電風扇在物理教學中的妙用

隨著我國經濟的上升，許多中小縣城甚至鄉鎮的中學教室里都配有電風扇。它是物理教學很好的身邊實驗儀器，利用它可以做許多物理實驗。

1．視覺暫留實驗

景物引起的人的視覺印象，在景物消失後還能在視網膜上保持0．1秒的時間叫視覺暫留。電影就是利用視覺暫留這個特性製成的。

打開電風扇，電風扇慢慢轉動起來，然後穩定旋轉。開始，我們能很清楚地看到扇葉的數目（一般為三片），後來就扇葉數目就很多。這就是視覺暫留的效果。

2．蒸發吸熱實驗

液體在蒸發過程中要吸收熱量，而風可以加速蒸發的速度，從而使人感覺更涼爽。學生卻錯誤地認為風把熱量吸收。

打開電風扇，使電風扇高速轉動起來。先用水把臉抹濕，站在高速旋轉的電風扇下，臉明顯感覺到涼爽。然後把臉上的水擦乾，再次站在高速旋轉的電風扇下，臉上就沒有先前那樣涼意了。這實質就是水蒸發吸熱的原因，而不是風能夠吸熱。我們沒有抹水，也能感覺涼爽，那是因為人類汗腺的作用。如果汗腺出現了問題，在高溫天氣會出現了中暑現象。大家親身做實驗，對蒸發吸熱的知識就能夠清楚認識了。

3．慣性實驗

一切物體都有保持原來的勻速直線運動或靜止狀態的性質叫做慣性。

打開電風扇，使電風扇高速轉動起來，穩定一會兒，把電風扇電源迅速關閉。可以觀察到電風扇要經過比較長的時間才慢慢停止下來。它不能立即停止的原因就是慣性。

4．作用力和反作用力實驗

例1　吊在天花板上的電風扇，靜止不動時對天花板的拉力為T1。電風扇水平勻速轉動後，對天花板的拉力為T2，這兩種情況下拉力的關係是T1____T2。（填：＞，＜或＝）

因為當電風扇轉動起來以後，扇葉把空氣推向下方。即扇葉對其下方的空氣有向下的力，根據「物體間力的作用是相互的」可知：空氣對扇葉同時也有向上的力，因此電風扇在豎直方向上受到3個力的作用，即：豎直向下的重力；豎直向上的豎桿對電風扇的拉力和空氣對電風扇向上的力。所以，電風扇轉動後豎桿對電風扇的拉力一定要比靜止的時候減小。這樣，我們完全沒有必要擔心電風扇轉動起來以後會因為承受的力增大而掉下來。

5．圓周運動實驗

圓周運動分為變速圓周運動和勻速圓周運動。電風扇從啟動到最後穩定旋轉的過程是做變速圓周運動，最後穩定轉動就是勻速圓周運動。圓周運動的線速度v、角速度ω、周期T（頻率f）和轉速n，就可以在旋轉的電風扇上講解了。

結合視覺暫留原因，能出現有趣的物理問題。

例2　電風扇在閃光燈下運轉，閃光燈每秒鐘閃光30次。風扇的葉片有三個，均勻安裝在轉軸上，如圖1所示。轉動時觀察者感覺葉片不動。則風扇的轉速是_____轉/分。如果觀察者感覺葉片有六隻，則風扇的轉速是______轉/分（電動機的轉速每分鐘不超過1400轉）。

（答案：600或1200；300或900）。

6．動量矢量性實驗

物體的質量m和速度v的乘積mv叫做動量，物理公式為。它的矢量性是學生的盲區，認為只要物體在運動，其動量一定不為零。

當電風扇穩定在高速旋轉下，其動量卻為零！由軸對稱性，利用微元法很容易理解其原因。它有利地使學生建構動量的矢量性。

7．共振實驗

當驅動力的頻率等於振動物體的固有頻率時，受迫振動的振幅最大。這種現象叫做共振。

1905年3月2日俄國國家杜馬計劃在道利達宮召開一次會議，為了給會議廳通風，開動了閣樓上的一個小型電風扇，不料卻引起共振，導致會議廳天棚塌下。為此，著名作家亞歷山大·格林事後發表了一篇諷刺詩：

鮮紅的杜馬波濤迭起，

沙沙的風聲里，

天棚墮地……

……

我心中的不安可以平息，

把對自由、土地的幻想深埋在心底，

展開緊蹙的眉頭，

透過天棚的裂隙我看到了上帝。

8．摩擦起電實驗

電風扇用久以後，扇葉的下面很容易沾上很多灰塵，什麼原因呢？

因為電風扇在工作時，由於扇葉和空氣相互摩擦而使扇葉帶上了靜電，帶電的物體能夠吸引輕小物體，從而吸收室內飄浮的細小灰塵，造成扇葉的下面很容易沾上很多灰塵。

9．類比電場強度實驗

電場強度是電學中重要的一個物理量，它看不見、摸不著，卻是客觀存在的實物。如何去研究它？是利用它的特性：對放入其中的電荷有力的作用，但與放入的電荷無關。用身旁的電風扇可以很好地進行類比實驗。

打開電風扇，電風扇旋轉著。我們怎麼知道它有風？因為我們感覺到涼爽、我們的衣服在飄動、我們的書本在翻動、放在桌子上的紙張會被吹走……這些現象都是風有具有的特性，利用這樣的特性，就可以知道有風了，並且可以研究風了。

10．非純電阻實驗

對於純電阻元件，歐姆定律成立，熱功率等於電功率；當電路中有電動機、電解槽等非純電阻用電器時，歐姆定律不成立，電能要分別轉化成機械能、化學能等，只有一部分轉化成內能，這時電功率大於熱功率，二者並不相等。

電風扇就是一個非純電阻用電器，電能大部分轉化為機械能──風能。

11．工作原理

電風扇的品種繁多、規格各異，但結構大體相同。均由電動機、扇葉、網罩、支承機構、控制機構和搖頭機構等部分組成。其中電動機是電風扇工作的主要部分，工作原理是感應電動機原理，綜合了電學和磁學的知識。

上面列舉的電風扇實驗，覆蓋了物理學的力、熱、電和磁領域。所以，只要我們做生活的有心人，物理實驗隨處可見，實驗儀器隨手可得。

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