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1、全国第二届中学生数理化学科能力竞赛参赛论文物理在生活中应用学 校：山西省文水县文水中学姓 名：吴天昊班 级：高二（341）班指导教师：赵大俊物理在生活中应用山西省 吕梁市 文水中学 341班 吴天昊 赵大俊关键词：实验得现象；推算得结论；推广猜宇宙摘要：物理世界魅力无穷，有很多显而易见的事值得我们去自己探索。也许把得到的某个结论推广，会得到意想不到的结论。在炎炎夏日，能享受一杯凉爽解渴的凉开水，是很惬意的事。那么，如何能使水温更低？先降温，后加冰末，还是先加冰末，后降温？经验告诉我们，应先降温。那么它正确吗？为什么？人免不了要生病，而煎药也就很重要。我们想尽可能的使有效成分煎出来。那么，我们应
2、如何煎药呢？物理在生活中的应用实在太多了。在这儿，我选取两件作研究与推广，它们是：晾水，煎药。一. 晾水问题。1、实验结果在炎炎夏日，能享受一杯凉爽解渴的凉开水，是很惬意的事。那么，如何能使水温更低？先降温，后加冰末，还是先加冰末，后降温？经验告诉我们，应先降温。那么它正确吗？为什么？首先，拿出两只相同的杯子，用水壶加热一壶水。准备好两支数字温度计。分别向杯子中加入等质量的热水，标号。把杯一中先放入50g的冰沫，五分钟后，向杯二中加入50g冰沫，分别测温。结果，杯一的温度为68.3，杯二的温度为56.3。为了更加准确，避免偶然性，我改变了水温、冰量，结果杯二的温度始终低于杯一的温度。然后把杯子
3、调换，以避免杯子带来的随机性，结果仍然不变。2、理论依据水最后的温度，取决于初始水温、室温、时间以及冰量。现设水的初温为a，空气的温度为b，时间为5min，冰的温度为c，再根据Q=cmt,得出，水温降1，冰升温为一个定值，设为m。参考公式：t=t(空气)+ t（差）e(-kT),其中，t（差）为水温与气温的差，T为时间，k为一个正常数。方案一：先降温，后放冰。t（降）=b+(a-b)e(-5k)t(降)-t(最终)=m【t(最终)-t(冰)】t(1最终)=【b+(a-b)e(-5k)+mc】/(m+1)方案二：先加冰，后降温。a- t=m(t-c)t=(a=mc)/(m+1)t(2最终)=b+
4、(t-b)e(-5k)t(2最终)- t(1最终)=b+(a+mc)e(-5k)/(m+1)-be(-5k)-b/(m+1)-(a-b)e(-5k)/(m+1)-mc/(m+1)=b1-1/(m+1)+ e(-5k)(a+mc)/(m+1)-(a-b)/(m+1)-b mc/(m+1)=m (b-c)1- e(-5k) /(m+1) 式k0，1- e(-5k)0，而bc，式0，即方案二温度高，方案一好。二、煎药问题1、实验结果人免不了要生病，而煎药也就很重要。我们想尽可能的使有效成分煎出来。那么，我们应如何煎药呢？显然，办法有许多。其中，多加水是一种；多煎几次也是一种。那么，那一种更好呢？我们
5、在加水一定的情况下，做最简单的探讨。去医院买两份相同的便宜的中药。将第一份加入2的水，熬制30分钟，滤出药液。将第二份加入1的水，熬制30分钟，滤出药液，再向药渣中加入1的水，再煎30分钟，滤液，并与前一次的药液混合。蒸干。分别用蒸发皿蒸发，得到固体。用天平比较质量。结果，第二份的固体重。2、理论依据我们都知道，无论怎么煎药，都不会把有效成分全煎出来。也就是说，药渣对有效成分有吸附作用。所以，为了简化计算，我们把药渣对有效成分的吸附作用转化为水的溶解作用，即在此，设药渣对有效成分的吸附能力相当于x升水对成分的溶解力。设都加了2m升的水。方案一：一次加入。Y=2m/(2m+x)= 1-x/（m+
6、x） 方案二：两次加入，每次一半。Z=m/(m+x)+x/(m+x)m/(m+x) =1-x/（m+x） 比较大小。Z-Y=1-x/（m+x）-1-x/（m+x） =xm/(2m+x)( m+x) 因为m0，x0，所以Z恒大于Y。方法二好。三、猜测推广。晾水，先晾水，后加冰，这样其实是：先易后难。因为刚开始时水易凉，若加冰，水便难凉了。宇宙似乎遵循这一规律：腐蚀金属，先腐蚀较易腐蚀的金属；煤气中毒，血红蛋白易与CO结合而不是氧气。于是，我们用较活泼金属来防腐。我们能否设法找一种物质，使其比血红蛋白更易于CO反应，而防止煤气中毒？煎药，逐步加水。这样其实是：逐步递变。在生活中，也有许多类似之处。比如，发射卫星的火箭用的是多级火箭，让速度逐步增加；氢弹，用原子弹来引爆，也是类似；闪电转弯，可能也与此有关。物理世界魅力无穷，有很多显而易见的事值得我们去自己探索。也许把得到的某个结论推广，会得到意想不到的结论。我写这篇论文的目的之一，也是想激发大家对物理的热情。或许下次物理大革命就发生在民间，发生在善于动手、动脑的你我之间。参考文献：无
