摘要:通过形象的宏观实验模拟,让学生理解微观的分子间相互作用力的关系。指导学生利用废旧物品自制分子间相互作用力的模拟演示器,帮助学生理解分子间的作用力跟分子间距之间的关系,培养学生科学的、严谨的思维方法。
　　关键词:废旧物品;自制;分子力;模拟演示器
　　中图分类号:G633.7 文献标识码:A文章编号:1003-6148(2010)9(S)-0060-1
　　
　　分子间相互作用力是无法直接观察的微观现象,物理学中是通过物理宏观现象经过合理的推断而总结分析得出的,它是一种科学的分析和思维方式的集中体现。通过自制模拟演示器,进一步理解分子间相互作用力的特点,使学生通过学习和研究体会微观物理世界的研究分析方法,领会并掌握科学的研究方法和思维方式,培养学生的科学素养。
　　现就我在教学中指导学生利用废旧物品自制分子间相互作用力的模拟演示器的过程介绍如下:
　　制作原理 分子间同时存在引力和斥力,分子力是引力和斥力的合力,并随分子间距的变化而变化。当分子间距离r=r0,分子力表现为零;当分子间距离rr0,分子力表现为引力。将两个乒乓球(内含强磁铁)同极相对串在软铁棒上,这样两球之间有斥力,同时两球跟软铁棒之间有引力,当两球间距为r0时,小球处于平衡状态;当两球间距小于r0时,小球间表现为排斥力,并且随r的减小而增大;当两球间距大于r0时,小球间表现为引力,并且随间距的增大先是增大的,在软铁棒两端时达到最大;当小球从软磁棒两端拉出时,小球间的作用力减小,并减小为零。将两球间的距离标为10r0,用铁架台固定该仪器,就可演示该模拟实验过程。
　　主要材料 PVC套线管、两个旧乒乓球、软铁棒(老式收音机内的接收天线棒)、两块强磁铁(中空的)、铁架台(图1为主要部件)
　　制作方法 1、把乒乓球从中间刨开为两瓣,将两块强磁铁分别放入两个乒乓球中用泡沫胶粘住固定,合上乒乓球并用胶布胶好;并在乒乓球上钻孔;2、将软铁棒塞入PVC套线管中间,并固定好;3、将两乒乓球同名磁极相对串在PVC套线管(软铁棒中间);4、将PVC套线管一端固定在铁架台上,并在另一端用橡皮泥封好,以防小球脱落。5、在PVC套线管下方固定一把直尺,拉动两乒乓球,放手,它们会做机械振动,停止运动后,在直尺上刻两球的位置,它们间的距离为r0,拉开两球,通过软铁棒后感觉没有吸引力时,刻度为10r0。分子力模拟演示器完成。(如图2所示)
　　操作步骤 1、将该装置置于讲台上,两球处于r0;2、压迫两个小铁球,使其相互靠拢,感觉分子间的斥力作用,并且感受两球距离越小,斥力越大;3、从r0处将两球拉开,感觉分子间的引力作用,并且感受两球间距离增加,引力先增加后减小,在软铁棒端头引力最大,在10r0处引力为零。
　　教学中使用该教学仪器有以下优点:1、该实验制作简单环保,利用该仪器演示实验过程,可见度大,实验效果明显;2、该演示实验操作简单,形象生动;3、将分子力及其微观现实放大,增强了学生的感性认识,便于学生理解分子间的作用力;4、与传统的弹簧模拟演示仪器相比较,该仪器能够真实反映分子力随分子间距的变化而变化的规律,这是传统仪器没法模拟的。
　　(栏目编辑王柏庐)