丁曉慶

(江蘇省南京市金陵中學(xué)西善分校，江蘇 南京 210041)

1 引言

筆者從物理的視角分析新型冠狀病毒與相關(guān)疫情防護(hù)中的知識(shí)，并挖掘其在中考物理中可能出現(xiàn)的以新冠疫情為背景的考點(diǎn)。

2 口罩中的物理知識(shí)

口罩在新冠肺炎疫情防護(hù)中起到了非常關(guān)鍵的作用，以普通的醫(yī)用外科口罩為例，其主要材料為三層熔噴無(wú)紡布。

熔噴布以聚丙烯為主要原料，纖維直徑可以達(dá)到0.5-10微米，這些具有獨(dú)特的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維增加了單位面積纖維的數(shù)量和表面積，從而使熔噴布具有很好的過(guò)濾性、屏蔽性、絕熱性和吸油性,可作為過(guò)濾材料、隔離材料、吸納材料、口罩材料、保暖材料及擦試布等。

紡粘無(wú)紡布是在聚合物已被擠出、拉伸而形成連續(xù)長(zhǎng)絲后，用長(zhǎng)絲鋪設(shè)成網(wǎng)，纖網(wǎng)再經(jīng)過(guò)自身粘合、熱粘合、化學(xué)粘合或機(jī)械加固方法，使纖網(wǎng)變成無(wú)紡布。無(wú)紡布具有強(qiáng)度高、耐高溫性能好(可在150℃環(huán)境中長(zhǎng)期使用)、耐老化、抗紫外線、延伸率高、穩(wěn)定性和透氣性好、耐腐蝕、隔音、防蛀、無(wú)毒等特點(diǎn)。

對(duì)比上面的資料，新冠肺炎病毒的大小約為80納米，比熔噴布的纖維直徑和孔徑小得多，就算口罩面料有三層，對(duì)該病毒的過(guò)濾作用其實(shí)很有限！在中考物理中可創(chuàng)設(shè)與口罩相關(guān)的情景，編制長(zhǎng)度單位換算的考題。

醫(yī)用外科口罩主要利用熔噴布的靜電吸附作用，因?yàn)閹щ婓w可以吸引輕小物體，人們?cè)谂宕骺谡趾粑鼤r(shí)，很容易通過(guò)靜電吸附作用將新冠肺炎病毒攔截下來(lái)。但靜電作用的長(zhǎng)期保持需要一個(gè)干燥的環(huán)境，所以口罩的外面兩層為具有防水性能的無(wú)紡布，可起到保護(hù)靜電吸附作用的目的。由于人們?cè)诤粑^(guò)程中會(huì)不斷產(chǎn)生水汽，增加了口罩的濕度，所以一次性外科口罩一般在連續(xù)使用4個(gè)小時(shí)后就需要丟棄。

中考物理中可以針對(duì)延長(zhǎng)口罩使用時(shí)間的問(wèn)題，編制考試題，如：小明外出取快遞，醫(yī)用外科口罩只戴了20分鐘，他為了以后可以多次使用該口罩，用洗衣液和清水將口罩清洗干凈后掛在陽(yáng)臺(tái)進(jìn)行晾曬，以備繼續(xù)使用。在這一情景中，清洗口罩的過(guò)程會(huì)使熔噴布的靜電吸附作用消失，所以不能這樣操作。再比如說(shuō)將使用過(guò)的醫(yī)用外科口罩在沸水中燙煮，這一方法也是行不通的。正確的做法是在平時(shí)生活中可以將使用時(shí)間較短的一次性外科口罩掛在陽(yáng)臺(tái)通風(fēng)處晾曬幾日后繼續(xù)使用，或直接用紫外線殺滅病毒后使用。當(dāng)然，如果佩戴口罩去過(guò)醫(yī)院等高危地方后，口罩還是要及時(shí)丟棄，不要重復(fù)使用。對(duì)于這一類(lèi)開(kāi)放性問(wèn)題，我們可以編制閱讀材料題考查相關(guān)物理知識(shí)。

3 N95口罩中的物理原理

防護(hù)效果更好、使用時(shí)間更長(zhǎng)的口罩要數(shù)N95口罩了，3M的N95口罩上裝有一個(gè)呼氣閥(圖1)，這個(gè)呼氣閥只有在呼氣時(shí)才能打開(kāi)，吸氣時(shí)關(guān)閉，呼吸更為順暢，這種口罩的呼氣閥利用負(fù)壓原理工作，對(duì)病毒的防護(hù)是防外不防內(nèi)，所以對(duì)于健康者有保護(hù)意義，但如果是病毒攜帶者佩戴，則會(huì)隨著每次呼氣對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染，無(wú)法阻斷病毒的傳播。

圖1

4 利用負(fù)壓原理有效防止隔離病區(qū)的病毒擴(kuò)散

為有效防止隔離病區(qū)的病毒擴(kuò)散、污染醫(yī)院周?chē)沫h(huán)境，在病房的設(shè)計(jì)上利用負(fù)壓原理，即利用風(fēng)機(jī)在隔離病區(qū)制造一個(gè)低于外界大氣壓的負(fù)壓環(huán)境，這樣在進(jìn)入隔離病區(qū)時(shí)，病毒就無(wú)法借力從通道口擴(kuò)散出去了。這一利用內(nèi)外壓強(qiáng)差進(jìn)行隔離防護(hù)的方法，普通的病房是無(wú)法做到的。

5 疫情防護(hù)中的其他物理知識(shí)

另外還有許多物理知識(shí)可以應(yīng)用到疫情防護(hù)當(dāng)中。

(1) 紫外線有殺菌消毒的作用。

(2) 醫(yī)用防護(hù)服應(yīng)使用什么樣特性的面料制作效果比較好?

要耐磨、不易破損、氣密性好，否則起不到防護(hù)的作用。

(3) 穿上防護(hù)服后，由于呼吸的原因，在隔離面罩上的水汽會(huì)越積越多，會(huì)影響到使用者的視線，這些小水滴是如何形成的？又該如何消除它呢？

這一情景可用來(lái)考查物態(tài)變化中的液化知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)提出改進(jìn)意見(jiàn)。

(4) 醫(yī)用橡膠手套的內(nèi)外兩面如何區(qū)分？

橡膠手套內(nèi)外兩個(gè)面外觀差不多，正反不易區(qū)分，在佩戴時(shí)可以從摩擦力的角度去區(qū)分，橡膠手套內(nèi)側(cè)要比外側(cè)要光滑一些，這樣易于佩戴，外側(cè)更粗糙一些，這樣戴上手套后抓握物品時(shí)摩擦力會(huì)大一些。

6 結(jié)語(yǔ)

以疫情防護(hù)這一事件為素材，我們可以從中挖掘出許多中考物理考點(diǎn)，有長(zhǎng)度的單位、物質(zhì)的物理屬性、靜電的吸附作用、紫外線的作用、增大或減小摩擦力的方法、物態(tài)變化、內(nèi)外壓強(qiáng)差等，充分反映生活、物理、社會(huì)的互動(dòng)關(guān)系，讓初中生能夠認(rèn)識(shí)到物理的實(shí)用性。