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图1是笔者演示固体分子间存在引力的实验图。现将人教版新教材该实验的过程引述如下:将两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两个铅柱就会结合起来,甚至下面吊一个重物都不能把它们拉开。教材没有对实验进行分析,给出的结论是:两个铅柱没有被重物拉开,主要是因为铅柱的分子之间存在引力。我们知道大气压强是很大的,[TP5CW35。TIF,Y#]一标准大气压作用在一平方厘米的面积上会产生10 N的压力。 把两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两底面实际接触面间没有空气,有可能主要是大气压力差使两个铅柱结合在一起,没有被重物拉开。到底是分子引力起主要作用还是大气压力差起主要作用呢?已有老师在几乎真空的环境中做了这个实验,证明确实是分子引力起了主要作用。本文从理论上就分子引力起主要作用作一探讨。
两物体接触时,由于表面是粗糙的,只有个别粗糙峰(即微凸体)的顶部会发生真正接触,大部分区域是有间隙的,接触点成离散型分布状态。各真实接触点的总和称为真实接触面积。真实接触面积只占表观接触面积的很小一部分,可能比表现的宏观接触面积的万分之一还要少。
将两个铅柱的底面削平、削干净(除掉氧化物、污物),表面仍然是粗糙的,然后将两个铅柱紧压着转捻一下,由于铅较软,接触点发生变形,松开手后,铅柱不受压力,两表面仍是粗糙表面接触,根据A=[SX(]W[]σS[SX)],式中A表示真实接触面积、W表示载荷、σS表示接触面中软材料的抗屈服极限,可以认为两铅柱底面间的真实接触面积几乎不变。
[LL][HJ1。5mm]
现估算两铅柱结合在一起,下铅柱下挂总重12 N(质量1200 g)的钩码静止时(见图1),下铅柱所受的大气压力差。已知下铅柱外径D约2 cm,内径d约0。8 cm。大气对它向上的压力
F向上=p0S表,
S表=[SX(]π[]4[SX)]D2。
大气对它向下的压力F向下=p0(S表-S真),
下铅柱所受大气压力的合力F大是向上的,
F大[WB]=F向上-F向下=p0S真=p0×10-4×[SX(]π[]4[SX)](D2-d2)
[DW]=105 Pa×10-4×[SX(]3。14[]4[SX)]×(22-0。82)×10-4 m2
[DW]≈0。003 N。
[TP5CW36。TIF,Y#]
这里真实接触面积按宏观(表观)接触面积的万分之一估算。即使真实接触面积按宏观(表观)接触面积的千分之一来估算,F大也只约等于0。03 N。
现在分析下铅柱受到的力,这里忽略铅柱分子之间的引力。下铅柱受重力G约1。6 N,钩码对它向下的拉力F拉等于12 N(g取10 N/kg),大气对它向上的压力F大(实际上是大气压力的合力),如图2。根据物体的平衡条件,有F大=G F拉,而实际上F大远小于G F拉,因此铅柱分子之间的引力不能忽略,且铅柱分子之间的引力约等于G F拉,远大于大气压力差。根据以上分析,主要是分子之间的引力使两铅柱结合起来不被重物拉开,大气压力差起次要作用,教材上的结论是正确严谨的。实验中将两铅柱紧压着转捻一下,目的是使更多的分子接近到分子吸引力作用半径之内,增大铅柱分子之间的引力。
[KH-2][KG-2][CDH01155]
[FL(K2][HJ1。4mm]
[HT6F]★★(3)一根钢棒如何判断其有无磁性(至少两种方法)?
★★(4)一根条形磁铁的北极去吸起两枚大头针,这时两枚大头针远离磁铁的远端将会[JY]()
A。互相吸引B。互相排斥
C。不发生作用D。无法判断
3。本节课学习过程中你还存在哪些疑问。
演示:铁棒和钢棒磁化后的效果不同
教师介绍:软、硬磁性材料。硬磁性材料常见的有高碳钢,铝镍钴合金,钛钴合金,钡铁氧体等。还应用于磁记录,如录音磁带,录象磁带,电脑磁盘粉等。软磁性材料指磁化后,不能保持原有的磁性。如软铁,硅钢,铁镍合金等。用来制造变压器,电磁铁等。
教师启发:磁化的反过程叫什么?怎么去磁?
拓展:磁体产生磁的原因大概如下:每个原子核周围旋转的电子看成是电流,而电流会产生磁场,当磁场方向都差不多朝同个方向时(与原子排列有关),整个物体表现出磁性。去磁的原理就是把原子核的排列打乱(震动,加热使其热运动加剧等),[HJ1。66mm]以致原子杂乱排列,磁场互相抵消,整个物体不显磁性。
主要的消磁方法有以下几种:
(1)加一与磁体原来磁化方向相反的、磁感应强度适当的外磁场。
(2)把磁体置于一个强度逐渐减小的交变磁场中。
(3)加热使分子热运动加剧,因分子电流方向不一致而失去磁性。
(4)把该磁体放在地上多摔几次。
巩固环节:比一比,看谁得的星级高?学生静静地“书写”在导学案上。之后“尽情”地表达自己地想法。
最后质疑,解答。
认知理论认为:学习动机是推动学生进行学习活动的内在原因,是激励、推动学生学习活动的强大动力,又称“学习的动力”。人的学习动机是在某种需求的基础上产生的。学生学习科学的需求首先是满足其好奇心的内在需求。教师做教学设计时需要关注。
两物体接触时,由于表面是粗糙的,只有个别粗糙峰(即微凸体)的顶部会发生真正接触,大部分区域是有间隙的,接触点成离散型分布状态。各真实接触点的总和称为真实接触面积。真实接触面积只占表观接触面积的很小一部分,可能比表现的宏观接触面积的万分之一还要少。
将两个铅柱的底面削平、削干净(除掉氧化物、污物),表面仍然是粗糙的,然后将两个铅柱紧压着转捻一下,由于铅较软,接触点发生变形,松开手后,铅柱不受压力,两表面仍是粗糙表面接触,根据A=[SX(]W[]σS[SX)],式中A表示真实接触面积、W表示载荷、σS表示接触面中软材料的抗屈服极限,可以认为两铅柱底面间的真实接触面积几乎不变。
[LL][HJ1。5mm]
现估算两铅柱结合在一起,下铅柱下挂总重12 N(质量1200 g)的钩码静止时(见图1),下铅柱所受的大气压力差。已知下铅柱外径D约2 cm,内径d约0。8 cm。大气对它向上的压力
F向上=p0S表,
S表=[SX(]π[]4[SX)]D2。
大气对它向下的压力F向下=p0(S表-S真),
下铅柱所受大气压力的合力F大是向上的,
F大[WB]=F向上-F向下=p0S真=p0×10-4×[SX(]π[]4[SX)](D2-d2)
[DW]=105 Pa×10-4×[SX(]3。14[]4[SX)]×(22-0。82)×10-4 m2
[DW]≈0。003 N。
[TP5CW36。TIF,Y#]
这里真实接触面积按宏观(表观)接触面积的万分之一估算。即使真实接触面积按宏观(表观)接触面积的千分之一来估算,F大也只约等于0。03 N。
现在分析下铅柱受到的力,这里忽略铅柱分子之间的引力。下铅柱受重力G约1。6 N,钩码对它向下的拉力F拉等于12 N(g取10 N/kg),大气对它向上的压力F大(实际上是大气压力的合力),如图2。根据物体的平衡条件,有F大=G F拉,而实际上F大远小于G F拉,因此铅柱分子之间的引力不能忽略,且铅柱分子之间的引力约等于G F拉,远大于大气压力差。根据以上分析,主要是分子之间的引力使两铅柱结合起来不被重物拉开,大气压力差起次要作用,教材上的结论是正确严谨的。实验中将两铅柱紧压着转捻一下,目的是使更多的分子接近到分子吸引力作用半径之内,增大铅柱分子之间的引力。
[KH-2][KG-2][CDH01155]
[FL(K2][HJ1。4mm]
[HT6F]★★(3)一根钢棒如何判断其有无磁性(至少两种方法)?
★★(4)一根条形磁铁的北极去吸起两枚大头针,这时两枚大头针远离磁铁的远端将会[JY]()
A。互相吸引B。互相排斥
C。不发生作用D。无法判断
3。本节课学习过程中你还存在哪些疑问。
演示:铁棒和钢棒磁化后的效果不同
教师介绍:软、硬磁性材料。硬磁性材料常见的有高碳钢,铝镍钴合金,钛钴合金,钡铁氧体等。还应用于磁记录,如录音磁带,录象磁带,电脑磁盘粉等。软磁性材料指磁化后,不能保持原有的磁性。如软铁,硅钢,铁镍合金等。用来制造变压器,电磁铁等。
教师启发:磁化的反过程叫什么?怎么去磁?
拓展:磁体产生磁的原因大概如下:每个原子核周围旋转的电子看成是电流,而电流会产生磁场,当磁场方向都差不多朝同个方向时(与原子排列有关),整个物体表现出磁性。去磁的原理就是把原子核的排列打乱(震动,加热使其热运动加剧等),[HJ1。66mm]以致原子杂乱排列,磁场互相抵消,整个物体不显磁性。
主要的消磁方法有以下几种:
(1)加一与磁体原来磁化方向相反的、磁感应强度适当的外磁场。
(2)把磁体置于一个强度逐渐减小的交变磁场中。
(3)加热使分子热运动加剧,因分子电流方向不一致而失去磁性。
(4)把该磁体放在地上多摔几次。
巩固环节:比一比,看谁得的星级高?学生静静地“书写”在导学案上。之后“尽情”地表达自己地想法。
最后质疑,解答。
认知理论认为:学习动机是推动学生进行学习活动的内在原因,是激励、推动学生学习活动的强大动力,又称“学习的动力”。人的学习动机是在某种需求的基础上产生的。学生学习科学的需求首先是满足其好奇心的内在需求。教师做教学设计时需要关注。