1、敢于质疑 勇于探究
对一道物理竞赛题的思考
周树民
(镇江市第三中学,江苏 镇江 212001)
在刚刚结束的江苏省第14届初中应用物理知识竞赛的试题中,有这样一道填空题：“蒸包子的蒸笼往往有好几层叠在一起，但几层的包子并不是一齐被蒸熟，而是______的包子最先被蒸熟”。评分的答案是“上层”。我请教老教师这道题目，他们告诉我，这其实是一道20多年前就出现的题目答案当然是“上层”。因为温度高的蒸气密度小，当然应该停留在蒸笼的最上层。
这是一道不错的题目，因为物理来源于生活，这道题出的就是生活中的物理知识。但是答案符合实际情况吗？带着这个疑问，我跑了几家蒸包子的小吃店，向里面的师傅
2、请教，答案却有两种。一种观点认为下层的包子先熟。他们的蒸法是将几笼包子做好一起放在锅上蒸。根据他们的经验，如果蒸笼内包子的馅心是一样的，检查包子有没有蒸熟，只要把上面的盖子拿掉，看一下最上层的包子有没有熟，就可以判断整笼包子有没有熟。如果包子的馅心不一样，开始蒸之前总是把较难熟的包子放在最下层。另一种观点则认为，上层的先熟。他们的蒸法是做好第一笼包子后就放在锅上蒸，再做好每二笼放在第一笼的下方，然后依次进行。
这道题目的意思究竟指的是哪一种蒸法呢？显然是第一种，因为既然要判断哪层先熟，就应该是几层包子同时蒸，如果按照第二种蒸法，上层包子蒸的时间就会比下层的长，失去可比性。
评分的答案与事截
3、然相反。
既然高的蒸气密度小,应该停留在蒸笼的最上层,那么为什么第一种蒸法会导致下层筷子先熟呢?其实高温蒸气停留在上层这种现象,只能是针对静止气体来说是可能的,但蒸笼内的蒸气是流动的!做个类比:在做”观察水的沸腾”的实验中,水沸腾之前,气泡在上升过程中,体积是逐渐变小的.其公认的主要原因就是沸腾前上方和下方水的温度没有达到平衡,上方的水温低于下方,气泡内的水蒸气在气泡上升过程中不断遇冷液化,使气泡内的水蒸气不断变少.同样道理,高温蒸气来自于蒸笼下方的小的汽化,高温蒸气在上升的过程中先与下层的包子接触,产生液化放热,使下层的包子先升温,然后再与上方的低温气体产生热传递,才能使上方的温度也逐渐升
4、高,也就是说在蒸笼内的上下达到平衡以前,上方的温度总是低于下方的温度,这样才能形成对流这种较快的热传递.那么下层包子先熟的原因也就不难理解了.
做个实验来验证一下吧.我找来两只蒸笼,用钻头分别在两个蒸笼的侧壁各开一个小孔,将两只温度计分别插入蒸笼内,装好包子后,分别放在蒸笼的最上层和最下层(蒸笼一共有6层,每层内都装有包子),读出初始温度,然后将6层包子一起放在盛有沸水的锅的上方进行加热,每隔1min读一次温度计的示数.将实验数据记录在表1中(12分钟后包子出笼).
表1
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
5、
7
8
上层温度/oC
18
18
19
38
68
97
100
100
100
下层温度/oC
18
78
98
100
100
100
100
100
100
从实验数据可以看出,下层温度比上层温度提早3min达到100oC,并且在第6min以后的时间内,上层和下层的温度相同,根本不存在高温蒸气停留在蒸笼的上层,低温蒸气停留在下层的现象.也就是说如果上层和下层的包子是同样的,那么下层的包子就应该比上层的约早蒸熟3min.其实前文所说的第二种蒸法(把第二笼包子放在第一笼的下方,而不是放在其上方)也可以间接地证明,下层的包子先熟。
这道竞赛题目的答案的纠正应该可以带给我们一些思考.这道题目20多年,可谓”经典”，但是答案也错了20多年，这么长时间以来就没有人怀疑过这道题目的答案吗？实践是检验理论的最终标准，闭门造车和想当然是不行的.敢于质疑、是素质教育的重要理念.我想作为教育工作者,要使我的下一代成为出色的一代人,就要教育他们不要迷信经典和权威,要有敢于质疑的品质,敢于通过实验来进行验证和探究.
刊登于国家级教育期刊《物理教师》2004年第10期
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