运用物理知识增强安全意识

运用物理知识增强安全意识

陈新生

浙江省余姚市第八中学陈新生

近年来，广大中小学生出现安全事故的新闻不断见诸报端。这些安全事故给学生本人，家长及学校造成了巨大的悲痛，带来了难以挽回的损失。国家领导人和教育主管部门也多次要求对学生加强安全教育，曾指出:“在学校中要注意进行有关安全方面的教育，在学生中尤应加强这方面的知识教育，千万不可掉以轻心。”可以说，加强安全教育、提高学生的安全意识已经成了学校教育的一个重要方面。实际上，现实生活中很多安全问题与高中物理知识有很紧密的关联。在开展新课程改革的今天，广大物理教师应该担负起这个重要的使命，在平时教学中结合物理知识分析各类可能出现的安全事故实例，或在学校专门开设安全教育讲座。现举具体事例加以说明，希望能起到抛砖引玉的作用。

1.对学生进行交通安全知识的教育

交通工具不仅给人们带来了出行的便利，但同时也给人们带来了很多安全隐患。教育学生严格遵守交通规则，提高自我保护意识。

事例1很多人不走人行道，看看左右30～40m内没有车，自认为快跑就穿过马路了。岂不知一辆以60km/h行驶的汽车，不到两秒钟就来到眼前，即使汽车司机在30m远处发现情况采取刹车措施，司机的反应时间约为0.75s。设刹车时摩擦因数为0.60，请问汽车要经过多长时间就可以走完30m的距离呢？

这是取材于现实生活中我们可能经常会碰到的事例。

首先，v0＝60km/h＝16.7m/s

在0.75s的反应时间内，汽车匀速行驶:L1＝16.7m/s×0.75s＝12.5m

剩下的17.5m汽车是减速行驶：

a＝μg＝0.6×10＝6m/s2

由17.5＝v0t－at2，17.5＝16.7×t－×6×t2

解得：t1＝1.4s和t2＝4.17s（此解表示汽车在减速为零以后又在做反方向的加速运动，这与实际情况不符故舍去）

司机从发现情况到做出制动决定起，经（0.75＋1.4）2.2s，汽车已行驶了30m，到达了人的面前。而人要跑过一条20m宽的马路最快也要3s。此时汽车到达人面前的速度：

vt＝v0－at＝16.7－6×1.4＝8.3m/s≈30km/h

以这样的速度冲撞人，伤亡事故就无法避免。由于冲撞时间极短，大多为毫秒级，那么在这极短的时间内，产生的加速度a’＝＝＝8300m/s2。据测试，人体受力最脆弱的部位是人体头部，它的最大承受力为22.8千牛。假设人的头部质量为5kg，如发生上述碰撞，则头部受力：f＝ma’＝5×8.3×103＝41.5千牛，远大于人体头部能承受的最大受力。

因此，根据交通法规的规定，汽车每到人行横道前，司机要根据人行横道上的行人情况预先减速或做好减速准备。而在无人行横道的地方，司机没有思想准备，过马路的人又突然起动，最容易出现交通事故。因此，横过马路必须走人行横道线，不得随意穿行。骑自行车拐弯时必须提前举手示意，不得突然拐弯。

2.对学生进行生活常识方面的安全教育

事例2目前，高压锅已被广大家庭使用，用它来做饭，煮东西十分快捷。高压锅顾名思义，是其锅内压强很大。众所周知，高压锅中央喷气孔上套有一个限压阀，如果锅内压强足够大，则可将限压阀顶起来喷气。

若某高压锅的限压阀质量为0.1kg，喷气孔直径为0.3cm，则高压锅内的最大压强为：

p＝p0＋＝1.0×105＋＝2.4×105Pa

也就是当锅内的压强为2.4×105Pa（为大气压强的2.4倍）时即可顶开限压阀喷气。

设锅的直径为24cm，则此时锅盖所承受的向上的额外压力约为：

F＝△p·S＝1.4×105×3.14×()2＝6330N

如果限压阀被外力压住或喷气孔被异物堵住时，高压锅内压强达到2.4×105Pa时仍不能排气，这时锅内压强继续增大，这将会导致爆炸甚至酿成惨祸。因此每次使用高压锅时需检查喷气孔是否通畅；不购买劣质高压锅；高压锅过了使用安全期后必须立即更换，才能杜绝此类事故发生。

此外，当锅内的压强为2.4×105Pa时，锅内温度已大于100℃。我们知道，在1标准大气压下水的沸点是100℃，而随着压强升高水的沸点要升高。设压强每增加3.6×103Pa水的沸点相应增加1℃，则此时锅内的最高温度可达138℃。此时若取下限压阀，大量高压高温的气液混合体喷涌而出，若接触到人体的脸、手等部位，将酿成十分严重的烫伤事故。故绝不能打开正在使用的高压锅，必须等待高压锅冷却后，才可取下限压阀，再打开高压锅。

事例3为了防止森林火灾，在森林中不允许随便扔透明的饮料瓶。通常的透明饮料瓶是圆柱形的，如果里面残留着水，或者雨水进入透明饮料瓶后，装有水的透明饮料瓶相当于一个凸透镜，对光线具有会聚作用。当太阳光(可以看作是平行光)照射到这个相当于凸透镜的饮料瓶时，它就会把太阳光会聚在这个凸透镜的焦点上，于是焦点处温度就会升高，当温度达到枯叶的着火点时，就可能引起森林火灾。

安全教育是生命教育，只要我们教师在教学过程中始终坚持安全教育，就能使学生逐渐形成良好的安全意识，懂得安全是健康生活的基本保证，确立珍爱生命、注意安全的生活态度。