基于微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與思考

趙曉珊

(福建省南平市第四中學(xué) 353000)

一、課標(biāo)與教科書中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在化學(xué)教學(xué)中通常會(huì)借助演示或分組實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而使學(xué)生主動(dòng)參與到學(xué)習(xí)過程中來(lái).物質(zhì)是由極其微小的、肉眼看不見的微粒構(gòu)成的，而構(gòu)成物質(zhì)的微粒總是在不停地運(yùn)動(dòng)的，為了能讓學(xué)生更直觀地掌握這一重要知識(shí)點(diǎn)，全國(guó)許多版本的初中化學(xué)教科書依據(jù)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的，大同小異.但有些實(shí)驗(yàn)不乏在安全性、綠色化、趣味性及可操作性上存在進(jìn)一步優(yōu)化的空間.例如：滬教版九年級(jí)化學(xué)課本第63頁(yè)“探究微粒運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)(裝置如圖 1).

滬教版“探究微粒運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)”教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：

【實(shí)驗(yàn)1】向燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞溶液，得到溶液甲.向溶液甲中滴入1～2 滴濃氨水，觀察現(xiàn)象.這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了什么?

【實(shí)驗(yàn)2】在燒杯C中重新配制甲溶液.在燒杯B 中加入3～5mL濃氨水，用一個(gè)大燒杯把兩個(gè)燒杯罩在一起，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.你如何解釋產(chǎn)生的現(xiàn)象？

二、課本中“探究微粒運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的不足

在教學(xué)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在如下一些不足:

1.此實(shí)驗(yàn)至少要用到3個(gè)燒杯，并且要想罩住兩個(gè)小燒杯，大燒杯的容積至少需要500mL，體積較大，甚至有時(shí)要用到1000mL，攜帶非常不方便.

2.實(shí)驗(yàn)中濃氨水用量偏多，實(shí)驗(yàn)過程揮發(fā)較多的刺激性氣體，污染較嚴(yán)重，有些學(xué)生因此而對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生抵觸心理，即達(dá)不到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模c所倡導(dǎo)的綠色化學(xué)理念不符.不能進(jìn)行學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)，只適合于教師演示實(shí)驗(yàn).

3.實(shí)驗(yàn)所占用的時(shí)間較長(zhǎng)、現(xiàn)象不明顯，學(xué)生無(wú)法較好地感知分子不斷運(yùn)動(dòng)這一特征.

針對(duì)以上不足，筆者改進(jìn)了微粒運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn).

三、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)一】

1.實(shí)驗(yàn)材料：

小燒杯(50mL)兩個(gè)、玻璃棒、濃氨水、酚酞溶液

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)步驟及過程：①在燒杯a中滴入3～4滴的濃氨水，在燒杯b中滴入3～4滴酚酞(如圖2所示).

②用玻璃杯分別將兩個(gè)燒杯中的少量液體均勻涂抹在燒杯內(nèi)壁上(如圖3所示).③將兩個(gè)小燒杯互相倒扣(如圖4所示)，馬上就可以觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：現(xiàn)象：3～8s內(nèi)燒杯b內(nèi)壁由左至右變紅.

結(jié)論：可以說明微粒是從左向右不斷運(yùn)動(dòng)的.

【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)二】

1.實(shí)驗(yàn)材料：小燒杯(50mL)兩個(gè)、濃氨水、濃鹽酸、紅石蕊試紙、藍(lán)石蕊試紙、棉花

2.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)步驟及過程：

在表面皿中放一團(tuán)棉花，然后在棉花上滴3～4滴的濃氨水，在燒杯壁的中部和底部分別各貼一張濕潤(rùn)的紅石蕊試紙，最后把燒杯倒扣在表面皿上(如圖5所示).或者將濃氨水換成同樣具有揮發(fā)性的濃鹽酸，把濕潤(rùn)的紅石蕊試紙換成濕潤(rùn)的藍(lán)石蕊試紙.

3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：

現(xiàn)象：如果是氨水和濕潤(rùn)的紅石蕊試紙的組合8～10s后燒杯內(nèi)壁中部的試紙會(huì)先變藍(lán)，燒杯頂部的試紙后變藍(lán)；如果是濃鹽酸和濕潤(rùn)的藍(lán)石蕊試紙的組合12～15s后燒杯內(nèi)壁中部的試紙會(huì)先變紅，燒杯頂部的試紙后變紅.

結(jié)論：可以說明微粒是由下向上在不斷運(yùn)動(dòng)的.

四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

1.跟課程標(biāo)準(zhǔn)與教科書的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理完全相同，方便學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)，試劑、藥品用量少，減少了浪費(fèi)的現(xiàn)象，達(dá)到了節(jié)約的目的，也形成了小型的封閉體系，不會(huì)造成大量的氨逸散，可以有效減少環(huán)境污染，保護(hù)師生的身心健康，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí).

2.實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單操作方便、簡(jiǎn)捷、耗時(shí)短且現(xiàn)象明顯，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)一在滴加濃氨水后3～8s內(nèi)就能觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，用時(shí)比教科書少得多，效率提高了.在滬教版的實(shí)驗(yàn)中是通過觀察微粒運(yùn)動(dòng)后的現(xiàn)象來(lái)揭示微粒是運(yùn)動(dòng)的，而改進(jìn)實(shí)驗(yàn)一，在過程中還可以觀察到在燒杯B中紅色是由左至右的出現(xiàn)；在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)二的過程中，是燒杯中部的試紙先變藍(lán)(或者變紅)，燒杯頂部的試紙后變藍(lán)(或者變紅)，可以說明微粒是由下向上在不斷運(yùn)動(dòng)的.因此我的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)還能夠直觀的展示微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡.

3.在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)二中，氨的相對(duì)分子質(zhì)量小于氯化氫的相對(duì)分子質(zhì)量，紅石蕊變藍(lán)的時(shí)間比藍(lán)石蕊試紙變紅的時(shí)間更短，可以讓學(xué)生同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，借此探究相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)微粒運(yùn)動(dòng)速度的影響，進(jìn)一步充實(shí)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，加強(qiáng)學(xué)生思考能力.

4.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)便于學(xué)生操作，更加適合學(xué)生分組探究，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力.