探索在于實踐
提高課后服務(wù)質(zhì)量,完善學(xué)科建設(shè)。
云天化中學(xué)初中部格物致理學(xué)社:立足中學(xué)物理教學(xué),瞻望學(xué)科奧秘和揭示理性思考思維,學(xué)社利用課后服務(wù)時間,開展物理趣味實驗,拓展課外實驗,激發(fā)學(xué)生思考和潛能,理論脫離不開實驗,實踐出真知,動手實驗學(xué)習(xí)到的使學(xué)生學(xué)習(xí)不咋愛那么枯燥、乏味,同時記憶更加深刻,在保證社團(tuán)活動到的質(zhì)量下,指導(dǎo)老師悉心篩選,趣味性強,初中物理知識范圍,且適當(dāng)拓展,深入探究和思考。
情景再現(xiàn)
古希臘時期,一位名叫希羅(Heron of Alexandria),又譯海倫(公元62年左右,生平不詳)的力學(xué)家就發(fā)明出了一種不用電而用大氣壓強的原理制作的噴泉——希羅噴泉。西羅設(shè)計噴泉是由三個容器組成的,上面一個是沒有蓋的碟子,下面兩個是密閉的球,這三個容器用三根管子連了起來。這就是希羅噴泉老的形式。據(jù)說,這個看似簡單的發(fā)明,卻在當(dāng)時受到人們的廣泛關(guān)注,后人也不斷在此基礎(chǔ)上,簡化了希羅噴泉的設(shè)計。
希羅有很多發(fā)明,比方希倫蒸汽機、風(fēng)力機械裝置、注射器等。最有趣的是一種自動售貨機,向里面投入硬幣,這臺機器就會自動流出一定分量的“圣水”,很像現(xiàn)在的自動咖啡機。
物理現(xiàn)象虹吸原理:
管內(nèi)最高點液體在重力作用下往低位管口處移動,在U型管內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓,導(dǎo)致高位管口的液體被吸進(jìn)最高點,形成虹吸現(xiàn)象。
如圖:由于兩邊的氣壓基本相同,高位管口由于伸入液面的深度遠(yuǎn)低于低位管口伸入液面的深度,故從管口處來說,低位管口處的壓強要大于高位管口處的壓強,但液體仍會從高位容器流入低位容器。之所以會產(chǎn)生這種現(xiàn)象,是因為這里的壓力僅僅只能傳導(dǎo)到液體的上表面。所以低位的杯子里的管子雖然壓力較高,但是無法傳導(dǎo)到高位杯子里去,所以也無法阻止液體下落。
例題
Perseverance Prevails
希羅噴泉
從虹吸原理到希羅噴泉:
虹吸原理與普通噴泉可用帕斯克定律解釋:加在密閉液體上的壓強能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞。
變形裝置
例題
情景再現(xiàn)
張拉整體式結(jié)構(gòu),是一種建筑結(jié)構(gòu),美國著名建筑師富勒(R.B.Fuller)的發(fā)明。
張拉整體式結(jié)構(gòu):這指“張拉”(tensile)和“整體”(integrity)的縮合。這一概念的產(chǎn)生受到了大自然的啟發(fā)。富勒認(rèn)為宇宙的運行是按照張拉一致性原理進(jìn)行的,即萬有引力是一個平衡的張力網(wǎng),而各個星球是這個網(wǎng)中的一個個孤立點。按照這個思想張拉整體結(jié)構(gòu)可定義為一組不連續(xù)的受壓構(gòu)件與一套連續(xù)的受拉單元組成的自支承、自應(yīng)力的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的剛度由受拉和受壓單元之間的平衡預(yù)應(yīng)力提供,在施加預(yù)應(yīng)力之前,結(jié)構(gòu)幾乎沒有剛度,并且初始預(yù)應(yīng)力的大小對結(jié)構(gòu)的外形和結(jié)構(gòu)的剛度起著決定性作用。由于張拉整體結(jié)構(gòu)固有的符合自然規(guī)律的特點,最大限度地利用了材料和截面的特性,可以用盡量少的鋼材建造超大跨度建筑。
例題
情景再現(xiàn)
為了弘揚和傳承載人航天精神,拉近青少年與航天的距離,激起廣大青少年持續(xù)興起探知航天奧秘、學(xué)習(xí)航天知識的熱潮,神舟十三號乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富于2022年3月23日下午15:40在天宮授課在中國國家科技館、西藏自然科學(xué)博物館和新疆烏魯木齊第70中學(xué)展開“天宮授課”第二課,課堂之上再一次演示液體(水)張力實驗:液橋?qū)嶒?/p>
例題
2021年11月8日,航天員王亞平等人圓滿完成出艙活動全部既定任務(wù)。王亞平曾在多年前在太空進(jìn)行授課,圖甲為授課場景,水滴呈現(xiàn)球形,這是由于水的表面張力作用的結(jié)果,分子間作用力F與分子間距離r的關(guān)系如乙所示,水滴表面層中水分子之間的距離___________(填“大于”“小于”或“等于”)。若空間中兩個水分子間距從無限遠(yuǎn)逐漸變小,直到小于,則分子勢能變化的趨勢是___________。
參考答案: …
1. 大于 先減小再增大
【解析】
【詳解】
[1]在水滴表面層中,水分子之間的相互作用力表現(xiàn)為引力,所以距離大于;
[2]若空間中兩個水分子間距從無限遠(yuǎn)逐漸變小,直到等于過程中,分子力做正功,分子勢能減??;當(dāng)分子間距等于后再繼續(xù)減小,分子力做負(fù)功,分子勢能增加,故分子勢能變化的趨勢是先減小再增大。
擺動和能量守恒
(單擺和能量守恒)
情景再現(xiàn)
單擺是初中物理、高中物理最為常見模型,實驗中可以探究很多物理知識,早在15、16世紀(jì)就有研究,然而那時代,物理發(fā)展緩慢且不完善,也只是觀察和記錄擺動情況,用擺動周期記錄時間等等?,F(xiàn)在課程中涉及擺動情況復(fù)雜,探究內(nèi)容豐富。
周期推導(dǎo)(拓展)
從簡諧運動看單擺(擺動小幅度可看成簡諧運動)
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天宮課堂
十大看點
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(天宮課堂第二課)
格物致理
一起奔赴星辰大海
文、圖、編輯 | 馬宣帥
審核 | 江麗