借力：實現“分子動能”的難點突破

李小滿

初中物理中“分子動能”的教學是一個難點。如何幫助學生較好地理解分子動能這一概念呢？筆者結合一節(jié)公開課的思考和探究，談談如何巧妙移植高中階段的布朗運動實驗，讓學生深入理解分子動能這一概念。

難點一：初中階段的學生對于動能這一概念的學習側重于知道，對物體具有動能時具有什么本質特征缺乏深度理解。我們可以先通過兩個案例讓學生深刻認識具有動能的物體，對其外顯具有的特征或能力進行概括。提問：飛行的足球具有動能嗎？你是如何判斷的？奔馳的汽車具有動能嗎？你是如何判斷的？這幾個問題引導學生通過物體對外的表現（能對外界物體做功，通常表現為撞擊、推開、排開等動作特征），來理解物體具有動能的本質含義，從而為接下來探究微觀分子是否具有動能奠定設計實驗的基礎。

難點二：分子的無規(guī)則運動難以被直接觀察到。通過案例分析，學生可以理解宏觀物體具有動能時的表現特征。但由于我們不能直接觀察到分子的無規(guī)則運動，這就給學生認識分子的動能特征造成了困難。

我們可以引導學生借鑒判斷宏觀物體是否具有動能的方法，來設計探究微觀分析動能的實驗。

1. 復習分子運動理論，提出問題：分子永不停息地做無規(guī)則運動，那么，分子是否具有動能呢？2. 引導學生思考：微觀世界里的分子，如果具有動能，是否也會表現出撞擊外物的行為呢？不妨以水分子為例，如何證明水分子具有動能呢？3. 思考：為了判斷水分子是否具有動能，我們應該想辦法在水分子周圍放置可被撞擊的物體，但是在微觀世界里，只能放置很小的物體；否則，水分子的撞擊難以產生可被觀察到的現象。那么，該如何設計實驗呢？

教師引導：如果我們用可以被顯微鏡觀察到的固體小顆粒放到水中，那么，當水分子無規(guī)則運動撞擊這些固體小顆粒時，固體小顆粒也會表現出無規(guī)則運動，這樣就可以判斷水分子是否因為運動而具有動能了。

實驗設計： （1） 用兒童繪畫用的顏料棒向燒杯中滴入黃豆粒大小的顏料（紅、黃、藍、綠較好），用攪拌棒充分攪拌。（2） 用滴管取一小滴溶液，滴到數字顯微鏡的載玻片上。（3） 打開顯微鏡配套的Motic軟件，調節(jié)顯微鏡目鏡的高度，直到從電腦的顯示窗口中能清晰地觀察固體小顆粒。（4） 觀察顏料固體小顆粒的無規(guī)則運動。

繼續(xù)提問：以上實驗證明了水分子因為運動而撞擊顏料固體小顆粒（外物），結合判斷宏觀物體動能的方法，你認為水分子具有動能嗎？

至此，學生通過實驗深入地理解了微觀分子具有動能這一事實。

盡管微觀世界的實驗很難做，但是我們通過合理地移植高中階段的布朗運動實驗，通過現場實驗讓學生認識到分子因為運動而具有撞擊外物的能力，與學生在宏觀世界獲得的體驗和認識相吻合，大大地加強了結論的可信度和真實性。

（作者單位：南京市人民中學）