魏小亮

新課程的基本理念要求學(xué)生具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提出、分析和解決問(wèn)題的能力?，F(xiàn)實(shí)世界是物理學(xué)的根源，是物理教學(xué)的起點(diǎn)和歸宿，因此物理問(wèn)題就不應(yīng)局限于傳統(tǒng)的習(xí)題，在生活、生產(chǎn)和科研活動(dòng)中能夠接觸到并獲得真實(shí)體驗(yàn)的現(xiàn)象和事實(shí)，都可以作為問(wèn)題引入到物理學(xué)習(xí)中來(lái)，這類(lèi)問(wèn)題稱(chēng)為原始物理問(wèn)題。

一、立足生活，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

近年來(lái)，每逢秋冬，霧霾天氣肆虐全國(guó)大部分地區(qū)，一些城市的空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）頻頻“爆表到底什么是霧霾？它對(duì)我們的生產(chǎn)和生活又會(huì)產(chǎn)生哪些不利的影響呢？霧霾的來(lái)源多種多樣，主要可分為兩大類(lèi)：首先是人為因素，包括汽車(chē)尾氣、工業(yè)排放、建筑揚(yáng)塵、垃圾焚燒等；其次是自然因素，例如火山噴發(fā)等。其中，90%的霧霾直接來(lái)自于人類(lèi)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)活動(dòng)。霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，即大氣中的各種懸浮顆粒物含量超過(guò)一定限度，使能見(jiàn)度降低，極容易引發(fā)交通阻塞和交通事故。霧、霾造成了空氣質(zhì)量的下降，還會(huì)使生態(tài)環(huán)境不斷惡化，不僅對(duì)動(dòng)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生不利的影響。更為嚴(yán)重的是，長(zhǎng)期的霧霾天氣，直接危害了人類(lèi)的身體和心理健康。因此，空氣污染問(wèn)題被越來(lái)越多的人所關(guān)注，防霾和治霾工作也變得刻不容緩。

“減少污染源，削減大氣污染源是解決霧霾的根本之道。”中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員王庚辰說(shuō)。靜電除塵作為火力發(fā)電、化工、冶金等諸多生產(chǎn)領(lǐng)域的主要除塵手段，能有效地從源頭上減少粉塵等污染物向大氣的直接排放，并具有運(yùn)行可靠、維護(hù)方便以及能耗低等優(yōu)點(diǎn)，展現(xiàn)了廣闊的發(fā)展前景。

二、動(dòng)手操作，解決問(wèn)題

偉大的物理學(xué)家麥克斯韋曾說(shuō)過(guò)：一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，使用的材料越簡(jiǎn)單，越生活化，學(xué)生就越想透徹地了解實(shí)驗(yàn)中所隱藏的奧秘。為了對(duì)靜電除塵裝置的構(gòu)造及原理有更加直觀(guān)的認(rèn)識(shí)，我們可以運(yùn)用身邊隨手可得的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬靜電除塵的過(guò)程，并在動(dòng)手中體會(huì)物理學(xué)習(xí)的樂(lè)趣和養(yǎng)成自主探究的能力。

實(shí)驗(yàn)：不冒煙的煙囪

實(shí)驗(yàn)器材：開(kāi)口的玻璃圓筒、銅絲、橡膠塊、硬紙板、電子感應(yīng)圈、帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)操作：將開(kāi)口的玻璃圓筒看作工廠(chǎng)里高聳的煙囪，在“煙囪”的上端用中央帶孔的硬紙板蓋住，取一段直銅絲穿過(guò)小孔并使其大致位于“煙囪”的軸線(xiàn)上。另截取一根長(zhǎng)銅絲在“煙囪”的外表面等間隔的環(huán)繞數(shù)匝，用帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線(xiàn)將兩根銅絲分別接至電子感應(yīng)圈的正、負(fù)兩極（如圖1所示）。點(diǎn)燃橡膠塊，置于“煙函”之中，待煙塵充滿(mǎn)“煙囪”后，開(kāi)啟電子感應(yīng)圈并不斷增大電壓，仔細(xì)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

“咦，原本充滿(mǎn)整個(gè)‘煙囪的煙霧怎么在頃刻間就消失了呢？”帶著疑問(wèn)，筆者將硬紙板剪成條狀搭在“煙囪”上端（如圖2所示）。再次開(kāi)啟感應(yīng)圈，我們可以發(fā)現(xiàn)，盡管燃燒的橡膠塊一直在冒煙，但卻看不見(jiàn)有煙從“煙囪”里冒出來(lái)。一段時(shí)間后，再仔細(xì)觀(guān)察，原本干干凈凈的“煙囪”內(nèi)壁上出現(xiàn)了斑斑點(diǎn)點(diǎn)的灰塵。

精彩的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)猶如一味良藥的“引子”，它能調(diào)動(dòng)我們的積極性，逐步加深對(duì)物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，激發(fā)對(duì)現(xiàn)象背后的本質(zhì)進(jìn)行探究的欲望，讓學(xué)習(xí)漸入佳境。

三、追根究底，進(jìn)行反思

實(shí)驗(yàn)過(guò)程是對(duì)物理現(xiàn)象的初步感知過(guò)程，要想知其然并知其所以然，我們還需結(jié)合自身所學(xué)的物理知識(shí)去研究隱藏在現(xiàn)象背后的物理規(guī)律，以“動(dòng)”促“思”，讓具體的形象思維逐步地升華為抽象的邏輯思維。

在實(shí)驗(yàn)中，位于“煙囪”軸線(xiàn)上和外表面的兩根銅絲接到電子感應(yīng)圈的兩個(gè)電極上，開(kāi)啟感應(yīng)圈，在兩個(gè)銅絲間就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高壓的靜電場(chǎng)，含有粉塵顆粒的氣體通過(guò)高壓電場(chǎng)時(shí)，原本氣體中的自由離子在電場(chǎng)力作用下加速，獲得較大的速度和動(dòng)能。加速后的離子再撞擊氣體中的中性原子，使中性原子失去部分電子而變成離子，由于連鎖反應(yīng)，氣體中運(yùn)動(dòng)的電子和離子數(shù)會(huì)迅速增加。電子在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中遇到粉塵顆粒，就會(huì)吸附在顆粒的表面，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，這些粉塵顆粒會(huì)被收集到“煙囪”的內(nèi)壁。

陶行知先生認(rèn)為：“生活即教育?！痹谄綍r(shí)學(xué)習(xí)中，我們需練就一雙慧眼，在生活中不斷地發(fā)現(xiàn)一些真問(wèn)題來(lái)喚醒自己的思維，激發(fā)主動(dòng)探究和解決問(wèn)題的熱情，并在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境中去追尋現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)，從而提升自己分析和研究真問(wèn)題的能力。endprint