初中物理知识拓展三篇

初中物理知识拓展：趣谈水的几个物理特性

一、水的溶解性与食味

水比其他任何液体都能溶解更多的物质，这要得力于它独特的分子结构，特别是水分子的有极性。我们都知道水的分子式是H2O。水的分子结构非常简单，由两个氢原子和一个氧原子呈一定对称性组成V字型分子。

这种结构导致水分子在氧的一边出现微弱的负电，而在氢的一边形成微弱正电，所以水分子很容易相互形成立体的连接，也使它很容易与其他物质的原子因电荷的吸引而相互接合，因而使水有很强的溶解其他物质的能力。比如当我们将盐(NaCl)加到水中时，水分子的有极性使它与盐分子间形成微弱结合，使得晶体盐粒均匀分散到水中。正是这一特性才使得我们的生活中有那么多的美味，我们每一天都在不知不觉中喝下了各种水溶液，酸甜苦辣样样都有。水的这种强溶解性，使得动物体内的水溶液携带着各种所需要的物质在体内循环，从而也为生命的代谢起了重要的作用。

二、水的密度与地球生命

在地球环境条件下，水是已知惟一三态共存的自然物质。水的不同状态对应分子的不同排列形式，在固体状态下分子呈高度有序态存在。大多数物质在一定压力下，随着温度的下降，其密度会上升;而水却比较特殊，在温度大于4℃时，水是遵循这一规律的，包括从气态水到液态的过程。但在低于4℃后，水的密度反而开始减小，即水在4℃时的密度最大。

水的这种固态密度大于液态密度的特性在自然界中几乎是独一无二的。在地球的大部分能结冰的地方，冬天来临时，水开始结冰，然后浮在水面上，这样将冰下方的液态水与冰上方的冷空气隔离开，从而阻止或是减缓了冰下液态水的固化，也保证了水中以液态水为生活条件的生命形式比如鱼类、水草等的存活。当第二年春天到来时，上升的气温会熔化掉浮在水面上的冰，水又重新回到流动的液态。试想一下，如果水没有这一特殊的物理性质会是什么样的结果?上面的水结冰后往下沉，涌上来的水又结成冰，如此反复，最终是一条河或整个湖都变成硕大的冰疙瘩，水中的生命也就无法生存下去了。果真如此，生命形式是否还这样丰富多彩也就很难说了。

三、水的表面张力与植物的吸水

对液态的水来说，它的水分子由于有极性会处于一种半有序的状态，即水分子不断形成小团体同时这种连接又不断被打断，这是液态水有流动性的一个根本原因。水分子之间的吸引使得水有一定的形状，如在重力场中水滴是上小下大的尖椭圆球体而不是散开的。也正是水分子之间的这种内聚力使得水与空气接触的表面形成了与水内部不一样的特征，即表层分子因所受内聚力不同而具有比内部水分子更高的势能，于是产生表面的收缩，在表层上形成一定的张力，可以承受一定的重量。

比如我们常看见水面上有小昆虫站立，这时如果用一定倍数的放大镜观察，就会看到昆虫站立处的水表面就像有一层膜一样微微下凹。而且水越纯净表面张力越大，实验中可以看到在很纯净的水面上，一个5分的硬币也不会下沉。同样在水与容器的接触壁处，由于水分子之间和水分子与容器的固体分子间的分子作用力的共同作用，水会沿壁上升或是下降一定的位置，这就是水的毛细现象。对于植物的根脉来说水是浸润的，即水会在没有外来压力的情况下自动沿植物的毛细管或毛细缝上升，其上升高度与毛细管的宽度及水溶液本身所含物质以及地球的引力等因素相关。对于大多数不足1米的植物而言，利用水的毛细现象吸收水分是一个重要的手段。如果在生活中水没有了这一特性，你桌上的水也就无法用布或纸吸干。

四、熨斗对水潜热的利用

要升高水的温度需要加热，使1克水温度升高1℃所要的热能定义成1卡。1克水从0℃上升到100℃所要热量是100卡，但要把100℃的这1克液态水变成100e的气体则要540卡的热量，而这期间水温度并没有上升，只是水的物理形态发生了变化。

可见水蒸气当中蕴藏着大量的潜热。一旦水蒸气遇到冷物体就会液化，这一过程将快速地释放出潜热。人们利用水的这一特性制成的蒸汽熨斗，可以利用热能将衣服熨成我们想要的形状。当然，做饭时要小心，不要让水蒸气遇到你的冷手，否则蒸汽中放出的潜热将烫伤皮肤。

五、水的蒸发与凉爽的感觉

除了前面提到的对液态水加热可使其汽化之外，实际上在其他任何温度下水都可以小规模地汽化，我们把这一现象叫水的蒸发，比如一年四季晒在外面的衣服都有可能晒干，这就是因为水的蒸发的缘故。为什么在任意温度下水分子都能蒸发?因为从水分子的角度来说不是每一个分子在每一个时刻都有完全相同的能量，那些由于各种原因而具有相当大能量的分子比较容易挣脱其他水分子的束缚而离开群体。

从微观角度来说是少数的受束缚的水分子变成了可任意移动的水分子，从宏观角度来看就是液态水汽化了。当然在这一过程中，水是要吸热的。炎热的夏天洒一点水在手臂上或是自己体内冒出一点汗水，感觉是如此凉快，就是因为水在蒸发过程中带走了人体体表的热量。再加上水有强溶解其他物质和能流动的特点，所以再洗个澡会让人觉得身上又清洁又凉快。当然还有很多更容易蒸发的液体，如酒精，但酒精比水更贵，对老百姓来说再没有比水更方便、更便宜的散热剂了。

初中物理知识拓展：声学中的物理研究方法

一、转化法显示物体的振动

有的物理现象不便于直接观察，通过转换为容易测量到与之相等或与之关联的物理现象，从而获得结论。

例1　如图1所示，兰兰做有关声现象的实验时，将一个正在发声的音叉贴近面颊，目的是为了( )

A.感受发声音叉的振动

B.体验发声音叉的温度

C.估算发声音叉的质量

D.判断声音的传播速度

分析：本题是转化思想的极好体现，由于人眼不容易直接观察到声源的振动，探究时借助音叉触及面颊时的感觉显示音叉发声时在振动。

答案：A。

二、比较法

比较物体发声时与未发声时的区别，用手按住正在发声的锣面，它立即不发出声音。先后对一鼓面轻敲和重击各一下，比较两次发出声音的响度不同。用硬塑料片在梳子齿上快划和慢划，比较音调的高低。

三、归纳法

例2　如图2所示的这些现象说明：正在发声的物体都在________。

分析：本题重在归纳，“纸屑的跳动”“纸片的跳动”“激起水花”都说明发声体在振动，同时也从近几年阅卷情况来看，此处失分颇为严重，原因就在对关键词的处理上，此处“振动”非“震动”，诸如“摩擦”非“磨擦”“竖直向下”非“坚直向下”等都是同学们易出错的关键字词，考后不少同学感觉良好，实际与估计的考分有一定的相差，这里也算得上要考虑的一处。

四、用“实验+推理”的方法推导

实验推理法是指在人类现有认识水平、实验仪器等条件的限制下无法直接去认知、验证某些物理特性或物理规律时，就在已有的相关的实验事实的基础上，进行逻辑推理和猜测，从而得出结论的方法。

例3　请你对下面物理实验情景进行分析并得出结论。把处于发声状态的响铃放在密闭的容器内(如图3所示)，逐渐抽出其中的空气听到的声音越来越小，最后几乎听不到声音，这说明_____________。

分析：本实验如果要放在真空环境中做实验是不可能的，随着容器内空气的不断抽出，空气越来越稀薄，听到声音越来越弱，可以推理：如果被抽成真空，将听不到声音，由此可以推出“真空不能传声”或“声音必须通过介质才能传出去”。

五、水波类比声波──类比法

音叉振动时，附近空气粒子随音叉振动，形成一系列疏密相间的形状向四周传播，这就是声波，这就像石块落入水中激起水波一样。

六、研究隔音材料用控制变量法

噪声污染与水、空气、垃圾污染一样，也是环境污染的一部分。在1979年联合国召开的世界环境保护大会上，将噪声列为当代人类最不可容忍的灾难之一。防止噪声有各种方法，其中“隔声”是控制噪声污染的重要方法之一。

初中物理知识拓展：声在日常生活中的利用

1 辩析熟悉的来人

现象：和您朝夕相处的人在室外说话时，我们通过听声音就知道是哪位在说话。

原理：不同的人发出的声音音调、响度都有可能相同，但音色绝不会相同，因为不同的发声体发出的声音的音色一般不相同，由于非常熟悉，我们通过辩别音色就能分辩出哪位在说话。

2 听长短

现象：向暖水瓶中倒水时，听声音就能了解水是不是满了。

原理：不同长度的空气柱，振动发声时发声频率不同，空气柱越长，发出的音调越低;暖水瓶中水越多，空气柱就越短，发出的声音频率越高，音调也就越高，特别是水刚好倒满瞬间，音调会陡然升高，通过听声音的高低，我们就能判断出水已经倒满了。

3 挑选商品

现象：我们去商店买碗、瓷器时，我们用手或其它物品轻敲瓷器，通过声音就能判断瓷器的好环。

原理：有裂缝的碗、盆发出的声音的音色远比正常的瓷器差，通过音色这一点就能把坏的碗、盆挑选出来，当然实际还用辩别音调，观察形态等方法，但主要还是通过音色来辨别的。

4 测量距离

现象：前面如果有一建筑物或高山，对着高山大喊一声，用表测量发出声音到听到声音的时间，利用声速就可以测出我们与高山或高大建筑物理的距离。

原理：声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来就产生了回声。

5 看病

现象一：听诊器

原理：人的体内有些器官发出的声音，如：心肺、气管、胃等发生病变时，器官发出的声音在某些特征上有所变化，医生通过听诊器能听出来，依此来诊断病情。

现象二：B超检查原理

原理：频率高于20000赫兹的声音称为超声波，超声波有一定的穿透性，医生用某些信号器产生超声波，向病人体内发射，同时接受内脏器官的反射波，通过仪器把反射波的频率、强度检测出来，并在电视屏幕上形成图像，为了判断病情提供了重要的依据，B超利用的是回声原理。

6 治病(传递能量)

现象：体外碎石

原理：人体的有些器官发生结石，如肾、胆等，最好的治疗措施就是用体外碎石机把体内结石击碎，变成粉未排出体外。体外碎石机利用的就是超声波，用超声波穿透人体引起的结石英钟激烈震荡，使之碎化。这主要利用了声波能传递能量的性质。

7 传递信息(监测灾情)

现象：通过监测次声波就可知道地震、台风的信息。

原理：次声波是频率低于20赫兹的声音，人类无法听到。一些自然灾害如地震、火山喷发、台风等都伴有次声波的产生;次声波在传播过程中减速很小，所以能传播的很远，通过监测传来的次声波就能获取某些自然灾害的信息。