探讨学院数学关于液体表面张力演示实验的应用探讨学院数学关于液体表面张力演示实验的应用【摘要】农科《大学化学》是农林高校学院生的一门选修课,液体表面张力是农科《大学化学》的特有章节。笔者结合自身教学经验,通过液体表面张力一节的讲课,探讨了《大学化学》教学中演示实验的重要性【关键词】大学数学,表面张力,演示实验农科《大学化学》是农林高校学院教学环节中的一门选修课程,要求中学生在学习过《高等物理》等课程后,紧接着学习的一门课程。《大学化学》作为一门基础课,其在高等教育教学中的重要性毋庸置疑,教好学好这门课程成为学院生活中时常谈论的话题。笔者作为一名农科高校数学系讲师,主要讲授《大学化学》这门课程,结合近几年的教学经历,主要说说在农科特有的“液体表面张力”一节的授课经验1基本概念教学液体表面指的是“液体与二氧化碳的分界面处宽度等于分子有效作用直径的那层液体。”[1]这么,这部份液体有哪些特殊性呢,液体内部分子与液体表面分子大学物理实验论文液体表面张力系数的测定,液体分子与二氧化碳分子在动力学方面均有不同。流体热学中液体在遭到剪切挠曲作用时,也会表现出类似固体的特点。液体表面张力是液体表面层存在的一种具有收缩趋势的力。这些力促使液体表面层像张紧的弹性膜,总要使液体表面收缩到最面馆积表面张力的量化须要用到表面张力系数。
表面张力系数可从三种角度定义,即热学角度,做功角度和表面能的角度。实验表明,液体表面张力与线段宽度L成反比,其比列系数称为液体表面张力系数。使劲撑开液膜促使液体表面积减小,这个力所做的功,经过估算,其大小与液面面积的变化量成反比,其比列系数恰好为液体表面张力系数。依据能量守恒和转化定理,在水温不变的情况下,外力完全用于克服表面张力所做的功,全部转化为液体的表面层所降低的势能,此势能称为表面能。因而,表面能的改变量与液面面积的变化量成反比,其比列系数恰好为液体的表面张力系数2演示实验教学表面张力系数的介绍通过三种角度分别进行了定义,但让中学生更快更好的理解表面张力系数的含意,仅仅通过文字和公式是不够的,通过演示实验的方式,使中学生获得最直观的体会,既能使中学生形成深刻的印象,又能活跃课堂氛围,平添学习乐趣。“液体的表面张力系数测定”是农科《大学化学实验》的内容之一,有多种方式进行检测,比如拉脱法、传感器法、毛细管法等。精典检测方式是拉脱法。实验中,金属丝放在液体表面,带动金属丝框,金属丝框将拉起水膜。此时水膜对金属丝框的表面张力仍然存在,但两边的表面张力不在同一作用线上,而是沿液面切线方向向上,其倾角大于180?,由此会形成一个向上的分力。
继续带动金属丝框,金属丝框会将水膜拉起使其更为倾斜,右侧表面张力的倾角变小,使得向上的分力减小。进一步减小拉力,最终水膜被拉起至与水平面垂直,表面张力竖直向上,其对金属丝框的拉力达到最大,等于一侧表面张力的代数和。若进一步拉起金属丝框,水份子的表面张力不足以推动更多的水份子上升,水膜即发生破裂。此时读出带动金属丝框的拉力值,即可估算出表面张力的大小。拉脱法使用的焦利秤,仪器结构简单,操作便捷大学物理实验论文液体表面张力系数的测定,很适宜做教学演示。实验须要如下步骤,先调整弹簧上端的金属夹使三线对准,再操作焦利秤下端使弹簧与金属丝遭到向下的拉力,同时,操作液体下平台螺母使平台增长以对金属丝形成向上拉力,同时观测玻璃夹状态,借助右手配合使玻璃夹处三条线一直对准,直到液面水膜断裂,三线对准状态发生突变,即可测得液体的表面张力。[2]在实验时须要手眼配合,注意力集中。上课演示此实验时,中学生聚精会神,结合刚才讲过的液体表面张力概念,感受液面的细微变化。液面在被拉起时,听到班主任紧抓玻璃夹,心中想着液面将破,内心的紧张剌激流露无遗3理论与实验教学结合的意义在《大学化学》的教学过程中,要求中学生在一个学期内学完包括热学、电磁学、热学、光学、近代化学等章节的全部内容,尽管这种知识点都是各自部份的基础内容,但整个算出来,一个学期的时间要想把知识讲清讲透,让中学生倍感学懂了学会了,确实有点草率。
近些年,因为课程调整,笔者所在中学的《大学化学》农科课程课时由最初的64学时升高到48学时,时间上更为捉襟见肘。因而,拖堂式的学习方式已不能满足教学双方的须要,一定要找到一条新路。化学是一门理论实验并重的学科,理论实验相辅相成。课堂上进行演示实验,尽管会占用一些理论课时间,但从长远看,有利于中学生充分理解所学知识。学院课堂和学校课堂不同,要在较短的时间内述说更深刻的内容,对于老师和中学生都是十分大的挑战。中学生应该借助闲暇时间,充分了解教学内容,在课堂上班主任将中学生在课下不能了解到的或前沿的内容呈现给中学生们,不能也没必要照本宣科。现在,互联网上可以免费看见好多国外外学院的教学视频,数字刊物在中学的网站上可以免费浏览,中学生的学习资源空前丰富,应该鼓励中学生去使用这种资源,在有限的时间内完成学习任务。《大学化学》教学过程中可以进行的演示实验极其多,通过演示实验教学,一方面,可以使中学生在学习时,甩掉满头脑的公式和概念,转而有一份期盼――在课堂中见到各类实验仪器和新奇的实验现象――增添其探求更复杂化学世界的兴趣,另一方面,中学生提升了学习兴趣,才能自发学习,才才能更好的完成学习任务,取得好成绩【参考文献】[1]王国栋,主编.学院化学学[M].2013,58-62.[2]王国栋,主编.学院化学实验[M].2008,109-119.[责任编辑,李书培]
