“万变”求其“宗”,思维得发展

“万变”求其“宗”，思维得发展

摘要：定性讨论被水银柱封闭或隔离的一定质量理想气体在状态变化过程中，水银柱的移动问题，对初学气体实验定律的学生来说这是一个难点，突破这一难点的教学关键，是教会学生掌握分析推理的思维方法。

关键词：水银；等温；压强；定性讨论

定性讨论被水银柱封闭或隔离的一定质量理想气体在状态变化过程中，水银柱的移动问题，对初学气体实验定律的学生来说这是一个难点，突破这一难点的教学关键，是教会学生掌握分析推理的思维方法。可以达到举一反三，事半功倍的效果。 一、单一封闭气柱的水银柱移动问题 1.封闭气体的温度变化与水银柱移动： 2.等温下水银柱的移动问题

外延1：若将试管从图1中甲位置缓慢地转到图1中乙、丙位置情况下，封闭气柱的水银柱又怎样移动呢？

通过上述分析形成定势思维，这样过程是有计划、有目的、有程序的认知活动。

外延2：当图1甲试管向上匀速运动，突然加速上升，加速下降，自由下落；在竖直平面内做圆周运动，刚好通过最高点、通过最低点等；图1丙试管沿水平方向匀速运动，突然向左、向右加速、向左减速、向右减速然后做匀速圆周运动，将它们捆在车上，车沿光滑斜面匀速下滑、自由下滑，加速下滑，加速向上滑等，同理可知

管中水银柱移动方向。

对于以上问题解决思维过程是复杂，首先我们分析是建立在“假设”基础上，然后根据气体实验定律，牛顿第二定律等对封闭气体、水银柱等分析的知识内涵丰富呈现“综合性”，推理判断因果性强呈现“逻辑性”。

二、两部分有相互牵连的封闭气体间水银柱的移动问题 现代教学理论认为：应加强培养学生理论思维方面的能力，而经验思维往往会把学习引入简单模仿和机械重复的歧途。 1．温度改变情况不下水银柱的移动问题：

解析：把u形管浸没在冷水中，由于热传递两段封闭气体的温度都降低，两封闭气体压强均减小，体积一个减少另一个增大，但直接用pv/t＝恒量推理较难。

方法3：将温度“外推”，运用极端假设法，封闭气体温度降低相同的度数，假设使它们的热力学温度都趋于零，则两边封闭气体的压强也趋于零，在重力作用下水银柱h的重心降低h减少（只能适用气体温度降低）。

方法4：采用极限假设法，由于在管中封闭气体压强小于左管中封闭气体的压强，现将有右管水银面上方视为真空。

外延1：将例2中u形管拉直后成水平状态，若把它原来水平平衡状态斜置于热水中，最后管子水银平衡，试说明管中水银柱怎样移动。

2.等温情况下水银柱的移动问题

解析：

方法1：抓住两封闭气体制内关系。封闭气体的温度可以认为不变，考虑液体很难压缩，说明封闭气体的总长度不变。

外延3：若将这个u型管平放，使两壁位于同一水平面上，倒置、向左倾斜、突然加速上升，两边封闭气体初温不同，升高不同温度或以一管为转轴做匀速圆周运动等，水银柱移动问题就迎刃而解。 总之，封闭气体中水银柱的移动问题处理方法：一般采用假设水银不移动。如果封闭气体的温度发生变化，由查理定律求得△p＝p1△t/t1，显而易见，升温后压强增加量大的哪部分气体将推动水银柱向压强增量减小量大的哪部分气体一方移动；可见假设法在水银柱移动问题应用上，先在题设条件和解题要求的前提下提出各部分封闭的气体体积不变的假设，然后结合有关物理理论和数学知识进行分析、推理、论证或计算。所以运用假设法解题可以获得一定的解题技巧和培养自己的逻辑推理能力，展开讨论有助于发展学生的思维品质，高效地培养和发展学生在物理学习中的创造性思维。

（作者单位 福建省福安一中）