para estudiar el efecto de la temperatura del filamento en la vida útil promedio de las lámparas incandescentes, un instituto de investigación realizó el siguiente experimento. La presión del gas inerte en el bulbo se mantiene a 0,1 atmósferas y el espesor del filamento de tungsteno es de 250 µm. Al variar la corriente en el filamento de tungsteno, se midió la vida útil promedio de una bombilla en función de la temperatura y la corriente del filamento, como se muestra en la siguiente tabla.
Temperatura del filamento y vida útil actual/media/hora
2000 6,05 800
2200 6,61 377
2300 7,48 29,5
2600 8,34 3,4
El análisis de datos experimentales muestra que, en las mismas condiciones experimentales, cuando la temperatura del filamento es 180090, la vida útil promedio del filamento es la más cercana a ().
A.50h B.800h C.500h D.1600h
(Preguntas de muestra del examen de ingreso a la escuela secundaria de la ciudad de Jingzhou de 2003, provincia de Hubei)
En respuesta a Para resolver este problema, es necesario seleccionar en la tabla de registro de datos "Investigación sobre el efecto de la temperatura del filamento en la vida media de las lámparas incandescentes" el valor posible de la vida media de la bombilla cuando la temperatura del filamento es de 1800°C.
Según la tabla, cuanto menor sea la temperatura del filamento, mayor será la vida media de la bombilla. Cuando la temperatura del filamento es de 2000 ℃, la vida útil promedio es de 800 horas. Cuando la temperatura del filamento es de 1800 ℃, la vida útil promedio de la bombilla debe ser superior a 800 h, por lo que se puede juzgar que D es correcta.
2. Calcule la respuesta cuantitativamente en función de los patrones de cambio de datos.
Ejemplo 2 Al tomar fotografías, elija diferentes "aperturas" para controlar el área de entrada de luz de la lente; elija diferentes velocidades de obturación para controlar el tiempo de entrada de luz de la lente. El propósito de combinar los dos es mantener sin cambios la energía luminosa de la película negativa. Si la energía luminosa es demasiado grande o demasiado pequeña, no podrá tomar buenas fotografías. La siguiente tabla muestra varias combinaciones correctas de apertura y obturador para situaciones específicas. En la fila "Persiana", "15" significa que el tiempo de apertura de la persiana es 1s/15, y así sucesivamente. En la fila "Apertura", "16" significa que el diámetro de la parte transparente de la lente es igual a la distancia focal de la lente, 65435. Calcula el número para llenar el último espacio de la línea de apertura.
Apertura 16 118 5,64 2,8
Obturador 15 30 60 125 250 500 1000
(Preguntas del concurso nacional de conocimientos de física aplicada de la escuela secundaria de 2003)
Al analizar los datos del "obturador" en la tabla, encontramos que de 15 a 1000, los datos posteriores siempre son el doble de los datos adyacentes anteriores. Al observar los datos de "apertura", encontramos que los datos 1, 3 y 5 (es decir, los datos impares) disminuyeron a la mitad en secuencia. Supongamos que el séptimo dato es X, X debe ser la mitad del quinto dato, es decir, x/4=1/2, entonces X = 20.
Por supuesto, esta pregunta también se puede responder basándose en la relación cuantitativa entre "obturador" y "apertura"
En tercer lugar, amplíe la respuesta de los datos según el patrón de cambio de datos
Ejemplo 3 Un grupo de interés extracurricular llenó baldes de plástico con cuatro líquidos diferentes de densidad conocida, los pesó con un dinamómetro de resorte y registró los datos en la siguiente tabla.
Densidad del líquido (g/cm3) 0,8 1,0 1,2 1,4
Indicaciones del dinamómetro de resorte (n) 1,6 1,8 2,0 2,2
(1) Si Cuando el barril está lleno de un líquido de densidad desconocida, el medidor de fuerza del resorte indica 2.3N y Xiaohong calcula que la densidad del líquido es _ _ _ _ _ kg/m3.
(2) Cuando el medidor de fuerza del resorte indica _ _ _ _ _ n, la densidad del líquido es cero.
(Examen de ingreso a la escuela secundaria de 2002 en la ciudad de Jinan, provincia de Shandong)
Para resolver este problema, los valores correspondientes de las lecturas del dinamómetro y la densidad del líquido se enumeran en la tabla , pero la medición de fuerza a responder Las lecturas del medidor o los valores de densidad no están incluidos en los datos enumerados. En este momento, puede expandir los datos de la tabla en ambos lados de acuerdo con los patrones cambiantes de los datos de la tabla y luego responder.
Los datos de la tabla ampliada son los siguientes:
Densidad del líquido (g/centímetro cúbico) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,5
Indicadores del dinamómetro de resorte (n) es 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,3.
Responde fácilmente según la tabla de datos ampliada.
En cuarto lugar, resuma las respuestas cualitativamente según las tendencias de los datos.
Para estudiar la capacidad de absorción de calor de objetos de diferentes colores, se realizaron los siguientes experimentos:
Vierte agua de la misma masa y temperatura en dos botellas, utilizando papel blanco y papel negro respectivamente. Envuelva la botella en papel. Como se muestra en la imagen. Luego pon las dos botellas al sol y mide la temperatura del agua en las botellas cada 3 minutos.
Después de media hora de experimento, los cambios en la temperatura del agua en la botella son como se muestran en la siguiente tabla:
Hora de sol/minuto 0 369 12 15 18 21 24 27 30
Temperatura de la botella de papel blanco/℃
Temperatura de la botella de papel negro/℃
Analizó los datos experimentales y concluyó:
(Preguntas de muestra del examen de ingreso a la escuela secundaria de la ciudad de Jingzhou, provincia de Hubei, 2003)
Se puede ver en la tabla de datos del registro experimental que las temperaturas de las dos botellas aumentaron con el aumento del tiempo de luz solar, pero la amplitud de el aumento fue diferente y no hubo un patrón específico en los datos ascendentes. Por lo tanto, se puede concluir cualitativamente que a medida que aumenta el tiempo de luz solar, las temperaturas tanto de las botellas de papel blanco como de las botellas de papel negro aumentan, pero la temperatura de las botellas de papel blanco aumenta más lentamente, mientras que la temperatura de las botellas de papel negro aumenta más rápido. diciendo Comprenda que los objetos tienen una capacidad débil de absorción de calor, mientras que los objetos negros tienen una gran capacidad de absorción de calor.
Física de secundaria (Harbin), 2004+0.
Entrando en el "efecto isla de calor urbano"
Profesor Yin de la escuela secundaria Shouguang Century en Shandong
Ámbito de aplicación: adecuado para que los estudiantes de secundaria se expandan sus conocimientos y poder combinar los conocimientos de física que han aprendido con Conectarlos con la vida real está en línea con el espíritu de los estudiantes del examen de ingreso a la escuela secundaria de aplicar los conocimientos para resolver problemas prácticos.
Es posible que hayas tenido esta experiencia: cuando estás en la ciudad, sentirás que el calor es insoportable, sin embargo, cuando llegamos al campo, puedes sentir la brisa fresca soplando en tu rostro; Te hará sentir renovado y agotado al instante. ¿Por qué es tan grande la diferencia de temperatura entre las ciudades y el campo? Esto se debe al efecto isla de calor urbano. Por tanto, es necesario que entremos en el "efecto isla de calor urbano".
El llamado efecto isla de calor urbano, en términos sencillos, se refiere al fenómeno de que el desarrollo de la urbanización hace que la temperatura en la ciudad sea más alta que en los suburbios exteriores. En el mapa meteorológico de isoterma atmosférica cercana a la superficie, la temperatura en vastas áreas de los suburbios no cambia mucho, como una superficie del mar en calma, mientras que en las áreas urbanas hay áreas obvias de alta temperatura, como islas que sobresalen del mar. Debido a que esta isla representa un área urbana de alta temperatura, se la llama vívidamente isla de calor urbano. En verano, la temperatura en algunas zonas de la ciudad puede alcanzar los 6°C o incluso más que en los suburbios, formando una isla de calor de alta intensidad.
Se puede observar que la isla de calor urbana encarna el concepto de diferencia de temperatura. Mientras exista una diferencia de temperatura significativa entre la ciudad y los suburbios, se puede decir que existe una isla de calor urbana. Por tanto, pueden producirse islas de calor urbanas durante todo el año. Pero el principal impacto en la vida de los residentes es el efecto isla de calor provocado por las altas temperaturas en verano. La investigación médica muestra que la temperatura ambiental está estrechamente relacionada con las actividades fisiológicas humanas. Cuando la temperatura ambiente es superior a 28 ℃, las personas se sentirán incómodas. Por muy alta que sea la temperatura, fácilmente puede provocar irritabilidad, insolación y trastornos mentales cuando la temperatura es superior a 34 grados, las frecuentes olas de calor también pueden provocar una serie de enfermedades, especialmente la incidencia de enfermedades cardiovasculares, cerebrovasculares y enfermedades del sistema respiratorio y la tasa de mortalidad aumenta significativamente. Además, las altas temperaturas acelerarán la velocidad de las reacciones fotoquímicas, aumentando así la concentración de O3 en la atmósfera, agravando la contaminación del aire y poniendo en peligro aún más la salud humana.
Entonces, ¿cómo se forman las islas de calor urbanas? ¿O qué causa las islas de calor urbanas? La formación de islas de calor urbanas es obviamente inseparable del desarrollo de la urbanización. Hay cuatro razones directas para su formación:
La primera es la influencia de las características de la superficie urbana subyacente (la superficie de contacto entre las islas). fondo de la atmósfera y la superficie terrestre). Un gran número de estructuras artificiales en las ciudades, como suelos pavimentados y diversas paredes de edificios, modifican las propiedades térmicas de la superficie subyacente. Estas estructuras artificiales absorben el calor rápidamente y tienen una pequeña capacidad calorífica. En las mismas condiciones de radiación solar, se calientan más rápidamente que la superficie natural subyacente (espacios verdes, superficie del agua, etc.). ), por lo que la temperatura de su superficie es significativamente más alta que la de la superficie natural subyacente. Por ejemplo, en verano, la temperatura del césped es de 32°C, la temperatura del dosel es de 30°C, la temperatura del piso de cemento puede alcanzar los 57°C y la temperatura del pavimento de asfalto puede alcanzar los 63°C. Estos objetos de alta temperatura forman una enorme fuente de calor que hornea la atmósfera circundante y nuestro entorno de vida. ¿Cómo es posible que no estén calientes?
La segunda razón principal es la contaminación del aire urbano. Los vehículos a motor, la producción industrial y un gran número de actividades humanas en las ciudades producen una gran cantidad de óxidos de nitrógeno, dióxido de carbono, polvo, etc., que pueden absorber una gran cantidad de energía de la radiación térmica del medio ambiente, producen los conocidos efecto invernadero y provocará un mayor calentamiento atmosférico.
La tercera razón principal es la influencia de las fuentes de calor artificiales. Fábricas, vehículos de motor, vida residencial, etc. , quemando diversos combustibles y consumiendo mucha energía. ¡Innumerables estufas arden y emiten calor!
La cuarta razón es que la superficie natural subyacente de la ciudad ha disminuido. Edificios, plazas, caminos, etc. Con el aumento de las áreas urbanas, los factores naturales como los espacios verdes y los cuerpos de agua se han reducido en consecuencia. Se libera más calor, se absorbe menos calor y se debilita la capacidad de aliviar el efecto de isla de calor.
Dado que el aumento de estructuras artificiales y la reducción de las superficies naturales subyacentes en las ciudades son las principales causas del efecto isla de calor, aumentar la proporción de superficies naturales subyacentes en las ciudades a través de varios canales es una forma eficaz de aliviarlo. el efecto isla de calor urbano.
El espacio verde urbano es el principal factor natural de la ciudad, y desarrollar vigorosamente el verde urbano es una medida clave para reducir el impacto de las islas de calor. Los espacios verdes pueden absorber la radiación solar. La mayor parte de la energía radiante absorbida se utiliza para la transpiración de las plantas y el consumo de calor y se convierte en energía química durante la fotosíntesis. El calor utilizado para aumentar la temperatura ambiente se reduce considerablemente. Las plantas de jardín en espacios verdes absorben constantemente el calor del ambiente a través de la transpiración, reduciendo la temperatura del aire circundante. Cada hectárea de espacio verde puede absorber 81,8 MJ de calor del entorno circundante cada día, lo que equivale al efecto refrescante de 189 aparatos de aire acondicionado. Las plantas de jardín absorben dióxido de carbono del aire mediante la fotosíntesis.
Una hectárea de espacio verde puede absorber una media de 1,8 toneladas de dióxido de carbono al día, reduciendo el efecto invernadero. Además, las plantas de jardín pueden retener polvo en el aire. Cada hectárea de espacio verde puede retener 2,2 toneladas de polvo por año, lo que reduce el contenido de polvo en la atmósfera ambiental en aproximadamente un 50% e inhibe aún más el aumento de la temperatura atmosférica.
Los resultados muestran que la cobertura verde urbana es inversamente proporcional a la intensidad de la isla de calor. Cuanto mayor sea la cobertura verde, menor será la intensidad de la isla de calor. Cuando la tasa de cobertura es superior al 30%, el efecto isla de calor se debilita significativamente. Cuando la tasa de cobertura es superior al 50%, el efecto de los espacios verdes en la reducción de las islas de calor es extremadamente obvio. Un espacio verde concentrado con una escala de más de 3 hectáreas y una tasa de cobertura verde de más del 60% es básicamente equivalente a la temperatura de la superficie natural subyacente en los suburbios, lo que elimina el fenómeno de la isla de calor y forma un área de baja temperatura. centrado en el espacio verde de la ciudad, que se convierte en un lugar popular para las actividades recreativas al aire libre de la gente.
Además de los espacios verdes que pueden aliviar eficazmente el efecto de isla de calor urbana, la superficie del agua y el viento también son factores eficaces para mitigar las islas de calor urbanas. La capacidad calorífica del agua es grande. Cuando se absorbe el mismo calor, el valor de aumento de temperatura es el más pequeño, lo que indica que la temperatura es más baja que otras superficies subyacentes. La evaporación y la absorción de calor de la superficie del agua también pueden reducir la temperatura del cuerpo de agua; . La energía eólica quita calor a la ciudad y también puede aliviar hasta cierto punto las islas de calor urbanas. Por lo tanto, en la planificación de edificios urbanos, es necesario tener en cuenta la dirección del viento local, en lugar de construir todos los edificios con una orientación este-oeste, se deben construir en un patrón que facilite la circulación del aire. Es mejor quitar las paredes de algunas unidades de la escuela secundaria y construir paredes para aumentar la circulación del aire.
Al mismo tiempo, reducir la liberación artificial de calor, reemplazar el carbón residencial por gas licuado de petróleo y gas natural tanto como sea posible y la calefacción central también son contramedidas importantes.
Debido a que el efecto isla de calor está relacionado con los intereses vitales de todos, debemos comenzar por nosotros mismos y hacer todo lo posible para frenar el efecto isla de calor. Por ejemplo, podemos viajar en autobús en lugar de conducir un coche privado. Lo mejor es andar en bicicleta para distancias cortas en verano, lo mejor es encender el aire acondicionado.
Si todo el mundo puede prestarle atención, creo que con el esfuerzo de todos, nuestros veranos ya no serán demasiado calurosos y nuestras ciudades serán cada vez más habitables.