病毒防護話題在物理中考中的可能應用

丁曉慶

【摘 要】 現今，工作生活中對病毒的科學防護顯得非常重要，2020年各市物理中考考題中都有以病毒防護為素材的命題。本文從初中物理考點切入，選取幾個大家非常熟悉的幾個案例，分析病毒防護中的相關物理考點，突顯物理知識在生活中的應用。

【關鍵詞】 病毒? 防護? 物理考點

在整個2020年對人類生活與經濟影響最大、最直接的事件莫過于新病毒在全球的爆發，本文從初中物理中考的角度去分析與病毒防護相關的物理知識，并重點分析可能的命題點。

一、小小口罩中的物理考點

現在全世界公認的，口罩在病毒防護中起到了非常關鍵的作用，以普通的醫用外科口罩為例，其主要材料為三層熔噴無紡布。

熔噴布，纖維直徑可以達到0.5-10μm，這些具有獨特的毛細結構的超細纖維增加單位面積纖維的數量和表面積，從而使熔噴布具有很好的過濾性、屏蔽性、絕熱性和吸油性，可用于空氣、液體過濾材料、隔離材料、吸納材料、口罩材料、保暖材料及擦試布等領域。 無紡布：高強度、耐高溫性能好、耐老化、抗紫外線、延伸率高、穩定性和透氣性好、耐腐蝕、隔音、防蛀、無毒。

對比上面資料，病毒大小只有約80nm，要比熔噴布的纖維直徑和孔徑小很多，就算口罩面料有三層，其孔徑對病毒的過濾作用很有限！不過這里可以在中考中設置長度單位換算這一考點。醫用外科口罩主要防護作用是熔噴布的靜電吸附作用，因為帶電體可以吸引輕小物體，人們在配帶口罩呼吸時，很容易通過靜電吸附作用將病毒攔截下來。但靜電作用的長期保存需要一個干燥的環境，所以口罩外面兩層無紡布具有一定的防水性能，起到保護靜電吸附作用的目的，在這里可以設置物質的物理屬性這一考點，讓學生通過對熔噴布介紹的材料閱讀，從中發現在口罩材料在病毒防護中起作用的物理屬性。

由于人們在呼吸過程中會不斷產生水汽，增加口罩的濕度，所以一次性外科口罩一般連繼使用4個小時后就需要及時丟棄，現在病毒在全球大暴發，口罩對市場而言是供不應求！中考中可以設計幾個延長口罩使用時間的方面，讓學生選擇其中正確的，或是指出其中錯誤的地方，舉例如下：

案例：小明外出取快遞，醫用外科口罩只戴了20分鐘，他為了以后可以多次使用該口罩，用洗衣液和清水將口罩清洗干凈后掛在陽臺進行晾曬，以備明天可以繼續使用。

在這一案例中，清洗口罩的過程會使熔噴布的靜電吸附作用消失，所以不能這操作。再比如說將使用過的醫用外科口罩在沸水中燙煮，這一方法也是行不通的。其實正確的做法是在平時生活中可以將使用時間較短的一次性外科口罩掛在陽臺通風處晾曬幾日后繼續使用，或直接用紫外線病毒滅活半小時后使用，總之一定要保護好口罩的靜電吸附作用。當然，如果佩戴口罩去過醫院等高危地方后，口罩還是要及時丟棄，不要重復使用。

對于這一類開放性問題，在考試中我們完全可以改編為閱讀材料題考查學生。

二、分析N95口罩物理原理 識別自制口罩的防病毒能力

另一類防護效果更好，使用時間更長的口罩要數N95口罩了，3M的N95口罩上裝有一個呼氣閥，如圖，呼氣閥只有在呼氣時能才打開，吸氣時關閉，可以使使用者呼吸更為順暢一些，但這種口罩的呼氣閥利用負壓原理工作，對病毒的防護是防外不防內，所以對于健康者配帶有保護意義，但如果是病毒攜帶者配帶，則會隨著每次呼氣對周圍環境造成污染，無法阻斷病毒的傳播。所以我們根據呼氣閥的這一工作原理也可以設計一個中考考題。

現在我們都知道外出要佩戴口罩，但一次性口罩還有很難買到，所以人們腦洞大開，自行制作了形形色色的口罩，其實其中許多自制口罩對病毒沒有什么防護效果。很樣的自制口罩對病毒真正有效而且可以多次使用呢？在三防課上，用大可樂瓶、活性炭、紗布和棉布等材料自制的防毒面具，這個像豬嘴一樣的防毒面具雖說樣子丑了些，但大量細顆粒的活性炭對病毒的吸附和過濾效果還是不錯的。

三、病毒防護中的其他相關物理考點

除了以上提到的病毒防護中的物理知識外，還有其他許多物理知識可以應用到病毒防護中，可作為中考物理的命題素材，現舉幾例如下：

1. 紫外線滅菌燈：紫外線有殺菌消毒的作用。

2. 醫用防護服應使用什么樣特性的面料制作效果比較好？要耐磨、不易破損、氣密性好，否則起不到防護的效果。

3. 穿上防護服后，由于呼吸的原因，在隔離面罩上的水氣會越積越多，會影響到使用者的視線，這些小水滴是如何形成的？這個考的是物態變化中的液化現象，又該如何可以有效消除它呢？提出改進意見。

4. 醫用橡膠手套的內外兩面如何很好的區分？橡膠手套內外兩個面外觀差不多，正反不易區分，在佩戴時可以從摩擦力的角度去區分，橡膠手套內側要比外側要光滑一些，這樣易于佩戴，外側摩擦力大一些，這樣戴上手套后抓握物品時摩擦力要大一些。

5. 預防病毒傳播的一個最重要措施就是保持社交距離，智能駕駛、無人機配送等技術的運用都能減少人與人之間不必要的接觸，這里面可以發掘出電磁波、能的轉化、機械效率、做功、功率的計算等許多物理考點。

四、總結

以病毒爆發為素材，我們可以從中挖掘出許多中考物理考點，有長度單位、物質的物理屬性、靜電的吸附作用、紫外線作用、摩擦力問題、物態變化、內外壓強差分析等等，這一話題的研究充分體現了生活、物理、社會這一主題，讓初中生能夠認識到學習物理是有用的。

參考文獻

[1] 劉炳晟，李容.義務教育教科書·物理（8年級上冊）[M]，南京：江蘇鳳凰科技出版社，2012.

[2] 教育部.義務教育物理課程標準[M]，北京：北京師范大學出版社，2011.