綜合運用物理與化學(xué)知識解決問題

何艷陽++郭晶

在初三年級，我們讓學(xué)生通過改變氣體壓強來設(shè)計噴泉實驗，讓學(xué)生經(jīng)歷了一次綜合運用物理與化學(xué)知識解決問題的過程。

首先，教師提出讓學(xué)生用不同的方法設(shè)計、展示噴泉實驗，并分析噴泉形成的原理。學(xué)生經(jīng)過討論，設(shè)計出了兩種方案。方案一：如圖1，用抽氣筒抽出部分圓底燒瓶中的氣體，讓瓶內(nèi)的氣壓小于外界大氣壓，再捏住膠管插入燒杯中，松開手，如圖2所示，紅色液體就會沿著膠管涌入燒瓶中，形成美麗的噴泉。方案二：如圖3，在圓底燒瓶中加入少量的水，加熱燒瓶，當燒瓶上方有足夠多的熱的水蒸氣后，原來瓶內(nèi)的一部分空氣會被排出。停止加熱后，部分水蒸氣液化，燒瓶內(nèi)壓強變小，小于外界大氣壓，再將燒瓶倒插入燒杯中，紅色液體涌入燒瓶，形成美麗噴泉。

接下來，教師啟發(fā)學(xué)生思考還有沒有其他的方法，比如，是否可以利用一些氣體的性質(zhì)來形成噴泉？學(xué)生經(jīng)過討論又提出兩種方方案。方案一：利用氣體極易溶于水的性質(zhì)，將氣體溶于水從而減小燒瓶內(nèi)壓強，使其小于外界大氣壓。通過查找資料，學(xué)生選擇了極易溶于水的氨氣，設(shè)計了如圖4的裝置，在燒瓶中收集滿氨氣，讓膠頭滴管中吸滿水。組裝好裝置后，將水擠入燒瓶中，氨氣溶于水中，燒瓶內(nèi)壓強小于外界大氣壓，打開彈簧夾，燒杯內(nèi)加有酚酞的水倒吸入燒瓶中，形成噴泉。同時，液體由無色變?yōu)榧t色，還能說明氨氣溶于水并與水反應(yīng)，溶液顯堿性。方案二：用溶液將氣體反應(yīng)掉。學(xué)生們設(shè)計了如圖5的裝置：燒瓶中收集滿二氧化碳，用氫氧化鈉的濃溶液代替膠頭滴管中的水來重復(fù)上述實驗，也能形成美麗的噴泉。

然后，教師進行總結(jié)：以上四種方案都是通過降低瓶內(nèi)氣壓使瓶內(nèi)壓強小于外界大氣壓，讓液體被壓入燒瓶中形成噴泉的。

學(xué)生學(xué)習(xí)上述內(nèi)容之后，能否將這個原理應(yīng)用在解決其它有關(guān)壓強的問題中去呢？于是，物理教師又設(shè)置了新的情景：如圖6所示，如何讓瓶中的氣球膨脹起來呢？

學(xué)生經(jīng)過討論，提出讓氣球外面的壓強小于內(nèi)部的壓強的辦法。因為氣球的內(nèi)部是與大氣相連通的，所以只要減小燒瓶內(nèi)部壓強就可以讓氣球膨脹起來，而減小燒瓶內(nèi)壓強的方法和前面形成噴泉實驗的方法是一致的。

通過噴泉實驗的設(shè)計與展示，學(xué)生認識到不僅可以用物理方法改變氣體壓強，也可以通過化學(xué)方法改變壓強；物質(zhì)發(fā)生變化時往往會引起氣體量的變化和溫度的變化，而這些變化可以引起壓強的變化。更重要的是，學(xué)生體驗了如何多角度思考問題。endprint