《物態(tài)和物態(tài)變化——液體》教學(xué)設(shè)計

張月紅

摘要：在新課程理念下，怎樣讓學(xué)生成為課堂活動的主體，是我們教育工作者永恒的話題。本文詳細(xì)闡述了“液體”的教學(xué)流程設(shè)計，意在以此為例與同行共同探討如何在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)新課程的三維教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：液體；表面層；表面張力；浸潤與不浸潤；毛細(xì)現(xiàn)象

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-6148(2009)1(S)-0024-3

1 教材依據(jù)（人民教育出版社、課程教材研究所、物理課程教材研究開發(fā)中心編著，《物理（選修）3-3》，第九章第2節(jié)。）

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識與技能

⑴知道液體具有一定的體積，不易被壓縮，沒有固定形狀，具有流動性，掌握液體的微觀結(jié)構(gòu)。

⑵知道液體有表面有收縮的趨勢，會分析表面層的分子微觀結(jié)構(gòu)，理解液體表面存在張力，會對相關(guān)現(xiàn)象做出解釋。

⑶知道浸潤和不浸潤現(xiàn)象，會從分子微觀結(jié)構(gòu)對浸潤與不浸潤現(xiàn)象進(jìn)行解釋。

⑷知道什么是毛細(xì)現(xiàn)象，會進(jìn)行原因分析。

2.2 過程與方法

通過演示實(shí)驗和學(xué)生實(shí)驗，讓學(xué)生對液體的相關(guān)特殊現(xiàn)象產(chǎn)生興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的方法——從現(xiàn)象到本質(zhì)，由淺入深，用分子的微觀結(jié)構(gòu)來分析物質(zhì)的宏觀特性和主動、積極的科學(xué)探究能力。授課過程與多媒體課件相結(jié)合，節(jié)省了板書時間，也解決了一部分學(xué)生看不清演示實(shí)驗帶來的問題。

2.3 情感、態(tài)度與價值觀

讓學(xué)生猛然發(fā)覺看似簡單的液體竟會蘊(yùn)涵如此多的相關(guān)現(xiàn)象，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和積極性，讓學(xué)生體會到分子動理論不但能在微觀意義上研究氣體、固體，而且能夠研究液體。

3 教學(xué)流程

教具準(zhǔn)備 透明杯，塑料杯（10），硬幣（20），表面張力演示器具，毛細(xì)管若干，滴管，酒精燈，玻璃，石蠟，肥皂水等。

3.1 知識回顧，類比教學(xué)，透析液體微觀結(jié)構(gòu)

教師設(shè)問（多媒體PPT呈現(xiàn)）：從宏觀看，液體與氣體、固體分別有哪些相似？

學(xué)生回答：與固體相似，液體具有一定的體積，不易被壓縮。與氣體相似，沒有固定形狀，具有流動性。

教師設(shè)問：液體的微觀結(jié)構(gòu)如何？

學(xué)生回答并總結(jié)：液體分子密集在一起，具有一定的體積，不易壓縮；液體分子間距接近固體分子，相互作用力大；液體分子在很小區(qū)域內(nèi)有規(guī)則排列，但這是暫時的，其邊界和大小隨時改變，并且雜亂無章，因此呈現(xiàn)各向同性；液體分子的熱運(yùn)動雖然與固體分子類似，但是無長期固定的平衡位置，可在液體中移動，因而具有流動性，且擴(kuò)散比固體快。

3.2 運(yùn)用實(shí)驗，建立表面張力的概念

觀察實(shí)驗1：杯口不溢水如圖1所示。

教師演示，問：觀察到了什么？

學(xué)生回答：杯中水超過杯口，但不流出。

教師：為什么水不會留出來呢？引導(dǎo)學(xué)生用類比的方法說明這個現(xiàn)象。

學(xué)生：杯口好象有一張繃緊的橡皮膜，使水不能溢出。

教師：液體的表面緊繃，各部分之間存在著相互作用的引力，我們把它稱為表面張力。

3.3 通過實(shí)驗，觀察表面張力產(chǎn)生的效果

教師：如果液體表面有一層膜，能不能讓硬幣浮在水面上而不下沉呢？

學(xué)生猜想：可以，通過實(shí)驗驗證。

學(xué)生實(shí)驗2：水面浮硬幣

學(xué)生活動：每四人一組，一個紙杯，兩枚硬幣。想各種辦法讓硬幣浮在水面上。有四組成功，其中兩組第一次沒成功。

教師提問沒成功的組：為什么沒有做成功？是怎么做的？

學(xué)生回答后，原因總結(jié)：直著下去，速度過快，表面粘水了。

教師提問成功的各組：怎么做成功的？有那些方法？

學(xué)生回答：不粘水時輕放平放，下面放層吸水紙等。

教師提問：是水的浮力把硬幣浮上來的嗎？

把浮在水面上的硬幣輕輕一按，沉入水中，沒有再浮上來，說明不是浮力。

教師：實(shí)驗說明液體的表面張力可以承載一些輕小物體，大家能舉例子嗎？

學(xué)生可能列舉：小昆蟲停在水面上，水面浮針等。

演示實(shí)驗3：將一根棉線的兩端系于鐵絲環(huán)上（棉線不要張緊），然后浸入肥皂水中，再取出，環(huán)上布滿了肥皂水的薄膜。請觀察棉線是張緊的還是松弛的。

用熱針刺破棉線一側(cè)的薄膜，觀察薄膜和棉線發(fā)生的變化，如圖2所示。

再用中間系有棉線圈的鐵絲環(huán)浸入肥皂水中，取出后觀察現(xiàn)象，用熱針刺破棉線圈里的肥皂膜，觀察棉線圈外的薄膜和棉線圈有什么變化。如圖3所示，利用多媒體再次演示視頻實(shí)驗，讓學(xué)生看清。

學(xué)生觀察后總結(jié)：刺破棉線一側(cè)的薄膜，另一側(cè)的就會收縮，使棉線彎向一邊。刺破棉線圈里的肥皂膜后，棉線圈外的薄膜就會收縮，使棉線圈張緊成圓形。

教師：由以上實(shí)驗可以看出，表面張力使液面具有收縮的趨勢。

3.4 從微觀剖析液體，釋疑實(shí)驗現(xiàn)象。

教師：液體表面為什么存在表面張力呢？

教師講解：液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層，如圖4所示。表面層里的分子要比液體內(nèi)部稀疏些，分子間距要比液體內(nèi)部大。在液體內(nèi)部，分子間既存在引力，又存在斥力，通常情況下是相等的。在表面層內(nèi)，分子間的距離大，分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力。液體表面各部分之間相互吸引，使液體具有收縮的趨勢，我們把這種力稱為表面張力。

教師設(shè)問：1.為什么棉線圈內(nèi)薄膜刺破后，會張成圓形？2．為什么有了表面張力，液滴就有了呈球形的趨勢？

學(xué)生思考與討論后，做出回答：因為周長一定時，以圓形的面積最大，液體表面有收縮趨勢，只有當(dāng)棉線圈成圓形時，周圍的液體面積最小。同樣，對于體積一定的液體，以球形的表面最小，表面張力的作用使得液滴趨于球形。

教師：大家能不能舉些生活中與表面張力相關(guān)的例子？

學(xué)生回答：毛筆浸入水中呈散開狀，提出來時聚集成一束；濕鞋子不容易脫下來；小孩吹出的肥皂泡等。

3．5 浸潤與不浸潤現(xiàn)象

演示實(shí)驗4：用滴管將水分別滴到紙、玻璃、石蠟上，學(xué)生觀察現(xiàn)象。

教師講解：水會附著在玻璃和紙上，這種現(xiàn)象叫浸潤。水不會浸潤石蠟，也不會附著在石蠟上，這種現(xiàn)象叫不浸潤。如圖5所示，利用多媒體演示實(shí)驗視頻。

在圖6所示中，左邊的液體不浸潤玻璃瓶，右邊的液體浸潤玻璃瓶。同一種液體，對有些固體浸潤，對有些固體不浸潤。如水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鋅。

教師與學(xué)生共同探討分析浸潤與不浸潤的微觀解釋：液體與固體接觸時，在接觸處形成一個液體薄層——附著層。附著層里的分子既受到固體分子的吸引，又受到液體內(nèi)部分子的吸引，如果受到的固體分子的吸引比較弱，附著層里的分子就比液體內(nèi)部稀疏，附著層內(nèi)分子就表現(xiàn)出引力，有收縮的趨勢，形成不浸潤現(xiàn)象。相反，如果固體分子的吸引強(qiáng)，附著層里的分子就比液體內(nèi)部密，附著層出現(xiàn)斥力，有擴(kuò)展的趨勢，產(chǎn)生浸潤現(xiàn)象。

3.6 釋疑毛細(xì)現(xiàn)象

演示實(shí)驗5：如圖7所示，取一根毛細(xì)管插入墨水杯中，觀察毛細(xì)管發(fā)生的現(xiàn)象。

學(xué)生回答：毛細(xì)管中有液體上升。

粗細(xì)不同的毛細(xì)管一起插入浸潤液體中，觀察現(xiàn)象，如圖8所示。

學(xué)生回答：發(fā)現(xiàn)毛細(xì)管越細(xì)液體上升得越高。

教師設(shè)問：浸潤液體在毛細(xì)管內(nèi)，液面為何成凹彎月面？是什么原因使液體上升？上升到什么時候為止？

學(xué)生思考討論，教師做總結(jié)：浸潤液體在毛細(xì)管內(nèi)上升的現(xiàn)象是由于浸潤液體附著層擴(kuò)張，液面彎曲成凹彎月面，表面張力的作用使液柱提升，內(nèi)徑越小提升越高，當(dāng)液面彎曲提升的力與提升的液柱重力平衡時，管內(nèi)液柱不再升高。教師一面講解一面做受力分析，如圖9所示。

教師：不浸潤的液體在毛細(xì)管內(nèi)會發(fā)生什么現(xiàn)象？

學(xué)生：液面會下降，下降到液面彎曲向下的壓力與被壓低的液柱的重力平衡，如圖10所示。

教師：浸潤液體在細(xì)管中的上升現(xiàn)象，不浸潤液體在細(xì)管中的下降現(xiàn)象都是毛細(xì)現(xiàn)象。毛細(xì)現(xiàn)象不一定要發(fā)生在細(xì)玻璃管中，生活中有很多毛細(xì)現(xiàn)象，如酒精燈燈芯用棉線制成，能用絲線代替嗎？土壤中也有毛細(xì)管，能把地下水引到地面。為了保持土壤的水分，把土鋤松，破壞毛細(xì)管。建筑工人在地基上鋪一層油氈或涂有瀝青的厚紙的目的就是為了防止水分通過磚墻的毛細(xì)管上升，使房間保持干燥。

4 反思評價（略）

(欄目編輯黃懋恩)