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突破自我
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化学老师来出英语写作的题目?对,你没看错,当英语和数学两学院科发生“碰撞”,朋友们能突显哪些样的“火花”?
一次跨界的尝试,让小孩们用英语写作的画笔,描述化学现象及其在生活中的应用,用不同的视角体会大数学的魅力的同时,将科学而精准的数学问题生动具体化,原先,强强联合的学习过程高一物理摩擦力难题,是非常有意思的一件事!
先来瞧瞧化学陈老师给我们出的题目!
(点开看大图)
见到这种问题,你有哪些样的看法?一上去瞧瞧朋友们的作品!
变化的力
申若璇
夏日的冰场总有个有趣的地方,你会看到翩然蹁跹的花滑选手,也不免有些迟疑不前的群众。看这位男孩穿好轮滑鞋,手扶在墙壁,正想往前走去,往前一用力儿,咦,如何向后滑走了呢?想要解决这个问题,关键点在于用力,也就是力,在我们讨论力时,我们将方向、作用点、大小三个名词称为力的三要素。
在数学学中,牛顿分别在不同斜度近似光滑的玻璃上放上小球,发觉小球总能在抵达水平面时保持原速率,在行驶一段很长的距离后停下,当物体运动时,纵向只遭到相反的磨擦力,所以会停出来,但若果在一个绝对光滑的平面上(磨擦力为零时)小球纵向不受力,都会不断运动,若果让其静止,则再须要一个外力,为此,我们可以得出,力可以改变物体的运动状态。
一定有人会问,往前的推力,如何会变为向后的力呢?首先,人给墙的力不可能陡然消失,但是,我们的力太小,不足以将墙从静止推到运动,所以这部份没有达成疗效的力,都会原路返回,沿着手给人一个相反的推力,进而改变了力的运动方向。此时力的作用点仍然是与墙接触的手,而对于力的大小,我们不妨找个弹簧测力计,测出它静止时的宽度h1,使劲将它向上压去一部份,测出此时的宽度h2,放手后再度检测宽度h3,可见,h1=h3,由于h2相同,所以每次回弹的宽度相同,此时力的作用疗效相同,力也就自然大小相等了,推墙与其原理相同,只是墙更硬,难以变型。
综上所述,墙会给男孩一个力,由于力可以改变物体的运动状态,所以男孩向后滑动,这样的现象在生活中很常见,比如,提水桶时手向下,水桶也会向上拉,让你的手出现深深的压痕,假如没有这些力,我们慢跑,写字等基本活动都将难以实现。
之后在冰场上想让自己滑得远一点,不妨试试用力推墙吧,体会力带给你的快乐。
茶具的奥秘
代亦乔
茶,中国的名片,被无数人爱戴。空闲时,伴着暖阳,煮上一壶浓茶,在国人眼里便是幸福的了。不过,你有仔细观察过茶具吗?为何茶具的壶嘴可以倒出水来?这一切,还归功于一个奇妙的数学知识——连通器原理。
连通器下端开口,上端连通,实验室使用的连通器规格多在15-30分米。连通器由多个不规则试管组成,试管材料为透明玻璃或塑胶。将比列合适的红墨水缓缓放入连通器内,便会发觉,(在不将液体洒出情况下)液体的多个液面总相平。这是为何呢?
连通器的原理可用液体浮力来解释。若在U形玻璃管中装有同一种液体,在连通器的顶部正中构想有一液面s,左管中之液体对液面s向两侧的浮力,一定等于右管中之液体对液面s向两侧的浮力。因连通器内装有同种液体,左右两个液柱的密度相同,依照液体浮力的公式p=ρgh(g取10N/kg),可知,当两侧液柱的高度相等时,两侧液柱对液面s的浮力能够相等。所以,在液体不流动的情况下,连通器各容器中的液面应保持相平。
茶具便是依据连通器原理工作的,若茶具壶身透明,当放入茶水后,会发觉,茶水也如在连通器中一样,壶身壶嘴液手相平。
连通器在生产实践中有着广泛的应用,比如,过路涵洞、自动饮水器、锅炉水位计,以及水闸都是连通器。
山峡水闸是世界上最大最成功的人造连通器之一。在水坝建设早期,遇见了这样一个困局,山峡水坝的上下水位差最大可达113米,巨大的落差其实带来丰富的水能资源,但也带来了航运方面的问题,怎么能够将船举初一百米呢?连通器完美得解决了这个问题,通过修筑水闸,使闸室和水道产生一个连通器,再联接多个连通器,使船以坐扶梯的方式平稳航运。
通过了解连通器工作原理,我们会发觉,身边的许多场景都用到了连通器。我们可以充分借助连通器的特性,为我们的生活带去一份便利。
大自然的力--大气浮力
易博宇
清亮的海水奔流而下,唤起红色的浪花,飞鸟在空中展翅远逝,于蔚蓝天际上灵巧自如,当置身于这个世界,总会有这么些看似普通却又神奇的事情,这就是月球自然而然的魅力。
从人类出生到死亡,会有好多好多的体味。像第一次踏足海中尝试潜水时,能清晰地倍感海浪拍打的曲调,这是海水带来的压力;而第一次尝试从高处跃下,也能切身体验到向上倒塌的失重感,那是月球带来的重力;可当你只是静静的呆在一处,随便挥挥手,都会发觉不仅无时无刻存在的重力,虽然没有任何其他力存在。
这么眼前的情境又是怎么发生的呢?一只玻璃瓶中装满水,用硬纸贴边盖下,倒置后竟然没有出现水洒一地的狼籍场景。无瑕的杯子静静的悬在空中,水如同被硬纸死死抵住通常丝毫未动。是的,有一股力托住了硬纸片,并将其挤压在瓶口,这就是大自然神奇的力-来自大气的压力。
大气压是由大气层遭到重力作用而形成的,又由于二氧化碳具有流动性,所以对各个方向都有压力。在二氧化碳流通时,我们周围空气的压力能互相抵消,便体会不到压力的存在,而当杯里装满水,又贴着海面隔绝空气时,杯中就没有了二氧化碳,此时倒置,二氧化碳对瓶子水平方向的压力相抵消,向下的压力因为远远小于杯中水的压力,才会将硬纸牢牢地压在瓶口上,缔造了纸不掉、水不流出的神奇景色,而这个实验,称为“覆杯实验”
日常生活中,与“覆杯实验”同理的还有用于挂东西的吸盘、钢笔吸墨等等,这种都运用到看似非常遥远的大气压。由此可见,大气压的实用性和无处不在是令人叹惜为观止的,而这就是大自然在无形之中赋于的恢弘力量,被借助好,就是一笔财富。同时也蕴藏着毁灭性的能量,例如易拉罐内部气压多于外界时,可以顿时挤压产生一团,其速率之快让人冥冥形成一种对自然的崇敬之情。这,就是大自然的力。
“反重力”的水?
潘美伊
月球有地心引力,因而所有物体就会带有重力,而接出来的覆杯实验中,最可能有疑问的是:“难道这杯水和纸片真的没有重力吗?”到底是不是这样呢,让我们一探究竟吧。
覆杯实验的操作步骤是:先把一个瓶子装满水,拿一个塑胶片将开口处覆盖上(不能有空隙),再将瓶子倒扣过来,用手扣住,过三四秒后把手抬起,这时大多数人就会推测水应当会溶入而出吧,实则不然,塑胶片把水牢牢地锁在杯中,也就是说,水处在一个静止状态。
实验之后,我们可以画一个受力剖析图,首先,水给了塑胶片压力,记作F水压,而塑胶片自身带有重力,记作G塑,其次,由于水和塑胶片处于一个静止状态,所以必然有一个向下的支持力和F水压加G塑保持二力平衡。而塑胶片的下方是大气,所以是大气给了它们一个向下的支持力,也就是广为人知的大气压,俗称大气浮力。因而如今就可以解释最常问的一个问题了,水并不是反重力,而是由于有大气压的存在,压着水和塑胶片,才不会掉出来。
覆杯实验是一个为了证明大气浮力存在的实验,而享誉遐迩的马德堡半球实验也是能证明大气压存在的。标准大气压记作Po=1.^5Pa。生活中还有什么现象能证明大气压是存在的呢?
平常在使用吸管喝啤酒时,都是由于嘴先抽走了吸管中的空气,使气压变小,吸管外部液面的标准大气压把水从管内给压了上来,因而就喝到啤酒了。铅笔吸墨水,吸盘吸墙壁都是借助了大气浮力,证明了有大气压。所以以后在喝啤酒时不要再说是由于用力吸才上来的了,功劳可全是在大气压头上呢。
大气压看不见也摸不着,并且周围全是它,所以我们要了解并好好借助,让生活愈加便利。
力是正的还是反的
关子谦
生活中时常可以看到这样的场景,运动员在起跑时,须要向后蹬地起跑,穿着滑板鞋时,向后推墙却往前联通,许多没学过数学的人会倍感奇怪,莫非运动方向和力的方向是相反的?
在人们的常规认知中,运动方向和力的方向是相同的,虽然这并没有错,可是为何往前施加一个力后向后联通呢?这就要提及相对斥力这一概念了,因为力是互相的,所以在物体a向墙或地施加一个大小为F的力时,墙也会对物体a施加一个大小为F且与推力等大反向的力(前提是墙不会被你推跑),而力也是可以改变物体的运动状态的,依据牛顿第二定理F和等于ma(m为物体质量a为物体运动时的加速度)可以晓得只要F和小于0,这么你才会开始运动,而合力越大,加速度也越大,速率自然就更快,这也就完美解释了为何穿溜冰鞋是往前推墙都会向后联通。
肯定还有朋友有疑虑,明明我站在这里推了一下墙,那为何我不会向后联通呢?这就要提出磨擦力这个概念了,磨擦力是与物体相对运动方向相反的一种阻力。而只要有接触的地方都会形成磨擦,也就是说我们的脚和地面之间是有与相对运动方向相反的磨擦力形成的,而假如磨擦力等于你的推力,这么你的合力为零,自然就不会运动了。而磨擦力的大小具体是多少呢?磨擦力主要分为滑动磨擦力青河磨擦力,而假如要使物体运动,就应当使合力小于静磨擦力。而静磨擦力的最大值通常等于滑动磨擦力的大小,也就是μFn(μ为动磨擦质数,Fn为压力)而假如你垂直于水平地面,你的重力就应当等于你对地面的压力,而你的重力自然是很难快速改变的,所以我们只能通过改变接触面之间的粗糙程度,也就是穿上溜冰鞋来降低磨擦。所以穿上溜冰鞋时,推墙会联通得更远。
在生活中也有好多地方运用了这一规律,小到慢跑时的起跑和弹簧测力计的应用,大到灰熊发射的动力都和其有关,这也彰显了其在生活中的重要和普遍,这为我们的生活提供了很大的便利。
山峡的“近亲”——下水道
王祎晨
在生活中,我们做的好多事情都可以用数学原理来解释,如客机的升降,军舰的航行,甚至就连你静止坐在沙发上听课,那些都与数学原理有关。化学可以很简单,简单到是你生活中的必备用品,化学也可以很艰深,如热学的学习。
但即便化学再简单或晦涩,也不会有人觉得下水道与山峡有联系。做任何事都要循序渐进,化学也一样。我们从最简单的现象入手,将一个上方开口,下方连通的容器置于水平桌面上,并对其注水。我们可以发觉无论容器管的大小、形状如何变化,容器中各管的水平面总是相平的。这就是连通器原理,这也解释了地理中的海拔为何都是距海平面的距离。
明白连通器原理后,我们从下水道的构造入手,了解一下下水道。目前下水道大多呈一个逆秒针旋转90度的“S”形状,或则是一个正“V”再联接一个反“V”形状。这样的构造致使下水道中总会存有一些水,这种水挡住了下水道中的二氧化碳上升的路径,因而降低了下水道的反味现象。一旦再有液体步入因为连通器原理为保证液体的持平,所以液面左右均会下降,当两侧海面高过管壁后,才会自然流进下水道深处。
了解完下水道构造,我们再了解一下山峡工程。山峡地理位置坐落一二级阶梯交界地带,地势落差大,所以渡轮到此未能直接继续通行,而借助连通器原理却可以完美解决此问题。首先打开上游闸门使军舰步入,接着关掉上游闸门,打开另左侧闸室的闸门,则两闸室产生连通器,使水平面相平,渡轮驶向下一个闸室,以这种推,就可以实现渡轮的升降。
化学就是如此神奇,虽然是山峡如此大的工程虽然也是与日常生活中下水道是同一原理。不只是在这两个地方运用了连通器原理,炉窑水位计、茶壶等也都运用了连通器原理。所以我们要在生活中发觉化学原理,并运用数学原理建立人类的美好生活。
世界亚军都吹不动的兵乓球
田雨欣
下雪天,雨滴向上掉落;执笔的手一抬起,笔快速增长;将一个兵乓球贴近朝下的漏斗壁放置,若无手给的支持力,也是会落地的。但是,假如你对着吸管的下端向上吹气,球是绝不会升高的。(你大可叫上世界肺活量最大的人前来一试)。这其实是一个颠覆常识的现象。
首先,我们来明晰一点:在此实验中,兵乓球的运动都在竖直方向,其水平方向所受的力尚且相消。这么接出来就瞧瞧球上、下表面的不同吧。球的下表面与正常大气接触,大气运动微弱,而上表面因吹气,流速大得多,就不难推测流速与压力有关了。
这时,我们只须要引入实验最核心的原理—伯努利效应,一切就迎刃而解了。它的陈述如下:在液体和二氧化碳中,流速越大的位置,浮力越小。
接出来的剖析就简单多了。由于兵乓球上、下表面的面积相同,按照公式p=F/S可得下表面所受的压力小于上表面。其强悍的压力差都会将球向下顶,自然不会下落了。(所以假如你曾经坚持要靠蛮力踢倒球,这么大气给球向下的力就更大,南辕北辙,可见剖析的重要性。)
生活中运用伯努利效应的实例不可计数,兰博基尼车尾的气流偏导器就是其中一个。
偏导器整体较扁,里面平直,下边则向上突起。因为二氧化碳参杂空间,我们在此仅取“一小块”来进行说明。街车行驶时,这块二氧化碳也快速跑来。但这时它碰到了障碍物—偏导器,就只得分成两块,分别从上、下两面跑过。偏导器上部突起,路程较长,二氧化碳既然要在同一时间内通过,下方的流速就要更大。之后再用上刚才晓得的原理,下表面的浮力比上表面小,其上下表面的压力差都会将兰博基尼向上压。这样,街车行驶时,才会形成抓地力,行驶愈发安全。
伯努利效应的意义重大,我们除了可以用它解释有趣味性的小现象,也可以广泛运用于日常生活,便利人民。
谁不让我喝啤酒?
胡心悦
你们小时候假如得病,一定会喝一种罐装口服液吧!我最痛恨这些药了,由于它总是吸不上来,苦的滋味会延续许久。而且喝快餐中的可乐,一下子就吸上来了,这是为何呢?
你一定想不到,这竟然和空气有关!平时看不见的大气高一物理摩擦力难题,却有着这么大的力量!事实上,大气的作用是很大的,除了可以抵挡我们喝啤酒,但是能托起很大的东西呢!有一个实验就可以证明。
你们都晓得,在一个瓶子上放一个纸片,将瓶子倒转过来时,纸片才会掉落。这是由于瓶中空气和外界大气压是一样的,内外抵消了,纸片的重力让它掉落了。
然而,假若将瓶子中装满水再放上纸片,反转过来的时侯纸片就不会掉落。为何呢?原先,纸片上方的水给它向上的力,向下的大气压的力却比火柱大得多,可以牢牢地抵住水和纸片,使她们不会下落。
这么,大气压又是怎样影响我们的啤酒的呢?在吸啤酒的时侯,果汁与大气压移动吸管内空气被吸干了,气压就变小。但大气压会“推”着啤酒向下步入吸管和嘴,使吸管内啤酒向外的力和大气对啤酒的压力一致,我们能够成功喝到啤酒。
然而口服液的瓶盖是橡胶几乎不与外界电信。这就促使在吸吸管时,没有大气可以“推”药步入吸管,自然也就吸不上来。
大气即使看不见摸不着,但是却有如此大的威力呢!事实上大气的压力有一千帕多,可以托起十米的火柱。也就是说,只要你瓶子的宽度大于十米,大气都可以帮你喝到啤酒。
生活中有些东西就是这样,看似不起眼,却有着很大的力量。之后每次喝啤酒,都说一声:“谢谢大气压”吧!它而且大功臣呢!
END