時(shí)間：2023-10-29 14:49:39
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇初中物理熱效率，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
一、熱值
（一）概念理解
1.從我們的生活經(jīng)驗(yàn)事實(shí)可知，做一頓飯所需的熱量是一定的，但所需的煤火或燃?xì)獾馁|(zhì)量大小是不同的.這正好表示質(zhì)量相同的不同燃料完全燃燒放出的熱量是不同的.我們把用1kg的某種燃料完全燃燒所放出的熱量叫做這種燃料的熱值.
2.從這個(gè)定義可知，同種燃料的熱值相同，不同種燃料的熱值一般不同.它反映的是燃料的特性，其大小與燃料質(zhì)量大小、是否完全燃燒、放出熱量的多少無關(guān)，但在數(shù)值上等于一定質(zhì)量的燃料完全燃燒放出的熱量（Q）與其質(zhì)量（m）的比值.熱值通常用字母q來表示，計(jì)算公式是q=Q／m.熱值的單位是：焦耳每千克（J／kg）.對(duì)于一些氣體燃料，有時(shí)也用單位體積的某種燃料完全燃燒所放出的熱量來表示這種燃料的熱值，計(jì)算公式是q=Q／V，單位是J／m3.對(duì)于熱值的概念，要注重理解三個(gè)關(guān)鍵詞“1kg”“某種燃料”“完全燃燒”.1kg是針對(duì)燃料的質(zhì)量而言，如果燃料的質(zhì)量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不是熱值.某種燃料：說明熱值與燃料的種類有關(guān).完全燃燒：表明要完全燒盡，否則1kg燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值.
3.在工業(yè)中，熱值也叫“發(fā)熱量”，是表示燃料質(zhì)量（好壞）的重要指標(biāo)之一.
（二）例題解析
例1 關(guān)于燃料的熱值，以下說法中正確的是（?。?
A.燃料的熱值與燃料的燃燒情況無關(guān)
B.容易燃燒的燃料，熱值一定大
C.煤的熱值大于干木柴的熱值，燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多
D.為了提高鍋爐的效率，一定要用熱值高的燃料
解析 熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，而與燃料的質(zhì)量、燃燒與否無關(guān)，故B錯(cuò).燃料燃燒時(shí)放出的熱量與燃料的熱值、燃料的質(zhì)量、燃燒是否完全有關(guān)，選項(xiàng)C中只知道煤的熱值較干木柴的大，兩者的質(zhì)量關(guān)系、燃燒是否完全并不知道，因此不能確定誰放出的熱量多.爐子的效率與燃料燃燒的完全程度和熱量散失程度有關(guān)，與燃料的熱值大小無關(guān)，答案選A.
例2 一桶煤油用掉了一半，則剩下的煤油（?。?
A.密度和熱值不變，比熱容減為原來的一半
B.比熱容和密度不變，熱值減為原來的一半
C.熱值和比熱容不變，密度減為原來的一半
D.密度、熱值和比熱容都不變
解析 物質(zhì)的密度、熱值和比熱容都是表現(xiàn)物質(zhì)基本屬性的物理量，因此對(duì)于給定的物質(zhì)來說，這三個(gè)物理量的數(shù)值都不會(huì)發(fā)生變化.答案選D.
例3 完全燃燒2kg汽油放出多少熱量？要放出6.0×106J的熱量，需完全燃燒多少g酒精？（q汽油＝4.6×107J／kg，q酒精＝3.0×107J／kg）
解析 汽油的熱值為4.6×107J／kg，表示完全燃燒1kg汽油放出的熱量為4.6
×107J，完全燃燒2kg汽油放出的熱量Q
=mq=2kg×4.6×107J／kg=9.2×107J.酒精的熱值是3.0×107J／kg，表示完全燃燒1kg酒精放出的熱量為3.0×107J.放出6.0×106J的熱量，需完全燃燒的酒精的質(zhì)量m=Q／q=6.0
×106J／3.0×107J／kg=0.2kg=200g.
例4 賣火柴的小女孩在嚴(yán)寒中只能靠點(diǎn)燃火柴取暖.一根火柴的質(zhì)量約為0.065g，火柴的熱值平均為1.2×107J／kg，求一根火柴完全燃燒能使1m3的空氣溫度升高多少攝氏度？〔已知空氣的密度為1.3kg／m3，比熱容為1×103J／（kg·℃）〕
解析 設(shè)火柴完全燃燒釋放的熱量全部被空氣吸收，即Q吸=Q放，cm1Δt=qm2
所以完全燃燒一根火柴能使1m3的空氣升高的溫度為：
Δt=qm2／cm1=qm2／cρV=1.2×107J／kg
×0.065×10-3kg／［1×103J／（kg·℃）×1.3kg／m3
×1m3］=0.6℃.
小結(jié) 本題把燃料燃燒的放熱公式、熱量的計(jì)算公式與密度知識(shí)結(jié)合起來，具有一定的綜合性.應(yīng)用公式時(shí)要注意其適用條件和范圍.
例5 對(duì)于氣體燃料（例如煤氣或石油液化氣）來說，其熱值可以定義為：“1m3某種氣體燃料完全燃燒所放出的熱量叫做該氣體燃料的熱值.”某同學(xué)根據(jù)家庭現(xiàn)有的條件，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定管道煤氣熱值的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)是這樣進(jìn)行的：取一定質(zhì)量的水（m水／kg）放入鍋中，用溫度計(jì)測(cè)得水的初溫（t1／℃），讀出煤氣表的示數(shù)（V1／m3）.然后點(diǎn)燃煤氣灶具給水加熱，當(dāng)溫度計(jì)的示數(shù)為（t2／℃）時(shí)關(guān)閉煤氣閥門，讀出煤氣表的示數(shù)（V2／m3）.該同學(xué)先根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出實(shí)驗(yàn)過程中水吸收的熱量Q；然后用水吸收的熱量Q和煤氣表的示數(shù)差V（V2-V1，即所用煤氣的體積），根據(jù)q=Q／V計(jì)算出煤氣的熱值q.你認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案是否可行？
；理由是：
.
解析 本題中水吸收熱量通過公式計(jì)算得出，但水吸收的熱量只是煤氣燃燒放出熱量的一部分，即存在熱量使用率的問題.
答案 不可行.理由是給水加熱過程中，煤氣不可能完全燃燒，同時(shí)放出的熱量也不可能全部被水吸收.
二、熱效率
（一）概念理解
1.在能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，有效利用的能量和提供的總能量的比值即為熱效率，它反映了能量的利用率，是衡量各種爐子或熱機(jī)能量利用率的重要指標(biāo).
一、家用電器的電功、電熱
例（2008年第十八屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題）有一種WSJ-60型號(hào)電水壺，圖1是電水壺的電路圖，L為電源指示燈、L為保溫指示燈、L為加熱指示燈，R、R、R為指示燈的保護(hù)電阻，其大小為100 kΩ左右；R為加熱器，其電阻小于100 Ω；S、S為壓鍵開關(guān)；ST溫控器是一個(gè)雙金屬片溫控開關(guān)，當(dāng)溫度較低時(shí)，其處于閉合狀態(tài)，當(dāng)溫度升高到一定值后，會(huì)自動(dòng)斷開，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)溫度開關(guān)控制。
當(dāng)水壺放在底座上時(shí)，就分別壓下壓鍵開關(guān)S、S，并接通電路，如果插頭插入插座后，就接通了電源，電源指示燈就亮，反之就斷開。該壺有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作狀態(tài)。當(dāng)鈕子開關(guān)撥到手動(dòng)擋時(shí)，加熱電阻連入，開始加熱，水沸騰以后再將鈕子開關(guān)撥回。當(dāng)鈕子開關(guān)撥到自動(dòng)擋時(shí)，此時(shí)通過ST溫控器將加熱電阻連入，并開始加熱；當(dāng)水沸騰后，ST溫控器的觸點(diǎn)斷開，進(jìn)入保溫狀態(tài)，保溫指示燈亮；當(dāng)水的溫度低于某溫度后，ST溫控器又重新接通，再次進(jìn)入加熱狀態(tài)。若加熱器電阻阻值隨溫度改變而發(fā)生的變化可忽略不計(jì)，根據(jù)以上敘述與觀察，請(qǐng)回答以下問題。
1． 在下列空格中填寫“亮”或“不亮”。
（1）手動(dòng)狀態(tài)通電工作時(shí)，電源指示燈_________，加熱指示燈_________，保溫指示燈_________。
（2）自動(dòng)狀態(tài)通電工作時(shí)，水沸騰前：電源指示燈________，加熱指示燈_________，保溫指示燈________。水沸騰后：電源指示燈_________，加熱指示燈________，保溫指示燈_________。
2． 現(xiàn)將一滿壺25 ℃的水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開需時(shí)10 min，請(qǐng)計(jì)算該電水壺的熱效率。已知水的比熱容c=4.2×103 J／（kg•℃）。
3． 通過分析電水壺的電路，說明為什么處于自動(dòng)狀態(tài)下，水未沸騰前，保溫指示燈是不亮的？
4． 試計(jì)算電水壺正常工作時(shí)其加熱電阻的阻值是多大？如果指示燈的保護(hù)電阻的大小是100 kΩ，當(dāng)它處于保溫狀態(tài)時(shí)，試計(jì)算電水壺保溫時(shí)的功率有多大？由此可以說明什么問題？
解析1． （1）由圖1可知手動(dòng)狀態(tài)通電工作時(shí)，電源指示燈亮，加熱指示燈亮，保溫指示燈不亮；（2）自動(dòng)狀態(tài)通電工作時(shí)，水沸騰前：電源指示燈亮，加熱指示燈亮，保溫指示燈被ST溫控器短路，不亮；水沸騰后：電源指示燈亮，ST溫控器斷路，保溫指示燈亮，加熱指示燈不亮。
2． Q=cρV（t-t）=3.15×105 J
Q=600×10×60 J=3.6×105 J
該電水壺的熱效率η=×100%=87.5%。
3． 當(dāng)電水壺處于自動(dòng)狀態(tài)下，水未沸騰前，保溫指示燈與ST雙金屬片溫控器并聯(lián)，且ST雙金屬片溫控器處于連通短路狀態(tài)，所以保溫指示燈被短路不亮。
4． 由P=得電水壺正常工作時(shí)其加熱電阻的阻值R==80.7 Ω。
保溫狀態(tài)時(shí)，通過電熱器的電流I=＜=2.2×10-3A，
就以這個(gè)電流計(jì)算，保溫狀態(tài)時(shí)電熱器的發(fā)熱功率為：P=I2R=3.9×10-4 W。
由于發(fā)熱功率很小可以近似認(rèn)為不發(fā)熱。所以保溫狀態(tài)下的水溫逐漸降低。
這類題的特點(diǎn)是：考查起點(diǎn)低，題干信息多，設(shè)問有階梯，模型易采集，落腳在雙基。①考查起點(diǎn)低。如例題中的第1問，實(shí)則考查對(duì)電路的認(rèn)識(shí)，電路通則燈亮，不通則不亮（當(dāng)通過的電流極其微弱時(shí)，可近似認(rèn)為不通）；第2問考查電熱和效率的計(jì)算；第3問考查對(duì)電路的分析即短路、斷路在電路中的應(yīng)用。②題干多信息。題目給出大量相關(guān)信息，考查學(xué)生收集有效信息的能力。如例題中題干給出各物理量的數(shù)據(jù)信息，工作原理；圖表給出相應(yīng)的輔助信息。其中諸如型號(hào)、頻率及水壺圖片是無效信息，其余則是有效信息。③設(shè)問有階梯。結(jié)合新穎載體可以多角度、多層面考查學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。如例題中先考查對(duì)基本電路的識(shí)別、判斷，再考查電功電熱，后上升到對(duì)電路原理的理解，最終在把握全局的基礎(chǔ)上，考查電功率的應(yīng)用。本題的亮點(diǎn)是在前面的基礎(chǔ)上很自然地延伸開去，即“由此可以說明什么問題？”對(duì)學(xué)生的能力提出了更高的要求，如顯性的“水溫逐漸降低”，隱性的如“近似思想”在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用等。④模型易采集。以貼近學(xué)生生活的小家電為載體，考查學(xué)生的建模能力。這些電器看似距中學(xué)生的課堂很遠(yuǎn)，其實(shí)工作原理簡(jiǎn)單，揭去題目中家用電器名稱的外衣，其電路或工作原理很容易與課本基本知識(shí)結(jié)合。⑤落腳在雙基。題目考查基礎(chǔ)知識(shí)的落腳點(diǎn)多是電功、電熱、歐姆定律、效率等主干知識(shí)，基本技能則考查了搜集和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問題的能力等。
解答此類試題的關(guān)鍵點(diǎn)是：①認(rèn)真審題，弄清題目所涉及的相關(guān)原理，正確建模。②通過審題篩選出與解題相關(guān)的有效信息，依據(jù)相應(yīng)的物理知識(shí)求解。③對(duì)于開放性問題，要結(jié)合試題情景和其中涉及的物理問題提出假設(shè)，在此基礎(chǔ)上的分析才有意義。
二、家用電器的電路與設(shè)計(jì)
例小芳利用電阻值分別為R=121 Ω、R=60.5 Ω的兩根電阻絲，兩個(gè)開關(guān)S、S和若干導(dǎo)線，設(shè)計(jì)一個(gè)有低、中、高三擋不同電功率的電取暖器，簡(jiǎn)化后的電路圖如圖2甲所示。求：
（1）電取暖器分別位于低、中、高擋時(shí)各開關(guān)的斷開與閉合情況是怎樣的？每擋消耗的電功率是多少？
（2）如果再給你一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，你如何設(shè)計(jì)一個(gè)有四個(gè)擋位的取暖器？畫出電路圖并說明每個(gè)擋位的開關(guān)斷開與閉合情況。
解析（1）當(dāng)S閉合，S斷開時(shí)，電取暖器位于低擋；
當(dāng)S閉合，S斷開時(shí)，電取暖器位于中擋；
當(dāng)S、S均閉合時(shí)，電取暖器位于高擋。
電取暖器位于低擋時(shí)，消耗功率為：
P＝= W=400 W
電取暖器位于中擋時(shí)，消耗功率為：
P＝= W=800 W
電取暖器位于高擋時(shí)，消耗功率為：
P＝P＋P＝1 200 W
（2）設(shè)計(jì)如圖2乙：
說明：當(dāng)S閉合，S斷開，S接2時(shí)，電取暖器位于一擋；
當(dāng)S閉合，S斷開，S接1時(shí)，電取暖器位于二擋；
當(dāng)S閉合，S斷開，S接2或1時(shí)，電取暖器位于三擋；
當(dāng)S、S閉合， S接1時(shí)，電取暖器位于四擋。
這類題的特點(diǎn)是：電器構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作原理淺顯，題目階梯發(fā)展，電路設(shè)計(jì)不難。①電器構(gòu)造簡(jiǎn)單。如例題中的電器只涉及最基本的串并聯(lián)電路，即只有一個(gè)電阻接入或兩個(gè)電阻并聯(lián)后接入，電路簡(jiǎn)單、基礎(chǔ)。②工作原理淺顯。串并聯(lián)電路的基本原理是電學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，這類問題較易于解答。③題目階梯發(fā)展。命題者多是基于先易后難這一設(shè)計(jì)思路來逐步加深，步步推進(jìn)的，如本題的第（1）問容易，并且第（1）問為后面電路的設(shè)計(jì)提供了一種解題思路，有了這個(gè)思路，我們只需在前者的基礎(chǔ)上稍加修補(bǔ)即可。④電路設(shè)計(jì)不難。所謂的電路設(shè)計(jì)，并不是對(duì)前面推倒重來的完全創(chuàng)新，只不過是對(duì)基本電路的改進(jìn)或淺加工，所以，設(shè)計(jì)難度不會(huì)太大。
解答此類試題的關(guān)鍵點(diǎn)是：①審題要仔細(xì)。仔細(xì)審題是解決問題的關(guān)鍵，通過讀題找出電路中各個(gè)元器件間的關(guān)系及各元器件間的組合種類，解題就會(huì)有思路。②原理最重要。電路的設(shè)計(jì)雖不難，但若弄不清物理規(guī)律，解此類題目時(shí)就會(huì)一頭霧水而無從下手。
1. （2008年全國(guó)初中物理競(jìng)賽河南預(yù)賽）河南小剛家買了一個(gè)電磁爐如圖3所示，銘牌如下表，小剛對(duì)加熱效率在95％以上有些懷疑，他用專用的鐵鍋盛3 kg、20 ℃的自來水，放在電磁爐上，用額定功率Ⅱ擋進(jìn)行加熱10 min水被燒開。已知水的比熱容為4.2×103 J/（kg•℃），求：
（1）加熱過程中水吸收的熱量。
（2）電磁爐的加熱效率。
（3）如果用這臺(tái)電磁爐燒開水，用功率Ⅰ擋還是用功率Ⅱ擋？為什么？
2. （2008年第十八屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽預(yù)賽試題）如圖4是一個(gè)電熱器的工作原理圖，電熱器內(nèi)有兩個(gè)阻值分別為R=60 Ω和R=120 Ω的電熱絲；旋轉(zhuǎn)開關(guān)內(nèi)有一塊絕緣圓盤，在圓盤的邊緣依次有0，1，2，……9共10個(gè)金屬觸點(diǎn)；可以繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的開關(guān)旋鈕兩端各有一個(gè)金屬滑片，轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)旋鈕可以將相鄰的觸點(diǎn)連接。如旋鈕上的箭頭指向圖中位置D時(shí)，金屬滑片將2、3觸點(diǎn)接通，同時(shí)另一端將7、8觸點(diǎn)接通。用這個(gè)旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)電熱器有多擋位工作的要求。請(qǐng)回答：
一、做功中的機(jī)械效率
例1在使用一滑輪組時(shí)將一個(gè)100N的物體吊起上升了l0m，繩子自由端被拉上50m。求所用拉力的大小。
解析：本題是人利用滑輪組提升重物的問題，人利用滑輪組對(duì)物體做功，所以要克服物體重力做的功為有用功，拉力F做的功為總功。
解：h=10m G=100N S=50m
由S=nh得n=5
所以有5條繩子來承擔(dān)重物
所以F=0.2G=20N
當(dāng)然本題只是求解了拉力，也可以再加一問，計(jì)算機(jī)械效率，這就要求計(jì)算出有用功，總功等一系列的問題。
二、燃料燃燒類
例2 一學(xué)校用鍋爐給學(xué)生供開水，將質(zhì)量是200千克的水在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下燒開，共計(jì)用了6千克的無煙煤。無煙煤的熱值為34000000J/kg。求：
（1） 鍋爐中的水吸收了多少的熱量？
（2） 無煙煤完全燃燒完所放出的熱量？
（3） 用這個(gè)鍋爐的效率為多少？
解析：本題計(jì)算的過程中可以看出水吸收的熱量由燃燒無煙煤來提供，水吸收的熱量可以用吸熱公式來計(jì)算，因?yàn)樗某鯗匾阎?，質(zhì)量和比熱容也已知，只有末溫度沒有直接給出，但是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水燒開后的溫度為100攝氏度，而無煙煤完全燃燒放出的熱量又可以計(jì)算得知，此鍋爐的效率等于水吸收的熱量除以燃燒無煙煤放出的熱量。
例3 某鍋爐效率為40%，內(nèi)裝500L溫度為20℃的水，要把這些水燒開，不計(jì)其他熱損失，需要燃燒多少千克無煙煤？無煙煤的熱值為34000000J/kg。（一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）
解析：由水的體積可以計(jì)算出水的質(zhì)量，又由水的初溫度和末溫度及比熱容可以計(jì)算出水總共吸收的熱量，題目中很明顯地給出無其他損失，由鍋爐的利用率就可得出無煙煤完全燃燒放出的熱量（水吸收的熱量除以40%），在這里利用了熱效率的問題，起到了間接利用熱效率計(jì)算大型計(jì)算題的作用。最后用熱效率是可以計(jì)算出需要的無煙煤的質(zhì)量，也就是放出的熱量除以無煙煤的熱值。
例4 為了適應(yīng)我省建設(shè)“綠色經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省”戰(zhàn)略目標(biāo)的需要，定西城區(qū)二環(huán)路以內(nèi)的城市居民生活不能用蜂窩煤作燃料，全部使用煤氣提高燃料利用率。一個(gè)三口之家燒蜂窩煤平均每月消耗煤70kg。
（1）一家庭月消耗煤完全燃燒時(shí)放出的熱量？
（2）蜂窩煤爐的熱效率均為20%。求一個(gè)家庭月燒煤散失的熱量？
解析：本題是一道環(huán)保型的題目，提倡使用清潔能源，減少對(duì)環(huán)境的污染，主要講到了三口之家在一個(gè)月內(nèi)使用蜂窩煤作燃料完全放出的熱量，由題目得知一個(gè)月消耗的蜂窩煤的質(zhì)量，又已知煤的熱值，就可以算出完全燃燒放出的熱量。第（2）問蜂窩煤的熱效率為20%，則有80%的熱量散失掉了，也就是總熱量的80%散失掉了，這樣就求出了一個(gè)家庭月燒煤散失的熱量。
三、熱水器類
例5國(guó)產(chǎn)165型單缸四沖程汽油機(jī)的汽缸直徑為65毫米，活塞沖程長(zhǎng)55毫米，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.58×105帕，飛輪的轉(zhuǎn)速是1500轉(zhuǎn)/分。
（1）求這種汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)做功的功率（不計(jì)摩擦損失）？
（2）如果滿負(fù)荷工作時(shí)每分鐘消耗15克汽油，這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能效率是多少？（汽油的燃燒值為4.6×107焦/千克）
解析：由氣缸直徑可以求得活塞面積，由做功沖程燃?xì)獾膲簭?qiáng)可得燃?xì)庾饔迷诨钊系膲毫?，又已知活塞沖程長(zhǎng)度，便可求得每個(gè)做功沖程燃?xì)馑龅墓?，進(jìn)而根據(jù)飛輪的轉(zhuǎn)速，則可求得此汽油機(jī)做功的功率。本題還是相對(duì)比較難，學(xué)生主要是想不到對(duì)應(yīng)的物理情景，求第（1）問中的做功的功率，先計(jì)算出活塞表面所受的壓力，要計(jì)算功率，就從功率的定義出發(fā)，單位時(shí)間內(nèi)物體所做的功，時(shí)間為一分鐘，在力的方向上移動(dòng)的距離也可以用路程等于速度乘以時(shí)間，計(jì)算壓力的時(shí)候用到了壓強(qiáng)的定義式，將它變形，壓力等于壓強(qiáng)乘以受力面積。第（2）問內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的那部分為對(duì)機(jī)器做的有用功，而燃料完全燃燒放出的熱量等于質(zhì)量乘以熱值。有用功除以完全放出的熱量，就是該熱機(jī)的效率。
四、電動(dòng)機(jī)做功類
例6一臺(tái)拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)是四汽缸、四沖程的柴油機(jī)，汽缸的直徑為95mm，活塞沖程為127mm，第三沖程中氣體作用在活塞上的平均壓強(qiáng)是196N/cm2，飛輪的轉(zhuǎn)數(shù)是1200r/min，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是多少瓦？
解析：柴油機(jī)和汽油機(jī)一樣，需連續(xù)經(jīng)歷四個(gè)沖程才完成一次做功的循環(huán)，即連續(xù)的四個(gè)沖程中，只有一個(gè)沖程是做功的，且在此四個(gè)沖程中，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周，即飛輪也就旋轉(zhuǎn)兩周。本題中，由飛輪的轉(zhuǎn)數(shù)可以求出單位時(shí)間內(nèi)做功沖程的次數(shù)，再求出每個(gè)做功沖程燃?xì)馑龅墓?，便可求出其功率了。設(shè)活塞面積為S，沖程長(zhǎng)度為l?？梢运愠鋈?xì)鈱?duì)活塞的壓力F=pS=196×71N=1.39×104N 每個(gè)做功沖程內(nèi)，燃?xì)鈱?duì)活塞所做的功為W1=F×l=1.39×104×0.127J=1764J 由于發(fā)動(dòng)機(jī)有四個(gè)氣缸，則曲軸每轉(zhuǎn)一周有兩個(gè)氣缸經(jīng)歷做功沖程，故每分鐘發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃?xì)庾龉Φ拇螖?shù)為n=2×1200=2400故得每分鐘內(nèi)燃?xì)馑龅目偣閃=nW1=2400×1764J=4.2336×l06J 則此內(nèi)燃機(jī)的功率為 P=W/t=4.2336×106/60W=7.056×104W 這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是7.056×104W。
【關(guān)鍵詞】物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法 學(xué)生主體 輔助教學(xué) 變式實(shí)驗(yàn) 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)
物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，研究物理問題的根本方法是進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)：物理概念的建立、物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、物理理論的形成，都必須以嚴(yán)格的科學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，并為以后的科學(xué)實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證。筆者認(rèn)為：一方面，初中學(xué)生剛剛開始學(xué)習(xí)物理，學(xué)習(xí)方法及抽象思維能力都還沒有形成，因而，物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)顯得尤為重要。通過實(shí)驗(yàn)和觀察使學(xué)生獲得感性知識(shí)，經(jīng)過思維加工，形成物理概念，這是初中物理教學(xué)的重點(diǎn)，也是提高物理教學(xué)質(zhì)量的必由之路。另一方面，物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于建立物理基本概念和理論及加強(qiáng)對(duì)基本概念和基本理論的理解有著不可取代的作用。隨著社會(huì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及儀器設(shè)備的智能化，學(xué)生的動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力以及解決實(shí)際問題的能力若沒有一個(gè)良好的培養(yǎng)環(huán)境，將導(dǎo)致學(xué)生綜合創(chuàng)造能力的下降。因此，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生能力的培養(yǎng)顯得更迫切。那物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有哪些方法和途徑呢？筆者談?wù)勛约旱奶剿髋c實(shí)踐。
一、學(xué)生主體法
學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)中的主體，要使全體學(xué)生積極主動(dòng)的參與到教學(xué)中，真正成為教學(xué)活動(dòng)中的主體，那就要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的求知欲。由于物理實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)性、直觀性、形象性和生動(dòng)性這四個(gè)顯著的特點(diǎn)，所以它極易激發(fā)起中學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和求知欲。對(duì)于中學(xué)生，這些新鮮的物理實(shí)驗(yàn)是很具有吸引力的，極易喚起他們學(xué)習(xí)物理的直接興趣。他們動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)（包括邊學(xué)習(xí)邊實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)和課外實(shí)驗(yàn)），這樣不僅可以滿足中學(xué)生們親自操作的愿望，更重要的是可以讓他們通過實(shí)驗(yàn)不斷體會(huì)和嘗到如同科學(xué)家們一樣“發(fā)現(xiàn)”和“克服困難、解決問題、獲得成功”后的喜悅。
二、引入計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)
引入計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)會(huì)極大地激發(fā)大學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)課的興趣。將計(jì)算機(jī)物理仿真實(shí)驗(yàn)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。物理仿真實(shí)驗(yàn)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、教師指導(dǎo)及學(xué)生操作有機(jī)地融合為一體，形成了一部可操作的物理實(shí)驗(yàn)教科書，擴(kuò)大了物理實(shí)驗(yàn)的空間，打破了教與學(xué)、理論與實(shí)驗(yàn)、課內(nèi)與課外的界限。它作為一種理想的教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)工具、學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情趣激勵(lì)工具，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。通過計(jì)算機(jī)物理仿真演示，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的物理思想和方法、儀器的結(jié)構(gòu)及原理的理解可以達(dá)到實(shí)際實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果，實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)技能、深化物理知識(shí)的目的，大大提高了物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效率。
三、自制教具輔助教學(xué)法
目前由于教育經(jīng)費(fèi)的不足，大多數(shù)學(xué)校實(shí)驗(yàn)器材配備不齊，實(shí)驗(yàn)器材陳舊。特別是廣大農(nóng)村學(xué)校，教學(xué)儀器大部分是幾年前以拼盤的方式采購(gòu)，有些器材質(zhì)量不是很好，有的與現(xiàn)行教材不配套，不能很好地滿足教學(xué)需要。即使縣城部分學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件比較好，但經(jīng)常使用成套儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)也會(huì)使學(xué)生失去新鮮感，并且覺得物理高深莫測(cè)，物理實(shí)驗(yàn)必須由專門的儀器才能完成，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和信心，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新思維能力的發(fā)展。若能充分利用我們身邊的廢棄物，經(jīng)過簡(jiǎn)單的改裝、組合，自制一些教具，將會(huì)得到意想不到的效果。例如在講慣性大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，可以采用兩個(gè)玩具車，其中一個(gè)較大，另一個(gè)較小，將一個(gè)彈簧壓縮后與兩個(gè)小車接觸，剪斷彈簧發(fā)現(xiàn)較小的車走的遠(yuǎn)，較大的車走的近，說明質(zhì)量小的車容易改變狀態(tài)，得出質(zhì)量是慣性大小的量度。
四、變式實(shí)驗(yàn)法是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效方法
所謂變式實(shí)驗(yàn)法指教師或?qū)W生設(shè)計(jì)諸多的同類實(shí)驗(yàn)，根據(jù)多種現(xiàn)象去揭示物理規(guī)律和本質(zhì)。變式實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行懦蓴_因素，突出本質(zhì)因素，從而使所要研究的物理現(xiàn)象以更為簡(jiǎn)化和純化的形態(tài)顯露出來。變式實(shí)驗(yàn)法的有效性可從以下諸方面來體現(xiàn)：1.變式實(shí)驗(yàn)揭示本質(zhì)透徹物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，一般都以復(fù)合刺激物的形式呈現(xiàn)出來，客體的不同成分對(duì)學(xué)生的刺激作用也不盡相同。值得注意的是，一些表現(xiàn)本質(zhì)特征的現(xiàn)象往往不一定以強(qiáng)烈刺激的形式出現(xiàn)，而表現(xiàn)非本質(zhì)特征的現(xiàn)象倒有可能給學(xué)生以較強(qiáng)的刺激，從而直接影響了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。因此，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，要不斷變化實(shí)驗(yàn)手段，展現(xiàn)各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，充分運(yùn)用學(xué)生的各種感官，圍繞問題中心展現(xiàn)物理過程，揭示問題本質(zhì)。
五、課外創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方法
開展課外創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，首先，應(yīng)遵循趣味性強(qiáng)原則?；疽哉n本知識(shí)為切入點(diǎn)，可適當(dāng)做些引申和拓寬，以豐富學(xué)生的知識(shí)面，提升他們熱愛科學(xué)的志趣，發(fā)展對(duì)科學(xué)的探索興趣，“在保持對(duì)自然界的好奇，發(fā)展對(duì)科學(xué)的探索興趣，在了解和認(rèn)識(shí)自然的過程中有滿足感及興奮感?！边@是新課程標(biāo)準(zhǔn)的總目標(biāo)”。因此，在課外創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的選擇上我們更加應(yīng)該遵循趣味性強(qiáng)的原則。例如，學(xué)習(xí)聲現(xiàn)象后，讓學(xué)生利用身邊的一些材料制作簡(jiǎn)易的樂器，他們都興趣傲然，有的人會(huì)用小塑料筒制作口琴，有的同學(xué)會(huì)用竹管制作“水鳥”等。其次，選擇課外創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)應(yīng)緊扣教學(xué)內(nèi)容，在中學(xué)階段開展物理課外活動(dòng)，要考慮學(xué)生的能力和知識(shí)水平，活動(dòng)的內(nèi)容盡可能結(jié)合教學(xué)的內(nèi)容，讓學(xué)生做一些力所能及的小實(shí)驗(yàn)，或做一些簡(jiǎn)單易完成的小制作。如果脫離學(xué)生實(shí)際，要求學(xué)生完成太復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是不可取的，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)如果經(jīng)常完成不了，這樣久而久之會(huì)讓他們失去信心和興趣。例如，學(xué)完電磁現(xiàn)象后，組織學(xué)生制作電鈴、自動(dòng)報(bào)警器、小型電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)模型，這些制作較有實(shí)用價(jià)值。學(xué)完電學(xué)、熱學(xué)之后，組織學(xué)生調(diào)查或測(cè)量各種燃?xì)鉅t、電熱水器的熱效率，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用物理知識(shí)的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保和節(jié)能的意識(shí)。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)研究的永恒課題，有許多問題仍等待我們?nèi)ヌ剿?、研究與實(shí)踐。美國(guó)著名哲學(xué)家、系統(tǒng)學(xué)者茲格在論述“假設(shè)一演繹”的優(yōu)點(diǎn)時(shí)曾說過：“我們不見得正確，但是我們知道，我們?cè)趯ふ沂裁?，如果得不到預(yù)期的結(jié)果，我們總可以修正我們的假設(shè)?！?/p>
參考文獻(xiàn)：
參考文獻(xiàn)
[1]2006.周樹鳳.淺議初中物理學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].河南：教學(xué)研究.
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【關(guān)鍵詞】物理實(shí)驗(yàn)與素質(zhì)教育
物理學(xué)是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，人們的許多物理知識(shí)是通過實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過認(rèn)真的思索而總結(jié)出來的，初中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有著天然的興趣，因此物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在素質(zhì)教育中發(fā)揮著重要的作用。
1 物理實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
在初中物理中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象往往是形成興趣的思維基礎(chǔ)，能激發(fā)學(xué)生的求知欲望，形成持久穩(wěn)定的學(xué)習(xí)興趣，是學(xué)好物理的重要環(huán)節(jié)，以初中物理八年級(jí)上冊(cè)的《序言科學(xué)之旅》為例，談?wù)勎业淖龇ㄅc看法。因物理是初中學(xué)生的一門新課，為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，首先應(yīng)用一系列的實(shí)驗(yàn)吸引學(xué)生。如：冷水能讓燒瓶中停止沸騰的水重新沸騰、會(huì)跳舞的小人、硬紙板能托著裝滿杯的水、在倒置的漏斗里放一乒乓球，用手托住，然后從漏斗口向下用力吹氣，乒乓球不會(huì)下落等實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生一開始就感受到大自然的物理現(xiàn)象是生動(dòng)的、有趣的。要想知道其中的奧妙得認(rèn)真地學(xué)好物理知識(shí)，以此來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。在此教師應(yīng)抓住時(shí)機(jī)結(jié)合教材上的物理知識(shí)循序漸進(jìn)地為學(xué)生一個(gè)一個(gè)地解開奧妙。如果讓學(xué)生一開始就接觸一些較難理解掌握的概念、定理、公式、單位、計(jì)算，就會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生的好奇心在難學(xué)乏味中消失。
2 物理實(shí)驗(yàn)可以啟迪智慧
在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用設(shè)想法，能調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思維，啟迪學(xué)生智慧。比如：在講“用溫度計(jì)測(cè)水的溫度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，提出三個(gè)設(shè)想：一種是溫度計(jì)插在盛水的燒杯中并與杯底接觸；第二種是把溫度計(jì)插入盛有水的燒杯中并與側(cè)壁接觸；第三種是沒有把溫度計(jì)的玻璃泡全部浸入盛水的燒杯中。然后引導(dǎo)學(xué)生討論如果用第三種情況測(cè)量，測(cè)出來的讀數(shù)顯然不是杯中水的溫度，如果第二種方法正確，溫度計(jì)測(cè)出的溫度也不全是杯中水的溫度，如果第一種方法正確顯然讀數(shù)與第二種方法差不多，尤其是如果用酒精燈給燒杯加熱時(shí)，溫度計(jì)的示數(shù)就大不同了，更嚴(yán)重的是會(huì)使溫度計(jì)示數(shù)急聚上升，如果超過溫度計(jì)測(cè)量的范圍可使玻璃泡炸裂，在此基礎(chǔ)上再引導(dǎo)學(xué)生重作實(shí)驗(yàn)，而且還須讓學(xué)生仔細(xì)觀察教材八年級(jí)上冊(cè)插圖所示的方法才是正確的。只能是溫度計(jì)的玻璃泡全部浸入被測(cè)液體之中而且不要與容器底部或側(cè)壁接觸，讀數(shù)時(shí)應(yīng)讓溫度計(jì)的玻璃泡繼續(xù)留在被測(cè)液體中，且視線應(yīng)與溫度計(jì)中液柱的上表面相平，完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，雖然花了一定時(shí)間，但有很強(qiáng)的說服力，對(duì)增強(qiáng)學(xué)生思維能力，啟迪學(xué)生智慧是有好處的。
3 物理實(shí)驗(yàn)可以陶冶學(xué)生情操
自然科學(xué)不只揭示物質(zhì)內(nèi)部豐富多樣的運(yùn)動(dòng)形式及其規(guī)律性，而且還揭示了自然科學(xué)領(lǐng)域蘊(yùn)含的美。
一方面，可用觀察、實(shí)驗(yàn)的手段來展示自然、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的形態(tài)美；另一方面，實(shí)驗(yàn)裝置穩(wěn)定協(xié)調(diào)，操作的靈活，規(guī)范，現(xiàn)象的利索，有趣，常常會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生一種賞心悅目、舒坦的感覺。例如在做《升華和凝華》演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，在燒瓶中放入結(jié)晶的萘和松枝，在給燒瓶加熱時(shí)，萘被升華，變成了氣體，停止加熱后，萘又被凝華，此時(shí)燒瓶中松枝上布滿了白色結(jié)晶的萘，便出現(xiàn)了美麗的自然奇觀“霧凇”。通過該實(shí)驗(yàn)使學(xué)生間接體驗(yàn)了大自然中的景觀是多么的絢麗多姿，同時(shí)使學(xué)生領(lǐng)悟到了自然界中千姿百態(tài)的自然現(xiàn)象往往與物理知識(shí)有關(guān)，使學(xué)生真正理解了升華和凝華的物理意義。像這樣的實(shí)驗(yàn)既陶冶了學(xué)生情操，又培養(yǎng)了學(xué)生感受美、評(píng)價(jià)美、創(chuàng)造美的能力。
4 物理實(shí)驗(yàn)可以磨練學(xué)生意志
關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)教學(xué) 素質(zhì)教育
物理學(xué)是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué),人們的許多物理知識(shí)是通過實(shí)驗(yàn),經(jīng)過認(rèn)真的思索而總結(jié)出來的,初中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有著天然的興趣,因此物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在素質(zhì)教育中發(fā)揮著重要的作用。
一、物理實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣
在初中物理中,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象往往是形成興趣的思維基礎(chǔ),能激發(fā)學(xué)生的求知欲望,形成持久穩(wěn)定的學(xué)習(xí)興趣,是學(xué)好物理的重要環(huán)節(jié),以初中物理八年級(jí)上冊(cè)的《序言――科學(xué)之旅》為例,談?wù)勎业淖龇ㄅc看法,因物理是初中學(xué)生的一門新課,為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,首先應(yīng)用一系列的實(shí)驗(yàn)吸引學(xué)生。如:冷水能讓燒瓶中停止沸騰的水重新沸騰、會(huì)跳舞的小人、硬紙板能托著裝滿杯的水、在倒置的漏斗里放一乒乓球,用手托住,然后從漏斗口向下用力吹氣,乒乓球不會(huì)下落等實(shí)驗(yàn),使學(xué)生一開始就感受到大自然的物理現(xiàn)象是生動(dòng)的、有趣的。要想知道其中的奧妙得認(rèn)真地學(xué)好物理知識(shí),以此來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。在此教師應(yīng)抓住時(shí)機(jī)結(jié)合教材上的物理知識(shí)循序漸進(jìn)地為學(xué)生一個(gè)一個(gè)地解開奧妙。如果讓學(xué)生一開始就接觸一些較難理解掌握的概念、定理、公式、單位、計(jì)算,就會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生的好奇心在難學(xué)乏味中消失。
二、物理實(shí)驗(yàn)可以啟迪智慧
在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用設(shè)想法,能調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思維,啟迪學(xué)生智慧。比如:在講“用溫度計(jì)測(cè)水的溫度”的實(shí)驗(yàn)時(shí),提出三個(gè)設(shè)想:一種是溫度計(jì)插在盛水的燒杯中并與杯底接觸;第二種是把溫度計(jì)插入盛有水的燒杯中并與側(cè)壁接觸;第三種是沒有把溫度計(jì)的玻璃泡全部浸入盛水的燒杯中。然后引導(dǎo)學(xué)生討論如果用第三種情況測(cè)量,測(cè)出來的讀數(shù)顯然不是杯中水的溫度,如果第二種方法正確,溫度計(jì)測(cè)出的溫度也不全是杯中水的溫度,如果第一種方法正確顯然讀數(shù)與第二種方法差不多,尤其是如果用酒精燈給燒杯加熱時(shí),溫度計(jì)的示數(shù)就大不同了,更嚴(yán)重的是會(huì)使溫度計(jì)示數(shù)急劇上升,如果超過溫度計(jì)測(cè)量的范圍可使玻璃泡炸裂,在此基礎(chǔ)上再引導(dǎo)學(xué)生重作實(shí)驗(yàn),而且還須讓學(xué)生仔細(xì)觀察教材八年級(jí)上冊(cè)4.1-4圖所示的方法才是正確的。只能是溫度計(jì)的玻璃泡全部浸入被測(cè)液體之中而且不要與容器底部或側(cè)壁接觸,讀數(shù)時(shí)應(yīng)讓溫度計(jì)的玻璃泡繼續(xù)留在被測(cè)液體中,且視線應(yīng)與溫度計(jì)中液柱的上表面相平,完成這個(gè)實(shí)驗(yàn),雖然花了一定時(shí)間,但有很強(qiáng)的說服力,對(duì)增強(qiáng)學(xué)生思維能力,啟迪學(xué)生智慧是有好處的。
三、物理實(shí)驗(yàn)可以陶冶學(xué)生情操
自然科學(xué)不只揭示物質(zhì)內(nèi)部豐富多樣的運(yùn)動(dòng)形式及其規(guī)律性,而且還揭示了自然科學(xué)領(lǐng)域蘊(yùn)含的美。一方面,可用觀察、實(shí)驗(yàn)的手段來展示自然、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的形態(tài)美;另一方面,實(shí)驗(yàn)裝置穩(wěn)定協(xié)調(diào),操作的靈活,規(guī)范,現(xiàn)象的利索,有趣,常常會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生一種賞心悅目、舒坦的感覺。例如在做《升華和凝華》演示實(shí)驗(yàn)時(shí),在燒瓶中放入結(jié)晶的萘和松枝,在給燒瓶加熱時(shí),萘被升華,變成了氣體,停止加熱后,萘又被凝華,此時(shí)燒瓶中松枝上布滿了白色結(jié)晶的萘,便出現(xiàn)了美麗的自然奇觀“霧凇”。通過該實(shí)驗(yàn)使學(xué)生間接體驗(yàn)了大自然中的景觀是多么的絢麗多姿,同時(shí)使學(xué)生領(lǐng)悟到了自然界中千姿百態(tài)的自然現(xiàn)象往往與物理知識(shí)有關(guān),使學(xué)生真正理解了升華和凝華的物理意義。像這樣的實(shí)驗(yàn)既陶冶了學(xué)生情操,又培養(yǎng)了學(xué)生感受美、評(píng)價(jià)美、創(chuàng)造美的能力。
四、物理實(shí)驗(yàn)可以磨練學(xué)生意志
關(guān)鍵詞：中學(xué)化學(xué)；燃燒條件；鏈反應(yīng)；燃燒類型；滅火方法
文章編號(hào)：1005C6629（2017）1C0087C06 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
燃燒現(xiàn)象在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中處處可見，同時(shí)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中也是重要的教學(xué)內(nèi)容和常見的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之一，因此中學(xué)化學(xué)教師在答疑解惑時(shí)不可避免會(huì)涉及燃燒的問題。由于許多化學(xué)教師對(duì)于燃燒的認(rèn)識(shí)不夠深入，因此當(dāng)學(xué)生提出涉及生活實(shí)例的與燃燒相關(guān)的疑問時(shí)，面對(duì)“形式多樣、機(jī)理復(fù)雜的種種燃燒問題就難免會(huì)誤入歧途”[1]。2014年偶然在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了王程杰老師的“初中化學(xué)趣味實(shí)驗(yàn)”視頻講座，聯(lián)想到多年來遇到的與燃燒有關(guān)的種種問題，遂于今年閱讀了一些專業(yè)書籍以獲取答案。2016年第1期《化學(xué)教學(xué)》又刊登了王程杰老師“燃燒條件‘3+1’”[2]，閱后受益良多。其大多數(shù)觀點(diǎn)筆者贊成，但筆者在獲得部分關(guān)于燃燒的知識(shí)方面可能更加深入。在此呈現(xiàn)給各位老師，歡迎探討、指正。
1 從燃燒的過程分析燃燒的條件
1.1 復(fù)雜的燃燒過程
燃燒的過程不像反應(yīng)方程式表達(dá)的那樣簡(jiǎn)單，換言之，其反應(yīng)歷程十分復(fù)雜，在燃燒被引發(fā)后，期間會(huì)發(fā)生眾多的化學(xué)反應(yīng)，最簡(jiǎn)單的氫氣的燃燒涉及數(shù)十個(gè)反應(yīng)，甲烷的反應(yīng)涉及上百個(gè)[3]?；瘜W(xué)反應(yīng)的同時(shí)固體和液體可燃物還發(fā)生物理變化（如圖1所示），我們通常呈現(xiàn)給中學(xué)生的，只是一些主要反應(yīng)歷程的總反應(yīng)方程式而已。
從圖1可以看到，除了燃燒類型5（表面燃燒，見后文）以外，其余類型的燃燒，可燃物都經(jīng)過了氣化分解的過程。而在氣化分解之前，液體和某些固體可燃物發(fā)生了狀態(tài)的變化，此外某些復(fù)雜的可燃物還經(jīng)過了分解過程。這些變化過程使得可燃物轉(zhuǎn)化為容易被氧化的氣態(tài)分子――氣化分子。
另一方面，多數(shù)可燃物燃燒時(shí)，是從被引燃的局部開始，由于燃燒的反應(yīng)都會(huì)放出熱能，產(chǎn)生的熱能通過熱傳導(dǎo)、熱擴(kuò)散及熱輻射作用傳入未燃的混合物（可燃物與助燃物），因而使得燃燒逐層加熱、逐層燃燒，自行傳播下去。
1.2 鏈反應(yīng)（鏈鎖反應(yīng)）
物質(zhì)燃燒存在著鏈反應(yīng)（或稱鏈鎖反應(yīng)）。所謂的鏈反應(yīng)是指在可燃物被引燃時(shí)，通過氣化分解后的氣化分子受熱生成高度活潑的自由基。自由基外層軌道上有不成對(duì)的電子，有很強(qiáng)的反應(yīng)性。燃燒反應(yīng)都是放熱，因此在可燃物和助燃物達(dá)到一定濃度時(shí)，自由基可以和氣化分子不斷作用維持反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行下去[4，5]。
1.3 燃燒的條件
中學(xué)化學(xué)中所說的燃燒的3個(gè)條件：可燃物、空氣或氧氣（助燃物）和溫度達(dá)到著火點(diǎn)。需要強(qiáng)調(diào)的是，初中教材對(duì)于這三個(gè)條件只是進(jìn)行了粗略的描述，而確切的描述應(yīng)該是：“一定的可燃物濃度；一定的氧氣（空氣）含量；一定的c火能量”。
1.3.1 一定的可燃物濃度
“一定的可燃物濃度”主要是指經(jīng)過氣化分解后生成的氣化分子的濃度。實(shí)際上除了燃燒類型5（見后文）以外，固態(tài)或液態(tài)可燃物，如果沒有達(dá)到轉(zhuǎn)化的條件而沒有轉(zhuǎn)化為氣化分子，那么燃燒仍然無法實(shí)現(xiàn)。一個(gè)實(shí)例很好地說明這一問題：有燭芯的蠟燭易被點(diǎn)燃，如果蠟燭去掉燭芯，固態(tài)蠟燭很難氣化為氣態(tài)分子，蠟燭就不易被點(diǎn)燃。
正如圖2所示，描述為“可燃物”與“一定濃度的可燃物”區(qū)別在于，一定濃度的可燃物是在考慮液態(tài)和固態(tài)燃料蒸發(fā)、分解、熔融過程基礎(chǔ)上提出的，這一說法更加準(zhǔn)確。在分析滅火的原因，采用這一說法，一些問題很容易獲得合理的解釋。
1.3.2 溫度達(dá)到著火點(diǎn)
初中教材的著火點(diǎn)的解釋為：“燃燒所需的最低溫度”。需要明確的是，著火點(diǎn)是指可燃物能夠持續(xù)燃燒的最低溫度。如果某一溫度下燃料被點(diǎn)燃后，在沒有引火源的情況下很快熄滅而沒有形成持續(xù)的燃燒，仍然沒有達(dá)到著火點(diǎn)。我們經(jīng)?？吹綁K狀的木頭在明火引燃時(shí)似乎開始燃燒，但是離開火源時(shí)就會(huì)熄滅，這就說明溫度還是沒有達(dá)到著火點(diǎn)。
此外除了加熱（溫度達(dá)到著火點(diǎn)）以外，引發(fā)燃燒的方法很多，如電火花等等，所以將這一條件描述為“一定的點(diǎn)火能量”或者“引火源”更準(zhǔn)確。
1.3.3 燃燒的第4個(gè)條件
中學(xué)化學(xué)中所說的燃燒的3個(gè)條件：可燃物、空氣或氧氣（助燃物）和溫度達(dá)到著火點(diǎn)，是持續(xù)燃燒的必要條件（或稱為三要素）。之后的研究發(fā)現(xiàn)，具備這3個(gè)條件，有時(shí)燃燒也能熄滅。其中的一個(gè)實(shí)例就是四氯化碳滅火，當(dāng)汽油燃燒時(shí)加入四氯化碳，在沒有完全覆蓋汽油的情況下，并沒有破壞燃燒的3個(gè)條件，但是火焰會(huì)逐漸熄滅。其原因是四氯化碳遇高溫會(huì)產(chǎn)生氯自由基，氯自由基更易與汽油燃燒過程產(chǎn)生的自由基結(jié)合生成氯化氫，使得汽油燃燒過程所需要的自由基消失，鏈反應(yīng)中斷，進(jìn)而達(dá)到滅火的效果。因此，有了燃燒的四面體學(xué)說。
在國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)關(guān)于燃燒第四個(gè)條件有以下三種描述：“自由基（游離基）、鏈反應(yīng)、未受抑制的鏈反應(yīng)”。自由基不夠全面，筆者個(gè)人贊同后兩種說法。
如果把“鏈反應(yīng)”或“未受抑制的鏈反應(yīng)”與其他三個(gè)條件采用相同的描述，則為：燃燒的條件描述為“可燃物、空氣或氧氣（助燃物）、溫度達(dá)到著火點(diǎn)、鏈反應(yīng)”，或者描述為“一定的可燃物濃度；一定的氧氣（空氣）含量；一定的點(diǎn)火能量；未受抑制的鏈反應(yīng)”。
“鏈反應(yīng)”或“未受抑制的鏈反應(yīng)”也應(yīng)該是必要條件，但是和其他三個(gè)條件不同的是，鏈反應(yīng)是反映了燃燒反應(yīng)的本質(zhì)，或者說是體現(xiàn)了某一可燃物的性質(zhì)。如果繪制成四面體，應(yīng)該位于底部更準(zhǔn)確，國(guó)外文獻(xiàn)基本上都是畫在底部，見圖3A。不知是何原因，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)大多畫得比較隨意，不能更好地體現(xiàn)4個(gè)條件之間的邏輯關(guān)系，見圖3B。
2 燃燒的類型
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)關(guān)于燃燒的類型有多種劃分方法，按照可燃物狀態(tài)以及在鏈反應(yīng)前的復(fù)雜變化分成5種類型（見圖1從右至左類型1～5）[6，7]。
2.1 混合燃燒
混合燃燒（又稱預(yù)混燃燒）是氣體可燃物燃燒的一種類型。在燃燒前，可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w已經(jīng)進(jìn)行了擴(kuò)散混合，此時(shí)溫度達(dá)到著火點(diǎn)即會(huì)發(fā)生燃燒，燃燒在混合氣體所分布的空間中快速進(jìn)行。中學(xué)化學(xué)中所做的混合氣體爆鳴實(shí)驗(yàn)就屬于混合燃燒。
這種類型的燃燒由于可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w已經(jīng)進(jìn)行了混合，當(dāng)燃燒一旦引發(fā)，鏈反應(yīng)難以控制，如果其濃度在爆炸范圍內(nèi)，就會(huì)引起爆炸。這就是為什么中學(xué)化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行氣體燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)需要驗(yàn)純的原因。
由于電火花、摩擦也是引火源，因此如果家中聞到天然氣或液化氣的味道時(shí)，絕不能開燈，而應(yīng)該小心的打開門窗（金屬門窗應(yīng)避免摩擦）、關(guān)閉燃?xì)忾y門。這一點(diǎn)有必要在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中告訴學(xué)生。
本生燈、酒精噴燈也主要是混合燃燒，但是噴嘴等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得混合燃燒可控制地進(jìn)行，規(guī)范操作的情況下沒有爆炸的危險(xiǎn)。
2.2 擴(kuò)散燃燒
擴(kuò)散燃燒是氣體可燃物燃燒的另一種類型，是指可燃?xì)怏w從容器狹小的管口、裂縫等處流向空氣，在達(dá)到著火點(diǎn)時(shí)與空氣混合燃燒，燃燒主要發(fā)生在可燃物與助燃物相混合的界面。中學(xué)化學(xué)中所做的驗(yàn)純后氣體的燃燒實(shí)驗(yàn)就是擴(kuò)散燃燒。
2.3 蒸發(fā)燃燒
蒸發(fā)燃燒是部分液體和部分固體可燃物的燃燒類型。常見的液態(tài)可燃性燃料如酒精、汽油、柴油等，它們?nèi)紵磻?yīng)前首先有受熱蒸發(fā)產(chǎn)生蒸氣的過程，然后氣態(tài)分子進(jìn)行燃燒反應(yīng)，而放出的熱量進(jìn)一步加熱液體表面，從而促使液體持續(xù)蒸發(fā)，使燃燒繼續(xù)下去。最常見的實(shí)例就是實(shí)驗(yàn)室的酒精燈燃燒。
蠟燭、萘等沸點(diǎn)較低的固體在受熱時(shí)經(jīng)過了熔化、氣化的過程，形成氣態(tài)分子進(jìn)行燃燒。易升華的固體如硫、磷等，受熱后會(huì)升華產(chǎn)生氣態(tài)分子，同樣能夠引起蒸發(fā)燃燒。鈉等熔點(diǎn)較低的金屬在空氣中被點(diǎn)燃也是蒸發(fā)燃燒。
初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在探究蠟燭的燃燒時(shí)，可以看到蠟燭的融化，吹滅時(shí)產(chǎn)生的白煙則是蠟燭的氣態(tài)分子，而這種氣態(tài)分子易被點(diǎn)燃，這是幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)蒸發(fā)燃燒的很好實(shí)例。
加油站嚴(yán)禁煙火，真正擔(dān)心能被點(diǎn)燃的并不是液態(tài)的汽油，而是因?yàn)樵诩佑瓦^程中難免會(huì)揮發(fā)出汽油的蒸氣，汽油的蒸氣更易產(chǎn)生燃燒。在電影中?？吹綗燁^扔在汽油里形成熊熊大火，實(shí)驗(yàn)證明是錯(cuò)誤的，但是如果汽油揮發(fā)在空氣中達(dá)到一定濃度，煙頭引發(fā)燃燒完全可能。如果能夠燃燒，則不用等到煙頭扔在汽油里那一刻，而是在點(diǎn)火者點(diǎn)燃香煙或者瀟灑地抽一口的時(shí)候，連點(diǎn)火者自己也要一起遭殃。
2.4 分解燃燒
分解燃燒也是部分液體和大部分固體可燃物的燃燒類型。這類燃燒過程中可燃物首先遇熱分解，再由熱分解產(chǎn)物和氧氣反應(yīng)產(chǎn)生火焰的燃燒。如木材、煤、紙、面粉、白糖等固體可燃物的燃燒屬于此類，油脂等高沸點(diǎn)液體和低熔點(diǎn)的固體烴類的燃燒也屬此。
木材在空氣中燃燒時(shí)，火源加熱木材首先使木柴失去水分而干燥，然后發(fā)生熱分解。燒過木柴的都可以觀察到水在燃燒的木柴表面產(chǎn)生，以及聽到“呲呲”的聲音都說明有水生成。木柴分解放出可燃?xì)怏w，這種氣體被點(diǎn)燃產(chǎn)生火焰，并放出熱量，由燃燒放出的熱量不斷地加熱木材，使木材不斷地分解，從而使燃燒繼續(xù)下去。
整塊木頭與刨花著火點(diǎn)不同，主要原因是整塊木頭要持續(xù)燃燒，內(nèi)層的固體可燃物需要更高的溫度使其分解為氣化分子，只有在更高的著火點(diǎn)引發(fā)更多的鏈反應(yīng)，使整個(gè)燃燒更劇烈，產(chǎn)生更多的熱能，才能使燃燒持續(xù)下去。刨花燃燒面積大，幾乎沒有明顯的內(nèi)外層之分，因此著火點(diǎn)更低。
2.5 表面燃燒
表面燃燒是熔、沸點(diǎn)很高的固體可燃物的一種燃燒類型。鉬、鎂、鐵等金屬，非金屬碳（木炭）等等，燃燒在空氣和固體表面接觸的部位進(jìn)行，所以叫表面燃燒。與其他四種不同的是，其他四種燃燒都是在氣相中進(jìn)行（均相燃燒），唯有表面燃燒在氣相和固相之間進(jìn)行，屬非均相燃燒（異相燃燒）。表面燃燒能使表面產(chǎn)生紅熱，不產(chǎn)生明焰，燃燒的速率和固體表面的大小有關(guān)。
初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)“鐵在氧氣中的燃燒”就是表面燃燒，現(xiàn)象為火星四射，并不產(chǎn)生火焰。
2.6 綜合燃燒
在實(shí)際燃燒過程中，并非僅僅發(fā)生單一類型的燃燒，往往會(huì)同時(shí)發(fā)生多種類型的燃燒。
木柴、煤等復(fù)雜的固態(tài)燃料，開始的燃燒類型是分解燃燒，有明顯的火焰，但隨著分解燃燒的進(jìn)行，最后只剩余碳，此時(shí)的燃燒類型變?yōu)楸砻嫒紵梢钥吹郊t熱的表面，但看不到火焰[8]。
另一個(gè)實(shí)例就是本生燈、酒精噴燈等，如圖4所示。開始點(diǎn)燃這類裝置時(shí)，一級(jí)空氣閥門關(guān)閉，我們只能看到擴(kuò)散燃燒；隨著一級(jí)空氣閥門逐漸打開，就存在擴(kuò)散燃燒和混合燃燒兩種燃燒方式；當(dāng)一級(jí)空氣閥門打開到一定程度，一級(jí)空氣所供的氧足夠氣體燃料燃燒使用時(shí)，只存在混合燃燒，我們使用這類裝置大多數(shù)情況下為混合燃燒[9]。
酒精燈是蒸發(fā)燃燒，酒精通過燈芯是逐步氣化逐步燃燒的，氣態(tài)分子燃燒時(shí)形成的是擴(kuò)散燃燒火焰，這和本生燈的火焰不同。
3 滅火的方法
在圖1的圖示中，燃燒前的任何一條線路被中斷，鏈反應(yīng)都不能進(jìn)行，在鏈反應(yīng)能夠進(jìn)行的前提下，阻斷鏈反應(yīng)，燃燒反應(yīng)就會(huì)終止。
滅火的方法和燃燒的條件是對(duì)應(yīng)的，既然燃燒有4個(gè)條件，那么滅火的方法也應(yīng)該有4種[10]。
3.1 冷卻滅火
通過降低溫度，使得溫度降至著火點(diǎn)以下是最常見的滅火方式。水是最常見的冷卻劑，但是對(duì)于有些物質(zhì)卻不能用水，例如電石遇水生成乙炔，反而會(huì)產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)。燃燒的活潑金屬如鈉等也不能用水，因?yàn)榛顫娊饘儆鏊l(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，甚至發(fā)生爆炸。
3.2 窒息滅火
各種可燃物的燃燒都必須在其最低氧氣濃度以上進(jìn)行，否則燃燒便不能持續(xù)。因此，通過降低燃燒物周圍的氧氣濃度可以起到滅火的作用。通常使用的二氧化碳、氮?dú)?、水蒸氣等的滅火機(jī)理主要是窒息作用。但是對(duì)于能與上述滅火物質(zhì)劇烈反應(yīng)的則需要采用其他方法。如鎂燃燒不能用二氧化碳、氮?dú)鉁缁稹?/p>
3.3 隔離滅火
也就是清除可燃物。把可燃物與引火源或氧氣隔離開來，燃燒反應(yīng)就會(huì)自動(dòng)中止?；馂?zāi)中，關(guān)閉有關(guān)閥門，切斷流向著火區(qū)的可燃?xì)怏w或液體的通道；打開有關(guān)閥門，使已經(jīng)發(fā)生燃燒的容器或受到火勢(shì)威脅的容器中的液體可燃物通過管道導(dǎo)至安全區(qū)域，都是隔離滅火的措施。
3.4 化學(xué)抑制滅火
就是使用滅火劑與鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的中間體自由基反應(yīng)，從而使燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中斷，進(jìn)而使燃燒終止。常用的干粉滅火劑、鹵代烷滅火劑的主要滅火原理就是化學(xué)抑制作用。
實(shí)際上任何一種滅火措施最終都是鏈反應(yīng)受到抑制并中斷，但是作為破環(huán)燃燒條件達(dá)到滅火目的，不能僅僅指“滅火劑與鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的中間體自由基反應(yīng)，從而使燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中斷”。我們不能遇到難以解釋的滅火現(xiàn)象都?xì)w結(jié)于鏈反應(yīng)，而應(yīng)該從燃燒的過程進(jìn)行細(xì)致的剖析。
4 實(shí)例分析
4.1 蠟燭放在冰水中熄滅
在解釋這一現(xiàn)象之前，要明確兩個(gè)不同的“溫度”。一個(gè)是燃燒部位的溫度，另一個(gè)則是可燃物所處的環(huán)境溫度，二者一般是不同的，見圖5。火焰的燃燒存在著溫度的輻射，A處的溫度足夠高時(shí)，輻射的溫度會(huì)使火焰下面的蠟燭（蠟燭的最上層）熔化，融化的蠟燭經(jīng)過燈芯的毛細(xì)作用向上流動(dòng)，當(dāng)流動(dòng)到接近火焰的下界面時(shí)，火焰有更高的輻射溫度，這一溫度足夠使液態(tài)的蠟燭氣化，滿足燃燒條件，產(chǎn)生持續(xù)的燃燒。
當(dāng)我們吹滅蠟燭時(shí)，實(shí)質(zhì)是把已經(jīng)發(fā)生的燃燒反應(yīng)所產(chǎn)生的熱能帶走，也就是降低溫度A，所以火焰熄滅。此處的解釋為“溫度降低到著火點(diǎn)以下”是正確的，初中生也易于理解。
當(dāng)蠟燭放在冰水中，是在降低溫度B，進(jìn)而使得整個(gè)蠟燭的溫度降低，以至于燃燒所產(chǎn)生的熱能輻射不足以繼續(xù)維持蠟燭的熔化，蠟燭熔化的量變小導(dǎo)致后續(xù)鏈反應(yīng)進(jìn)行得越少，產(chǎn)生的熱能更少，火焰漸漸熄滅。這一熄滅過程和吹滅蠟燭的現(xiàn)象有兩點(diǎn)不同：首先沒有立即熄滅，而是有個(gè)逐漸熄滅的過程；其次不會(huì)產(chǎn)生吹滅蠟燭時(shí)經(jīng)?？梢钥吹降陌谉煛Ｄ敲慈绾谓忉屵@一現(xiàn)象呢？首先這一滅火方法用抑制鏈反應(yīng)來解釋有些牽強(qiáng)，因?yàn)橐种奇湻磻?yīng)滅火主要指的是干粉滅火劑、鹵代烷滅火劑滅火。
這一現(xiàn)象可以解釋為：蠟燭是固體可燃物，一般的固體可燃物（此處強(qiáng)調(diào)一般的可燃物目的是與表面燃燒區(qū)別）燃燒都需要通過蒸發(fā)、分解、熔融變成氣態(tài)分子才能燃燒。也就是說，蠟燭燃燒的可燃物不是固態(tài)的蠟燭，而是氣態(tài)的蠟燭。放入冰水以后，由于蠟燭溫度過低不能熔融、蒸發(fā)產(chǎn)生氣化分子，相當(dāng)于清除了可燃物（的氣態(tài)分子），所以燃燒終止。
以上解釋對(duì)于九年級(jí)學(xué)生而言有些深?yuàn)W，所以這一題目不適合初中生。但是有必要像氧化還原反應(yīng)等內(nèi)容一樣，在高中階段設(shè)置為需要深化的學(xué)習(xí)內(nèi)容供學(xué)生探究、學(xué)習(xí)。不僅可提高學(xué)生對(duì)于燃燒原理的認(rèn)識(shí)，還可以提高學(xué)生分析問題、探究問題的能力。
4.2 火上澆油（食用油）能滅火
首先認(rèn)識(shí)什么是閃燃。某些液體燃料或固體燃料燃燒產(chǎn)生的可燃蒸氣在空氣中達(dá)到一定濃度，遇到火源時(shí)發(fā)生一閃即滅的燃燒現(xiàn)象，就是閃燃。如果混合氣體體積很大或者燃料易揮發(fā)，閃燃會(huì)造成很大的破壞性甚至爆炸。但是閃燃和解釋“火上澆油能滅火”沒有關(guān)聯(lián)。那么如何來解釋這一現(xiàn)象呢？
食用油和酒精、汽油等輕質(zhì)燃料不同，它的燃燒屬于分解燃燒+蒸發(fā)燃燒，形成可燃?xì)鈶B(tài)分子較困難，其著火點(diǎn)也更高。
食用油著火，再倒入食用油可以滅火，主要是因?yàn)橹匦绿砑哟罅渴秤糜鸵院?，整個(gè)食用油的溫度降低，使得燃燒前的分解和蒸發(fā)過程難以實(shí)現(xiàn)，燃燒終止。這一現(xiàn)象和上面蠟燭在冰水中的情況類似，就是阻斷了氣態(tài)可燃性分子的形成。食用油雖然存在，但是可燃燒的氣態(tài)分子沒有達(dá)到所需要的濃度，實(shí)際上還是相當(dāng)于清除了可燃物（的氣態(tài)分子）。
值得注意的是，這一滅火方法只適用于分解燃燒，如果是酒精、汽油等易揮發(fā)的燃料，其燃燒時(shí)再加入液態(tài)可燃物就更加危險(xiǎn)了。此外即使是食用油，燃燒還需在可控范圍內(nèi)，如果燃燒的熱量積累使得油溫過高，或者在形成較大面積的著火情況下，也不能再添加食用油滅火。
4.3 補(bǔ)充說明
以上兩個(gè)實(shí)例都是由于降溫，但其降溫不是作用于燃燒的部位，而是直接降低可燃物的溫度，燃燒部位的溫度在一開始并沒有降低，也就是說已經(jīng)進(jìn)行的反應(yīng)仍在產(chǎn)生熱能，只是沒有遇到降溫措施去抵消這些產(chǎn)生的熱能。真正阻斷繼續(xù)燃燒的是可燃物氣化的過程。
但是這兩個(gè)實(shí)例的滅火針對(duì)的不是鏈反應(yīng)，化學(xué)滅火才是針對(duì)的鏈反應(yīng)，所以不需要用燃燒的第4個(gè)條件來解釋。
5 結(jié)語
根據(jù)不同階段學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，理解燃燒原理需要一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。現(xiàn)在的突出問題是中學(xué)教材、化學(xué)專業(yè)高師教材都沒有對(duì)燃燒問題設(shè)置專門的內(nèi)容加以深化，因而造成許多中學(xué)化學(xué)教師對(duì)燃燒原理認(rèn)識(shí)不足。
除了本文提到的問題以外，筆者曾經(jīng)做過與燃燒相關(guān)的研究――酒精燈加熱效率的探究[11，12]，實(shí)驗(yàn)證明酒精燈加熱用內(nèi)焰效率最高。問題出在哪里呢？首先筆者通過查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，最早提出外焰溫度高的文獻(xiàn)是關(guān)于本生燈的。本生燈是混合燃燒而酒精燈是擴(kuò)散燃燒，兩者存在根本的區(qū)別。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有錢揚(yáng)義老師為代表的多項(xiàng)研究證明內(nèi)焰溫度更高[13]。仍然存在的一個(gè)誤區(qū)是，許多教師都在這樣一個(gè)前提下研究問題：“酒精燈哪里火焰溫度高，使用酒精燈就應(yīng)該用哪個(gè)部位加熱”。事實(shí)是，酒精燈加熱效率的高低不僅僅和火焰溫度有關(guān)，還和加熱面積、火焰的穩(wěn)定性等因素有關(guān)。所以拋開火焰部位溫度的高低，需要用酒精燈的哪個(gè)部位加熱，就應(yīng)該以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，而不能主觀臆斷。我們實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是內(nèi)焰加熱可以比外焰節(jié)約一半左右的時(shí)間，可是現(xiàn)在中學(xué)教材還在教導(dǎo)學(xué)生酒精燈加熱時(shí)用外焰！
我們強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，因此建議在高中化學(xué)應(yīng)專門設(shè)置深化燃燒的教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到燃燒的四個(gè)條件確切的表述為“一定的可燃物濃度；一定的氧氣（空氣）含量；一定的點(diǎn)火能量；未受抑制的鏈反應(yīng)”，同時(shí)設(shè)置對(duì)火焰的顏色、火焰不同部位的溫度、酒精燈加熱的效率等方面的探究活動(dòng)，這樣使學(xué)生對(duì)燃燒有更全面的認(rèn)識(shí)，是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科學(xué)的研究過程和方法的好素材。
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【關(guān)鍵詞】多角度 新課改 物理教學(xué) 培養(yǎng) 能力
開拓創(chuàng)新，培養(yǎng)能力，既是新時(shí)代的要求，也是“新課改”的最終目的，更是素質(zhì)教育賦予我們中學(xué)教師不可推卸的責(zé)任。要培養(yǎng)學(xué)生的能力，僅靠傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)和學(xué)生原有的學(xué)習(xí)方式難以完成。各科任教師都應(yīng)根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，各地實(shí)際，不斷探究出適合當(dāng)?shù)貙W(xué)生的特點(diǎn)，開展形式多樣的創(chuàng)新活動(dòng)，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生能力的目的。
以下是筆者在初中物理教學(xué)過程中如何從多角度培養(yǎng)學(xué)生能力的點(diǎn)滴做法，在此提出，與同仁商榷：
一、多給學(xué)生提供必要的材料，讓他們?nèi)ヌ骄?/p>
從心理角度看，學(xué)習(xí)過程是一個(gè)主動(dòng)地接受信息和創(chuàng)造性的思維過程。探究性學(xué)習(xí)不僅在于獲得問題的結(jié)果，更注重學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性與主體性人格的培養(yǎng)。因此，探究性學(xué)習(xí)有利于學(xué)生的發(fā)展。在物理教學(xué)過程中教師更應(yīng)該充分利用物理實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的能力。
1、多歸納
物理教學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，諸多的實(shí)驗(yàn)很難全面掌握。在教學(xué)過程中不斷地給學(xué)生提供一些有“共性”的材料，讓學(xué)生自己歸納、探究。如：在學(xué)完初中八年級(jí)物理下冊(cè)的第八章《浮力》后，讓學(xué)生歸納用一張紙可以做哪些實(shí)驗(yàn)?zāi)?？它們分別說明了什么物理規(guī)律呢？用一支鉛筆呢？一塊玻璃板呢？……小小的他們歸納、探究出的答案往往超出你的想象。長(zhǎng)期的訓(xùn)練，不僅增長(zhǎng)了學(xué)生的知識(shí)，鍛煉了學(xué)生的想象能力和思維能力，而且使學(xué)生養(yǎng)成了概括、歸納、總結(jié)的學(xué)習(xí)習(xí)慣。
2、多創(chuàng)新
創(chuàng)新是民族的靈魂，是能力的最終體現(xiàn)。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師應(yīng)利用教材有目的的引導(dǎo)和訓(xùn)練。如在學(xué)生做完“用刻度尺和三角板測(cè)硬幣的直徑”實(shí)驗(yàn)后，要求學(xué)生人人動(dòng)手動(dòng)腦，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和原理，自己設(shè)計(jì)出有別于書本上介紹過的新方法。通過學(xué)生的思考、討論，設(shè)計(jì)出滾動(dòng)法、畫圖法、替代法、棉線輔助法等四種方法來測(cè)量。筆者及時(shí)加以鼓勵(lì)，這些同學(xué)嘗試到自己的勞動(dòng)成果，不僅提高了學(xué)習(xí)物理的興趣，還培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新能力。
二、多給學(xué)生提供適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，讓他們?nèi)ヌ骄?/p>
物理知識(shí)與日常生活和社會(huì)發(fā)展有著極其廣泛的聯(lián)系。因此，在物理教學(xué)過程中，教師應(yīng)該根據(jù)本地的實(shí)際，多組織學(xué)生去參加社會(huì)調(diào)查、參觀訪問等物理實(shí)踐活動(dòng)。如：在物理興趣小組的活動(dòng)課時(shí)間，組織學(xué)生調(diào)查學(xué)校周圍噪聲污染問題，調(diào)查二里鎮(zhèn)西河橋橋面下陷的原因、如何提高家里爐灶熱效率、用學(xué)過的物理知識(shí)分析自行車上的力學(xué)問題等實(shí)踐活動(dòng)。將課內(nèi)學(xué)習(xí)和課外學(xué)習(xí)相結(jié)合，通過這樣的活動(dòng)不僅能提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，增強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)的應(yīng)用能力，還培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的處事態(tài)度。
三、多給學(xué)生一定的機(jī)會(huì)，讓他們?nèi)ズ献?/p>
獨(dú)立思考固然是好，但有時(shí)也抹殺了“眾人劃大船”和“頭腦風(fēng)暴”的作用。再尖端的科技產(chǎn)品并不都是“單槍匹馬”研制成功的。因此，教師在教育教學(xué)過程中應(yīng)根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生從小養(yǎng)成合作的習(xí)慣。筆者在教學(xué)過程中充分利用學(xué)生各自的特長(zhǎng)，將全班學(xué)生分成十個(gè)小組，在課余時(shí)間，組織學(xué)生以小組為單位舉行自制潛望鏡、潛水艇、孔明燈、桿秤和包裝雞蛋等小制作比賽。各組組長(zhǎng)又將組員安排有設(shè)計(jì)員、制作員、外觀包裝員、解說員和顧問等職務(wù)，每次只要課題一確定，組員們各盡其能、各負(fù)其責(zé)、精心設(shè)計(jì)、積極參與，直到產(chǎn)品的問世?？粗麄兡枪烧J(rèn)真勁，難道你不覺得有了成功的喜悅嗎？當(dāng)他們經(jīng)過設(shè)計(jì)——制作——試驗(yàn)——設(shè)計(jì)——制作——試驗(yàn)的過程時(shí)，他們每個(gè)人已將相應(yīng)的知識(shí)掌握得根深蒂固。這樣的活動(dòng)既將每個(gè)人的能力得到了展示、鍛煉、發(fā)展，還使他們從小養(yǎng)成了合作學(xué)習(xí)、創(chuàng)新、交流的習(xí)慣。
四、多給學(xué)生一些權(quán)利，讓他們?nèi)ピu(píng)判
