龔琦

【內(nèi)容摘要】物理學(xué)科中對(duì)學(xué)生的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)中最重要的內(nèi)容是實(shí)驗(yàn)的探究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生既能學(xué)到知識(shí)與技能，又能經(jīng)歷物理探究的過(guò)程，從而掌握物理的真正探究方法，在此過(guò)程中養(yǎng)成熱愛(ài)物理、尊重事實(shí)的科學(xué)精神。本文主要講述利用生活中觸手可及的一些材料來(lái)制作一些簡(jiǎn)易、有趣、效果明顯的光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，用生動(dòng)的方式幫助孩子們?cè)趯?shí)驗(yàn)探究過(guò)程中建立一些光學(xué)規(guī)律的模型。

【關(guān)鍵詞】核心素養(yǎng)? 課程標(biāo)準(zhǔn)? 實(shí)驗(yàn)探究? 儀器設(shè)計(jì)? 建立模型

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》提到科學(xué)探究不僅僅是學(xué)生的一個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，也是重要的教學(xué)方法。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅是物理教學(xué)中重要的一個(gè)組成部分，同時(shí)也是完成物理課程標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)，提高學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的重要手段。教師應(yīng)通過(guò)各種途徑開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)課程資源，除了已有的實(shí)驗(yàn)器材以外還可以用我們平時(shí)生活中的物品做實(shí)驗(yàn)，這樣不但拉近了物理與我們生活的距離，也讓學(xué)生能夠深刻的體會(huì)到物理科學(xué)的真實(shí)，補(bǔ)充了物理課程中的實(shí)驗(yàn)資源，這樣也有利于增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。筆者以蘇科版八年級(jí)上冊(cè)第三章第四章教學(xué)為例，談一談如何充分利用膠體的特殊性質(zhì)和生活中常用物品來(lái)制作一些效果明顯演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材。

一、膠體的性質(zhì)

膠體是一種較均勻混合物，稱膠狀分散體。膠體中的物質(zhì)分為兩種不同狀態(tài)，一種分散，另一種連續(xù)。分散的一部分組成成分是微小的粒子或液滴，其中粒子的直徑在1～100nm之間。膠體是一種分散質(zhì)粒子直徑介于粗分散體系和溶液之間的一類分散體系，這是一種高度分散的多相不均勻體系。按照分散劑的不同狀態(tài)可以分為三類：第一類氣溶膠，它是以氣體作為分散劑的分散體系，可以是液態(tài)也可以是固態(tài)，例如煙、霧等。第二類液溶膠，它是以液體作為分散劑的分散體系，不僅可以是氣態(tài)、液態(tài)，也可以是固態(tài)，如Fe（OH）3 膠體。第三類固溶膠，它是以固體作為分散劑的分散體系，不僅可以是氣態(tài)、液態(tài)，也可以是固態(tài)，例如如煙水晶、有色玻璃、果凍。

當(dāng)光在膠體中傳播時(shí)能發(fā)生丁達(dá)爾現(xiàn)象。光在傳播過(guò)程中，光線照射到粒子時(shí)，如果其中粒子大于入射光波長(zhǎng)很多倍，將會(huì)發(fā)生光的反射現(xiàn)象;但當(dāng)粒子小于入射光波長(zhǎng)，將會(huì)發(fā)生光的散射，這時(shí)我們可以看到的現(xiàn)象是光波圍繞例子而向其四周散射的光，我們稱之為散射光或者是乳光。這種光的散射現(xiàn)象或稱乳光現(xiàn)象稱為丁達(dá)爾效應(yīng)。溶液當(dāng)中的粒子直徑一般不會(huì)超過(guò)1nm，而膠體粒子大小又是介于溶液中溶質(zhì)粒子和濁液粒子之間，直徑在1～100nm 之間同時(shí)小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)（400nm～700nm）。所以，可見(jiàn)光在膠體中傳播時(shí)會(huì)看到非常明顯的散射現(xiàn)象。

二、自制教具實(shí)例

1.觀察光的折射實(shí)驗(yàn)器

當(dāng)光束沿不同方向由空氣射入水中時(shí)來(lái)觀察光的傳播方向是否發(fā)生偏折。那么在以往的實(shí)驗(yàn)中采用的是觀察光斑的移動(dòng)或者利用白屏來(lái)觀察光路，前者無(wú)法觀察光在傳播過(guò)程中的傳播路徑而后者實(shí)際只是在一個(gè)平面內(nèi)改變方向。筆者在此基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，將透明度較高的水用膠體替代，放入密封的盒子內(nèi)上方充入煙。而煙與膠體不互溶的性質(zhì)可以使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象維持很長(zhǎng)的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)器材：塑料盒（帶蓋）、白涼粉（一種實(shí)用果膠，透明果凍）、艾條、膠帶。

制作方法：

（1）取白涼粉100克加水2.5升，邊沖邊攪拌均勻并加熱煮沸后倒入塑料盒內(nèi)，大約到塑料盒一半體積的位置，冷卻成清澈透明的膠體。

（2）點(diǎn)燃艾條將煙充入塑料盒內(nèi)，蓋好盒蓋，用膠帶封好塑料盒。

此自制器材優(yōu)點(diǎn)在于可以課前將煙充入盒中，不需要在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中噴入水霧和煙霧;利用了煙和透明果凍這兩種膠體的丁達(dá)爾效應(yīng)可以非常清楚的看到光的傳播路徑;光束可以從各個(gè)角度從空氣射入水中而不是局限在一個(gè)平面上從而更好的構(gòu)建光的折射定義。此器材還可以觀察光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播。

2.觀察光的反射實(shí)驗(yàn)器材

實(shí)驗(yàn)器材：塑料盒（帶蓋）、平面鏡、白涼粉、雙面膠。

制作方法：

（1）將平面鏡用雙面膠貼紙盒底;

（2）取白涼粉100克加水2.5升，邊沖邊攪拌均勻并加熱煮沸后倒入塑料盒內(nèi)，大約到塑料盒裝滿的位置，冷卻成清澈透明的膠體。

3.光照有個(gè)氣泡的試管器材

作業(yè)中有這么個(gè)題目“將盛有水的封閉試管水平放置，內(nèi)有一個(gè)較大的空氣泡，陽(yáng)光垂直照射試管，在空氣泡下方的白紙上，出現(xiàn)一個(gè)橢圓形的陰影，陰影形成的原因是什么？陽(yáng)光透過(guò)試管的其他部分，會(huì)在白紙上形成什么？”通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)講評(píng)試題，既可以讓學(xué)生看到具體的現(xiàn)象又能讓學(xué)生對(duì)題目有了更深層次的理解。但在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)氣泡游走的非?？?，很難控制保持在中間位置，對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，將水用膠體代替以固定氣泡位置不動(dòng)，效果非常好。

實(shí)驗(yàn)器材：玻璃瓶（帶蓋，瓶越大效果越好）、白涼粉、手電筒。

制作方法：取白涼粉100克加水2.5升，邊沖邊攪拌均勻并加熱煮沸后倒入玻璃瓶?jī)?nèi)，留一點(diǎn)點(diǎn)體積用來(lái)形成氣泡，旋緊瓶蓋橫躺，冷卻成清澈透明的膠體。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 蘇明義 主編. 新版課程標(biāo)準(zhǔn)解析與教學(xué)指導(dǎo)[M]. 北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2] 中華人民共和國(guó)教育部制定. 義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[S]. 北京師范大學(xué)出版社，2012.

（作者單位：江蘇省無(wú)錫市外國(guó)語(yǔ)學(xué)校）