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【人教版】对初中物理教材中一个知识点的商榷  

2012-04-22 06:37:16|  分类: 初中物理教材教法 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【人教版】对初中物理教材中一个知识点的商榷



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【人教版】对初中物理教材中一个知识点的商榷

作者:黄有全/李桂平/周志光 

    一、引言

    《义务教育课程标准实验教科书物理八年级上册》(人教版)在“熔化与凝固”一节中提出:“融雪的天气有时比下雪还冷,这种说法有道理吗?”与教材对应的教师教学用书中解释:“这种说法是有道理的,因为雪熔化时要吸收空中大量的热,使空气的温度降低。”目前主导的观点是化雪比下雪更冷。但是。由物理常识可知:下雪一般要低于0℃,化雪要高于0℃。到底是下雪冷还是化雪冷?为此我们设计了气温数据采集处理系统,并对下雪、化雪气温进行采集、存储和对比分析。

    二、实验设备介绍

    为采集气温数据,我们设计了一个气象数据实时采集处理系统。系统由温度采集卡、数据传送网络、计算机数据存储处理系统三部分构成。

    温度采集卡由数字温度传感器、单片计算机、数据显示器、数据传送模块和控制软件等构成。数字温度传感器采用美国DALLAS公司的DS18820,测量分辨率为0.0625℃,测温范围-55℃~+125℃,测量精度±0.5℃。测量温度可以在采集卡上显示,同时通过网络传送给作为上位机的计算机。对温度采集卡进行校验,冰水混合物的测量温度为0.1℃。通过恒温箱检测,在-18℃~50℃范围内的误差为±0.3℃。

    计算机数据存储处理系统由数据库、数据采集前端界面、查询系统构成。使用Microsoft的SQLServer定义要保存的数据库结构和数据库服务器,保存海量数据信息,并可以将数据导出为Excel等需要的格式。通过数据采集软件前端界面改变温度采集模式、设置采集时间间隔、选择温度采集卡、调用温度查询系统、调整网络通信格式等。

    三、下雪融雪过程温度对比

    2007年冬天,中国南方经历罕见的低温冰雪天气。在整个冰雪天气的过程中,我们对天气情况进行了详细的记录,并对温度进行了连续采集和存储。

    采集温度的地点是湖南省长沙市市区人口密度不大的大学校园,采集点是室外,建筑物北面,距离地面高度1.5m和12m的两个点。从2008年1月12日到2008年2月8日,温度采集时间间隔为60~180秒,采集温度数据二万余个。尽管因为停电等原因暂停了部分时间段的温度采集,但并未影响到下雪和化雪关键时段的温度数据。长沙市经历了冰冻天气和四次明显的下雪和化雪过程。具体温度及下雪化雪和积雪情况见表1。

    从表1可以看出,每次下雪时段最高气温、最低气温和平均气温都比对应的化雪时段的气温低。下雪过程共八次,下雪的平均最高温度、平均最低温度和总平均温度分别是:-0.91℃、-1.79℃和-1.51℃。化雪过程共四次,化雪的平均最高温度、平均最低温度和总平均温度分别是:3.53℃、-0.5℃和2.1℃。

    四、结论及建议

    初中物理和教参关于融雪冷的结论值得商榷,其解释也具有片面性。气温的形成是复杂的,下雪时水凝固为冰放出热,对气温有影响,但是对气温影响更大的是伴随下雪而来的强冷空气活动;冰雪熔化为水吸收热,会使气温降低,但是融雪时一般天气转好转晴,阳光照射程度增加,对气温的影响大得多。

    2008年1月12日到2008年2月8日,湖南省长沙市经历了八次下雪和四次化雪过程,我们用自己设计的气象数据采集系统自动采集二万余个气温数据并记录了下雪、积雪和化雪情况。通过对采集的气温数据分析可知,化雪气温与下雪气温相比,化雪的平均最高温度、平均最低温度和总平均温度分别高:4.44℃、1.29℃和3.61℃。下雪比化雪更冷。

    建议初中物理教材和教师教学用书将下雪冷还是融雪冷的问题作为发散思维教学案例,不给出结论,鼓励学生进行独立思考和实验。在取得共识前将该结论从初中物理教材和教参中删除。



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