分子間間隙的演示
為了演示物質分子間存在的間隙,中學教材中均采用在一隻大試管中倒入等量的酒精和水,然後讓其混合,根據其體積減小,從而說明物質分子間存在間隙,但那樣做,其效果並不太明顯,甚至有些學生認為:其體積減小,並不在於物質分子間存在的間隙,而是在混合過程中液體的流失,為了消除學生這一錯覺,江蘇省建湖職業高級中學張堅老師做了這樣的嚐試,即將大試管改換成容量瓶,收到了較為明顯的效果,表現出如下的優點:
(1)現象明顯因酒精與水混合,其體積變化很小,如用上下粗細都一樣的大試管,所觀察出的液麵下降不太明顯,若改用肚大頸細而長的空量瓶做此實驗,在容量瓶細長的頸部下降的液麵是非常明顯的。
(2)混合方便用大試管混合酒精與水,一般采用振蕩方式使之混勻,為不使液體散失,振蕩中應極為小心,而改用容量瓶,隻要塞好塞子,上、下顛倒幾下,即可成功。
(3)使教與學同步用大試管極為小心地振蕩混勻時,必然時間較長,學生觀察現象的激情逐漸冷卻,甚至出現煩躁心態,產生“拒受”心理,若改用容量瓶混勻物質,時間將大為縮短,學生所要觀察的現象很快出現,因而心情愉悅,使教與學處於同步狀態。
(4)可信性強大試管的振蕩易使液體流失,而容量瓶的瓶口及其瓶塞均采用磨砂的方法精製而成,因而密封性好,隻要塞好塞子,不管如何混合,都不會使液體流失,出現的現象學生既容易相信,也容易接受。若在水中加幾滴墨水,展現一點顏色,其觀察效果將更佳。
液體擴散演示器的設計與使用
現行中學物理教學中,用來說明分子在做無規則熱運動的擴散實驗,是通過硫酸銅溶液擴散於清水來演示。而這種演示實驗在短短幾堂課內難以完成。江西省玉山一中鄒學平老師設計的液體擴散演示器是為解決這一難點而設計的一種新型儀器。
儀器結構本儀器的結構和各部件的名稱如圖1所示,主要部件的作用為:a擴散溶液:由稀硫酸和水組成,是研究的對象。b固定裝置:由玻璃杯,下部開一小孔的試管和軟膠塞,支持架等組成,用來固定器材和盛放擴散溶液。c指示裝置:由高靈敏氫離子探頭,電流計或J0401型演示電表和導線組成,通過電流計指示值的增大反映出擴散過程的進行。
①玻璃杯②試管③支持架④稀硫酸⑤氫離子探頭⑥水⑦軟膠塞⑧電流計(或演示電表);⑨引線設計思想
(1)目的任務
a使學生認識分子做無規則熱運動的現象,理解擴散概念,幫助教師完成對擴散過程進行定性演示的任務。b使學生明確擴散與溫度的關係。幫助教師完成粗略驗證擴散與哪些因素有關的演示任務。
(2)難點的突破
現行物理課本介紹,硫酸銅溶液與清水分界麵經過幾天時間後,藍色硫酸銅將分布在整個容器內,以此說明擴散現象。事實上液體的擴散是一個緩慢的過程,在課堂45分鍾教學時間內,根本無法通過兩液體交界麵顏色的變化,觀察到液體擴散現象。但液體的擴散現象是客觀存在的,隻要改變觀察方法,加強檢測手段,就一定能反映出擴散的宏觀效果。
(3)擴散的指示
我們知道,任意兩種金屬插入酸性溶液中,如用導線將這兩種金屬連接起來,導線中將有電流流過,這就組成一個原電池。高靈敏氫離子檢測器就是根據原電池原理設計而成的,分別選取銅片和鎂片兩種金屬材料,由固定板和引線焊接而成。當探頭放進有氫離子存在的溶液中時,探頭中的小原電池產生的電流將使電流計偏轉,其電流的大小將隨氫離子的濃度而改變。
(4)穩定液麵的獲得
液體擴散演示器采用下端開小口的試管內盛放水,當其上端用軟膠塞塞緊時,試管中的溶液在大氣壓的作用下,不會從小口中漏出來。將試管固定後再逐漸在玻璃杯中加入稀硫酸,直至液麵封閉試管下端的小口為止。如在加入稀硫酸時有一些晃動,但由於另一種溶液放在開口很小的試管內,基本上不受外界微小擾動影響,所以兩液麵初始分界線比較清晰、穩定。