張宇 王梅榮

摘要：巧用音箱喇叭在交流電作用下帶動(dòng)黃豆及玻璃球振動(dòng)模擬布朗運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象

關(guān)鍵詞：模擬；布朗運(yùn)動(dòng)

在高中物理熱學(xué)部分，通過觀察布朗運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象可以證實(shí)分子在做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)。但是布朗運(yùn)動(dòng)要借助于顯微鏡才能被肉眼所觀察到，而且看到的也只是懸浮微粒的運(yùn)動(dòng)，無法看到液體分子的運(yùn)動(dòng)。另外，這樣觀察在短時(shí)間內(nèi)也很難發(fā)現(xiàn)規(guī)律。因此，很有必要通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M液體或氣體分子無規(guī)則地撞擊懸浮微粒而引起的布朗運(yùn)動(dòng)，從而使學(xué)生能夠獲得很深的感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)而清楚布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因及其特點(diǎn)。下面介紹一種通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M演示布朗運(yùn)動(dòng)的新方法。

1.實(shí)驗(yàn)儀器：

音箱喇叭一只（8?，150W），自制透明有機(jī)玻璃罩，滑動(dòng)變阻器（50 ?，1·5A），學(xué)生電源，導(dǎo)線若干，黃豆（40—50粒），玻璃球大小各兩個(gè)（直徑分別為1cm和1·5cm）

2.實(shí)驗(yàn)原理：

電路如圖（1）所示。當(dāng)給音箱喇叭通以4—6V交流電時(shí)，音箱喇叭開始振動(dòng)，玻璃罩內(nèi)的黃豆及玻璃球一起振動(dòng)，同時(shí)黃豆與玻璃球發(fā)生無規(guī)則碰撞。以黃豆代表液體分子，玻璃球代表懸浮微粒，從而模擬布朗運(yùn)動(dòng)。

3.實(shí)驗(yàn)操作步驟：

⑴在喇叭上面放上40—50粒黃豆、兩個(gè)小玻璃球和兩個(gè)大一些的玻璃球，蓋上有機(jī)玻璃罩， 如圖（2）所示。

⑵按實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路，使滑動(dòng)變阻器接入電路阻值最大，學(xué)生電源接交流輸出（4—6V檔）。

⑶打開電源開關(guān)，來回調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值，注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

4、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及模擬說明的問題：

⑴實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：接通電源后，開始時(shí)黃豆及大小玻璃球運(yùn)動(dòng)較慢，隨著滑動(dòng)變阻器阻值減小，電路中電流增大，黃豆和大小玻璃球的運(yùn)動(dòng)越來越激烈并且無規(guī)則的碰撞著；對比來看，小玻璃球的運(yùn)動(dòng)較大玻璃球的運(yùn)動(dòng)更加激烈。

⑵實(shí)驗(yàn)?zāi)M說明的問題：黃豆及玻璃球的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)分別模擬液體分子和懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。電阻減小，電流增大，黃豆和大小玻璃球的運(yùn)動(dòng)越來越激烈的現(xiàn)象，模擬隨溫度升高分子運(yùn)動(dòng)越激烈，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯的現(xiàn)象。小玻璃球相比較大玻璃球運(yùn)動(dòng)激烈能夠模擬說明懸浮微粒越小布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。

總而言之，通過這種方法模擬布朗運(yùn)動(dòng)，實(shí)際上是把肉眼看不見的液體分子的運(yùn)動(dòng)和較難看見的懸浮微粒的運(yùn)動(dòng)給宏觀化了。這樣做不但操作簡單，效果明顯，而且很說明問題，對學(xué)生理解布朗運(yùn)動(dòng)會(huì)起到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

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