基于微粒運動實驗的改進與思考

趙曉珊

(福建省南平市第四中學(xué) 353000)

一、課標(biāo)與教科書中的實驗設(shè)計

在化學(xué)教學(xué)中通常會借助演示或分組實驗，使學(xué)生通過對實驗現(xiàn)象的觀察加強對實驗原理的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而使學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)過程中來.物質(zhì)是由極其微小的、肉眼看不見的微粒構(gòu)成的，而構(gòu)成物質(zhì)的微?？偸窃诓煌５剡\動的，為了能讓學(xué)生更直觀地掌握這一重要知識點，全國許多版本的初中化學(xué)教科書依據(jù)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計原理進行實驗設(shè)計的，大同小異.但有些實驗不乏在安全性、綠色化、趣味性及可操作性上存在進一步優(yōu)化的空間.例如：滬教版九年級化學(xué)課本第63頁“探究微粒運動”的實驗(裝置如圖 1).

滬教版“探究微粒運動的實驗”教材實驗設(shè)計如下：

【實驗1】向燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞溶液，得到溶液甲.向溶液甲中滴入1～2 滴濃氨水，觀察現(xiàn)象.這一實驗現(xiàn)象說明了什么?

【實驗2】在燒杯C中重新配制甲溶液.在燒杯B 中加入3～5mL濃氨水，用一個大燒杯把兩個燒杯罩在一起，觀察實驗現(xiàn)象.你如何解釋產(chǎn)生的現(xiàn)象？

二、課本中“探究微粒運動”實驗的不足

在教學(xué)實踐中，發(fā)現(xiàn)該實驗設(shè)計存在如下一些不足:

1.此實驗至少要用到3個燒杯，并且要想罩住兩個小燒杯，大燒杯的容積至少需要500mL，體積較大，甚至有時要用到1000mL，攜帶非常不方便.

2.實驗中濃氨水用量偏多，實驗過程揮發(fā)較多的刺激性氣體，污染較嚴(yán)重，有些學(xué)生因此而對實驗產(chǎn)生抵觸心理，即達不到實驗?zāi)康模c所倡導(dǎo)的綠色化學(xué)理念不符.不能進行學(xué)生分組探究實驗，只適合于教師演示實驗.

3.實驗所占用的時間較長、現(xiàn)象不明顯，學(xué)生無法較好地感知分子不斷運動這一特征.

針對以上不足，筆者改進了微粒運動實驗.

三、實驗的改進

【改進實驗一】

1.實驗材料：

小燒杯(50mL)兩個、玻璃棒、濃氨水、酚酞溶液

2.改進后的實驗步驟及過程：①在燒杯a中滴入3～4滴的濃氨水，在燒杯b中滴入3～4滴酚酞(如圖2所示).

②用玻璃杯分別將兩個燒杯中的少量液體均勻涂抹在燒杯內(nèi)壁上(如圖3所示).③將兩個小燒杯互相倒扣(如圖4所示)，馬上就可以觀察實驗現(xiàn)象.

3.實驗現(xiàn)象及結(jié)論：現(xiàn)象：3～8s內(nèi)燒杯b內(nèi)壁由左至右變紅.

結(jié)論：可以說明微粒是從左向右不斷運動的.

【改進實驗二】

1.實驗材料：小燒杯(50mL)兩個、濃氨水、濃鹽酸、紅石蕊試紙、藍石蕊試紙、棉花

2.改進后的實驗步驟及過程：

在表面皿中放一團棉花，然后在棉花上滴3～4滴的濃氨水，在燒杯壁的中部和底部分別各貼一張濕潤的紅石蕊試紙，最后把燒杯倒扣在表面皿上(如圖5所示).或者將濃氨水換成同樣具有揮發(fā)性的濃鹽酸，把濕潤的紅石蕊試紙換成濕潤的藍石蕊試紙.

3.實驗現(xiàn)象及結(jié)論：

現(xiàn)象：如果是氨水和濕潤的紅石蕊試紙的組合8～10s后燒杯內(nèi)壁中部的試紙會先變藍，燒杯頂部的試紙后變藍；如果是濃鹽酸和濕潤的藍石蕊試紙的組合12～15s后燒杯內(nèi)壁中部的試紙會先變紅，燒杯頂部的試紙后變紅.

結(jié)論：可以說明微粒是由下向上在不斷運動的.

四、實驗改進后的優(yōu)點

1.跟課程標(biāo)準(zhǔn)與教科書的實驗設(shè)計原理完全相同，方便學(xué)生理解實驗，試劑、藥品用量少，減少了浪費的現(xiàn)象，達到了節(jié)約的目的，也形成了小型的封閉體系，不會造成大量的氨逸散，可以有效減少環(huán)境污染，保護師生的身心健康，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識.

2.實驗裝置簡單操作方便、簡捷、耗時短且現(xiàn)象明顯，改進實驗一在滴加濃氨水后3～8s內(nèi)就能觀察到實驗現(xiàn)象，用時比教科書少得多，效率提高了.在滬教版的實驗中是通過觀察微粒運動后的現(xiàn)象來揭示微粒是運動的，而改進實驗一，在過程中還可以觀察到在燒杯B中紅色是由左至右的出現(xiàn)；在改進實驗二的過程中，是燒杯中部的試紙先變藍(或者變紅)，燒杯頂部的試紙后變藍(或者變紅)，可以說明微粒是由下向上在不斷運動的.因此我的改進實驗還能夠直觀的展示微粒的運動軌跡.

3.在改進實驗二中，氨的相對分子質(zhì)量小于氯化氫的相對分子質(zhì)量，紅石蕊變藍的時間比藍石蕊試紙變紅的時間更短，可以讓學(xué)生同時進行兩個實驗，借此探究相對分子質(zhì)量對微粒運動速度的影響，進一步充實學(xué)生的知識儲備，加強學(xué)生思考能力.

4.改進后的實驗便于學(xué)生操作，更加適合學(xué)生分組探究，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實驗創(chuàng)新能力.