※ 引述《dododino (喔耶~)》之銘言:
: 1.年級:國二
: 2.科目:理化
: 3.章節:
: 波
: 4.題目:
: 學生在跟我討論水在密度大的時候波速較快還是波速慢的時候
: (是在討論溫度啦 不過會影響的是密度所以這樣問)
: 我假設水波跟聲波都是波 所以情況一樣??
: 5.想法:
: 我認為密度大的時候應該比較快(像是固體>液體>氣體)
: 感覺排列的愈緊密 介質可以震動得更快所以能量可以傳的更快 (但一切都只是感覺)
: 如果以上敘述為真 那是不是水/冰的例子就不符合呢?!
: (還是因為水本來就特別 四度C的水密度也比冰大)
: 我也去知識+稍微看了一下沒有很懂~
: 能不能有讓國中生可以聽得懂得方法可以解釋呢~~
: 感謝解答~~
從聲速的角度出發(引用wiki的資料):http://0rz.tw/zPLKl
令聲速為c
c=sqrt(K/ρ)
sqrt:根號
K:bulk modulus
ρ:密度
從這裡可以很明顯看出,聲波不是只單單討論密度就可以找出答案的。
再去查冰和水的bulk modulus值(引用wiki的資料):http://0rz.tw/ktqBN
其中水= 2.2×10^9 Pa
冰= 9.1×10^9 Pa
這兩個值大略差了4倍多,
然而,這個值與水和冰的密度差相對大很多,
也因此實際上聲波在冰的傳播速率約為3200m/s
聲波在水的傳播速率約為1500m/s
然後附上一則網路上的討論:
師大物理教學示範實驗室:http://0rz.tw/r78Zd
再回到原po的問題,
如果是只看密度的情況下(也就是"剩下其它的條件"都固定),
那麼密度應會與聲波的波速呈正比。
但是在現實生活中,我們很難去單單只改變一個物體的密度。
而原po和學生原先討論溫度的改變也是如此,無法妄下定論。
如果要和國中生來講解的話,
可以從(1)聲速在乾空氣中與溫度呈正比
(2)聲速在不用種介質傳播速率不同,其中固體>液體>氣體
但是我們有知道一個物質要從固體變成液體、液體變成氣體、固體變成氣體,
這些大都是隨溫度上升而會發生的物理變化,
也就是說(1)→似乎與溫度呈正比
(2)→似乎與溫度呈反比
所以可以讓學生知道:「除非條件給定,否則沒辦法單從溫度去直接瞭解波速的結果。」
可以講上面的內容令學生思考,
學生也可以慢慢瞭解有些物理上的計算並不是就代表實際的結果,
很多現象都是要加上許多條件才能進行計算,
也因此題目上都要給足條件才可以進行出題。
當然可以試圖從公式的角度去解釋整個現象,
但是以一個國二的學生(現在應升國二第一次接觸理化,而非升國三在複習理化),
連原子、分子、壓力、動能等名詞或計算方式都沒有接觸過(連根號都不知道吧),
如果要這時候直接去解釋可能會令學生更加困惑。
但是對象只是個國中生,
要適度地控制授課內容以免使學生喪失對該科目的信心。
這也是有時候當你遇到學生亂開條件亂問問題時,
難免會講到:「這個問題高中(大學、研究所)才會教到。」
或者換個角度來想「連老師都不知道的問題,學生在學會不會太早?」
(因為這一題感覺較屬於大學範圍,才會這樣講)
所以可以先和學生講說:「等到學完OOO之後再來討論這個問題。」
當然,這也是靠老師自己去斟酌了。
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