病毒防护话题在物理中考中的可能应用

丁晓庆

【摘 要】 现今，工作生活中对病毒的科学防护显得非常重要，2020年各市物理中考考题中都有以病毒防护为素材的命题。本文从初中物理考点切入，选取几个大家非常熟悉的几个案例，分析病毒防护中的相关物理考点，突显物理知识在生活中的应用。

【关键词】 病毒  防护  物理考点

在整个2020年对人类生活与经济影响最大、最直接的事件莫过于新病毒在全球的爆发，本文从初中物理中考的角度去分析与病毒防护相关的物理知识，并重点分析可能的命题点。

一、小小口罩中的物理考点

现在全世界公认的，口罩在病毒防护中起到了非常关键的作用，以普通的医用外科口罩为例，其主要材料为三层熔喷无纺布。

熔喷布，纤维直径可以达到0.5-10μm，这些具有独特的毛细结构的超细纤维增加单位面积纤维的数量和表面积，从而使熔喷布具有很好的过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性，可用于空气、液体过滤材料、隔离材料、吸纳材料、口罩材料、保暖材料及擦试布等领域。

无纺布：高强度、耐高温性能好、耐老化、抗紫外线、延伸率高、稳定性和透气性好、耐腐蚀、隔音、防蛀、无毒。

对比上面资料，病毒大小只有约80nm，要比熔喷布的纤维直径和孔径小很多，就算口罩面料有三层，其孔径对病毒的过滤作用很有限！不过这里可以在中考中设置长度单位换算这一考点。医用外科口罩主要防护作用是熔喷布的静电吸附作用，因为带电体可以吸引轻小物体，人们在配带口罩呼吸时，很容易通过静电吸附作用将病毒拦截下来。但静电作用的长期保存需要一个干燥的环境，所以口罩外面两层无纺布具有一定的防水性能，起到保护静电吸附作用的目的，在这里可以设置物质的物理属性这一考点，让学生通过对熔喷布介绍的材料阅读，从中发现在口罩材料在病毒防护中起作用的物理属性。

由于人们在呼吸过程中会不断产生水汽，增加口罩的湿度，所以一次性外科口罩一般连继使用4个小时后就需要及时丢弃，现在病毒在全球大暴发，口罩对市场而言是供不应求！中考中可以设计几个延长口罩使用时间的方面，让学生选择其中正确的，或是指出其中错误的地方，举例如下：

案例：小明外出取快递，医用外科口罩只戴了20分钟，他为了以后可以多次使用该口罩，用洗衣液和清水将口罩清洗干净后挂在阳台进行晾晒，以备明天可以继续使用。

在这一案例中，清洗口罩的过程会使熔喷布的静电吸附作用消失，所以不能这操作。再比如说将使用过的医用外科口罩在沸水中烫煮，这一方法也是行不通的。其实正确的做法是在平时生活中可以将使用时间较短的一次性外科口罩挂在阳台通风处晾晒几日后继续使用，或直接用紫外线病毒灭活半小时后使用，总之一定要保护好口罩的静电吸附作用。当然，如果佩戴口罩去过医院等高危地方后，口罩还是要及时丢弃，不要重复使用。

对于这一类开放性问题，在考试中我们完全可以改编为阅读材料题考查学生。

二、分析N95口罩物理原理 识别自制口罩的防病毒能力

另一类防护效果更好，使用时间更长的口罩要数N95口罩了，3M的N95口罩上装有一个呼气阀，如图，呼气阀只有在呼气时能才打开，吸气时关闭，可以使使用者呼吸更为顺畅一些，但这种口罩的呼气阀利用负压原理工作，对病毒的防护是防外不防内，所以对于健康者配带有保护意义，但如果是病毒携带者配带，则会随着每次呼气对周围环境造成污染，无法阻断病毒的传播。所以我们根据呼气阀的这一工作原理也可以设计一个中考考题。

现在我们都知道外出要佩戴口罩，但一次性口罩还有很难买到，所以人们脑洞大开，自行制作了形形色色的口罩，其实其中许多自制口罩对病毒没有什么防护效果。很样的自制口罩对病毒真正有效而且可以多次使用呢？在三防课上，用大可乐瓶、活性炭、纱布和棉布等材料自制的防毒面具，这个像猪嘴一样的防毒面具虽说样子丑了些，但大量细颗粒的活性炭对病毒的吸附和过滤效果还是不错的。

三、病毒防护中的其他相关物理考点

除了以上提到的病毒防护中的物理知识外，还有其他许多物理知识可以应用到病毒防护中，可作为中考物理的命题素材，现举几例如下：

1. 紫外线灭菌灯：紫外线有杀菌消毒的作用。

2. 醫用防护服应使用什么样特性的面料制作效果比较好？要耐磨、不易破损、气密性好，否则起不到防护的效果。

3. 穿上防护服后，由于呼吸的原因，在隔离面罩上的水气会越积越多，会影响到使用者的视线，这些小水滴是如何形成的？这个考的是物态变化中的液化现象，又该如何可以有效消除它呢？提出改进意见。

4. 医用橡胶手套的内外两面如何很好的区分？橡胶手套内外两个面外观差不多，正反不易区分，在佩戴时可以从摩擦力的角度去区分，橡胶手套内侧要比外侧要光滑一些，这样易于佩戴，外侧摩擦力大一些，这样戴上手套后抓握物品时摩擦力要大一些。

5. 预防病毒传播的一个最重要措施就是保持社交距离，智能驾驶、无人机配送等技术的运用都能减少人与人之间不必要的接触，这里面可以发掘出电磁波、能的转化、机械效率、做功、功率的计算等许多物理考点。

四、总结

以病毒爆发为素材，我们可以从中挖掘出许多中考物理考点，有长度单位、物质的物理属性、静电的吸附作用、紫外线作用、摩擦力问题、物态变化、内外压强差分析等等，这一话题的研究充分体现了生活、物理、社会这一主题，让初中生能够认识到学习物理是有用的。

参考文献

[1] 刘炳晟，李容.义务教育教科书·物理（8年级上册）[M]，南京：江苏凤凰科技出版社，2012.

[2] 教育部.义务教育物理课程标准[M]，北京：北京师范大学出版社，2011.

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