姚光龍

【摘要】筆者根據(jù)教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)經(jīng)驗(yàn),組織學(xué)生進(jìn)行全新的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革嘗試,提高了實(shí)驗(yàn)的成功率,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理課程的興趣,提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。本文總結(jié)了在實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要特別注意的若干問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 實(shí)驗(yàn)成功率

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)大多枯燥乏味,學(xué)生不感興趣,嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)的成功率,制約了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高。為了加強(qiáng)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,筆者通過(guò)充分準(zhǔn)備,精心安排,積極引導(dǎo),成功地組織了物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué),收到了良好的教學(xué)效果?，F(xiàn)以“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)為例,總結(jié)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作和實(shí)驗(yàn)全過(guò)程。

在中學(xué)物理分子動(dòng)理論的教學(xué)中,用油膜法估測(cè)分子的大小實(shí)驗(yàn)有著重要的地位和作用。它可以提高學(xué)生對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí),學(xué)會(huì)用宏觀的方法解決微觀問(wèn)題。由于實(shí)驗(yàn)的精度要求較高,在實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一步不慎將前功盡棄。筆者經(jīng)過(guò)多次反復(fù)實(shí)驗(yàn),覺(jué)得實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作和實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)于提高該實(shí)驗(yàn)的成功率特別重要。

一、積極引導(dǎo),充分做好課前準(zhǔn)備工作

1.動(dòng)員學(xué)生查閱資料,提前理解實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各細(xì)節(jié)的原理。在實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)中,教師打印相關(guān)參考資料發(fā)給學(xué)生,或引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或圖書(shū)查閱有關(guān)資料,讓學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)知識(shí)。

(1)讓學(xué)生了解油酸分子的構(gòu)成和化學(xué)與物理性質(zhì):油酸分子(C17H33COOH)可看作兩部分組成,一部分是強(qiáng)羧基-COOH,與水有很強(qiáng)的親和力而被水吸引;另一部分是-C17H33COOH與水沒(méi)有親和力要冒出水面。一滴油酸滴在水面上,它會(huì)在水面形成薄膜,分子一個(gè)挨一個(gè)排列,直立在水面上,所以可稱(chēng)為單分子層油膜,單分子層油膜的厚度即可代表油酸分子的直徑。

(2)讓學(xué)生了解酒精的物理性質(zhì):酒精是有機(jī)溶劑,油酸能均勻地溶解于酒精,酒精易溶于水且易揮發(fā)。故油酸酒精溶液滴入水中后,開(kāi)始在水面形成的液膜面積比單純的油膜面積要大,隨著酒精在水中的溶解和在空氣中的揮發(fā),最后顯示出的油膜面積會(huì)縮小。

(3)讓學(xué)生了解水與油酸的表面張力系數(shù)的大小:水的表面張力系數(shù)大于油酸的表面張力系數(shù),油酸所在處的表面張力小于油酸未到處的表面張力,滑石粉在周?chē)谋砻鎻埩Φ淖饔孟卵杆倬奂梢粭l輪廓線(xiàn),中間便是單分子層油膜。

2.油酸酒精溶液的配置。使用分析純油酸和分析純酒精,這樣能使油酸與酒精的體積比濃度更精確且溶液濃度均勻。在配置過(guò)程中,先將1ml油酸加入19ml無(wú)水酒精中,充分混合成20ml油酸酒精溶液,再加入到480ml的無(wú)水酒精中,配置成1 ∶ 500的油酸酒精溶液。再分裝到60ml帶塞子的細(xì)口玻璃瓶中,供學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)使用。

二、精心安排,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的教學(xué)指導(dǎo)

1.測(cè)定一滴油酸酒精溶液的體積V。用量5ml醫(yī)用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液1.3ml,使針頭向上,吸入3ml左右的空氣。再倒轉(zhuǎn)針頭,變活塞推液體為空氣推,測(cè)出1ml油酸酒精溶液的總滴數(shù),測(cè)3～5次,再取其平均值。

2.施撒痱子粉。取優(yōu)質(zhì)、干燥的痱子粉,裝到幾個(gè)干凈、干燥的小口塑料瓶中,瓶口蒙上一層紗布并用橡皮筋扎緊。等水面平靜后,塑料瓶口朝下,將瓶底輕輕拍2～3下,痱子粉便在水面上形成一薄層。這樣既方便操作,又不浪費(fèi)痱子粉,同時(shí)減輕了實(shí)驗(yàn)室里粉塵污染的問(wèn)題。教師要及時(shí)提醒學(xué)生:痱子粉不能撒得太多,否則,粉太厚,油膜擴(kuò)散時(shí)推不開(kāi),面積很小,只是形成一個(gè)小窟窿或幾條裂縫,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)完全失敗。同時(shí),實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),關(guān)電風(fēng)扇,閉門(mén)窗,創(chuàng)造一個(gè)風(fēng)定水靜的環(huán)境;痱子粉必須撒在盤(pán)的中央,方法是用手拈少許痱子粉,手在盤(pán)中央的正上方20cm左右處輕輕地撒下就行,不能到處都撒,痱子粉自己會(huì)散開(kāi)。

3.滴加油酸酒精溶液。用注射器再次吸入1.3ml油酸酒精溶液,使針頭向上,吸入三倍液體左右的空氣。再倒轉(zhuǎn)針頭,保持針管豎直,讓液體自由下滴,在慢慢停止自由下滴時(shí),將針頭移至粉界中央,距水面1cm處滴入一滴。為了防止第二滴再滴入水中,可用左手預(yù)先拿一小紙片,當(dāng)?shù)谝坏我后w滴入水后,馬上用紙片擋住針頭后移走注射器,將余液推入細(xì)口玻璃瓶中。要提醒學(xué)生,實(shí)驗(yàn)時(shí)若針頭過(guò)高,初速太大,液體墜入水中再浮上水面,違背了實(shí)驗(yàn)原理,不能形成單分子層油膜。如果針尖過(guò)低,在液體尚未離開(kāi)針管就接觸水面,管中油酸會(huì)因液滴擴(kuò)展而流入水面,導(dǎo)致油酸體積不準(zhǔn),測(cè)量誤差較大。

4.注意掌握水的深度和溫度。水的深度要適宜,太深倒進(jìn)去的水不能很快靜止,痱子粉撒上后,擴(kuò)散后的油膜形狀不穩(wěn)定,也不規(guī)則,導(dǎo)致測(cè)量誤差太大;如果水太淺,痱子粉又撒不開(kāi),影響測(cè)定效果。適宜的深度應(yīng)在1～2cm之間。水的溫度也很重要,一般應(yīng)低于30℃。水溫太高,撒下的痱子粉不穩(wěn)定,油膜擴(kuò)散后的形狀也不穩(wěn)定,導(dǎo)致面積不規(guī)則,不容易測(cè)量,且測(cè)量誤差較大,容易失敗。

5.實(shí)驗(yàn)前后的清潔工作。每次實(shí)驗(yàn)前或重做實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)用清潔液把水盤(pán)、注射器及量筒洗干凈,再用清水漂凈。特別要清洗水盤(pán)側(cè)棱與低部的結(jié)合處,防止殘余油酸影響實(shí)驗(yàn)。如果殘留的油酸不洗干凈,后來(lái)形成的油膜不僅形狀不規(guī)則,而且也不準(zhǔn)確。如果能用熱水清洗或者用脫脂棉蘸少量酒精擦拭后再?zèng)_洗效果更佳。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后也應(yīng)清洗。

通過(guò)課前的認(rèn)真預(yù)習(xí)和充分準(zhǔn)備,通過(guò)實(shí)驗(yàn)中的精心操作和嚴(yán)格要求,實(shí)驗(yàn)成功了,學(xué)生高興了,教師滿(mǎn)意了,從而調(diào)動(dòng)了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性。每次實(shí)驗(yàn)前,學(xué)生都能認(rèn)真預(yù)習(xí),并做好預(yù)習(xí)筆記。實(shí)驗(yàn)時(shí),動(dòng)手的學(xué)生多了,操作的積極性也高了,實(shí)驗(yàn)紀(jì)律也加強(qiáng)了,實(shí)驗(yàn)報(bào)告也規(guī)范了,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量也就大大地提高了。