丁晨晨

摘 要：本文以生活中的相關(guān)現(xiàn)象導(dǎo)入新課，采用演示實(shí)驗(yàn)、小組實(shí)驗(yàn)的形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生積極思考的能力，并結(jié)合多媒體資源，講解浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的知識(shí)。然后，本文通過自制毛細(xì)現(xiàn)象演示儀讓學(xué)生直觀感受毛細(xì)現(xiàn)象及相關(guān)規(guī)律，并講解該現(xiàn)象產(chǎn)生的微觀機(jī)理，以此突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)。最后，本文通過結(jié)合生活中的實(shí)例，提高學(xué)生解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、樂于學(xué)習(xí)的科學(xué)態(tài)度。

關(guān)鍵詞：浸潤(rùn)；不浸潤(rùn)；毛細(xì)現(xiàn)象

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2018）3-0032-3

1 概述

（1）本節(jié)課是人教版高中物理選修3-3第九章第2節(jié)的內(nèi)容[1]。

（2）教授課時(shí)為1課時(shí)。

（3）本節(jié)課主要探究毛細(xì)現(xiàn)象及其相關(guān)規(guī)律，是在學(xué)習(xí)了液體的基本性質(zhì)和液體的表面張力后對(duì)液體性質(zhì)的進(jìn)一步探討，也是分子熱運(yùn)動(dòng)理論對(duì)毛細(xì)現(xiàn)象的微觀解釋的運(yùn)用。

（4）毛細(xì)現(xiàn)象在生活中隨處可見，如磚塊吸水、毛巾吸水、粉筆吸墨水等。毛細(xì)現(xiàn)象有時(shí)會(huì)給生活帶來不便，如建筑房屋的時(shí)候，地基中的毛細(xì)現(xiàn)象使得室內(nèi)潮濕，因此，建房時(shí)在地基上面鋪油氈，就是為了防止毛細(xì)現(xiàn)象造成的潮濕。理解了毛細(xì)現(xiàn)象，就可以將此應(yīng)用在生活中，給生活帶來便利并且防止因毛細(xì)現(xiàn)象帶來的危害。

2 教學(xué)目標(biāo)分析

2.1 知識(shí)與技能

（1）知道什么是浸潤(rùn)現(xiàn)象及不浸潤(rùn)現(xiàn)象，會(huì)分析該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

（2）知道毛細(xì)現(xiàn)象的概念，并了解其微觀機(jī)理。

（3）能用浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的知識(shí)、毛細(xì)現(xiàn)象解釋有關(guān)簡(jiǎn)單現(xiàn)象，知道毛細(xì)現(xiàn)象的應(yīng)用和防止。

2.2 過程與方法

（1）經(jīng)歷固、液接觸面的探究，體會(huì)科學(xué)探究的方法。

（2）通過對(duì)毛細(xì)現(xiàn)象的微觀解釋，體會(huì)運(yùn)用分子熱運(yùn)動(dòng)解釋宏觀熱現(xiàn)象的方法。

2.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀

（1）通過小組實(shí)驗(yàn)與演示實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。

（2）聯(lián)系生活中的現(xiàn)象學(xué)習(xí)本節(jié)課的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生善于觀察的習(xí)慣。

3 教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象的概念；毛細(xì)現(xiàn)象的概念。

難點(diǎn)：浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。

4 教學(xué)策略選擇與設(shè)計(jì)

教材側(cè)重于用表面張力的收縮作用解釋液面的上升或下降。雖然學(xué)生在本堂課前已經(jīng)學(xué)習(xí)了液體表面張力的相關(guān)知識(shí)，但直接運(yùn)用液體表面張力的收縮作用解釋液體的上升或下降比較抽象，學(xué)生理解起來有困難。因此，本節(jié)從宏觀作用力的角度進(jìn)行分析，一方面保證了知識(shí)點(diǎn)的完整性和科學(xué)性，另一方面，形象的受力圖像也有利于學(xué)生理解液體上升或下降的方向，體現(xiàn)出教學(xué)的靈活性和多樣性[2]。

5 教學(xué)設(shè)備

本節(jié)課使用的教學(xué)儀器及設(shè)備有：多媒體教學(xué)輔助課件，玻璃杯（兩個(gè)），紅色墨水，自制扁平玻璃管演示儀（如圖1所示），玻璃試管（一種是普通的試管，另一種是內(nèi)壁有蠟涂層的試管），玻璃片，手帕紙等。

自制扁平玻璃管演示儀介紹：為了放大浸潤(rùn)毛細(xì)現(xiàn)象，演示儀把傳統(tǒng)的纖細(xì)柱狀的毛細(xì)管替換為扁平玻璃管。本儀器由水槽、支架、三支扁平玻璃管組成，每只扁平玻璃管均由兩片等大的條形玻璃片（15 cm×3 cm）粘合而成，其中A、B、C三只扁平玻璃管間的縫隙是不同的，分別用單層、雙層、三層雙面膠粘合玻璃片的兩條長(zhǎng)邊，形成扁平玻璃管。

6 教學(xué)過程

6.1 新課教學(xué)一：浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)

新課導(dǎo)入：播放幻燈片，讓學(xué)生觀察荷葉上的水滴的形狀，并讓學(xué)生思考為什么水滴會(huì)是這樣的形狀。

演示實(shí)驗(yàn)：在蠟片和玻璃片上分別滴一滴水，并傾斜薄片，觀察液滴的狀態(tài)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)石蠟上的水滴不吸附在石蠟表面，而玻璃上的水滴吸附在玻璃表面，呈液體薄層。

結(jié)論：液體附著在固體表面的現(xiàn)象叫浸潤(rùn)現(xiàn)象；液體不附著在固體表面的現(xiàn)象叫不浸潤(rùn)現(xiàn)象。

（在教學(xué)中要提醒學(xué)生注意，對(duì)玻璃來說，水是浸潤(rùn)的，而對(duì)蠟來說，水是不浸潤(rùn)的。因此，同一種液體，對(duì)于一些固體來說是浸潤(rùn)的，而對(duì)于另一些固體來說是不浸潤(rùn)的。這也說明了浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)液體不是絕對(duì)的。）

小組實(shí)驗(yàn)：進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，每個(gè)小組發(fā)兩支玻璃試管，一支是普通試管，另一支是用蠟蒸汽熏過內(nèi)壁的試管。教師引導(dǎo)學(xué)生分別觀察試管中裝上水后液面的情況，學(xué)生發(fā)現(xiàn)普通試管中液體的液面是凹液面，用蠟蒸汽熏過內(nèi)壁的試管的液面是凸液面。

微觀解釋：首先，液體與固體接觸的地方形成一個(gè)薄層，這個(gè)薄層就是附著層（如圖2中虛線與器壁相夾的薄層）。對(duì)于浸潤(rùn)液體，固體分子對(duì)液體分子的引力要大于液體分子間的引力，因此附著層內(nèi)的液體分子要比液體內(nèi)部分子密集。因此，附著層中的液體分子間表現(xiàn)為斥力。在斥力的作用下，附著層沿著器壁擴(kuò)展，因此液面就呈凹下的形狀[3]。

同樣，對(duì)于不浸潤(rùn)液體，固體分子對(duì)液體分子的引力要小于液體分子間的引力，因此附著層內(nèi)的液體分子要比液體內(nèi)部分子稀疏。所以，附著層中的液體分子間表現(xiàn)為引力，在引力的作用下，附著層有收縮的趨勢(shì)，因此液面呈凸起的形狀。

想一想：如何解釋水滴在玻璃片和蠟片上的狀態(tài)呢？如何解釋荷葉上的水為什么不附著在荷葉表面，而是可以在荷葉上任意滾動(dòng)呢？

解釋：液滴與玻璃片表面接觸的地方會(huì)形成附著層，附著層呈伸展的趨勢(shì)，在玻璃板上就表現(xiàn)為水滴附著在玻璃表面；同樣的原因，由于蠟和水的附著層呈收縮的趨勢(shì)，因此水滴不附著在石蠟上。以此類推，可以解釋荷葉上水滴的形狀。

6.2 新課教學(xué)二：毛細(xì)現(xiàn)象

演示實(shí)驗(yàn)1：教師用自制毛細(xì)現(xiàn)象演示儀演示液面在扁平玻璃管中的變化情況，并讓學(xué)生結(jié)合浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的知識(shí)描述這個(gè)現(xiàn)象。

演示實(shí)驗(yàn)2：教師播放視頻，科學(xué)工作者將玻璃管的一端浸入水銀中，發(fā)現(xiàn)管中水銀的液面是下降的。并向?qū)W生普及，水銀是有毒的，我們做實(shí)驗(yàn)時(shí)要盡量避免直接接觸有毒物品。

結(jié)論1：浸潤(rùn)液體在管中上升或不浸潤(rùn)液體在管中下降的現(xiàn)象就是毛細(xì)現(xiàn)象。

解析：水槽里盛有有色液體，玻璃管的下端浸入水中。在玻璃管器壁與液體的接觸處會(huì)形成附著層，由于固體分子對(duì)液體分子的引力大于液體分子間的引力，所以附著層內(nèi)的液體分子比液體內(nèi)部的分子密集，液體分子間的作用表現(xiàn)為斥力，在斥力的作用下，液體就會(huì)上升，當(dāng)斥力與重力平衡時(shí)，液柱就達(dá)到了最大高度。

對(duì)于不浸潤(rùn)毛細(xì)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因也是運(yùn)用分子動(dòng)理論來解釋。對(duì)于不浸潤(rùn)液體，固體分子對(duì)液體分子的引力小于液體分子間的引力，附著層內(nèi)的分子比液體內(nèi)部分子稀疏，液體分子間的作用表現(xiàn)為引力，在引力的作用下，液體就會(huì)下降，當(dāng)引力與液面差引起的壓力平衡時(shí)，液柱就達(dá)到了最大深度。

演示實(shí)驗(yàn)3：教師將三個(gè)扁平玻璃管的底端浸入水槽中，可以看到三只玻璃管中有液體上升。

結(jié)論2：縫隙越小的，液柱上升得越高（如圖3所示）。

6.3 解決問題

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)毛細(xì)現(xiàn)象的規(guī)律分析生活中的現(xiàn)象。

①植物的根如何從土壤中吸收水分？

解析：植物的根部有很多的須，這些須就相當(dāng)于一根根的毛細(xì)管，這些毛細(xì)管把土壤中的水分和養(yǎng)分輸送給植物的莖葉，這樣植物就可以從土壤中獲取水分了。

②為什么要經(jīng)常給土壤松土？

解析：土壤中也有很多的毛細(xì)管，水能順著土壤中的毛細(xì)管到達(dá)地面。為了保持土壤中的水分，需要松土，破壞土壤中的毛細(xì)管，減少到達(dá)地面上的水。

6.4 課堂小結(jié)

①知道浸潤(rùn)現(xiàn)象和不浸潤(rùn)現(xiàn)象，會(huì)解釋其產(chǎn)生的原因。

②了解毛細(xì)現(xiàn)象產(chǎn)生的微觀機(jī)理。

③能用毛細(xì)現(xiàn)象解釋有關(guān)現(xiàn)象，知道毛細(xì)現(xiàn)象的應(yīng)用。

7 教學(xué)反思

針對(duì)學(xué)生在課堂上提出的問題進(jìn)行反思，并通過學(xué)生的作業(yè)、練習(xí)情況來評(píng)估學(xué)生對(duì)本節(jié)課知識(shí)的掌握，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。

參考文獻(xiàn)：

[1]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理[M].北京：人民教育出版社，2010.

[2]董芳芳.由一張照片引發(fā)的爭(zhēng)論——淺談生活中的毛細(xì)現(xiàn)象[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017，46（11）：57-59.

[3]郭子成，羅青枝，榮杰.潤(rùn)濕現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象的熱力學(xué)描述[J].大學(xué)物理，2000（6）：19-21.