對初中物理教材中一個知識點的商榷

黃有全　李桂平　周志光

一、引言

《義務教育課程標準實驗教科書物理八年級上冊》(人教版)在“熔化與凝固”一節(jié)中提出：“融雪的天氣有時比下雪還冷，這種說法有道理嗎?”與教材對應的教師教學用書中解釋：“這種說法是有道理的，因為雪熔化時要吸收空中大量的熱，使空氣的溫度降低?！蹦壳爸鲗У挠^點是化雪比下雪更冷。但是。由物理常識可知：下雪一般要低于0℃，化雪要高于0℃。到底是下雪冷還是化雪冷?為此我們設計了氣溫數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，并對下雪、化雪氣溫進行采集、存儲和對比分析。

二、實驗設備介紹

為采集氣溫數(shù)據(jù)，我們設計了一個氣象數(shù)據(jù)實時采集處理系統(tǒng)。系統(tǒng)由溫度采集卡、數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡、計算機數(shù)據(jù)存儲處理系統(tǒng)三部分構成。

溫度采集卡由數(shù)字溫度傳感器、單片計算機、數(shù)據(jù)顯示器、數(shù)據(jù)傳送模塊和控制軟件等構成。數(shù)字溫度傳感器采用美國DALLAS公司的DS18820，測量分辨率為0.0625℃，測溫范圍-55℃~+125℃，測量精度±0.5℃。測量溫度可以在采集卡上顯示，同時通過網(wǎng)絡傳送給作為上位機的計算機。對溫度采集卡進行校驗，冰水混合物的測量溫度為0.1℃。通過恒溫箱檢測，在-18℃～50℃范圍內的誤差為±0.3℃。

計算機數(shù)據(jù)存儲處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)采集前端界面、查詢系統(tǒng)構成。使用Microsoft的SQL Server定義要保存的數(shù)據(jù)庫結構和數(shù)據(jù)庫服務器，保存海量數(shù)據(jù)信息，并可以將數(shù)據(jù)導出為Excel等需要的格式。通過數(shù)據(jù)采集軟件前端界面改變溫度采集模式、設置采集時間間隔、選擇溫度采集卡、調用溫度查詢系統(tǒng)、調整網(wǎng)絡通信格式等。

三、下雪融雪過程溫度對比

2007年冬天，中國南方經(jīng)歷罕見的低溫冰雪天氣。在整個冰雪天氣的過程中，我們對天氣情況進行了詳細的記錄，并對溫度進行了連續(xù)采集和存儲。

采集溫度的地點是湖南省長沙市市區(qū)人口密度不大的大學校園，采集點是室外，建筑物北面，距離地面高度1.5m和12m的兩個點。從2008年1月12日到2008年2月8日，溫度采集時間間隔為60～180秒，采集溫度數(shù)據(jù)二萬余個。盡管因為停電等原因暫停了部分時間段的溫度采集，但并未影響到下雪和化雪關鍵時段的溫度數(shù)據(jù)。長沙市經(jīng)歷了冰凍天氣和四次明顯的下雪和化雪過程。具體溫度及下雪化雪和積雪情況見表1。

從表1可以看出，每次下雪時段最高氣溫、最低氣溫和平均氣溫都比對應的化雪時段的氣溫低。下雪過程共八次，下雪的平均最高溫度、平均最低溫度和總平均溫度分別是：-0.91℃、-1.79℃和-1.51℃?；┻^程共四次，化雪的平均最高溫度、平均最低溫度和總平均溫度分別是：3.53℃、-0.5℃和2.1℃。

四、結論及建議

初中物理和教參關于融雪冷的結論值得商榷，其解釋也具有片面性。氣溫的形成是復雜的，下雪時水凝固為冰放出熱，對氣溫有影響，但是對氣溫影響更大的是伴隨下雪而來的強冷空氣活動；冰雪熔化為水吸收熱，會使氣溫降低，但是融雪時一般天氣轉好轉晴，陽光照射程度增加，對氣溫的影響大得多。

2008年1月12日到2008年2月8日，湖南省長沙市經(jīng)歷了八次下雪和四次化雪過程，我們用自己設計的氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動采集二萬余個氣溫數(shù)據(jù)并記錄了下雪、積雪和化雪情況。通過對采集的氣溫數(shù)據(jù)分析可知，化雪氣溫與下雪氣溫相比，化雪的平均最高溫度、平均最低溫度和總平均溫度分別高：4.44℃、1.29℃和3.61℃。下雪比化雪更冷。

建議初中物理教材和教師教學用書將下雪冷還是融雪冷的問題作為發(fā)散思維教學案例，不給出結論，鼓勵學生進行獨立思考和實驗。在取得共識前將該結論從初中物理教材和教參中刪除。

(責任編輯孫曉雯)