“用油膜法估測分子的大小”的模擬演示器

摘要：本文介紹如何制作“用油膜估測分子的大小”實驗的模擬演示器。

關鍵詞：油膜法；估測；分子大小；模擬；演示器

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2011)5(S)-0059-2

在中學階段學生學習物理知識的過程中，由于受到他們智力、經驗、知識等因素的限制，對一些比較抽象的物理概念、物理現象的認識與解釋會存在種種困難。因此，教師要采用靈活多變的方法，把這些看不見、摸不著、難以想象的東西，變成直觀的可以感知的“模型”，以便幫助學生正確認識、理解。在這里，筆者介紹一個專為講解“用油膜法估測分子的大小”實驗的模擬演示器，以供交流。

1 制作背景

為了易于理解“用油膜法估測分子的大小”的實驗過程，使微觀變宏觀，抽象變直觀，化繁為簡，筆者設計制作了“用油膜法估測分子的大小”的模擬演示器，把油酸在水面上形成的單分子排列“放大”成若干個小球的緊密排列。學生一看演示不禁啞然一笑、噓聲四起：“原來就這么簡單!”其興奮之情難以言表。

2 制作材料

硬紙盒（手機或硬盤的包裝盒）、醫用注射器、游標卡尺各一只，塑料小球（玩具手槍的配用子彈）若干，硬塑料片、手帕紙各一張，飲料吸管一根，透明膠帶、雙面膠帶、白紙等。

3 制作方法

（1）把一只移動硬盤的包裝盒的底部的硬紙板撕開，并將盒底割掉移至盒子的中央，使盒子成兩面（記為A面和B面）都能裝物體且都有蓋子的形狀。

（2）在A面盒口上蒙上一層手帕紙，邊緣用雙面膠粘好，在蓋子和手帕紙之間放一張大小與盒口差不多的硬塑料片，只固定一端，使其和蓋子一樣能隨意翻動。蓋子的反面貼上計算紙（邊長為0.5cm的正方形）。

（3）用直尺量出B面盒口的寬度，并將準確數據寫在內邊緣上；在盒口的另一邊緣畫上刻度尺，以便量其長度；盒子中間用長度為盒寬的飲料吸管作為隔斷，且可以自由移動。

4 演示方法

（1）用注射器量出若干小球的體積V

將若干小球裝入注射器（達到30~60ml即可），然后震蕩注射器，盡可能地讓小球成緊密排列狀，最后量出這些小球的總體積，并準確讀出數據，如圖2。

（2）測量1中所測小球形成單一層的面積S1。

①將1中所測小球倒到模擬演示器的A面手帕紙中央，且攤開成一層，盡可能讓小球一顆挨著一顆，可成任意形狀，如圖3。

②將硬塑料片覆蓋在小球上面，用筆在塑料片上畫出小球排列成的輪廓。

③將硬塑料片翻轉，緊靠A面格子紙上，數出格數，算出面積，如圖4。

（3）驗證2中所測面積的誤差

①將2中所用小球倒入B面盒子里，且攤開成一層，盡可能讓小球一顆挨著一顆。

②將小球用飲料吸管推攏到盒子內的一邊，成一個矩形狀，從所畫刻度尺上讀出數據，然后算出其面積S2，如圖5。

（4）比較三種測量的結果

用V分別除以S1和S2，算出數據，用游標卡尺測出小球的直徑，將三者進行比較即可。

5 教學效果

（1）微觀變宏觀、抽象變直觀，化繁為簡，便于學生觀察理解。

（2）將“用油膜法估測分子的大小”實驗中的油酸在水面上形成的單分子排列“放大”成若干小球的緊密排列，讓學生一目了然。

（3）實驗演示直觀形象，突破了教材難點，創設了情境化物理教學氛圍，有助于活躍課堂氣氛。

（4）用簡易的自制教具做實驗，更能引起學生興趣，激發他們的創新意識，達到意想不到的教學效果。

6 儀器優點

用現有的極普通的廢料制作，綠色環保、節省資金、現象明顯、攜帶方便、制作簡單、趣味性強，利用課余時間進行制作，可激發學生的實驗興趣，培養動手、動腦能力，可解決貧困地區中學物理實驗開展難的問題，對提高中學物理教學有重要意義。

(欄目編輯王柏廬)

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