蔣建福
從近幾年高考物理試題的演變和發(fā)展來(lái)看,聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題越來(lái)越突出,這體現(xiàn)了高考能力選拔作用。筆者從高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問(wèn)題,聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題的特點(diǎn)和解法和對(duì)聯(lián)系實(shí)際物理問(wèn)題的再認(rèn)識(shí)等三個(gè)方面進(jìn)行了探討和研究。
一、高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問(wèn)題
高考把能力考核放在首位,要通過(guò)考查知識(shí)的運(yùn)用來(lái)鑒別考生的能力的高低。解題是學(xué)習(xí)物理的重要環(huán)節(jié),它對(duì)學(xué)生深入理解物理概念和規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力,并從中汲取廣泛的知識(shí)有著不可替代的作用。但通常學(xué)生所接觸到的物理習(xí)題都是被理想化了的問(wèn)題,如理想模型和理想過(guò)程等。這就使相當(dāng)一部分學(xué)生對(duì)發(fā)生在身邊的活生生的實(shí)際現(xiàn)象無(wú)法做出最簡(jiǎn)單、最基本的解釋和說(shuō)明。雖然做了大量的習(xí)題,但分析和解決問(wèn)題的能力沒(méi)能得到相應(yīng)的提高。近幾年,高考試題中聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題較多,其目的就是引導(dǎo)廣大教師注意理論聯(lián)系實(shí)際,切實(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
二、聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題的特點(diǎn)和解法
許多聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題的突出特點(diǎn)是信息量、閱讀量都很大,所涉及的物理量也較多,或者物理過(guò)程很復(fù)雜,背景材料和解決問(wèn)題所需要的基本資料混合在一起,沒(méi)有給出明確的物理模型,需要考生在大量閱讀的基礎(chǔ)上,從背景材料中篩選出有用的信息,建立理想化的物理模型,明確研究對(duì)象和物理過(guò)程,用相應(yīng)的物理規(guī)律解決問(wèn)題,這對(duì)學(xué)生的閱讀理解、推理判斷、分析綜合的能力有了更高的要求?,F(xiàn)舉例分析如下。
1.由物理習(xí)題轉(zhuǎn)變成的聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題。
【例1】 (2003年高考理綜25題)自行車(chē)燈交流發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈匝數(shù)N=800,面積S=20cm2,勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=1.0×10-2T,發(fā)電機(jī)摩擦小輪、后車(chē)輪、小齒輪(與后車(chē)輪共軸)、大齒輪(中軸)半徑分別為r0=1.0cm,R1=35cm,R2=4.0cm,R3=10cm,設(shè)摩擦小輪和后車(chē)輪不打滑。現(xiàn)從靜止開(kāi)始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng),問(wèn)大齒輪轉(zhuǎn)速ω3多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值等于3.2伏特?
2.通過(guò)學(xué)生不了解,不熟悉的物理問(wèn)題,給出全新的物理背景,要求學(xué)生將不熟悉的聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題與熟悉的物理規(guī)律相聯(lián)系,從大量的背景材料中明確真正需要解決的問(wèn)題,以已有知識(shí)為基礎(chǔ),通過(guò)想象,理解題目所敘述的全新物理圖景,分析和認(rèn)識(shí)全新物理過(guò)程所遵循的規(guī)律,建立理想化的模型,用已有的知識(shí)和方法解決新問(wèn)題。
【例2】 (1999年上海高考題)天文觀測(cè)表明,幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星(或星系)都在以各自的速度背離我們而運(yùn)動(dòng)。離我們?cè)竭h(yuǎn)的星體,退行速度越大,也就是說(shuō),宇宙在膨脹。不同星體的退行速度,和它們離我們的距離成正比,即v=Hr,式中H為一常量,稱(chēng)為哈勃常數(shù),已由天文觀察測(cè)定。為解釋上述現(xiàn)象,有人提出一種理論,認(rèn)為宇宙是從一個(gè)大爆炸的火球開(kāi)始形成的。假設(shè)大爆炸后,各星體即以不同的速度向外勻速運(yùn)動(dòng),并設(shè)想我們就位于其中心,則速度越大的星體現(xiàn)在離我們?cè)竭h(yuǎn)。這一結(jié)果與上述天文觀測(cè)一致。
由上述理論和天文觀測(cè)結(jié)果,可估算宇宙年齡T,其計(jì)算式是T= 。根據(jù)近期觀測(cè),哈勃常數(shù)H=3×10-2米/(秒·光年),其中光年是光在一年中行進(jìn)的距離,由此估算宇宙的年齡約為 年。
3.以已有知識(shí)為基礎(chǔ),給出未知的、全新的物理知識(shí),讓考生當(dāng)場(chǎng)學(xué)會(huì)新知識(shí),并結(jié)合舊知識(shí),分析新問(wèn)題。
【例3】 (2000年上海高考題)閱讀如下資料并回答問(wèn)題:
自然界的物體由于具有一定的溫度,會(huì)不斷向外輻射電磁波,這種輻射因與溫度有關(guān),稱(chēng)為熱輻射。熱輻射具有如下特點(diǎn):(1)輻射的能量包含各種波長(zhǎng)的電磁波;(2)物體溫度越高,單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射出的能量(可稱(chēng)為能流密度)越大;(3)在輻射的總能量中,各種波長(zhǎng)所占的百分比不同。
處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí),也要吸收由其他物體輻射的電磁能量,如果物理處于平衡狀態(tài),則能量保持不變。若不考慮物體表面性質(zhì)對(duì)輻射與吸收的影響,我們定義一種理想的物體,它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射,這樣的物體稱(chēng)為黑體。黑體能流密度與其絕對(duì)溫度的四次方成正比:P0=σT4,其中常量σ=5.67×10-8w/(m2·K4)。
在下面的問(wèn)題中,把研究對(duì)象簡(jiǎn)單地看作黑體。已知太陽(yáng)半徑Rs=6.96×108m,太陽(yáng)表面溫度Ts=5.77×103K,火星半徑R=3.395×106m,火星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑r=400Rs
(1)太陽(yáng)輻射能量的大多數(shù)集中在波長(zhǎng)為2×10-7m~1×10-5m范圍內(nèi),求相應(yīng)的頻率范圍。
(2)每小時(shí)從太陽(yáng)表面輻射的總能量為多少?
(3)火星受到來(lái)自太陽(yáng)的輻射可以認(rèn)為垂直射到面積為πR2的圓盤(pán)上,忽略其他天體及宇宙空間的輻射,試估算火星的平均溫度。
三、對(duì)聯(lián)系實(shí)際物理問(wèn)題的反思
1.物理教學(xué)的目的是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的能力,以往的教學(xué)往往只注重知識(shí)的傳授,常進(jìn)行大量習(xí)題訓(xùn)練,很少歸納總結(jié)所學(xué)的知識(shí)和方法,也很少聯(lián)系實(shí)際,利用所學(xué)物理知識(shí)分析解決生活中的實(shí)際問(wèn)題,結(jié)果學(xué)生只會(huì)套用死板模式和方法解題,沒(méi)有深入理解物理的概念規(guī)律和方法。而引導(dǎo)學(xué)生分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題,更多地接觸有實(shí)際背景的新問(wèn)題,是解決教學(xué)中上述問(wèn)題的有效方法之一。
2.從研究物理學(xué)的思路和方法來(lái)認(rèn)識(shí)物理教學(xué)。物理學(xué)中許多基本理論和基本規(guī)律的建立,都是以某些能夠反映事物或運(yùn)動(dòng)過(guò)程的本質(zhì)特征的理想模型為基礎(chǔ)的。平時(shí)我們僅僅做理想化了的物理習(xí)題,無(wú)法體會(huì)和理解,如何從大量繁雜的因素中,剔除非本質(zhì)的因素,建立理想模型。通過(guò)分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題,認(rèn)識(shí)、體會(huì)、理解建立物理模型的思路和方法,是中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)該努力達(dá)到的目標(biāo)。
總之,物理教學(xué)的本質(zhì)應(yīng)該是思路、方法和能力的培養(yǎng),結(jié)合實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)無(wú)疑是值得努力探討的。
(責(zé)任編輯 易志毅)endprint
從近幾年高考物理試題的演變和發(fā)展來(lái)看,聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題越來(lái)越突出,這體現(xiàn)了高考能力選拔作用。筆者從高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問(wèn)題,聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題的特點(diǎn)和解法和對(duì)聯(lián)系實(shí)際物理問(wèn)題的再認(rèn)識(shí)等三個(gè)方面進(jìn)行了探討和研究。
一、高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問(wèn)題
高考把能力考核放在首位,要通過(guò)考查知識(shí)的運(yùn)用來(lái)鑒別考生的能力的高低。解題是學(xué)習(xí)物理的重要環(huán)節(jié),它對(duì)學(xué)生深入理解物理概念和規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力,并從中汲取廣泛的知識(shí)有著不可替代的作用。但通常學(xué)生所接觸到的物理習(xí)題都是被理想化了的問(wèn)題,如理想模型和理想過(guò)程等。這就使相當(dāng)一部分學(xué)生對(duì)發(fā)生在身邊的活生生的實(shí)際現(xiàn)象無(wú)法做出最簡(jiǎn)單、最基本的解釋和說(shuō)明。雖然做了大量的習(xí)題,但分析和解決問(wèn)題的能力沒(méi)能得到相應(yīng)的提高。近幾年,高考試題中聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題較多,其目的就是引導(dǎo)廣大教師注意理論聯(lián)系實(shí)際,切實(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
二、聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題的特點(diǎn)和解法
許多聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題的突出特點(diǎn)是信息量、閱讀量都很大,所涉及的物理量也較多,或者物理過(guò)程很復(fù)雜,背景材料和解決問(wèn)題所需要的基本資料混合在一起,沒(méi)有給出明確的物理模型,需要考生在大量閱讀的基礎(chǔ)上,從背景材料中篩選出有用的信息,建立理想化的物理模型,明確研究對(duì)象和物理過(guò)程,用相應(yīng)的物理規(guī)律解決問(wèn)題,這對(duì)學(xué)生的閱讀理解、推理判斷、分析綜合的能力有了更高的要求。現(xiàn)舉例分析如下。
1.由物理習(xí)題轉(zhuǎn)變成的聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題。
【例1】 (2003年高考理綜25題)自行車(chē)燈交流發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈匝數(shù)N=800,面積S=20cm2,勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=1.0×10-2T,發(fā)電機(jī)摩擦小輪、后車(chē)輪、小齒輪(與后車(chē)輪共軸)、大齒輪(中軸)半徑分別為r0=1.0cm,R1=35cm,R2=4.0cm,R3=10cm,設(shè)摩擦小輪和后車(chē)輪不打滑?,F(xiàn)從靜止開(kāi)始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng),問(wèn)大齒輪轉(zhuǎn)速ω3多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值等于3.2伏特?
2.通過(guò)學(xué)生不了解,不熟悉的物理問(wèn)題,給出全新的物理背景,要求學(xué)生將不熟悉的聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題與熟悉的物理規(guī)律相聯(lián)系,從大量的背景材料中明確真正需要解決的問(wèn)題,以已有知識(shí)為基礎(chǔ),通過(guò)想象,理解題目所敘述的全新物理圖景,分析和認(rèn)識(shí)全新物理過(guò)程所遵循的規(guī)律,建立理想化的模型,用已有的知識(shí)和方法解決新問(wèn)題。
【例2】 (1999年上海高考題)天文觀測(cè)表明,幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星(或星系)都在以各自的速度背離我們而運(yùn)動(dòng)。離我們?cè)竭h(yuǎn)的星體,退行速度越大,也就是說(shuō),宇宙在膨脹。不同星體的退行速度,和它們離我們的距離成正比,即v=Hr,式中H為一常量,稱(chēng)為哈勃常數(shù),已由天文觀察測(cè)定。為解釋上述現(xiàn)象,有人提出一種理論,認(rèn)為宇宙是從一個(gè)大爆炸的火球開(kāi)始形成的。假設(shè)大爆炸后,各星體即以不同的速度向外勻速運(yùn)動(dòng),并設(shè)想我們就位于其中心,則速度越大的星體現(xiàn)在離我們?cè)竭h(yuǎn)。這一結(jié)果與上述天文觀測(cè)一致。
由上述理論和天文觀測(cè)結(jié)果,可估算宇宙年齡T,其計(jì)算式是T= 。根據(jù)近期觀測(cè),哈勃常數(shù)H=3×10-2米/(秒·光年),其中光年是光在一年中行進(jìn)的距離,由此估算宇宙的年齡約為 年。
3.以已有知識(shí)為基礎(chǔ),給出未知的、全新的物理知識(shí),讓考生當(dāng)場(chǎng)學(xué)會(huì)新知識(shí),并結(jié)合舊知識(shí),分析新問(wèn)題。
【例3】 (2000年上海高考題)閱讀如下資料并回答問(wèn)題:
自然界的物體由于具有一定的溫度,會(huì)不斷向外輻射電磁波,這種輻射因與溫度有關(guān),稱(chēng)為熱輻射。熱輻射具有如下特點(diǎn):(1)輻射的能量包含各種波長(zhǎng)的電磁波;(2)物體溫度越高,單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射出的能量(可稱(chēng)為能流密度)越大;(3)在輻射的總能量中,各種波長(zhǎng)所占的百分比不同。
處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí),也要吸收由其他物體輻射的電磁能量,如果物理處于平衡狀態(tài),則能量保持不變。若不考慮物體表面性質(zhì)對(duì)輻射與吸收的影響,我們定義一種理想的物體,它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射,這樣的物體稱(chēng)為黑體。黑體能流密度與其絕對(duì)溫度的四次方成正比:P0=σT4,其中常量σ=5.67×10-8w/(m2·K4)。
在下面的問(wèn)題中,把研究對(duì)象簡(jiǎn)單地看作黑體。已知太陽(yáng)半徑Rs=6.96×108m,太陽(yáng)表面溫度Ts=5.77×103K,火星半徑R=3.395×106m,火星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑r=400Rs
(1)太陽(yáng)輻射能量的大多數(shù)集中在波長(zhǎng)為2×10-7m~1×10-5m范圍內(nèi),求相應(yīng)的頻率范圍。
(2)每小時(shí)從太陽(yáng)表面輻射的總能量為多少?
(3)火星受到來(lái)自太陽(yáng)的輻射可以認(rèn)為垂直射到面積為πR2的圓盤(pán)上,忽略其他天體及宇宙空間的輻射,試估算火星的平均溫度。
三、對(duì)聯(lián)系實(shí)際物理問(wèn)題的反思
1.物理教學(xué)的目的是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的能力,以往的教學(xué)往往只注重知識(shí)的傳授,常進(jìn)行大量習(xí)題訓(xùn)練,很少歸納總結(jié)所學(xué)的知識(shí)和方法,也很少聯(lián)系實(shí)際,利用所學(xué)物理知識(shí)分析解決生活中的實(shí)際問(wèn)題,結(jié)果學(xué)生只會(huì)套用死板模式和方法解題,沒(méi)有深入理解物理的概念規(guī)律和方法。而引導(dǎo)學(xué)生分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題,更多地接觸有實(shí)際背景的新問(wèn)題,是解決教學(xué)中上述問(wèn)題的有效方法之一。
2.從研究物理學(xué)的思路和方法來(lái)認(rèn)識(shí)物理教學(xué)。物理學(xué)中許多基本理論和基本規(guī)律的建立,都是以某些能夠反映事物或運(yùn)動(dòng)過(guò)程的本質(zhì)特征的理想模型為基礎(chǔ)的。平時(shí)我們僅僅做理想化了的物理習(xí)題,無(wú)法體會(huì)和理解,如何從大量繁雜的因素中,剔除非本質(zhì)的因素,建立理想模型。通過(guò)分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題,認(rèn)識(shí)、體會(huì)、理解建立物理模型的思路和方法,是中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)該努力達(dá)到的目標(biāo)。
總之,物理教學(xué)的本質(zhì)應(yīng)該是思路、方法和能力的培養(yǎng),結(jié)合實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)無(wú)疑是值得努力探討的。
(責(zé)任編輯 易志毅)endprint
從近幾年高考物理試題的演變和發(fā)展來(lái)看,聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題越來(lái)越突出,這體現(xiàn)了高考能力選拔作用。筆者從高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問(wèn)題,聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題的特點(diǎn)和解法和對(duì)聯(lián)系實(shí)際物理問(wèn)題的再認(rèn)識(shí)等三個(gè)方面進(jìn)行了探討和研究。
一、高考為物理教學(xué)提出了一個(gè)值得深思的問(wèn)題
高考把能力考核放在首位,要通過(guò)考查知識(shí)的運(yùn)用來(lái)鑒別考生的能力的高低。解題是學(xué)習(xí)物理的重要環(huán)節(jié),它對(duì)學(xué)生深入理解物理概念和規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力,并從中汲取廣泛的知識(shí)有著不可替代的作用。但通常學(xué)生所接觸到的物理習(xí)題都是被理想化了的問(wèn)題,如理想模型和理想過(guò)程等。這就使相當(dāng)一部分學(xué)生對(duì)發(fā)生在身邊的活生生的實(shí)際現(xiàn)象無(wú)法做出最簡(jiǎn)單、最基本的解釋和說(shuō)明。雖然做了大量的習(xí)題,但分析和解決問(wèn)題的能力沒(méi)能得到相應(yīng)的提高。近幾年,高考試題中聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題較多,其目的就是引導(dǎo)廣大教師注意理論聯(lián)系實(shí)際,切實(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
二、聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題的特點(diǎn)和解法
許多聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題的突出特點(diǎn)是信息量、閱讀量都很大,所涉及的物理量也較多,或者物理過(guò)程很復(fù)雜,背景材料和解決問(wèn)題所需要的基本資料混合在一起,沒(méi)有給出明確的物理模型,需要考生在大量閱讀的基礎(chǔ)上,從背景材料中篩選出有用的信息,建立理想化的物理模型,明確研究對(duì)象和物理過(guò)程,用相應(yīng)的物理規(guī)律解決問(wèn)題,這對(duì)學(xué)生的閱讀理解、推理判斷、分析綜合的能力有了更高的要求?,F(xiàn)舉例分析如下。
1.由物理習(xí)題轉(zhuǎn)變成的聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題。
【例1】 (2003年高考理綜25題)自行車(chē)燈交流發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈匝數(shù)N=800,面積S=20cm2,勻強(qiáng)磁場(chǎng)B=1.0×10-2T,發(fā)電機(jī)摩擦小輪、后車(chē)輪、小齒輪(與后車(chē)輪共軸)、大齒輪(中軸)半徑分別為r0=1.0cm,R1=35cm,R2=4.0cm,R3=10cm,設(shè)摩擦小輪和后車(chē)輪不打滑?,F(xiàn)從靜止開(kāi)始使大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng),問(wèn)大齒輪轉(zhuǎn)速ω3多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值等于3.2伏特?
2.通過(guò)學(xué)生不了解,不熟悉的物理問(wèn)題,給出全新的物理背景,要求學(xué)生將不熟悉的聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題與熟悉的物理規(guī)律相聯(lián)系,從大量的背景材料中明確真正需要解決的問(wèn)題,以已有知識(shí)為基礎(chǔ),通過(guò)想象,理解題目所敘述的全新物理圖景,分析和認(rèn)識(shí)全新物理過(guò)程所遵循的規(guī)律,建立理想化的模型,用已有的知識(shí)和方法解決新問(wèn)題。
【例2】 (1999年上海高考題)天文觀測(cè)表明,幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星(或星系)都在以各自的速度背離我們而運(yùn)動(dòng)。離我們?cè)竭h(yuǎn)的星體,退行速度越大,也就是說(shuō),宇宙在膨脹。不同星體的退行速度,和它們離我們的距離成正比,即v=Hr,式中H為一常量,稱(chēng)為哈勃常數(shù),已由天文觀察測(cè)定。為解釋上述現(xiàn)象,有人提出一種理論,認(rèn)為宇宙是從一個(gè)大爆炸的火球開(kāi)始形成的。假設(shè)大爆炸后,各星體即以不同的速度向外勻速運(yùn)動(dòng),并設(shè)想我們就位于其中心,則速度越大的星體現(xiàn)在離我們?cè)竭h(yuǎn)。這一結(jié)果與上述天文觀測(cè)一致。
由上述理論和天文觀測(cè)結(jié)果,可估算宇宙年齡T,其計(jì)算式是T= 。根據(jù)近期觀測(cè),哈勃常數(shù)H=3×10-2米/(秒·光年),其中光年是光在一年中行進(jìn)的距離,由此估算宇宙的年齡約為 年。
3.以已有知識(shí)為基礎(chǔ),給出未知的、全新的物理知識(shí),讓考生當(dāng)場(chǎng)學(xué)會(huì)新知識(shí),并結(jié)合舊知識(shí),分析新問(wèn)題。
【例3】 (2000年上海高考題)閱讀如下資料并回答問(wèn)題:
自然界的物體由于具有一定的溫度,會(huì)不斷向外輻射電磁波,這種輻射因與溫度有關(guān),稱(chēng)為熱輻射。熱輻射具有如下特點(diǎn):(1)輻射的能量包含各種波長(zhǎng)的電磁波;(2)物體溫度越高,單位時(shí)間從物體表面單位面積上輻射出的能量(可稱(chēng)為能流密度)越大;(3)在輻射的總能量中,各種波長(zhǎng)所占的百分比不同。
處于一定溫度的物體在向外輻射電磁能量的同時(shí),也要吸收由其他物體輻射的電磁能量,如果物理處于平衡狀態(tài),則能量保持不變。若不考慮物體表面性質(zhì)對(duì)輻射與吸收的影響,我們定義一種理想的物體,它能100%地吸收入射到其表面的電磁輻射,這樣的物體稱(chēng)為黑體。黑體能流密度與其絕對(duì)溫度的四次方成正比:P0=σT4,其中常量σ=5.67×10-8w/(m2·K4)。
在下面的問(wèn)題中,把研究對(duì)象簡(jiǎn)單地看作黑體。已知太陽(yáng)半徑Rs=6.96×108m,太陽(yáng)表面溫度Ts=5.77×103K,火星半徑R=3.395×106m,火星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑r=400Rs
(1)太陽(yáng)輻射能量的大多數(shù)集中在波長(zhǎng)為2×10-7m~1×10-5m范圍內(nèi),求相應(yīng)的頻率范圍。
(2)每小時(shí)從太陽(yáng)表面輻射的總能量為多少?
(3)火星受到來(lái)自太陽(yáng)的輻射可以認(rèn)為垂直射到面積為πR2的圓盤(pán)上,忽略其他天體及宇宙空間的輻射,試估算火星的平均溫度。
三、對(duì)聯(lián)系實(shí)際物理問(wèn)題的反思
1.物理教學(xué)的目的是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的能力,以往的教學(xué)往往只注重知識(shí)的傳授,常進(jìn)行大量習(xí)題訓(xùn)練,很少歸納總結(jié)所學(xué)的知識(shí)和方法,也很少聯(lián)系實(shí)際,利用所學(xué)物理知識(shí)分析解決生活中的實(shí)際問(wèn)題,結(jié)果學(xué)生只會(huì)套用死板模式和方法解題,沒(méi)有深入理解物理的概念規(guī)律和方法。而引導(dǎo)學(xué)生分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題,更多地接觸有實(shí)際背景的新問(wèn)題,是解決教學(xué)中上述問(wèn)題的有效方法之一。
2.從研究物理學(xué)的思路和方法來(lái)認(rèn)識(shí)物理教學(xué)。物理學(xué)中許多基本理論和基本規(guī)律的建立,都是以某些能夠反映事物或運(yùn)動(dòng)過(guò)程的本質(zhì)特征的理想模型為基礎(chǔ)的。平時(shí)我們僅僅做理想化了的物理習(xí)題,無(wú)法體會(huì)和理解,如何從大量繁雜的因素中,剔除非本質(zhì)的因素,建立理想模型。通過(guò)分析解決聯(lián)系實(shí)際的物理問(wèn)題,認(rèn)識(shí)、體會(huì)、理解建立物理模型的思路和方法,是中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)該努力達(dá)到的目標(biāo)。
總之,物理教學(xué)的本質(zhì)應(yīng)該是思路、方法和能力的培養(yǎng),結(jié)合實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)無(wú)疑是值得努力探討的。
(責(zé)任編輯 易志毅)endprint