病毒防護(hù)話題在物理中考中的可能應(yīng)用

丁曉慶

【摘 要】 現(xiàn)今，工作生活中對病毒的科學(xué)防護(hù)顯得非常重要，2020年各市物理中考考題中都有以病毒防護(hù)為素材的命題。本文從初中物理考點(diǎn)切入，選取幾個(gè)大家非常熟悉的幾個(gè)案例，分析病毒防護(hù)中的相關(guān)物理考點(diǎn)，突顯物理知識在生活中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】 病毒? 防護(hù)? 物理考點(diǎn)

在整個(gè)2020年對人類生活與經(jīng)濟(jì)影響最大、最直接的事件莫過于新病毒在全球的爆發(fā)，本文從初中物理中考的角度去分析與病毒防護(hù)相關(guān)的物理知識，并重點(diǎn)分析可能的命題點(diǎn)。

一、小小口罩中的物理考點(diǎn)

現(xiàn)在全世界公認(rèn)的，口罩在病毒防護(hù)中起到了非常關(guān)鍵的作用，以普通的醫(yī)用外科口罩為例，其主要材料為三層熔噴無紡布。

熔噴布，纖維直徑可以達(dá)到0.5-10μm，這些具有獨(dú)特的毛細(xì)結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維增加單位面積纖維的數(shù)量和表面積，從而使熔噴布具有很好的過濾性、屏蔽性、絕熱性和吸油性，可用于空氣、液體過濾材料、隔離材料、吸納材料、口罩材料、保暖材料及擦試布等領(lǐng)域。 無紡布：高強(qiáng)度、耐高溫性能好、耐老化、抗紫外線、延伸率高、穩(wěn)定性和透氣性好、耐腐蝕、隔音、防蛀、無毒。

對比上面資料，病毒大小只有約80nm，要比熔噴布的纖維直徑和孔徑小很多，就算口罩面料有三層，其孔徑對病毒的過濾作用很有限！不過這里可以在中考中設(shè)置長度單位換算這一考點(diǎn)。醫(yī)用外科口罩主要防護(hù)作用是熔噴布的靜電吸附作用，因?yàn)閹щ婓w可以吸引輕小物體，人們在配帶口罩呼吸時(shí)，很容易通過靜電吸附作用將病毒攔截下來。但靜電作用的長期保存需要一個(gè)干燥的環(huán)境，所以口罩外面兩層無紡布具有一定的防水性能，起到保護(hù)靜電吸附作用的目的，在這里可以設(shè)置物質(zhì)的物理屬性這一考點(diǎn)，讓學(xué)生通過對熔噴布介紹的材料閱讀，從中發(fā)現(xiàn)在口罩材料在病毒防護(hù)中起作用的物理屬性。

由于人們在呼吸過程中會不斷產(chǎn)生水汽，增加口罩的濕度，所以一次性外科口罩一般連繼使用4個(gè)小時(shí)后就需要及時(shí)丟棄，現(xiàn)在病毒在全球大暴發(fā)，口罩對市場而言是供不應(yīng)求！中考中可以設(shè)計(jì)幾個(gè)延長口罩使用時(shí)間的方面，讓學(xué)生選擇其中正確的，或是指出其中錯(cuò)誤的地方，舉例如下：

案例：小明外出取快遞，醫(yī)用外科口罩只戴了20分鐘，他為了以后可以多次使用該口罩，用洗衣液和清水將口罩清洗干凈后掛在陽臺進(jìn)行晾曬，以備明天可以繼續(xù)使用。

在這一案例中，清洗口罩的過程會使熔噴布的靜電吸附作用消失，所以不能這操作。再比如說將使用過的醫(yī)用外科口罩在沸水中燙煮，這一方法也是行不通的。其實(shí)正確的做法是在平時(shí)生活中可以將使用時(shí)間較短的一次性外科口罩掛在陽臺通風(fēng)處晾曬幾日后繼續(xù)使用，或直接用紫外線病毒滅活半小時(shí)后使用，總之一定要保護(hù)好口罩的靜電吸附作用。當(dāng)然，如果佩戴口罩去過醫(yī)院等高危地方后，口罩還是要及時(shí)丟棄，不要重復(fù)使用。

對于這一類開放性問題，在考試中我們完全可以改編為閱讀材料題考查學(xué)生。

二、分析N95口罩物理原理 識別自制口罩的防病毒能力

另一類防護(hù)效果更好，使用時(shí)間更長的口罩要數(shù)N95口罩了，3M的N95口罩上裝有一個(gè)呼氣閥，如圖，呼氣閥只有在呼氣時(shí)能才打開，吸氣時(shí)關(guān)閉，可以使使用者呼吸更為順暢一些，但這種口罩的呼氣閥利用負(fù)壓原理工作，對病毒的防護(hù)是防外不防內(nèi)，所以對于健康者配帶有保護(hù)意義，但如果是病毒攜帶者配帶，則會隨著每次呼氣對周圍環(huán)境造成污染，無法阻斷病毒的傳播。所以我們根據(jù)呼氣閥的這一工作原理也可以設(shè)計(jì)一個(gè)中考考題。

現(xiàn)在我們都知道外出要佩戴口罩，但一次性口罩還有很難買到，所以人們腦洞大開，自行制作了形形色色的口罩，其實(shí)其中許多自制口罩對病毒沒有什么防護(hù)效果。很樣的自制口罩對病毒真正有效而且可以多次使用呢？在三防課上，用大可樂瓶、活性炭、紗布和棉布等材料自制的防毒面具，這個(gè)像豬嘴一樣的防毒面具雖說樣子丑了些，但大量細(xì)顆粒的活性炭對病毒的吸附和過濾效果還是不錯(cuò)的。

三、病毒防護(hù)中的其他相關(guān)物理考點(diǎn)

除了以上提到的病毒防護(hù)中的物理知識外，還有其他許多物理知識可以應(yīng)用到病毒防護(hù)中，可作為中考物理的命題素材，現(xiàn)舉幾例如下：

1. 紫外線滅菌燈：紫外線有殺菌消毒的作用。

2. 醫(yī)用防護(hù)服應(yīng)使用什么樣特性的面料制作效果比較好？要耐磨、不易破損、氣密性好，否則起不到防護(hù)的效果。

3. 穿上防護(hù)服后，由于呼吸的原因，在隔離面罩上的水氣會越積越多，會影響到使用者的視線，這些小水滴是如何形成的？這個(gè)考的是物態(tài)變化中的液化現(xiàn)象，又該如何可以有效消除它呢？提出改進(jìn)意見。

4. 醫(yī)用橡膠手套的內(nèi)外兩面如何很好的區(qū)分？橡膠手套內(nèi)外兩個(gè)面外觀差不多，正反不易區(qū)分，在佩戴時(shí)可以從摩擦力的角度去區(qū)分，橡膠手套內(nèi)側(cè)要比外側(cè)要光滑一些，這樣易于佩戴，外側(cè)摩擦力大一些，這樣戴上手套后抓握物品時(shí)摩擦力要大一些。

5. 預(yù)防病毒傳播的一個(gè)最重要措施就是保持社交距離，智能駕駛、無人機(jī)配送等技術(shù)的運(yùn)用都能減少人與人之間不必要的接觸，這里面可以發(fā)掘出電磁波、能的轉(zhuǎn)化、機(jī)械效率、做功、功率的計(jì)算等許多物理考點(diǎn)。

四、總結(jié)

以病毒爆發(fā)為素材，我們可以從中挖掘出許多中考物理考點(diǎn)，有長度單位、物質(zhì)的物理屬性、靜電的吸附作用、紫外線作用、摩擦力問題、物態(tài)變化、內(nèi)外壓強(qiáng)差分析等等，這一話題的研究充分體現(xiàn)了生活、物理、社會這一主題，讓初中生能夠認(rèn)識到學(xué)習(xí)物理是有用的。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉炳晟，李容.義務(wù)教育教科書·物理（8年級上冊）[M]，南京：江蘇鳳凰科技出版社，2012.

[2] 教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M]，北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.