上海高中物理——对荧光灯下转动的三叶风扇的探究

/jy-s400/ 托福 10 年专注，8 万上海家长首选朗朗家教网！上海高中物理对荧光灯下转动的三叶风扇的探究在学习物理的过程中，我们要能够善于用物理的眼光审视周围的事物或现象，不断尝试用所学物理知识去解释相关的现象，以生活中的物理现象为背景的命题也有很多，这就要求我们学习物理时要留心生活中现象。一、现象及疑问夜晚，在亮着荧光灯的室内，工作中的电扇（三片叶片）有时看起来有六片叶片，有时看起来是静止的，有时还会觉得在反向转动，这是为什么呢？二、转动现象探究原理：1这一现象与人的视觉暂留现象有关。人的眼睛能把它看到的东西在视网膜上保留一段时间，这种生理现象叫视觉暂留。一般视觉暂留时间为00502。如果物体的位置变化时间少于视觉暂留时间，人们就分辨不出它们的位置变化，电影和电视画面采用的就是这个原理。2转动中的电风扇叶片，在相邻两次闪光的时间间隔小于视觉暂留时间的频闪灯下，会出现一些有趣的现象，本题中的频闪灯就是室内的荧光灯。两次闪光的时间间隔（照明电路是频率为50Hz 的交流电，所以荧光灯每秒要闪烁100次） ，小于视觉暂留的时间，所以，相邻两次闪光的时刻叶片所在的位置，将同时呈现在视网膜上。探究之一：三叶片看上去静止如图1所示，三个扇叶 A、B、C 在某次闪光的位置记作1、2、3，取叶片 A 为研究对象，当它在时间内：刚好转到2位置（此时 B 到3位置，C 到1位置） ，即转过一个角度 ，其中/jy-s400/ 托福 10 年专注，8 万上海家长首选朗朗家教网！0，1，2，3，（以下同） ；刚好转到3位置（此时 B 到1位置，C 到2位置，即转过一个角度 ；刚好转回到1位置（此时 B 回到2位置，C 回到3位置） ，即转过一个角度 。三种情况下，由于三片叶片的外观上与上次光亮时一样，人们就觉得叶片静止。经整理可知转过的角度为 时，叶片看上去静止。探究之二：三叶片看上去成六片叶片同理如图1，若在时间内，扇叶 A 转到4位置（则 B 转到5位置，C 转到6位置）即转过的角度；或叶片 A 转到5位置（B 转到6位置，C 转到4位置）即转过的角度 ；或扇叶A 转到6位置（B 到4位置，C 到5位置）即转过的角度 时，则人看到六个扇叶不动，经整理可知转过的角度为 时，三个叶片看上去成个六叶片。探究之三：叶片看上去反转如图所示，当叶片 A 在时间内，转达到图示4到2位置之间，即 时，B 转到5到3位置之间、C 转到5到1位置之间，图中三个叶片的分位置分别用 表示。不难看出，下一次闪光时，三叶片位置在 如图所示，此时在人看来叶片即在缓慢倒转。当叶片 A 在时间内转达到3到5之间，6到1之间，分析同上。经整理可知：当 时，人们就会觉得叶片在反方向转动了。/jy-s400/ 托福 10 年专注，8 万上海家长首选朗朗家教网！三、继续思考1电风扇用久以后，扇叶的下面很容易沾上很多灰尘，什么原因呢？因为电风扇在工作时，由于扇叶和空气相互摩擦而使扇叶带上了静电，结合带电的物体能够吸引轻小物体的性质，从而能够吸收室内飘浮的细小灰尘造成的，所以扇叶的下面很容易沾上很多灰尘。2如果是吊扇，当电风扇静止时，竖杆对其拉力等于电风扇本身的重力，那么当电风扇工作起来以后竖直杆的拉力是比重力大还是小？当电风扇转动起来以后，扇叶把空气推向下方。即扇叶对其下方的空气有向下的力，根据“物体间力的作用是相互的”可知：空气对扇叶同时也有向上的力，明确这一点以后，再对电风扇进行受力分析，电风扇在竖直方向上受到3个力的作用，即：竖直向下的重力；竖直向上的竖杆对电风扇的拉力和空气对电风扇的向上的力。因此可以知道：此时竖杆对电风扇的拉力一定要比静止的时候减小。因此，我们完全没有必要担心电风扇转动起来以后会因为承受的力增大而掉下来。3夏天使用电风扇的时候，会感觉到凉爽。那么凉爽的原因是不是电风扇工作起来以后使室内的温度降低了？电风扇工作时，由于有电流通过电风扇的线圈，导线是有电阻的，所以会不可避免的产生热量向外放热，假设房间与外界没有热传递，室内的温度不仅没有降低，反而会升高。/jy-s400/ 托福 10 年专注，8 万上海家长首选朗朗家教网！可是人们为什么会感觉到凉爽呢？因为人体的体表有大量的汗液，当电风扇工作起来以后，室内的空气会流动起来，所以就能够促进汗液的急速蒸发，结合“蒸发需要吸收大量的热量” ，故人们会感觉到凉爽。因为与夏天室内与外界有热交换，因风扇转动产生的热量可忽略，不用担心风扇转动室内温度升高的问题4电风扇的工作中的能量是如何转换的？能量的转化形式是：电能主要转化为机械能，同时由于线圈有电阻，所以