小学科学苏教版五年级上册教师备课参考各单元辅助资料新版Word文档下载推荐.docx
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民俗技艺中的皮影戏,日、月食等都与影子有关。
当早晨的阳光从门窗的缝隙射入室内时,光是沿着直线行进。
夜晚手电筒和探照灯射出直线光束。
3小孔成像
在一个明亮的物体与屏幕间放一块挡板,挡板上开一个小孔,在屏幕上会形成物体的倒立实像,这种现象被称为小孔成像。
其原理是光在同种均匀介质中,不受干扰的情况下沿直线传播。
前后移动中间的挡板,像的大小也会随之发生变化。
各种颜色的光都能通过小孔后成像,如果物体是彩色的,像也是彩色的,像与物体的颜色完全一样。
小孔成像时,像的清晰程度与小孔的大小有关、跟小孔的形状无关,这种现象反映了光沿直线传播的性质。
小孔成像现象的发现是早期光学研究中揭示光的直线传播性的重要证据之一,也是后世照相、幻灯等技术诞生的物理基础。
大约两千多年以前,我国的学者墨翟(墨子)在《墨经》中记载了一系列关于光线成像、成影以及镜面反射规律的论述。
这是世界上最早的关于光学问题的论述,小孔成像就是其中一条。
书中不仅描述了光线通过小孔在墙壁上形成倒立实像的现象,还讨论了成像机制,正确地指出形成倒像的根本原因在于光的直线传播。
在西方,最早记载小孔成像现象的是古希腊哲学家亚里士多德。
他在《问题集》中记述了阳光穿过树叶的间隙在地上成像的现象,并尝试对其原因进行讨论。
不过他给出的解释基本上是错误的。
此后,直到公元10世纪,阿拉伯学者海赛姆才对小孔成像的原理给出了正确的解释。
这一工作与海赛姆的其他光学发现一样,后来传入欧洲,成为文艺复兴后欧洲相关研究的基础。
4古代关于视觉的解释
在古希腊时代,有三种理论来解释视觉:
一是发射说,从人眼发出视线到达物体。
毕达哥拉斯、柏拉图等都持这种看法。
二是进入说,物体发出影像到达人眼。
伊壁鸠鲁、卢克莱修等人主张这种看法。
三是相遇说,人眼和物体各发出某种东西在空中相遇而产生视觉,亚里士多德就是这么认为的。
到了中世纪,阿拉伯科学家海赛姆在《光学之鉴》中首次驳斥了古希腊学者的观点,即光线从眼睛里出来,从物体上反射回来,然后回到眼睛。
他用解剖学的方法描述了眼睛的构造,解释光线是如何进入眼睛,被聚焦并投射到眼睛的后面。
他是第一个提出视觉是由于有光进入眼睛的人。
5牛顿的光学研究
从1663年起,牛顿(1643—1727)开始自己磨制透镜并且对望远镜的结构和性能产生了兴趣。
这是他从事创造性的光学工作的开始,这时他才20岁。
1665—1666年,剑桥大学因鼠疫流行而关闭,牛顿回到故乡住了十八个月。
1666年,他用一个三棱镜将阳光分解成了七种色光。
1667年初,牛顿重返剑桥,此后大约十年的时间是牛顿光学研究的主要时期。
牛顿用自己磨制的棱镜使光折射到对面墙上,看到了鲜艳而强烈的彩色光谱。
他很惊奇地发现,光谱是长椭圆形而不是预期的圆形。
为了研究这个现象,牛顿进行了一系列探究实验,排除了各种可能外因,最终设计了著名的判决性实验。
从这个实验中牛顿观察到,每一色光从红到紫单独通过第二个三棱镜时,折射的现象逐渐变大,但颜色不会改变。
因此,牛顿提出,太阳光是由折射能力不同的几种光线混合而成的,每一种光线都是不能再分解的单纯色光。
根据这个结论,牛顿又进行了一些实验,列出了十三条有关光和色的本质的结论。
6彩虹的形成
彩虹,又叫虹,气象学中的一种光学现象,是阳光射入空中的水滴经折射和反射在雨幕或雾幕上形成的彩色圆弧,常见的有主虹和副虹。
主虹由外圈到内圈依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色,有时候在主虹的外侧可以看到外紫内红的副虹,即霓。
事实上,彩虹有无数种颜色,比如在红色和橙色之间有许多过渡色,但为了方便起见,只用七种颜色作为区分。
彩虹通常出现在下午雨后初晴时,这时空气中尘埃少而水滴多,天空的一边因为仍有雨云而较暗,观察者头上或背后因没有云的遮挡而出现阳光,彩虹就容易被看到。
此外,瀑布附近也常常出现彩虹;
在晴朗的天气里,背对阳光向空中洒水或喷水雾可以制造人工彩虹。
平行的太阳光束照射到水滴上时,从不同部位以不同角度入射,入射光经水滴折射、内反射后,向水滴外各个方向射出。
不过,出射光大部分是发散光,只有从某一适当部位以一定入射角射入水滴的光束,射出时仍保持平行,这时入射光和出射光的夹角最小,光的强度最大,形成彩虹。
光束在水滴中经过一次内反射形成的是主虹,经过两次内反射形成的是霓。
主虹常见的视半径约为42°
,霓常见的视半径约为50°
。
因为水对光有色散作用,不同波长的光在水滴中的折射率不同,从红光到紫光折射率依次变大,折射角也依次变大,但光在水滴内被反射,经过一次反射形成的彩虹的光谱是倒过来的,红光在上,紫光在下,经过两次反射形成的光谱恰恰相反,这也就是为什么主虹和霓的色序相反。
7色光三原色
人的眼睛是根据所看见的光的波长来识别颜色的。
可见光谱中的大部分颜色可以由三种基本色光按不同的比例混合而成,这三种基本色光是红、绿、蓝三原色光。
这三种光以相同的比例混合、且达到一定的强度,就呈现白色(白光);
若三种光的强度均为零,就是黑色(黑暗)。
这就是加色法原理。
加色法原理被广泛应用于电视机、监视器等主动发光的产品中。
色光三原色(加色法):
绿+蓝+红=白;
红+绿=黄;
蓝+绿=青;
红+蓝=品红。
第二单元热传递
1热传递
热传递亦称“传热”,是物质系统的能量转移过程。
它通过热传导、热辐射和热对流三种方式实现从一个物体到另一个物体(气体、液体、固体或其组合)的热量迁移。
在实际的传热过程中,这三种方式往往是相互伴随着进行的。
2热传导
热传导是介质内无宏观运动时的传热现象,在固体、液体和气体中均可发生。
但严格来说,只有在固体中才是纯粹的热传导,而流体即使处于静止状态,其中也会由于温度梯度所造成的密度差而产生自然对流,因此在流体中热对流与热传导同时发生。
3热对流
热对流是液体内较热部分和较冷部分通过循环流动使温度趋于均匀的过程。
对流产生的原因在于物体的热胀冷缩,流体受热后体积变大,质量不变,密度变小,在浮力作用下向上浮起,温度低的流体密度较大,向下流动。
热对流可分成两种类型:
(1)自然对流。
往往自然发生,例如大气因下层受热而产生上下循环流动。
(2)强迫对流。
指液体受到外力作用而产生的循环流动,如机械搅拌、气流受地形阻挡或另一种气流的冲击而产生的循环流动。
4热辐射
热辐射是物体以电磁波的形式向外传递能量的一种热传递形式。
与热传导、热对流不同,热辐射可以在真空中进行。
一切温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体都能产生热辐射。
温度愈高,辐射出的总能量就愈大,短波成分也愈多。
热辐射的光谱是连续谱,波长覆盖范围理论上可从0直至∞,一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。
因为电磁波的传播无需任何介质,所以热辐射是真空中唯一的传热方式。
5导热系数
导热系数亦称热导率,是表征物质热传导性能的物理量。
其定义为单位温度梯度(在1米长度内温度降低1开)在单位时间内经单位导热面所传递71的热量,单位是瓦/(米·
开)。
导热系数一般与压力关系不大,但受温度的影响很大。
纯金属和大多数液体的导热系数随温度的升高而降低,但水例外;
非金属和气体的导热系数随温度的升高而增大。
传热计算时通常取用物料在平均温度下的数值。
此外,固态物料的导热系数还与它的含湿量、结构和孔隙度有关。
一般含湿量大的物料导热系数大。
物质的密度大,其导热系数通常也较大。
金属含杂质时导热系数降低,合金的导热系数比纯金属低。
6热的良导体与不良导体
各种物质都能够传热,但是不同物质的传热本领不同。
善于传热的物质叫作热的良导体。
各种金属都是热的良导体,其中最善于传热的是银,其次是铜和铝。
不善于传热的物质叫作热的不良导体。
陶瓷、纸、木头、玻璃、皮革等都是热的不良导体。
最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。
除水银以外,液体都不善于传热。
气体比液体更不善于传热。
第三单元地球的表面和内部
1地球科学
地球科学是七大基础学科之一,是以地球系统(包括大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和日地空间)的过程与变化及其相互作用为研究对象的基础学科。
地球科学的范围很广,包括地质学、地理学,以及其他衍生学科,如海洋学、气象学和天文学,可谓纵横几万里,上下数亿年。
地质学探讨地球的历史与各部分组成,包括其演化和构造、岩石与矿产的分布;
海洋学研究海水的运动、海水的物理与化学性质及海底地形;
气象学分析大气的组成、构造和运动;
而有关地球起源、太阳系的形成和天体的运动变化,乃至宇宙的演化,均属天文学的研究范围。
人们意识到,地球科学与人类的生活息息相关,对地球的认识程度同世界各民族的起源、历史、文化乃至世界文明的进程紧密相连。
譬如,人们手上所戴的黄金和钻石饰品,都来自地球的矿产资源;
盖房子所用的沙、石、水泥,其原料也来自地球;
所吃的鱼虾,大都取自海洋;
气温的变化对生活的影响巨大;
天体的运行,也时时刻刻影响着我们。
因此,地球科学是一门很基础、很重要的学科。
2地形学的研究意义
地形学是研究地球表面形态特征及其发生、发展、结构和分布规律的学科。
其研究内容包括地球表面形态和形成动力的分析,地球表面形态的发生、发育规律和组成地貌的沉积物,还研究地形与人类活动的关系。
地形可以影响气候变化,造成气候的复杂性和多样性。
地形对于中国气候的影响最显著的有以下几个方面:
(l)山脉常为南北暖冷气团的障壁,以东西走向的山脉最为显著,形成山脉南北不同的气候特点。
例如,秦岭南坡温暖多雨,北坡寒冷少雨;
南郑和西安仅一山之隔,气温和年降水量的区别却很明显。
南郑1月平均气温为3℃,7月为26.7℃,平均年降水量为689.5毫米;
西安1月平均气温为-0.5℃,7月为28.1℃,平均年降水量为566.3毫米。
“一样春风有两般,南枝盛开北枝寒”则是形容南岭南北两侧气候差异的脍炙人口的名句。
(2)山地阻碍和影响了寒潮的路径,使得由北冰洋或西伯利亚流来的冷气团受层层山地的阻挡,路径迂回曲折。
不像北美洲那样,由于山脉以南北走向为主,北方来的冷气团可以长驱南下。
中国自西北侵入的寒潮最初是从西北向东南,以后又转成向南或向西南方向流动,而当寒潮到达中国东部平原后,则能一直深入到华南,这都是地形影响的结果。
(3)青藏高原的存在对空气运动的影响。
青藏高原阻碍着高空西风急流,造成急流分支与汇合等作用,这对于高原南北两侧的气压系统产生很大的影响,并且影响全国甚至全世界的大气环流,最明显的是加强了中国、印度和日本的季风。
(4)山地面向暖湿气流的一侧常为多雨的中心,如喜马拉雅山的南
坡、四川盆地的西缘、台湾中央山脉南段的西坡;
而背向暖湿气流的一侧常因焚风作用使气温增高。
中国长江以南冬春多雨,则是由于江南丘陵的地形阻碍,冷空气易于堆积,造成半稳定性的锋面。
(5)在自由大气中,高度每上升100米,温度减低0.6℃。
在山地也发生随高度升高而温度降低的现象,不过情况更要复杂一些。
因为在山区影响温度变化的不仅是高度,还有地形形态和坡向。
“人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开。
长恨春归无觅处,不知
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