“分子間有空隙”演示實驗的改進

人教版新教材高中物理選修3-3第8頁“分子間作用力”一節(jié)，由于分子間的相互作用力是微觀領(lǐng)域的力，學(xué)生很難理解大量的分子間的相互作用是什么樣的。因而教材在這節(jié)增加了很重要的演示實驗，用等體積水和酒精混合后體積小于原來體積之和來證明分子間有空隙，兩種物質(zhì)混合后體積減小是由于分子重新分布，原來的分子空隙有一部分被另一種分子占據(jù)了的緣故，這個實驗可使學(xué)生充分體會分子間有空隙，進而加深理解分子間有相互作用力。

教材和教參提供的實驗方法是:取內(nèi)徑約1 cm、長0.8~1 m的玻璃管，下端用膠塞塞緊。先把染成紅色的水灌入玻璃管中，再將玻璃管傾斜后把酒精沿管壁緩慢注入，玻璃管的外壁用橡皮筋在酒精的上界面處作個記號，將玻璃管顛倒使水和酒精相互混合之后會發(fā)現(xiàn)，混合后的體積明顯減小。但在實際課堂教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)，由于玻璃管內(nèi)徑太細(xì)，無法在短時間內(nèi)將兩種液體充分混合，體積變化不是十分明顯。為此筆者對此實驗做如下的改進，借用化學(xué)實驗中精確度較高的常用儀器酸式滴定管和容量瓶做此實驗，不僅提高了實驗的準(zhǔn)確性而且現(xiàn)象明顯，很有說服力。

實驗器材:25 ml酸式滴定管2支和50 ml容量瓶1支(或者50 ml酸式滴定管2支和100 ml容量瓶1個)滴定臺一個，滴定夾一個。

演示實驗1:將用水洗干凈的2支25 ml酸式滴定管裝滿水，垂直夾持在滴定夾上，調(diào)整液面到“0”刻度或“0刻度以下”后，分別放出25 ml水于50 ml容量瓶中，靜置觀察，容量瓶中50 ml水的液面與50 ml容量瓶的刻度線相吻合;蓋好瓶塞，反復(fù)上下顛倒，搖勻(如圖)，靜置觀察容量瓶，容量瓶中液面仍與刻度線相吻合。將容量瓶中的水倒凈備用。

演示實驗2:將一支25 ml酸式滴定管用少量酒精潤洗2次后，裝滿酒精，垂直夾持在滴定夾上，調(diào)整液面到“0”刻度或“0刻度以下后，將另一支滴定管裝滿水后置于滴定夾上，調(diào)整液面到“0”刻度或“0刻度以下，先往50 ml容量瓶中放入25 ml水后，再由另一支滴定管中放出25 ml酒精，放液結(jié)束后，靜置觀察，容量瓶中液面幾乎與刻度線相吻合，蓋好瓶塞反復(fù)上下顛倒，搖勻(如圖)，靜置后，可觀察到容量瓶中液面在容量瓶刻度線下約1 cm處。

改進后的實驗有如下優(yōu)點:

1. 實驗器材簡單，操作簡便，兩種液體可在容量瓶內(nèi)短時間內(nèi)迅速混合。

2.通過兩個演示實驗的對比，實驗現(xiàn)象非常明顯、直觀，更適合在課堂上演示。

3.由于實驗儀器精確度高，因此實驗的結(jié)論，更具有說服力，學(xué)生容易接受。

4.由于實驗是借用化學(xué)實驗儀器，可以起到跨學(xué)科間知識融合與遷移的示范作用，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。

實驗注意事項:

1.實驗前要檢查容量瓶、酸式滴定管是否漏水。往滴定管中注入液體時，尖嘴部分不能有氣泡。如果滴定管尖嘴部分有氣泡，應(yīng)將滴定管傾斜后快速放液，以趕走氣泡。滴定管用差減法量出液體的體積，只要正確讀出初始讀數(shù)和最終讀數(shù)，量出的液體體積可精確到0.01 ml，且無殘留問題。

2.演示實驗2時，往容量瓶中加液體的順序不同，則現(xiàn)象有所不同。如先加水再加酒精，二者之間有明顯界面，振蕩后界面消失，二者充分混合;如先加酒精后加水時，由于水的密度比酒精的大，二者迅速混合，能快速觀察到實驗結(jié)果。如果用50 ml酸式滴定管和100 ml容量瓶做此實驗，實驗效果更明。

3.滴定管和容量瓶可從化學(xué)實驗室借用，實驗操作若有問題，可與化學(xué)教師討論。

4.另外，為了使實驗現(xiàn)象更便于觀察可在水中滴加少量紅墨水。

(瓦房店市高級中學(xué))