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电风扇在物理教学中的妙用

许多中小县城甚至乡镇的中学教室里都配有电风扇。它是物理教学很好的身边实验仪器,利用它可以做许多物理实验。今天小编就来举例电风扇在物理教学中有哪些妙用呢。

电风扇

1.视觉暂留实验

景物引起的人的视觉印象,在景物消失后还能在视网膜上保持0.1秒的时间叫视觉暂留。电影就是利用视觉暂留这个特性制成的。

打开电风扇,电风扇慢慢转动起来,然后稳定旋转。开始,我们能很清楚地看到扇叶的数目(一般为三片),后来就扇叶数目就很多。这就是视觉暂留的效果。

2.蒸发吸热实验

液体在蒸发过程中要吸收热量,而风可以加速蒸发的速度,从而使人感觉更凉爽。学生却错误地认为风把热量吸收。

打开电风扇,使电风扇高速转动起来。先用水把脸抹湿,站在高速旋转的电风扇下,脸明显感觉到凉爽。然后把脸上的水擦干,再次站在高速旋转的电风扇下,脸上就没有先前那样凉意了。这实质就是水蒸发吸热的原因,而不是风能够吸热。我们没有抹水,也能感觉凉爽,那是因为人类汗腺的作用。如果汗腺出现了问题,在高温天气会出现了中暑现象。大家亲身做实验,对蒸发吸热的知识就能够清楚认识了。

3.惯性实验

一切物体都有保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性。

打开电风扇,使电风扇高速转动起来,稳定一会儿,把电风扇电源迅速关闭。可以观察到电风扇要经过比较长的时间才慢慢停止下来。它不能立即停止的原因就是惯性。

4.作用力和反作用力实验

例1 吊在天花板上的电风扇,静止不动时对天花板的拉力为T1。电风扇水平匀速转动后,对天花板的拉力为T2,这两种情况下拉力的关系是T1____T2。(填:>,<或=)

用力和反作用力实验

因为当电风扇转动起来以后,扇叶把空气推向下方。即扇叶对其下方的空气有向下的力,根据“物体间力的作用是相互的”可知:空气对扇叶同时也有向上的力,因此电风扇在竖直方向上受到3个力的作用,即:竖直向下的重力;竖直向上的竖杆对电风扇的拉力和空气对电风扇向上的力。所以,电风扇转动后竖杆对电风扇的拉力一定要比静止的时候减小。这样,我们完全没有必要担心电风扇转动起来以后会因为承受的力增大而掉下来。

5.圆周运动实验

圆周运动分为变速圆周运动和匀速圆周运动。电风扇从启动到最后稳定旋转的过程是做变速圆周运动,最后稳定转动就是匀速圆周运动。圆周运动的线速度v、角速度ω、周期T(频率f)和转速n,就可以在旋转的电风扇上讲解了。

结合视觉暂留原因,能出现有趣的物理问题。

例2 电风扇在闪光灯下运转,闪光灯每秒钟闪光30次。风扇的叶片有三个,均匀安装在转轴上,如图1所示。转动时观察者感觉叶片不动。则风扇的转速是_____转/分。如果观察者感觉叶片有六只,则风扇的转速是______转/分(电动机的转速每分钟不超过1400转)。

(答案:600或1200;300或900)。

6.动量矢量性实验

物体的质量m和速度v的乘积mv叫做动量,物理公式为。它的矢量性是学生的盲区,认为只要物体在运动,其动量一定不为零。

当电风扇稳定在高速旋转下,其动量却为零!由轴对称性,利用微元法很容易理解其原因。它有利地使学生建构动量的矢量性。

7.摩擦起电实验

电风扇用久以后,扇叶的下面很容易沾上很多灰尘,什么原因呢?

因为电风扇在工作时,由于扇叶和空气相互摩擦而使扇叶带上了静电,带电的物体能够吸引轻小物体,从而吸收室内飘浮的细小灰尘,造成扇叶的下面很容易沾上很多灰尘。

8.类比电场强度实验

电场强度是电学中重要的一个物理量,它看不见、摸不着,却是客观存在的实物。如何去研究它?是利用它的特性:对放入其中的电荷有力的作用,但与放入的电荷无关。用身旁的电风扇可以很好地进行类比实验。

电场强度

打开电风扇,电风扇旋转着。我们怎么知道它有风?因为我们感觉到凉爽、我们的衣服在飘动、我们的书本在翻动、放在桌子上的纸张会被吹走……这些现象都是风有具有的特性,利用这样的特性,就可以知道有风了,并且可以研究风了。

9.非纯电阻实验

对于纯电阻元件,欧姆定律成立,热功率等于电功率;当电路中有电动机、电解槽等非纯电阻用电器时,欧姆定律不成立,电能要分别转化成机械能、化学能等,只有一部分转化成内能,这时电功率大于热功率,二者并不相等。

电风扇就是一个非纯电阻用电器,电能大部分转化为机械能──风能。

10.工作原理

电风扇的品种繁多、规格各异,但结构大体相同。均由电动机、扇叶、网罩、支承机构、控制机构和摇头机构等部分组成。其中电动机是电风扇工作的主要部分,工作原理是感应电动机原理,综合了电学和磁学的知识。

上面列举的电风扇实验,覆盖了物理学的力、热、电和磁领域。所以,只要我们做生活的有心人,物理实验随处可见,实验仪器随手可得。

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木老师

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