一、声音的产生和传播
想想议议:物体振动发声的现象真是太多了,你能向同学们说出一些比较新奇的发声现象吗?例如,蝉是怎样发声的?
蝉用腹下薄膜振动发声
蚱蜢用后腿摩擦发声;鱼可用鳔发声;海豚主要靠鼻道发声
想想议议:我们已经知道固体和气体都可以传声。那么,声能在液体中传播吗?你能找出事实或做实验来支持你的说法吗?
声音可以在液体中传播
举例:人在岸边走,水里的鱼都跑到水去了,就是因为鱼听到了人的脚步声
想想做做:测量声速的方法,通过评估看看方法更合适,测得的声速更接近当时的真实值。
步骤:在百米跑道上,在起点处打发令,计时员在终点处从看到烟开始计时,到听到声音时停止计时,记下时间为t,则v声=100/t
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1.我们知道声是由振动的物体发出的。但有的时候,比如敲桌子时,我们能听到声音,却看不到桌子的振动。你能想办法证明桌子发声时也在振动吗?
比如在桌子上竖立一支铅笔,当用手敲桌子时,就可以看到铅笔振动或倒下,由此说明桌子是振动的。(或者在桌子上放一些泡沫也可以)
2.北京到上海的距离约为1 000 km。假设声音在空气中能够传得这么远,那么从北京传到上海需要多长时间?火车从北京到上海需要多长时间?大型喷气式客机 ?自己查找所需的数据,进行估算。
(1)从北京传到上海需要2.9×103s
(2)火车从北京到上海需要12.5h
(3)大型喷气式客机需要2h
3.将耳朵贴在长铁管的一端,让另外一个人敲一下铁管的另一端,你会听到几个敲打的声音?亲自试一试,并说出其中的道理。
会听到一次或两次敲打的声音,具体听到几次与铁管的长度有关
4.声音遇到障碍物能向相反方向传播。一个同学向一口枯井的井底大喊一声,经过1.5 s听到回声,那么这口枯井的深度大约是多少?声速按340 m/s计算
255m
5.声音在不同物质中传播的速度大小不同。根据小资料知道:多数情况下,声音在气体中的速度比在液体中__________,在固体中的速度比在液体中________,声音在空气中的传播速度受________影响。
小、大、温度
二、我们怎样听到声音
想想做做:
1.将振动的音叉放在耳朵附近,听音叉的声音。
2.用手指将耳朵堵住,再听音叉的声音。
3.请同学用手指将自己的耳朵堵住,把振动的音叉的尾部先后抵在前额、耳后的骨头和牙齿上,看看能否听到音叉的声音。
讨论:在这几种情况下,人是如何听到声音的?
利用的骨传声
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1.许多立体声收音机有“STEREO-MONO”开关,开关处于STEREO位置时放出的声音和电台播出的一样,是立体声;而处于MONO位置时收音机把两个声道的信号合成一个声道,没有立体声效果。
找一台立体声收音机,试一试这个开关的作用(使用耳机效果更明显)。向有经验的人请教:即使立体声更为逼真,为什么还要设置这样的开关?
如果耳机不是立体声的,将开关放在“MONO”位置接收信号较灵敏
2.阅读助听器的说明书或查找其他资料,了解助听器的工作原理和主要的性能指标。
留心观察或向成年人了解近年来助听器的普及情况,试着找一找产生这种变化的原因。
助听器的普及的原因是多种的,如质量越来越好,人们的经济实力逐步提高
三、声音的特性:
想想议议:振动发出声音,为什么我们听不到蝴蝶翅膀振动发出的声音,却能听到讨厌的蚊子声?
频率太低
想想做做:听不同的乐器演奏音调相同的声音,例如分别用口琴和笛子演奏C调的1(do)。也可以听不同乐器演奏的同一首乐曲,如分别用小提琴和二胡演奏的《二泉映月》。
用不同的乐器演奏不同的乐曲音色不同
想想做做:用录音机录下一段自己朗读课文的声音,和同学一起听听这段录音,你认为放出来的声音和自己的声音一样吗?别的同学认为一样吗?想想看,这是为什么?
如果对自己的猜想有疑问,请到图书馆查找有关的资料,或者向老师请教,把问题弄清楚。
自己认为不一样,但别的同学认为一样。因为自己平时听到的自己发出的声音是通过骨传导的,但别的同学听到你的声音是通过空气传播的,而录音机录音是声音通过空气传播的。所以听起来音色是不同的。
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1.如果你家中有乐器,观察一下它是怎样发出声音的,又是怎样改变音调和响度
的。
打击乐器:鼓皮绷得越紧,振动得越快,音调就越高;击鼓的力量越大,鼓皮振动的幅度就越大,声音就越响亮
弦乐器:长而粗的弦发生的音调低,短而细的弦发生的音调高,绷紧的弦发声的音调高,不紧的弦发声的音调低;弦的振动幅度越大,声音就越大。
管乐器:抬起不同的手指,就会改变空气柱的长度,从而改变音调,长的空气柱产生低音,短的空气柱产生高音。
2.制作音调可变的哨子。在筷子上捆一些棉花(或碎布),做一个活
塞。用水蘸湿棉花后插入两端开口的塑料管或竹管中。用嘴吹管的上端,可以发出悦耳的哨音。上下推拉“活塞”,音调就会改变。你能练着用它吹出一首歌吗?
只要是能改变所吹管内空气柱的长度,就可以改变音调
3.某种昆虫靠翅的振动发声。如果这种昆虫的翅在2 s内做了700 次
振动,频率是多少?人类能听到吗?
350Hz、能
4.小小音乐会
每人制作一件小乐器,在班里举行的小型音乐会上用自己制作的乐器进行演奏。看看谁的乐器有新意,谁演奏得好
敲瓶子的时候,从左至右音调依次降低;向瓶内吹气的时候,从左至右音调依次升高。
四、噪声的危害和控制:
想想议议:过节放鞭炮是我国的传统。近年来,许多大城市采取了一些禁止性的办法。从环境保护角度以及喜庆的角度,发表你对此事的看法,并且根据所学的知识,提出更合理的建议。
环境保护角度:造成大气污染、噪声污染
喜庆角度:中国的传统文化
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1.调查一下校园里或者你家周围有什么样的噪声,应该采取什么控制措施?与班里的
同学交流,看看谁的调查更详细,采取的措施更好。
施工、交通等等
2.在工厂里,噪声主要来源于
_________________________________________________;在公路上,噪声主要来源于_____________________________________________________。
电动机、车床等;汽车的发动机、喇叭等
3.为了使教师内的学生上课免受周围环境噪声干扰,采取下面的哪些方法是有效、
合理的?
A.老师讲话声音大一些 B.每个学生都戴一个防噪声耳罩 C.在教室周围植树 D.教室内安装噪声监测装置
A、C是有效的、合理的;B是有效的、但不合理的;D是无效的。
4.在安静环境里,测量你的脉搏在1 min里跳动的次数。在声音过大的环境里,你的脉搏有变化吗?测量一下!
1min大约70、80次
有变化,变多了
五、声的利用:
1.买瓷碗时,人们常会敲一敲碗,通过声音来判断瓷碗是否破损。这个方法应用了声音的什么特征?
声音的音调和音色皆有,相比之下,主要是根据碗的音调不同来判断的。
2.用超声测位仪向海底垂直发射声波,经过4 s后收到回波。此处海底有多深?
3062m
3.学过声现象这一章后,请结合学过的知识,再加上你丰富的想象,写一篇“无声的世界”或类似题目的科学作文。
略
第二章 光现象
一、 光的传播
想想做做:给一个空罐的底部打一个小孔,再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上,如图所示。将小孔对着发光的物体,例如灯丝,我们可以看到发光体在薄膜上呈现的像。如果乙图左侧物体发光,所成像如图中所示,你能画出光行进的径迹吗?试试看!
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1.一次闪电发生后经过4s听到雷声,雷声发生在多远的地方?
因为光的传播速度极大,约为3.0×108m/s,所以可以近似认为在雷电发生的同时我们就看到了闪电,根据声音在空气中的速度以及时间,即可求出雷电处距观察者的距离s=340m/s×4s=1360m.
2.“井底之蛙”(图2.1-8)这个成语大家都很熟悉吧?你能解释为什么“坐井观天,所见甚小”吗?你能根据光的直线传播原理画图来说明吗?
井底之蛙只能看到阴影线范围内的物体。
3.请你用光的直线传播知识解释影子是怎样形成的。
因为光是沿直线传播的,且光不能穿过不透明物体,所以光射到不透明物体上后,在这个物体的一侧就会有一个光照射不到的区域,这就是影子。
4.举出一些例子,说明光的直线传播在生活中应用的例子。
射击时瞄准目标、影子、日食、月食、针孔成像。
二 光的反射
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1.光与镜面成30°角射在平面镜上(图2.2-8),反射角是多大?试画出反射光线,标出入射角和反射角。如果光垂直射到平面镜上,反射光如何射出?画图表示出来。
反射角为60°;如果光垂直射到平面镜上,反射光将按原路返回。
2.有时,黑板反射的光能“晃”着一些同学的眼睛,画出这个问题的光路。为了保护同学的眼睛,请你根据所学的知识提出改变这种状况的建议。
改变同学的座位位置,或改变黑板的角度,用不易反光的材料。
3.电视机的遥控器可以发射一种不可见光,叫做红外线,用它来传递信息,实现对电视机的控制。试着不把遥控器对准电视的控制窗口,按一下按钮,有时也可以控制电视(图2.2-9)。这是为什么?
用墙作反射面,应用了光的反射规律。
4.自行车尾灯的结构如图2.2-10所示。夜晚,用手电筒照射尾灯,看看它的发光效果。试着在图2.2-10左图上画出反射光线来。
5.激光测距仪向目标发射激光脉冲束,接受反射回来的激光束,测出激光往返所用的时间,就可以算出所测天体与地球之间的距离。地球到月球的距离是3.8×108m,计算一束激光从激光测距仪出发,大约经过多长时间反射回来。现在利用激光测距仪测出月地之间的距离,精度可以达到±10cm。激光测距技术广泛应用在人造地球卫星测控、大地测量等方面。
≈2.53(s)
3.8×108×2
3.0×108
三 平面镜成像
想想议议:
岸边的树木和房屋在水中的像看上去都是倒立的,你能说明其中的道理吗?
倒影形成原因:
1、平静的水面就好像是一个平面镜,它可以成像。
2、对实物的每一点来说,它在水中所成的像点都与物点“等距”;树木和房屋上的各点与水面距离不同,越接近水面的点,所成的像距水面就越近。
3、各点组成的像从水面上看就是倒的了。
动手动脑学物理
1.一个同学站在平面镜前1m处,镜中的像与他相距 D
A.1m B.0.5m C.0m D.2m
2.试画出图2.3-8中的小丑的帽子在平面镜中的像。
3.检查视力的时候,视力表放在被测者头部的后上方,被测者识别对面墙上镜子里的像(图2.3-9)。视力表在镜中的像与被测者相距多远?与不用平面镜的方法相比,这样安排有什么好处?
4.6m,可以在较小的房间内检查视力。
4.如图2.3-10所示,A’O’是AO在平面镜中成的像。画出平面镜的位置来。
5.潜水艇下潜后,艇内的人员可以用潜望镜来观察水面上的情况。我们利用两块平面镜就可以制作一个潜望镜(图2.3-11)。自己做一个潜望镜并把它放在窗户下,看看能否观察到窗外的物体。
如果一束光水平射入潜望镜镜口,它将经过怎样的路径射出?画出光路图来。
四 光的折射
想想议议
请你猜测,如果光从水中斜射入空气,是否发生折射现象?射到空气中的光线将向哪个方向偏折?画图表示你的想法。你在作出这个猜测时,作了什么样的假设?实际做做,看这种假设和猜想是否正确?
会发生折射现象,折射光线向远离法线方向偏折。
动手动脑学物理
1.图2.4-6中,那一幅图正确地表示了光从空气进入玻璃中的光路?丙
2.一束光射向一块玻璃砖(图2.4-7)。画出这束光进入玻璃合离开玻璃后的径迹(注意标出法线)。
3.把一支铅笔斜插入盛水的玻璃杯里,看上去铅笔好像在水面上折断了(图2.4-8)。这种现象是由光的___折射_______现象引起的。
4.在透明玻璃杯的杯底放一枚硬币,再放一些水。把被子端到眼睛的高度,再慢慢下移。当被子下移到某一个位置时,可以看到两枚硬币。做这个实验,并解释这种现象。
看到的两枚硬币中有一个是硬币通过水面折射而成的像,由于折射,水中物体看起来比实际的高一些;另一个是通过杯子侧面水的折射而成的像。
第三节 探究凸透镜成像的规律
想想议议
凸透镜成放大的实像时,物距跟像距相比,哪个比较大?物距<像距
凸透镜成缩小的实像时,物距和像距相比,哪个比较大?物距>像距
由此你可以得出什么结论?当物距>像距时,凸透镜成倒立、缩小的实像,
当物距<像距时,凸透镜成倒立、放大的实像。
动手动脑学物理
1.照相机、投影仪、放大镜的成像都遵循凸透镜成像的规律,说一说它们分别应用了凸透镜成像的哪个规律。
照相机:u>2f ,f<v<2f ,成倒立、缩小的实像。
投影仪: f<u<2f ,v>2f ,成倒立、放大的实像。
放大镜: u<f ,∣v∣>u ,成正立、放大的虚像。
2.找一个圆柱形的玻璃瓶,里面装满水。把一支铅笔水平地放在水瓶的一侧,透过水瓶,可以看到那支笔。把笔由靠近水瓶的位置向远处慢慢地移动,透过水瓶你可以看到一个有趣的现象,请描述这个现象?
当铅笔水平放在水瓶一侧,逐渐远离水瓶的时候,会发现看到的铅笔变长了,当达到某一距离的时候,铅笔突然180°调转方向。
与前面用凸透镜所做的实脸相比,有什么共同之处?有什么不同?
共同点:都有放大作用。
不同点:柱状透镜只是横向放大,纵向不起放大作用,而凸透镜是起整体放大作用。
3.学习使用照相机,向有经验的人了解光圈、快门和调焦环的作用。“傻瓜相机”有没有光圈和快门?是不是需要“调焦”?
傻瓜相机:有光圈和快门,不需要人为“调焦”,靠内部电子器件进行自动调焦。
第四节 眼睛和眼镜
动手动脑学物理
1.通过调节晶状体的凹凸程度,可以使远近不同的物体在视网膜上成清晰的像。眼晴调节的两个极限点叫做远点和近点。正常眼睛的远点在无限远,近点在大约10cm处。
正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离大约是25 cm,这个距离叫做明视距离。
预防近视眼的措施之一,就是读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm,这是为什么?
这是因为当眼睛与书本的距离是25cm的时候,恰好是正常人眼的明视距离,是人眼看近物,最舒服、最清晰且不疲劳的距离,这时候对人眼来讲,是最适合的距离。
看书上的字,测出你的近点,和其他同学的近点比较一下。正常眼、近视眼、远视眼的近点相同吗?有什么规律?
近点不同
正常人眼:近点约10cm。
近视眼:近点<10cm。
远视眼:近点>10cm
2.如果一束来自远处某点的光经角膜和晶状体折射后所成的像落在视网膜(选填“前”
“后”)__前_____,这就是近视眼。矫正的方法是戴一副由__凹_______透镜片做的眼镜。矫正前像离视网膜越远,所配眼镜的“度数”越__深_______。
3.仔细观察近视眼镜和远视眼镜,它们有什么不同?近视眼镜是中间薄、边缘厚的凹透镜,远视眼镜是中间厚、边缘薄的凸透镜。
度数深的和度数浅的有什么不同?度数越深,该镜片放大或缩小的本领更强、折光能力更强。你能鉴别一副老花眼镜的两个镜片的度数是否相同吗?说明方法和理由。可以将老花镜放到距离报纸不远的位置,观察报纸上面的字的大小,字看上去更大的那个镜片,其度数比较深。
第五节 显微镜和望远镜
动手动脑学物理
1.如图3.5-6所示,把一滴水滴在玻璃板上,在玻璃板下面放置一个用眼睛看不清楚的小物体。可以看到水滴就是一个放大镜。如果还看不清小物体,再拿一个放大镜位于水滴的上方。慢慢调节放大镜与水滴之间的距离,你就可以看清玻璃板下的微小物体!
这相当于利用水滴和放大镜共同组成了一个类似于显微镜的仪器,对物体进行进一步的放大。
2.取两个焦距不同的放大镜,一只手握住一个,通过两个透镜看前面的物体(如图3.5-7)。调整两个放大镜间的距离,直到看得最清楚为止。物体是变大了还是变小了?把两个放大镜的位置前后对调,你有什么新的发现?
物体变大了,对调后会发现物体变小了,
或者物体变小了,对调后会发现物体变大了。
五 光的色散
想想做做
分解太阳光
如图2.5-2,深盘中盛上一些水,盘边斜放一个平面镜。使太阳光照射在平面镜上,并反射到白色的墙壁上。观察墙壁上反射光的颜色。画出红光和紫光的折射光路图。
墙壁上反射光的颜色从上向下依次为红橙黄绿蓝靛紫:
光路图如下:
想想做做
将红色、蓝色、绿色透明塑料片放在阳光下,各透过什么颜色的光?将任意两片透明塑料片叠在一起,透过的是什么颜色的光?透过各色透明塑料片,观察我们课本上的画面,色彩发生变化了吗?
依次透过红色、蓝色、绿色的光; 不能透过任何色光;发生变化了,如红色塑料片看课本时,原来是白色和红色的部分,是红色,原来是其它颜色的,看到的是黑色。
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1.用放大镜观察彩色电视机工作时的屏幕,对比发白光的区域和其他颜色的区域,看看红、绿、蓝三种色条的相对亮度有什么不同。
发白光的区域红绿蓝三色条都亮;红色的区域,红色条亮,绿色的区域,绿色条亮,蓝色的区域,蓝色条亮,黄色的区域红绿色条亮,品红的区域红蓝色条亮,青色的区域蓝绿色条亮,黑色的区域无色条亮。
2.如果一个物体能反射所有色光,则该物体呈现____白_____色;如果一个物体能吸收所有色光,则该物体呈现_____黑色___色;如果一个物体能__通过______所有色光,则该物体是无色透明的。
3.在一张白纸上用红颜料写一个“光”字,把它拿到暗室。只用红光照射时,你将看到什么现象?只用绿光照射时,你又将看到什么现象?
只用红光照射时,字和纸都是红色,字几乎看不见了;只用绿光照射时,看到纸是绿色,字是黑色。
4.放电影用的银幕为什么做成白色的?
因为白色的物体能反射各种色光,使我们能看到彩色画面。
5.在暗室里用红光照射一幅绚丽多彩的油画作品,将会看到什么现象?为什么?
只能看到不规则的红块,因为画由多种颜色组成,画的白色和红色部分能反射红光,其它颜色将红光吸收,而呈黑色。
六 看不见的光
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1.在家里和商场里进行调查,看看有那些器具(例如烤箱、浴室取暖灯……)应用了红外线。
遥控器、烤箱、浴室取暖灯、红外摄影、红外夜视仪。
2.在家里和商场里进行调查,看看有多少种防紫外线的用品(防晒霜、防晒伞……)。通过售货员、说明书等了解它们防紫外线的原理。根据你的判断,所宣传的防紫外线功能中有多少是可信的?
防紫外线的遮阳镜。
3.收集报刊和科普读物上关于臭氧层空洞的信息,写一篇环保方面的报告,内容包括臭氧层空洞的成因、解决办法、目前的进展等。可以参考后面第四章第三节的相关内容。
大气中的臭氧含量仅一亿分之一,但在离地面20至30公里的平流层中,存在着臭氧层,其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少,却具有非常强烈的吸收紫外线的功能,可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分(UV-B)。由于臭氧层有效地挡住了来自太阳紫外线的侵袭,才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。
1985年,英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞,并证实其同氟利昂(CFCs)分解产生的氯原子有直接关系。这一消息震惊了全世界。到“1994年,南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里,北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄,欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10%-15%,西伯利亚上空甚至减少了35%。科学家警告说,地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。
氟利昂等消耗臭氧物质是臭氧层破坏的元凶,氟利昂是本世纪20年代合成的,其化学性质稳定,不具有可燃性和毒性,被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂,广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。80年代后期,氟利昂的生产达到了高峰,产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前,全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年,所以排放的大部分仍留在大气层中,其中大部分仍然停留在对流层,一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂,在上升进入平流层后,在一定的气象条件下,会在强烈紫外线的作用下被分解,分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应,不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。
控制臭氧层破坏的途径和
在现代经济中,氟利昂等物质应用非常广泛,要全面淘汰,必须首先找到氟利昂等的替代物质和替代技术。在特殊情况下需要使用,也应努力回收,尽可能重新利用。目前,世界上一些氟利昂的主要生产厂家参与开发研究了替代氟利昂的含氟替代物(含氢氯氟烃HCFC和含氢氟烷烃HCF等)及其合成方法,有可能用作发泡剂、制冷剂和清洗溶剂等,但这类替代物也损害臭氧层或产生温室效应。同时,也在开发研究非氟利昂类型的替代物质和方法,如水清洗技术、氨制冷技术等。
为了推动氟利昂替代物质和技术的开发和使用,逐步淘汰消耗臭氧层物质,许多国家采取了一系列措施,一类是传统的环境管制措施,如禁用、、配额和技术标准,井对违反规定实施严厉处罚。欧盟国家和一些经济转轨国家广泛采用了这类措施。一类是经济手段,如征收税费,资助替代物质和技术开发等。美国对生产和使用消耗臭氧层物质实行了征税和可交易许可证等措施。另外,许多国家的、企业和民间团体还发起了自愿行动,采用各种环境标志,鼓励生产者和消费者生产和使用不带有消耗臭氧层物质的材料和产品,其中绿色冰箱标志得到了非常广泛的应用。
1985年,在联合国环境规划署的推动下,制定了保护臭氧层的《维也纳公约》。1987年,联合国环境规划署组织制定了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,对8种破坏臭氧层的物质(简称受控物质)提出了削减使用的时间要求。这项议定书得到了163个国家的批准。1990年、1992年和1995年,在伦敦、哥本哈根、维也纳召开的议定书缔约国会议上,对议定书又分别作了3次修改,扩大了受控物质的范围,现包括氟利昂(也称氟氯化碳CFC)、哈伦(CFCB)、四氯化碳(CCL4)、甲基氯仿(CH3CCl3)、氟氯烃(HCFC)和甲基溴(CH3Br)等,并提前了停止使用的时间。根据修改后的议定书的规定,发达国家到1994年1月停止使用哈伦,1996年1月停止使用氟利昂、四氯化碳、甲基氯仿;发展中国家到2010年全部停止使用氟利昂、哈伦、四氯化碳、甲基氯仿。中国于1992年加入了《蒙特利尔议定书》。
为了实施议定书的规定,1990年6月在伦敦召开的议定书缔约国第二次会议上,决定设立多边基金,对发展中国家淘汰有关物质提供资金援助和技术支持。1991年建立了临时多边基金,1994州年转为正式多边基金。到1995年底,多边基金共集资4.5亿美元,在发展中国家共安排了1100多个项目。
到1995年,经济发达国家已经停止使用大部分受控物质,但经济转轨国家没有按议定书要求削减受控物质的使用量。发展中国家按规定到2010年停止使用,受控物质使用量目前仍处于增长阶段。中国由于经济持续高速增长,家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等产品都大幅度增长,受控物质使用量比1986年增长了一倍以上,成为世界上使用受控物质最多的国家之一。
从各项国际环境条约执行情况而言,这项议定书执行的是最好的。目前,向大气层排放的消耗臭氧屋物质已经逐年减少,从1994年起,对流层中消耗臭氧层物质浓度开始下降。预计到2000年,平流层中消耗臭氧层物质的浓度将达到最大限度,然后开始下降。但是,由于氟利昂相当稳定,可以存在50至100年,即使议定书完全得到履行,臭氧层的耗损也只能在2050年以后才有可能完全复原。另据1998年6月世界气象组织发表的研究报告和联合国环境规划署作出的预测,大约再过20年,人类才能看到臭氧层恢复的最初迹象,只有到21世纪中期臭氧层浓度才能达到本世纪60年代的水平。
第三章 透镜及其应用
一 透镜
动手动脑学物理
1.怎样可以测得凸透镜的焦距?拿一两个凸透镜试一试。
(1)让凸透镜正对着太阳光,在把一张纸放在它的另一侧,改变透镜与纸的距离,直到纸上的光斑变得最小、最亮。
(2)测量这个最小、最亮的光斑到凸透镜的距离L,则 f=L。
2.如图3.1-6,A、B是两个口径相同的凸透镜,它们的焦距分别是3cm和5cm。按照实际尺寸画出平行光经过它们之后的径迹。哪个凸透镜使光偏折得更多些?
图如下
A透镜(即较厚的透镜)使光偏折得更多
3.要想利用凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光,应该把小灯泡放在凸透镜的什么位置?试试看。你在解决这个问题的时候实际上利用了前面学过的什么道理?
应该放在凸透镜的焦点位置上;应用了光路可逆(和凸透镜能使平行光会聚在焦点)。
4.一束光通过透镜的光路如图3.1-7所示,哪幅图是正确的?甲
5.根据入射光线和折射光线,在图3.1-8中的虚线框内画出适当类型的透镜。
答案如下:
第二节 生活中的透镜
想想做做
用硬纸板做两个粗细相差很少的纸筒,使一个纸筒能够套入另一个,在一个纸筒的一端嵌上一个焦距5 /10cm的凸透镜,另一个纸筒的一端蒙上一层半透明纸或塑料薄膜。这样就完成了模型照相机。
在较暗的室内,把凸透镜对着明亮的室外,拉动纸筒,改变透镜和半透明纸间的距离,就可以在半透明纸上看到室外景物清晰的像。如果把半透明纸换成感光胶片,就可以得到照相底片了。
观察时请注意,半透明纸上的人像是不是头朝下的倒像?是
动手动脑学物理
1.照相机的镜头相当于一个凸透镜,照片底片是照相时形成的像。判断图3.2-1中的树所成像的正倒。
树的像是倒立的
2.凸透镜是许多光学仪器的重要元件,可以呈现不同的像。应用凸透镜,在照相机中成__缩小、 倒立 的 实 像;在投影仪中成放大、 倒立 的 实 像;而直接用凸透镜做放大镜时,成放大、 正立 的 实 像。
3.手持一个凸透镜,在室内的白墙和窗户之间移动(离墙近些),在墙上能看到什么?
移至某一位置,窗外景物能在墙上成清晰倒立缩小的像。
4.用水彩笔在磨砂电灯泡的侧面画一个你所喜爱的图案(这时不要接通电源),然后接通电源,拿一个凸透镜在灯泡和白墙之间移劝,能不能在墙上得到所画图案的像?有几个位置可以使凸透镜在墙上成像?是实像还是虚像?像是放大的还是缩小的?是正立的还是倒立的?
能在墙上成像;有两个位置可以使凸透镜在墙上成像;是实像;像一次是放大的,一次是缩小的;两次都是倒立的。
第四章 物态变化
第一节 温度计
想想做做
先把两只手分别放入热水和冷水中,然后,先把左手放入温水中,再把右手放入温水中。两只手对温水的感觉相同吗?
不同,说明人的感觉有的时候并不可靠。
想想议议
1.如果所测的温度过高或过低,超出了温度计所能测量的
最高温度、最低温度、会出现什么后果?
温度过高、超过所能测量的最高温度:会胀破温度计玻璃管。
温度过低、低于所能测量的最低温度:会测不出温度值,严重时会造成玻璃泡内液体凝固。
2.观察寒暑表、体温计和实验室用的温度计,它们所能测
量的最高温度、最低温度和分度值各是多少?为什么这样设计它们的量程和分度值?
寒暑表:量程 -30℃到50℃,分度值1℃
体温计:量程 35℃到42℃,分度值0.1℃
实验室用温度计:量程 -20℃到110℃,分度值1℃
它们之所以这样设计是根据各自要测量的温度范围的要求来定的。
想想议议
测量液体温度时,下面的哪些做法是正确的?错误的做法错在哪里?
讨论一下,使用温度计时还可能发生什么错误?
第四个图的操作是正确操作,第一和第二个图错误在于温度计玻璃泡碰容器底或容器壁了,第三个图错误在于温度计玻璃泡没有全部浸入被测液体中。
读数的时候,视线应与温度计液柱上表面相平,俯视读数会造成读数偏大,仰视读数会造成读数偏小。
动手动脑学物理
1.图中各个温度计读数分别是多少?
8 C,9 C,18 C,-4 C
2.给教室挂一只寒暑表,利用课间测出每个课间的温度。以横轴为时间、纵
轴为温度,比较晴天、阴天的温度图像,你能看出这两天的变化规律吗?
略
3.根据科学研究,无论采用什么方法降温,温度也只能非常接近-273.15℃,
但不可能比它更低,能不能以这个温度为零度来规定一种表示温度的方法呢?如果它每一度的大小与摄氏度温度相同,那么这两种温度应怎样换算?
能,T=t+273K
4.不同物质在升高同样温度时它们膨胀的多少是不同的。如
果把铜片和铁片铆在一起,当温度变化时这样的双金属片就会弯曲。怎样用它制成温度计?画出你的设计图。
市场上有一种指针式寒暑表,就是用双金属片作感温元件的。
日光灯启辉器内也有这样的双金属片。轻轻打破启辉器的玻璃外壳,把 U 形双金属片用火柴烤一烤,就可以看到它的形状发生变化。想一想能不能用它制作一个自动控制温度的装置?
二 熔化和凝固
想想议议:
1.在图中,EF、FG、GH各段分别表示温度怎样变化?物质处于什么状态?
图少一部分
2.黑龙江省北部最低气温曾经达到过-52.3 ℃,这时还能使用水银温度计吗?应该用什么样的液体温度计?
不能,应用酒精温度计
动手动脑学物理
1.融雪的天气比下雪时还冷,有道理吗?
有,化雪时是熔化现象,需要吸热。
2.日常生活中有哪些利用熔化吸热,凝固放热的例子?在什么情况下熔化吸热,凝
固放热会给我们带来不利影响?怎样避免?
熔化:吃冰棍解热、
凝固:冬天的傍晚往秧田里灌水
不利:熔化:
3.如图某种物质,根据图象的什么特征可以判断这种物质是一种晶体? 它的熔点是多少? 从晶体开始熔化到所有晶体完全熔化,大约持续了多少时间?
熔化时吸热温度保持不变。熔点为80 C。15min。
4.小明想从酒精和水的混合液体中把酒精分离出来,他想,水的凝固点是0℃,酒精的凝固点是-117℃,只要把混合液体放入电冰箱的冷冻室(温度达-5℃ )中就可以了,于是他照此办理,但是经过相当长的时间后小明从冷冻室取出酒精和水的混合液体时却发现水和酒精并没有分离出来。就这个现象你能提出的问题是 水和酒精混合后凝固点发生变化了吗? ,针对你提出的问题能做出的合理猜想是 水和酒精混合后凝固点降低了 。
三 汽化和液化
想想做做
如图 在透明塑料袋中滴几滴酒精,将袋挤瘪,排尽空气后用绳把口扎紧,然后放入80摄式度以上的热水中.你会看到什么变化? 从热水中拿出塑料袋,过一会有什么变化?怎样解释这些变化?
塑料袋鼓起来了,酒精在塑料袋中汽化。
想想做做
听说过“着火点”这个词吗? 着火点是物质用不着靠近火焰就能自己着火的温度,纸的着火点的温度,纸的着火点大约是183摄式度,就是说,只要它的温度达到183 摄式度,它就会自动燃烧起来.知道火焰的温度吗?普通煤炉的火焰约600摄式度.酒精灯的火焰温度大约是400-500摄式度.那么,能用纸做的锅在火上把水烧开吗?
取一张光滑的厚纸,如图做成一个小纸锅,纸锅里装些水,放到火上加热,注意不要让火苗烧到水面以上的纸,过一会水就会沸腾,而纸锅不会燃烧.
实际做一做,并且说明纸锅为什么不会燃烧.
能用纸锅烧水。因为水沸腾时温度保持不变,低于纸的着火点,所以纸锅不会燃烧。
想想做做
1.把酒精擦在手背上,手背有什么感觉?凉
2.把酒精反复涂在温度计的玻璃泡上,用扇子扇,温度计读数有什么变化?如果温度计上不涂酒精,用扇子扇,温度计读数会变化吗?
温度计的示数先降低后升高。不会变化
动手动脑学物理
1.根据蒸发制冷的道理,设计一个保存食物的方法或装置。
用湿布把装食物的容器包好。
2.一块金属在冰箱中被冷冻后,取出放一会儿,可以发现变湿了,如果马上用毛巾擦能擦干吗?为什么?
不能。空气中的水蒸汽遇到冷的金属液化了,在金属表面形成水。如果马上用毛巾擦干,金属的温度还很低,空气中的水蒸气会继续液化。所以不能马上擦干。
3.根据水银、酒精的凝固点和沸点,说明使用这两种物质作测温物质的温度计使用的气温条件。
水银:沸点 357 ℃ 凝固点 -39 ℃
酒精:沸点 78 ℃ 凝固点 -117 ℃
气温范围 | 水银温度计 | 酒精温度计 | |
南极地区 | |||
温带地区 | |||
赤道地区 |
4.吐鲁番常年少雨,水贵如油,当地流行使用坎儿井,大大减少输水过程中水的蒸发和渗漏,坎儿井由明渠,暗渠,竖井组成,暗渠即地下道,是坎儿井的主体,宽约2.1米,井深度因地势和地下水位高低不同而有深有浅,一般是越靠近源头竖井就越深,最深的井可达90米以上,井内的水在夏季约比外界低5-10℃请你分析井是如何减少水分蒸发的.
减少水面空气流速,降低水温、减小水的表面积
四、升华和凝华
想想做做
在试管中放少量碘,塞紧盖子后放入热水中。当固态的碘变为碘蒸气充满试管后,从热水中拿出,再放入冷水中,碘蒸气又会变为固态的碘。
想想议议
水的三种状态分别是水、冰、和水蒸气。给图填字,说明转化过程及吸热、放热的关系。
动手动脑学物理
1.问问父母,衣柜里的樟脑片能放多长时间?
2.冻肉出冷库后比进冷库时重。这是为什么?
冻肉出冷库后温度很低,周围的水蒸气遇冷液化后附着在冻肉上,使冻肉变重。
3.通过书刊等各种资料了解雨、雪、云、雾、露、霜、冰雹的成因及它们和人类生
活的关系,写一篇科普短文。文章后面要注明知识的来源并在小组交流、讨论。
略
第五章 电流和电路
一电荷
动手动脑学物理
1、摩擦起电现象是怎样产生的?根据所学的知识,做出你的猜想。实质是电子的转移
2、
3、把一个带电的碎纸片靠近用丝绸摩擦过的玻璃棒时,它们互相排斥。这个纸片
带什么电荷。正电荷
4、金属锡的原子核带有50个元电荷,它的原子核外带有多少个电子?250
这些电子总共带多少库仑的电荷?400*10-19为什么金属锡对外不显电性?正负电荷数目相等
二 电流和电路
想想做做
器材:小灯泡、小电动机、音乐门铃各一个、一个开关、两节电池(带电池盒)和一些导线。
要求:先后三次连接电路,分别使灯泡亮、电机转、门铃发声。灯泡、电机、门铃要受开关的控制。灯泡、电机、门铃并联,开关在干路
想想议议
下面图甲画的是某人连接的电路。小电动机能转吗?在图乙中连接正确的电路并画出电路图和电流方向。
动手动脑学物理
1、图5.2-10甲是玩具电风扇的电路图,请在图乙中连接它的电路。
2、在图5.2-11中连接电子门铃的电流,并画出它的电路图。电子门铃可以用“ ”这样的符号代表。
3、图5.2-12是常用手电筒的剖面图,观察它的结构。按下按钮时,电路是怎样接通的?画出它的电路图。
4、你是怎样根据实物画电路图的?有什么经验?与同学交流一下。全班总结根据实物图画电路图的经验。先从电源的正极出发观察电流的路径,确定电路的连接方式,再依次画出和实物图相对应的电路图。
5、
三 串联和并联
想想做做
有一个电源和两个灯泡,要使两个灯泡同时发光,有几种接法?两种,串联和并联(开关在干路)
是不是可以使电流同时流入两个灯泡,流出灯泡后再汇合?还有什么别的接法?
先画出电路图,和同学们讨论一下,是不是正确。
最后试着连接电路。
想想议议
串联电路和并联电路中,电流是如何流动的?电流方向总是从电源的正极流向负极,串联只有一条路径,并联有多条路经,称为支路。你能在图5.3-1乙、图5.3-1乙中画出电路闭合时电流的方向吗?
动手动脑学物理
1、如图5.3-5,要用一个开关同是控制两个灯泡,应该怎样连接电路?有几种接法?如果要用两个开关分别控制两个灯泡(图5.3-6),又该怎样连接?
先画出电路图,和同学们讨论,认为可行之后在实物图上连线,再次确认后连电路,检验你的设计。
答案:两种方法
(1)
(2)
2.按照图5.3-7甲的电路图,把图5.3-7乙中所示的实物连接起来,并用彩笔在电路图上把电流的方向画出来。
2、某家庭电路可简化成图5.3-8所示的情况,用电器中哪些采用了串联接法,哪些采用了并联接法?
灯泡和开关之间,单个小彩灯之间是串联的,电路中的灯泡、电视、台灯及小彩灯是用并联的方式连接在电路的
3、许多家用电器的开关旁都有指示灯,是利用发光二极管来显示电源的通断。指示灯与
用电器的工作电路是串联的还是并联的?(串联)
4、居民楼的楼道里,夜间只是偶尔有人经过,电灯总是亮着会浪费电。但是,如果有人夜晚出来,没有灯又很不方便。现有一种自动控制的楼道灯,当有人走动发出声音时,电路接通,灯亮;经过一两分钟后,内部的延时装置就把电路断开,灯灭。不过,只有夜晚天黑之后灯才能亮,白天,不论发出多大的声音,电灯也会“无动于衷”。这是因为在控制开关中装有“声敏”、“光敏”电阻。
“声敏”和“光敏”的自动装置都是比较复杂的(实际使用时它们装在同一个盒子里),我们不妨分别用 和 这样两个符号代表它们。大家讨论一下,怎样连接电路,可以实现上面的功能?试着画出电路图。
想想议议
测量电流时,如果电流表的指针没有正好指在某个刻度线上,应该怎样读数?
离哪个刻度线近就读那个值
动手动脑学物理
1、流过某手电筒小灯泡的电流大约是0.25A,等于多少毫安?某半导体收音机电池的供电电流最大可达120mA,等于都少安培?
0.25A=250mA 120 mA=0.12A
2、连接下面的实物图,使小灯泡能够发光并且电流表能够测出流过灯泡的电流(估计为0.1~0.3A)。
3、下面图中电流表的读数各是多少?
甲:0.32A 乙:0.56A 丙:1.4A
五 探究串、并联电路的电流规律(无)
在图中,两个灯泡L1、L2是串联起来接到电源上的。流过A、B、C个点的电流之间可能有什么关系?作出猜想。
1.电流由大到小
2.电路中各点的电流相等
3.电流有时大有时小
分三次把电流表接入,分别测量流过A、B、C个点的电流。你的猜想正确吗?
通过这个试验,你能不能回答:串联电路中各点的电流之间有什么关系?
通过前面几次探究活动,你已经熟悉科学探究的几个要素了。在这次探究活动中,有些步骤要你自己写出来。
提出问题:串联电路中各点的电流之间有什么关系?
猜想或假设:(猜测上面科学问题的可能的答案,写在下面。)
设计试验:
分别把图中A、B、C各点断开,把电流表接入,测量流过的电流,看看它们之间有什么关系。换上另两个小灯泡,再次测量三点的电流,看看是否还有同样的关系。
下面分别是测量A、B、C三点电流的电路图。
进行试验:
(这一步是实际操作。把测量数据及在下面表中,还可以把操作中出现的问题扼要地写下来。)
A点的电流IA/A | B点的电流IB/A | C点的电流IC/A | |
第一次测量 | |||
第二次测量 |
由实验结果说明:IA=IB =IC
结论:串联电路中各处的电流是相等的(串联电路中电流处处相等)
评估:(试验设计有没有不合理的地方?操作中有没有什么失误?测量结果是不是可靠?)
交流:(把你的探究过程及结论告诉同学和老师,或者把这个探究记录给他们看,征求他们的意见。既要改正自己的错误与不足,又要为自己的正确观点和做法辩护。把交流的情况简要记在这里。)
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探究实验:并联电路中干路电流与支路电流有什么关系
在图中,两个灯泡是并联起来接到电源上的。流过A、B、C各点的电流可能有什么关系?作出猜想。
先用电流表测量C点的电流,再用电流表分别测量A、B两点的电流。你的猜想正确吗?
通过这个试验,你能不能回答:并联电路中干路的电流(流过C点的电流)和各支路的电流(流过A、B点的电流)之间有什么关系?
提出问题:并联电路中干路电流与各支路电流有什么关系?
猜想或假设:1. 干路电流等于各支路电流
2. 干路电流等于各支路电流之和
设计实验
分别把电路中A、B、C各点断开,把电流表接入,测量流过的电流,看看它们之间有什么关系。换上粮外两个小灯泡,再次测量三点的电流,看看是否还有同样的关系。
下面分别是测量A、B、C三点电流的电路图
测量A点电流的电路图 测量B点电流的电路图 测量C点电流的电路图
进行实验:
A点的电流IA/A | B点的电流IB/A | C点的电流IC/A | |
第一次测量 | |||
第二次测量 |
结论:并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
评估:
交流: