《固体、液体和物态变化》的实验设计_创新

论文导读:：本文介绍人教版高中物理选修3-3第九章的一个实验解决方案，包括4个新创设的演示或学生实验，能够较好地突破此章的教学难点。
关键词：创新，实验，教学难点

 

人教社根据“新课标”编写的这套教材取名为“高中课程标准实教科书”，其中的“实验”二字与其强调实验探究的特色是高度吻合的。《课程标准》对《固体、液体和物态变化》这一章的总体要求是“了解和知道”。如何了解，怎样知道？如此生动的教学内容，当然还是“眼见为实”最好！用精心构思的演示实验和学生实验，让学生清晰、直观地看到物理现象，定能事半而功倍。以下介绍笔者对本章实验的设计。

一、晶体与非晶体

1、学生误区的破除：初学者常以为晶体的外形是有棱有角的，而非晶体则无棱无角。这一错误看法可用事实来纠正。

（1）拿一些冰糖、食盐、碎玻璃、碎松香和蜡块，让学生鉴别它们是晶体还是非晶体。学生们会认为冰糖和碎松香棱角分明，是晶体，而蜡块因无尖锐之处而被当作非晶体。

（2）老师当着学生的面用小刀削出一个有棱角的蜡块来，再问这是晶体还是非晶体？蜡不可能刚才还是非晶体，现在就削成了晶体啊！当学生产生强烈的疑惑时，让他们再次仔细地阅读课文关于晶体、非晶体外形的叙述，就一定能够注意到“非晶体和多晶体没有确定的外形”中的“确定”一词了。其引伸的意思是“单晶体有确定的外形”。

2、单晶体确定几何外形和非晶体不确定几何外形的呈现：晶体溶液在一定条件下会“结晶”，而非晶体溶液不会结晶。晶体和非晶体几何外形的区别在其溶液蒸发、逐渐由液态变为固态的过程中体现得最为明显。出示放置了不同时长的食盐水溶液、松香酒精溶液，很容易发现随着时间的延长食盐溶液结晶体越来越多，直至完全结晶。其单晶虽然大小不同，但均为立方体，多晶体则各种形状的都有，如图1（愿意尝一尝这些结晶到底是不是食盐吗？）。而松香溶液则自始至终未有任何结晶，只是越来越浓，直到全部凝固，如图2。把松香酒精液放在什么样的容器里最后就能得到什么形状的松香块。“单晶体与多晶体和非晶体的外形差异在于‘确定’与‘不确定’，而不在于有无棱角”这一事实，可以一目了然！同理，食糖、明矾、硫酸铜的水溶液会结晶，而蜡的四氯化碳溶液不会结晶，也说明前者是晶体而后者是非晶体。

二、液体的表面张力

水的表面张力是很大的，比酒精、汽油等液体大得多。洗涤剂、肥皂液、洗衣粉液等表面活性剂可以有效降低水的表面张力。利用水、酒精和清洁液表面张力的不同，可以更丰富地把张力表现出来论文格式模板。

1、如图3，将酒精滴在棉线一侧的肥皂膜上，则此处薄膜张力显著减小、迅速被另侧较大的张力所撕破，棉线被拉紧，成为图4的样子。

2、用滴管往图3棉线左侧的肥皂膜上滴注清水，由于水的表面张力较大，棉线将被拉向左边一点，如图5。又将肥皂液滴注在此侧创新，由于肥皂液的表面张力较水为小，棉线又会被拉回右侧一点。

3、将图4中的棉线用铅笔尖拨开，肥皂膜会如橡皮一样扩张（图6）。拿开铅笔后肥皂膜又如橡皮一般恢复原状，棉线亦回到原来图4的位置。这表明“张力的作用是使液面‘绷紧’”。

三、毛细现象

水能浸润玻璃，而水银不能浸润玻璃，因此，水在玻璃细管中上升，水银在玻璃细管中下降。“水在玻璃细管中上升”很好办，但“水银在玻璃细管中下降”却不好办。且不论不易将水银注入细管，单只说水银有毒并容易挥发，用来做实验也是不环保的，就足以促使我们去寻找更好的方法。有关浸润与不浸润还有一组对比可资利用，那就是“水能浸润玻璃，不能浸润蜂蜡或石蜡”。但是，蜡做的管子并不常见，怎么办？可以在玻璃管口放一小块蜡，然后用酒精灯烘烤让它熔化，边化边用手转动玻璃管使蜡均匀地附在管的内壁，即可得到一支“蜡管”。将水注入其中，水位的降低及水面的上凸显而易见。

四、液体吸热汽化和气体放热液化

图7的装置不仅可用于演示沸点随气压增大而升高，也可用以观察液化和汽化现象及其发生的条件，其步骤如下（亦可在水中加入少许酒精以加强效果）：

（1）、将100ml注射器的活塞抽出到恰当位置。（2）、烧瓶中的水加热到70^oC左右后移开酒精灯。（3）、稍等片刻，待烧瓶上部形成水蒸汽和小水珠的混合物后将活塞突然推入，烧瓶上部会瞬间变得“透明”。“透明” 缘于外界对气体做功，内能增加，气温升高，小水珠吸热重新汽化为水蒸汽。（4）又迅速抽出活塞，这时在烧瓶上部出现的是十分明显的“雾汽”。这又是为什么呢？原来，气体膨胀对外做功（相当于放热），内能减少，温度降低，水蒸汽又凝结成小水珠了。如此反复推入、抽出活塞，一会儿是小水珠吸热汽化，一会儿又是水蒸汽放热液化，烧瓶上部将循环出现“透明”、“雾化”的有趣情境。

结束语：物理是一门以实验为基础的科学。对于领会物理的本质，掌握物理的学习方法，培养物理的学习兴趣来讲，“亲历亲为”的作用是其它方法所不能替代的。教科书规定的实验一定得做好，但这还远远不够，老师们还应该因地致宜地开发一些新实验，争取成为创造性的“教材编写者！”