研究性课题——鸡蛋上的物理学

1、附件1研究性学习课题研究情况一览表二年级 12 班 填表日期： 2010 年 11月 日课题名称 鸡蛋上的物理学问题备 注课题组组长XXX指导教师XXX研究主导课程物理相关课程生物课题组成员及分工课题组成员： XXX XXX XXX XXX主持人：XXX组长：XXX 组员：XXX XXX XXX分工： 课题提出的背景鸡蛋是人们家中的常客，那么在鸡蛋中存在着是什么秘密呢课题研究的目的与意义使大家更加了解鸡蛋，认识鸡蛋。课题研究内容研究鸡蛋的生物及物理结构，鸡蛋壳承受的压力，仿鸡蛋壳式建筑，如何树立鸡蛋。课题研究的步骤开题时间2010年10月5日预期结题时间2010年11月20日具体安排解刨鸡蛋探

2、寻鸡蛋的物理结构（2010年10月9日星期六）上网查找鸡蛋的有关资料（2010年10月16日星期六）验证液体蒸发现象、热胀冷缩及大气压的存在（2010年10月23日星期六）探索沉浮现象探究及惯性摩擦阻力现象（2010年10月30日星期六）探索分子的运动现象物体的稳定平衡现象（2010年11月6日星期六）全体成员参与捏鸡蛋竖鸡蛋（2010年11月13日星期六）填写并完成有关报表（2010年11月20日星期六）课题研究的方法网络查询 图书查询 自己动手实验 预期成果及其表现形式预期成果：了解鸡蛋及其结构，知道与鸡蛋相关的故事成果表达形式：文字、图片、论文班主任意见指导教师意见课题领导小组意见参考资

3、料 鸡蛋上的物理学高二（12）班课题研究小组【鸡蛋的构造】鸡蛋主要可分为三部分：蛋壳、蛋白及蛋黄。（一）蛋壳：完整的蛋壳呈椭圆形，约占全蛋体积的11%11.5%。蛋壳又可分为壳上膜、壳下皮、气室。（二）蛋白: 蛋白是壳下皮内半流动的胶状物质，体积约占全蛋的57%58.5。蛋白中约含蛋白质12，主要是卵白蛋白。蛋白中还含有一定量的核黄素、尼克酸、生物素和钙、磷、铁等物质。（三）蛋黄: 蛋黄多居于蛋白的中央，由系带悬于两极。蛋黄体积约占全蛋的3032，主要组成物质为卵黄磷蛋白，另外脂肪含量为28.2，脂肪多属于磷脂类中的卵磷脂。对人类的营养方面，蛋黄含有丰富的维生素A和维生素D，且含有较高的铁、磷

4、、硫和钙等矿物质。蛋黄内有胚珠。【捏不碎的鸡蛋】在多次的实验中，小组成员都进行了捏鸡蛋的实验，但结果却都失败了没有一个人能够把鸡蛋捏破。大家都感到很奇怪，为什么捏不破捏？通过查找资料发现，这是由于鸡蛋的特殊结构薄壳结构所决定的。正因为是它，鸡蛋就能够把受到的压力均匀地分散到蛋壳的各个部分薄壳结构就是曲面的薄壁结构，按曲面生成的形式分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等。壳体能充分利用材料强度，同时又能将承重与围护两种功能融合为一。这在建筑工程中很常见，实际工程中还可利用对空间曲面的切削与组合，形成造型奇特新颖且能适应各种平面的建筑，但较为费工和费模板。鸡蛋的外形就是集中的圆顶薄壳。圆顶薄

5、壳是正高斯曲率的旋转曲面壳，由壳面与支座环组成，壳面厚度做得很薄，一般为曲率半径的，跨度可以很大。支座环对圆顶壳起箍的作用，并通过它将整个薄壳搁置在支承构件上。因薄壳结构容易制作，稳定性好，容易适应建筑功能和造型需要，所以应用较为广泛。世界上也有许多建筑都是应用薄壳结构建造的，意大利佛罗伦萨主教堂、澳大利亚悉尼歌剧院、我国人民大会堂、北京火车站等都是运用了薄壳结构。 佛罗伦萨主教堂悉尼歌剧院【液体蒸发吸热】实验：把刚煮熟的鸡蛋从锅内捞出，直接用手拿时，虽然较烫，但还可以忍受。过一会儿，当蛋壳上的水干了后，感到比刚捞上时更烫了。分析：因为刚刚捞上来的蛋壳上附着一层水膜，开始时，水膜蒸发吸热，使蛋

6、壳的温度下降，所以并不觉得很烫。经过一段时间，水膜蒸发完毕。由鸡蛋内部传递出的热量使蛋壳的温度重新升高，所以感到更烫手。【热胀冷缩的性质】实验：把煮熟捞起的蛋立刻浸入冷水中，待完全冷却后，再捞起剥落。分析：首先，鸡蛋刚浸入冷水中，蛋壳直接遇冷收缩，而蛋白温度下降不大，收缩也较小，这时主要表现为蛋壳在收缩。其次，由于不同物质热胀冷缩性质的差异性，当整个蛋都完全冷却时，组织疏松的蛋白收缩率比蛋壳大，收缩程度更明显，造成蛋白蛋壳相互脱离，剥蛋壳就更方便了。【验证大气压存在】实验：选一只口径略小于鸡蛋的瓶子，在瓶底热上一层沙子。先点燃一团酒精棉球投入瓶内，接着把一只去壳鸡蛋的小头端朝下堵住瓶口。火焰熄

7、灭后，蛋被瓶子缓缓“吞”入瓶肚中。分析：酒精棉燃烧使瓶内气体受热膨胀，部分气体被排出。当蛋堵住瓶口，火焰熄灭后，瓶内气体由于温度下降，压强变小，低于瓶外的大气压。在大气压作用下，有一定弹性的鸡蛋被压入瓶内。【浮沉现象】实验：把一只去壳鸡蛋，浸没在一只装有清水的大口径玻璃杯中。松开手后，发现鸡蛋缓缓沉入杯底。捞出鸡蛋往清水中加入食盐，调制成浓度较高的盐溶液。再把鸡蛋浸没在盐溶液中，松开手后，鸡蛋却缓缓上浮。分析：物体浮沉情况取决于所受的重力和浮力的大小关系。浸没在液体中的物体体积就是它所排开液体的体积，根据阿基米德原理可知物体密度与液体密度的大小关系可以对应表示重力与浮力的大小关系。因为蛋的密度

8、比清水的密度略微大一点，当蛋浸入清水中时，所受重力大于浮力，所以鸡蛋将下沉。当浸没在盐水中时，由于盐水密度比鸡蛋的密度大，所受的重力小于浮力，所以鸡蛋将上浮。【惯性、摩擦阻力现象】实验：选用外形相似的生鸡蛋、熟鸡蛋各一只，放在水平桌面上。用相同的力使它们在原处旋转。能迅速旋转的是熟鸡蛋，缓慢旋转几圈就停止的是生鸡蛋。分析：生鸡蛋的壳内是液状的蛋清，外力作用在蛋壳上旋转时，蛋清由于惯性，继续保持静止状态，则它与蛋壳间存在摩擦阻力作用，使整个鸡蛋只能缓慢转动。而熟鸡蛋内蛋清已凝固成蛋白，外力作用时旋转时，整个蛋就能迅速转动。 【物体的稳定平衡】实验：选用一只生鸡蛋，在小头一端开个孔并清除干净壳内的

9、蛋清蛋黄。沿小孔滑入一块重物。以蛋壳的大头端为底部，扶好蛋壳。点燃一只蜡烛，滴入烛油，把重物封存在蛋壳底部。烛油大约封存至整个蛋壳高度的四分之一即可。把制好的蛋壳推倒后，蛋壳能自动立起。制成一个“不倒翁”。 分析：在空蛋壳的底端封存的重物和蜡油，使整个蛋体的重心移近蛋壳的底部，重心起低，稳定性越好。当蛋壳倾斜，偏离平衡位置时，使蛋体的重心升高。因为蛋壳底端是球形的，在蛋体的自身重力作用下，蛋体又恢复到原来的平衡位置上。【分子运动现象】实验：外壳完好的蛋，埋入食盐中腌制一段时间，可以制成一只咸蛋。虽然蛋壳仍然完好，但连内部的蛋黄都变咸了。分析：因为物质的分子间存在间隙，而且分子不停地做无规则运动

10、，所以食盐分子扩散到蛋黄中，使蛋黄也变咸。【竖鸡蛋】在日常生活中，鸡蛋总是不能竖起来，这又是为什么呢？其实鸡蛋是可以竖起来的。任何物体都是有重心的，把一个物体安放在地面上，它跟地面接触的面叫做底面。从物体的重心向地面引一条垂线，如果穿过底面，它就不会倒。比萨斜塔之所以现在还没有倒，就是这个缘故。从物体的重心向地面所引的垂线，其实就是表示地心引力的那条想象的绳子。那条想象的绳子一股劲儿地把物体往下拉，可是有底面支撑着，物体就能够稳住不动。要是那条想象的绳子越出了底面的范围，物体就被它给拉倒了，也可以这样解释，因为它的底面不能支撑它的重心所受到的地心引力，它不得不转动一下，另外找一个底面来支撑。有

11、的物体一碰就倒，因为一碰，它的重心就稍稍偏过一点儿，重心向地面所引的垂线就越出了底面的范围，它就让地心引力给拉倒了。一块砖直立着很容易被推倒，平放着，它就十分稳定了。因为砖在平放着的时候，底面最大，重心最低，由重心向地面所引的垂线很不容易越出底面的范围。所以竖鸡蛋只要三个条件：底面大、重心低、重心向地面所引的垂线指向地心。但是鸡蛋的结构很特殊,它里面有蛋白有蛋黄，蛋黄的密度小于蛋白的密度，所以任凭你把鸡蛋颠来倒去，蛋黄总是稍稍偏在上方，鸡蛋的重心因而稍向下移动。我们把鸡蛋在桌面上扶直了，要是它那两个顶端的连线恰好与桌面垂直，它的重心又恰好静止在这条连线上，我们尽管放手，鸡蛋一定竖直不倒。这样的

12、巧合，当然更难办到了。最终在小组成员长达近一小时的时间，终于把鸡蛋竖起来了。个人小结匆匆地走过了几个星期的岁月，我们已经完成了我们的课题研究报告，但是我们对鸡蛋的探索还是意犹未尽，鸡蛋作为我们生活中一种不可或缺的东西依然与我们同行，对鸡蛋的探索我们依然在继续。一、 课题研究的目的让大家更加了解鸡蛋，了解鸡蛋的物理特性。也让我们增加了学习物理的兴趣。体会到了探索的快乐。二、 课题研究的方法1. 上网上查找有关鸡蛋的资料2. 自己做实验探索有关鸡蛋的结构3. 询问老师一些关于鸡蛋的知识三、 课题研究的内容1. 鸡蛋的基本构造2. 与鸡蛋有关的建筑物3. 鸡蛋在大气受力热量等方面的性质四、 课题的实施1. 解刨鸡蛋探寻鸡蛋的物理结构（2010年10月9日星期六）2. 上网查找鸡蛋的有关资料（2010年10月16日星期六）3. 验证液体蒸发现象、热胀冷缩及大气压的存在（2010年10月23日星期六）4. 探索沉浮现象探究及惯性摩擦阻力现象（2010年10月30日星期六）5. 探索分子的运动现象物体的稳定平衡现象（2010年11月6日星期六）6. 全体成员参与捏鸡蛋竖鸡蛋（2010年11月13日星期六）7. 填写并完成有关报表（2010年1