对几个物理实验问题的探索

徐伟

摘 要：通过物理教学发展学生的能力已成为新课程物理教学的共同教学目标。那么最好的物理教学就是“从生活中学习，让学生在生活中不断地发展”，将身边的物理引入课堂中。因此，就几个物理实际问题进行一些探究。

关键词：物理实验；兴趣；新教材

新教材贴近实际，更注重联系生产、生活等各个领域。因此，对物理教材中许多实际问题进行进一步探索和研究，不仅扩大了学生的知识面，还激发了他们的学习兴趣，培养了其学习能力，下面就几个物理实际问题进行一些探究，供读者参考。

一、灯丝为什么易在开灯时烧断

一般解释：金属导体的电阻随温度升高而增大，刚开灯的瞬间，灯丝的电阻比其正常发光时的电阻小得多（例如：一只“220V、600W”的灯泡正常发光时电阻约800Ω，但冷却时却只有80Ω左右），故此时灯丝中的电流比其正常发光时大得多，从而将灯丝烧断。

二、潮汐现象究竟由什么引起

太阳质量约为月球质量的2.7×107倍，太阳离地球的距离为月球离地球距离的3.9×102倍，通过计算，学生发现太阳对地球的引力是月球對地球引力的100多倍。学生进一步提出：“既然太阳对地球的引力比月球对地球的引力要大得多，为什么教材上说地球上的潮汐现象是由月球引力引起的呢？”

潮汐现象的实质是天体对地球中心及其表面的水因距离有别而产生不同的引力加速度造成的。即这两个加速度造成的。即这两个加速度的差值越大，潮汐现象就越显著。设天体质量为m，地球半径为r，天体到地球中心的距离为r1，则天体到地球表面的距离为（r1-r），由万有引力定律可得：

地球表面水的加速度和整个地球的加速度之差为：

Δa=Gm/（r1-r）2-Gm/r12

=Gm（2r1r-r2）/r12（r1-r）

若天体为太阳，则有：

Δa日=Gm日（2r1r-r2）/r12日（r1日-r）

若天体为月球，则有：

Δa月=Gm月（2r1月r-r2）/r12月（r1月-r）

即：

Δa月/Δa日=m月r12日（r1日-r）2/m日r12月（r1月-r）

=m月/m日·（r1日/r1月）3=2.0

Δa月=2Δa日

这一结果说明地球上的潮汐现象主要是由月球引起的。

三、宇航员在月球上为什么跳着前进

主要是由于月球引力减小而引起的。当人在月球上或在地球上步行时，脚总要用力向后蹬地，同时地面对人产生向前的反作用力，推人向前运动。近似地，人体的重心运动可看成是水平方向的匀速运动和竖直方向的匀减速运动的合运动。

在月球上，由于吸引力的减小，人体的重量减小到地球上的

■（g月=g地■），但人体的质量、蹬地的力及力与水平方向的夹角不变，蹬地将获得初速度

v1x=Fx/m·Δt，

v1y=（Fy-mg月）Δt/m=vy+■g地Δt

H月=（v1y）2/2g日=6H地+20/12g地Δt2+5vyΔt>6H地

走一步所需时间：

t月=2v1y/g月=6t地+10Δt>6t地

水平方向位移：

S月=vy·t月>6S地

由上可知，在月球上行走，人体重心上升的高度，每走一步所需的时间和步长均为地球上的6倍多，因此，人在月球上看起来不是在走，而是在跳、在飞。于是宇航员在月球上采取双脚跳跃式前进，可减少身体在运动中的摆动，以便保持身体平衡，双脚落地，可增加落地的稳定性，防止摔倒。

（作者单位 吉林省通化市通钢一中）