“模型估测法”在高中创新实验教学中的运用——利用“黄豆模型”来演示“用油膜法估测分子的大小”实验

广东省珠海市实验中学(519000) 吕 磊

“用油膜法估测分子的大小”实验，教材中利用单分子油膜法估测分子的直径，通过酒精溶解、稀释油酸，并通过特殊实验方法取微量油酸酒精溶液，实验步骤比较麻烦。同时，由于学生是初次接触测量微观分子的直径，感觉比较抽象，很难理解其实验原理和繁琐的数学计算过程。所以笔者尝试引入学生比较熟悉的黄豆，将其看成微观的 “分子”，进行讲解和演示 “用油膜法估测分子的大小”实验，收到了较好的效果。其详细设计实验如下。

1 实验目的

(1)利用“黄豆模型”来演示“用油膜法估测分子的大小”实验。

(2)掌握等体积估测方法。

(3)熟悉宏观物体与微观模型的分析类比。

2 实验原理

将每一个黄豆理解成“分子模型”利用等体积的原理，可以测量计算出单层黄豆的厚度，从而得到黄豆的直径。再用螺旋测微器测量出黄豆的直径，将两个数值进行对比。在误差允许范围内如果两个数值相等，就可以从侧面证明了单分子油膜法估测分子直径实验。

3 实验器材

黄豆、烧杯、螺旋测微器、毫米刻度尺、实验仪器提篮等。

4 实验步骤

(1)首先用毫米刻度尺测量实验仪器提篮的长度L和宽度d。

(2)再将黄豆整齐平铺在实验仪器提篮里。

(3)用烧杯量取黄豆的体积V。

(5)用螺旋测微器多测几次求出黄豆的平均直径D，实验数据见表1。

表1 实验数据

(6)最后将h与D两个数值进行对比。

5 实验数据的处理与计算

6 误差分析

考虑到平铺在实验仪器提篮里面的黄豆可能存在重叠以及每个黄豆之间的缝隙，在误差允许范围内h与D两个数值相等，很好地从侧面证明了单分子油膜法估测分子直径实验。

7 注意事项

(1)保证整齐平铺在实验仪器提篮里面的黄豆尽量紧凑且不要重叠。

(2)尽量保证烧杯中黄豆体积的读数准确。

8 实验创新

(1)本实验利用利用“黄豆模型”来演示“用油膜法估测分子的大小”实验，便于教师在课堂上演示，同时学生也方便观察和操作。

(2)将抽象的、微观的测量实验转化为具体的、宏观的实验。

(3)实验器材成本低，取材方便，实验现象明显。

9 实效性分析

(1)本实验既可用于课堂教学，又可用于学生课后自主研究。

(2)本实验中所有器材都来源于日常生活中，能很好的激发学生学习物理和探索科学奥秘的激情。

(3)本实验通俗易懂，能更好的帮助学生理解分子的模型。

10 结束语

物理核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质。教学的有效性和高效性，是指教学方式能有效地突破教材重难点，同时能促进学生的发展。设计创新实验方案时，要鼓励学生发散思维、创新思维、转换角度，利用模型法、类比法来解决实际问题。要提高学生物理核心素养，就要求我们教师在教学中注重传授物理基本概念的表述、物理基本观念的渗透、物理科学方法的传授、物理实验的创新，以及指导学生解决实际问题的能力和自学能力的养成等。