高中物理教學論文 “用油膜法估測分子大小”的實驗應讓學生知其所以然 新人教版（通用）

1、 “用油膜法估測分子大小”的實驗應讓學生知其所以然 【摘要】就“用油膜法估測分子大小”實驗教學中容易忽視的幾個問題進行分析并對實驗提出三點建議，認為實驗教學不能只滿足于學生對實驗過程的操作，教師要引導學生挖掘實驗現象背后的更深層次的問題，從而激發(fā)學生的探究興趣，提高學生的探究能力?！娟P鍵詞】油膜法；估測分子大??；用油膜法估測分子大小分子動理論是從微觀角度認識物體熱現象的基本理論。宏觀物體是由大量不停息的運動著的、彼此間或強或弱相互作用著的分子組成，分子有多大是教學中要說明的首要問題。用油膜法估測分子大小，是最早測量分子大小的一種方法。自1997年開始使用的“三省一市”全日制高級中學物理教科書開

2、設該實驗以來，各種版本的教材中都保留了該實驗。本?，F使用的人教版普通高中課程標準實驗教科書物理（選修3-3）較為詳細的介紹了該實驗的操作流程。本人做為物理實驗教師精心準備了該實驗，并對實驗情況進行認真分析發(fā)現，多數學生只是按照教材所列步驟完成各步操作，在十分鐘內就可算出分子大小則“滿意”而歸。其實，該實驗有許多問題值得深入分析，學生不能滿足于知其然，更要知其所以然。一 實驗相關問題的分析1 高中物理開設該實驗的意義該實驗利用的用宏觀量來測量微觀量的實驗方法是科學研究的重要方法之一，該實驗又是高中物理學生實驗中唯一體現該方法的實驗。學生在認識微觀世界的過程中，對分子直徑的數量級有了清晰的感性認識

3、，進一步認識了物理模型在物理研究中的重要價值，啟迪學生處理微觀問題的思路，為正確解決關于微觀世界的實際問題做了鋪墊。2 實驗中為何使用油酸做為被測物極性有機物（如醇、胺、醋等）特別是有直碳氫鏈的, 以及各種表面活性劑（如洗衣粉、肥皂等）皆容易在水表面上鋪展, 形成表面膜。將不溶于水的極性有機物溶于溶劑中，然后滴加到水面上，當溶劑揮發(fā)后在水面上就由有機物形成一層膜。如果水面足夠大形成的膜就是單分子層。1油酸的分子式為 C17 H33 COOH ,它是由兩部分構成:一部分是與水有很強親和力可溶于水的COOH ,另一部分是在結構上與水差別很大且不能溶于水的C17 H33。水面上的油酸分子中COOH留

4、在水中，C17 H33冒出水面，油酸分子直立在水面上形成單分子層。3 為何要將油酸稀釋后使用實驗前由教師配置好油酸溶液裝入細口瓶中，實驗時告訴學生油酸濃度，但并沒有學生提出為什么要稀釋油酸？為什么以這樣的濃度稀釋油酸？而這卻是實驗的關鍵步驟之一。我們知道分子的直徑大約是10-10m，而一滴油酸的體積（注射器5號針頭）大約有410-3cm3(每0.4cm3的油酸大約100滴)2，如果這滴油酸鋪成單分子層，油膜面積有，實驗室中將無法操作。實驗室中水槽為,如果將整個盆鋪滿，需要的油酸的體積大約是，所得的體積比。而實際上油酸分子比10-10m要大，并且溶液濃度越低油酸分子占的面越大，實驗中也不可讓油酸

5、鋪滿整個水槽。大量研究得出，油酸溶液濃度為1：200較為合適。4 為何用滑石粉顯示油膜邊界油酸的分子滴到水面上后趨于均勻擴散到水面上，油酸溶液中主要是乙醇，而乙醇的表面張力小于水的表面張力（20C時水的表面張力系數是7310-3N/m，18C時乙醇的表面張力系數是22.910-3N/m）。3兩種液體的表面張力的作用使油酸溶液迅速展開成以滑石粉為邊界的區(qū)域。由于酒精揮發(fā)，隨后展開的面積縮小，最終形成以滑石粉為邊界的油酸單分子膜。5 實驗完畢為何要認真清洗水槽我們在實驗室的水槽邊準備了酒精和脫脂棉球，要求每組學生在實驗完畢都要用酒精棉球認真擦洗水槽。學生按要求做了，但是有多少學生認真考慮過為什么要

6、這樣做呢？由于油酸對水是不浸潤液體，如果水槽上油酸有殘余，下次盛水之后就會在水面上形成多塊不連續(xù)的油膜，滑石粉撒在油膜上，再滴入油酸，則原來油膜上的滑石粉散不開，從而會影響實驗效果。洗衣粉等表面活性劑也會在水面形成油膜，所以不能使用。用酒精溶解油酸后容易沖洗干凈。二 實驗的幾點建議1 學生對該實驗原理的理解要以正確建立物理模型為基礎。教師可以利于水面上漂浮的乒乓球做為模型給學生講解實驗思想。2 該實驗作為分組實驗需要較多的水，而一般物理實驗室的實驗臺上沒有水池，學生從他處取水過程中不可避免的將水撒在地面上和實驗臺上，甚至會使實驗室“一片汪洋”。因此筆者建議，如果條件允許該實驗可以在化學實驗室完

7、成。3 一般油膜實驗儀提供的毫米方格紙若沾上水會皺縮，不便再次使用。因此可以將毫米方格印在機玻璃板上，在玻璃板上直接數出格數，或者將毫米方格紙塑封，以避免沾水。該實驗對操作細節(jié)要求很高，如：配制溶液、測量一滴溶液的體積、撒粉厚度及均勻程度的把握、滴入液滴時注射器距水面的高度等，這些本文不再贅述，筆者是從學生實驗過程中只重“其然”的表現而產生的以上思考。新課程標準強調教學對學生探究能力的培養(yǎng)，從關注“形成的知識”轉向關注“知識的形成”，因此教師要充分開發(fā)教學資源的探究性價值，研究教學資源的探究點的設計，使教學真正利于提高學生的科學素養(yǎng)?！緟⒖嘉墨I】1王秀英，張玖瑋.“用油膜法估測分子的大小”的實驗研究J.物理教師，202