“用油膜法估測(cè)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(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)的模擬演示器。

關(guān)鍵詞：油膜法；估測(cè)；分子大小；模擬；演示器

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148(2011)5(S)-0059-2

在中學(xué)階段學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過(guò)程中，由于受到他們智力、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)等因素的限制，對(duì)一些比較抽象的物理概念、物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)與解釋會(huì)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(jiàn)、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(xué)生正確認(rèn)識(shí)、理解。在這里，筆者介紹一個(gè)專(zhuān)為講解“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)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(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，使微觀變宏觀，抽象變直觀，化繁為簡(jiǎn)，筆者設(shè)計(jì)制作了“用油膜法估測(cè)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(gè)小球的緊密排列。學(xué)生一看演示不禁啞然一笑、噓聲四起：“原來(lái)就這么簡(jiǎn)單!”其興奮之情難以言表。

2 制作材料

硬紙盒（手機(jī)或硬盤(pán)的包裝盒）、醫(yī)用注射器、游標(biāo)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(dòng)硬盤(pán)的包裝盒的底部的硬紙板撕開(kāi)，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(dòng)。蓋子的反面貼上計(jì)算紙（邊長(zhǎng)為0.5cm的正方形）。

（3）用直尺量出B面盒口的寬度，并將準(zhǔn)確數(shù)據(jù)寫(xiě)在內(nèi)邊緣上；在盒口的另一邊緣畫(huà)上刻度尺，以便量其長(zhǎng)度；盒子中間用長(zhǎng)度為盒寬的飲料吸管作為隔斷，且可以自由移動(dòng)。

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(dá)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(zhǔn)確讀出數(shù)據(jù)，如圖2。

（2）測(cè)量1中所測(cè)小球形成單一層的面積S1。

①將1中所測(cè)小球倒到模擬演示器的A面手帕紙中央，且攤開(kāi)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(huà)出小球排列成的輪廓。

③將硬塑料片翻轉(zhuǎn)，緊靠A面格子紙上，數(shù)出格數(shù)，算出面積，如圖4。

（3）驗(yàn)證2中所測(cè)面積的誤差

①將2中所用小球倒入B面盒子里，且攤開(kāi)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(nèi)的一邊，成一個(gè)矩形狀，從所畫(huà)刻度尺上讀出數(shù)據(jù)，然后算出其面積S2，如圖5。

（4）比較三種測(cè)量的結(jié)果

用V分別除以S1和S2，算出數(shù)據(jù)，用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑，將三者進(jìn)行比較即可。

5 教學(xué)效果

（1）微觀變宏觀、抽象變直觀，化繁為簡(jiǎn)，便于學(xué)生觀察理解。

（2）將“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)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(xué)生一目了然。

（3）實(shí)驗(yàn)演示直觀形象，突破了教材難點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)了情境化物理教學(xué)氛圍，有助于活躍課堂氣氛。

（4）用簡(jiǎn)易的自制教具做實(shí)驗(yàn)，更能引起學(xué)生興趣，激發(fā)他們的創(chuàng)新意識(shí)，達(dá)到意想不到的教學(xué)效果。

6 儀器優(yōu)點(diǎn)

用現(xiàn)有的極普通的廢料制作，綠色環(huán)保、節(jié)省資金、現(xiàn)象明顯、攜帶方便、制作簡(jiǎn)單、趣味性強(qiáng)，利用課余時(shí)間進(jìn)行制作，可激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，培養(yǎng)動(dòng)手、動(dòng)腦能力，可解決貧困地區(qū)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)展難的問(wèn)題，對(duì)提高中學(xué)物理教學(xué)有重要意義。

(欄目編輯王柏廬)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文