初中物理幾個疑難問題釋疑

同學們在學習初中物理的過程中，常會碰到一些疑難問題，其參考答案也難以令人信服，因此很是困惑.筆者最近收集了一些問題并給出不同以往的解釋，供參考.

1.對“下雪不冷化雪寒”問題答案的反思.

對這個問題，通常的答案是，下雪的時候，水蒸氣凝華變成了冰和水滴凝固成冰都需要向空氣中放熱，因此空氣中的溫度不低；熔雪時冰熔化成水，需要從空氣中吸熱，因此空氣的溫度會降低，所以就有下雪不冷化雪寒的說法.

但是這個答案，經不起推敲.因為要下雪，必須先要有雪，雪是由水和水蒸氣凝固和凝華而成，水的凝固點是零攝氏度，在這個溫度下水還要放熱才能變成冰，所以水能凝固成冰，其周圍的空氣溫度應該在零攝氏度以下.

同樣，熔雪時，是冰熔化為水，需要向空氣和周圍的地面吸熱，因為冰的熔點也是零攝氏度，只有空氣溫度比正在熔化的冰的溫度高，才能給它放熱.這正好說明空氣的溫度比雪的溫度高，應該在零攝氏度以上.

愛思考的同學可能會問：為什么人在空氣溫度為零攝氏度以下時覺得不冷，在空氣溫度為零攝氏度以上時反而會覺得冷?

對于這一現象形成的原因，有人說“雪的形成是發生在高空，高空的溫度是在零度以下，而人是在地上，地上的溫度較高，因而下雪時人不感覺冷；雪下來以后，吸收了地面上和空氣的熱以后，地面空氣的溫度才低了下來，雪也開始熔化，這時人才會感覺到冷.”這樣的解釋也是不能讓人信服的.北方下雪時通常氣溫在零下十幾攝氏度，“下雪不冷化雪寒”作為一個在北方廣為流傳的民彥，應該具有一定的普遍性，不能只用南方這種短暫的下雪接著馬上又熔雪的特殊情況來解釋，應該還有另外的原因.

北方的冬天，通常的情況是：一場大雪下來很長時間都不化，說明地面和空氣的溫度應該在零攝氏度以下，空氣也比較干燥，通常這種情況下叫“干冷”，而春天來了，雪開始熔化，這說明空氣溫度高于零攝氏度，這時空氣濕度比較大，這時候是“濕冷”.北方民彥中還有“干冷不冷，濕冷才冷”的說法.為什么空氣溫度在零攝氏度以下的“干冷”，讓人覺得沒有空氣溫度高于零攝氏度時的“濕冷”那么冷呢?這是值得深入探討的問題.

筆者認為：人是近似恒溫動物，人體正常溫度通常是37攝氏度，通常要比環境溫度高，從物理學的角度來看，人體是要向空氣等周圍物體放熱的，當人體產生的熱與向外放出的熱相等的時候，人體能保持體溫并不覺得冷；當向外放出的熱大于體內產生的熱時，人體就會感覺得冷.在冬天空氣溫度低，人要靠厚的衣物來防止熱量的過快散失，以維持體溫.而衣物的保暖性能與它的干濕度有很大的關系，在干燥的環境下，即使空氣溫度在零攝氏度以下，由于衣物的保暖性好，人體向外放出的熱量被控制在可以維持體溫的時候，人體并不覺得怎么冷.而在空氣濕度較大的情況下，雖然空氣溫度高于零攝氏度，由于衣物受潮，保暖性能下降，人體向外放出的熱量超過人體產生的熱量時，人就會覺得冷.其中由于空氣濕度大，人的皮膚因而附著了較多的水分，這些水分在皮膚上蒸發要吸走人體的部分熱量，這也加大了人體熱量的散失，這也是人體覺得冷的一個主要原因.

2.敲打裝有水的瓶子時能夠發聲，該聲音是由什么物體發出的?裝水多的發聲音調高，還是裝水少的音調高？

2005年柳州、北海的中考題中有一道選擇題就考了第一個問題，參考答案給出的是水和空氣，第二個問題是出處自科教版八年級物理教材中的一道課后練習題，題目給出四個裝水不等，由少到多的瓶子，問敲擊后發出聲音的音調哪個高？從教參和其他課外練習中查到的答案都是一樣的，說裝水多的瓶子音調高，理由是瓶中空氣柱的長度短，振動發出的音調高.

筆者對這個問題做了相應的實驗，得出了不同的結論.實驗過程是這樣的，選用八個普通漓泉啤酒瓶子，第一瓶子沒裝水，第二個瓶子裝水深約2厘米，第三個裝水深4厘米，后面以此類推，把它們并排放在桌子上，先用螺絲刀的木柄去敲打瓶子發聲，再用耳朵分辨音調的高低.實驗表明沒裝水的瓶子音調最高，其次是裝水最少的瓶子，以此類推，水越多，音調越低.根據這個實驗筆者作出了如下猜想，振動發聲的不是瓶中的空氣柱而是瓶子本身.因為在其他情況不變的情況下，發聲體的長度越長，其發聲的音調越低.如果是空氣柱振動，應該是水越多，空氣柱就越短，音調應該越高才對，由于實際情況是隨著水深的增加，音調有少量的降低，可以排除空氣柱發聲的可能性，根據敲打瓶子發出聲音的音色，尖而脆的特點，可以推測是玻璃發出的聲音，進一步推測水在其中的作用是減慢瓶子的振動頻率，為了驗證以上的猜想，接著以學校的鋼琴為準，通過增減啤酒瓶中的水深，調出了D大調的“1”“2”“3”“4”“5”共五個音，瓶中的水深是由深變淺.往上的高音和往下的低音，無論怎樣加減瓶中的水量，都調不出來了.為了調出更多的音，根據前面的猜想又作出如下推論：既然是瓶子振動發音，那么瓶子的長短應該影響它發音的高低，短瓶子能發出的音調一定較高.結果在找來幾個矮炮啤酒瓶子，裝水調試，果然，高音出來了，又調出了D大調的“6”“7”“1#8226;”(帶點)三個音，這就證實推論的正確性，到此可以得出如下的結論，敲打裝有水的瓶子時發出的聲音是由瓶子的振動產生的，瓶中的水能減小瓶子的振動頻率，裝水越多的瓶子發出的聲音音調越低.

如果想要進一步驗證結論的正確性，還可以測出玻璃、水、空氣發聲時的波形圖、拿來與瓶子發聲的波形進行對比.

3.速度大小與路程和時間有關嗎?

對于這個問題很多人有不同的看法，有認為有關的，也有認為無關的，還有人認為有時有關，有時無關，教師們都知道速度與路程和時間無關，可是又無法說清楚為什么無關，筆者經過研究后給出這樣的解釋，

物體的運動可分為大兩類，一是勻速直線運動，二是變速運動，第一類勻速直線運動，由于速度是恒定不變的，不會隨路程和時間的變化而變化，當然與路程和時間無關，第二類是變速運動，速度的大小和方向都可能是變化的，給分析帶來一定的困難，但還是有辦法的.如果我們將變速運動分割為很多的小段，當每一個段都很小很小的時候，可以近似的認為每一小段都是勻速直線運動，每一小段的速度都與路程和速度無關，這樣就可以得出變速運動的速度也是與路程和時間無關的結論.

根本的解釋應是：物體的運動速度是由物體的初始運動狀態和物體所受的合外力（即物體運動的加速度）共同決定的，速度與程程和時間有數學關系，但路程和時間不能影響速度的大小.類似的還有導體的電阻與電壓、電流的關系.

綜上所述，在所有的運動中速度與路程和時間無關.