任 標(biāo) (廣州市培英中學(xué) 廣東 廣州 510380)

對粵教版高中《物理·選修3-3》表面張力部分教學(xué)的思考

任 標(biāo)
(廣州市培英中學(xué) 廣東 廣州 510380)

對粵教版高中《物理·選修3-3》表面張力部分進(jìn)行了分析，并結(jié)合教學(xué)實踐對學(xué)生產(chǎn)生的疑惑及誤解進(jìn)行了辨析.

表面張力 收縮 水面上的硬幣

表面張力在高中物理中屬于選修內(nèi)容，對于計算的要求不高.但是涉及到的現(xiàn)象有趣，容易激發(fā)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣.經(jīng)過自己的教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對這部分的內(nèi)容產(chǎn)生一些疑惑甚至誤解.下面以粵教版高中《物理·選修3-3》這部分內(nèi)容為例來談?wù)勛约旱乃伎迹Ｍ痛蠹乙黄鹛接懸蕴岣哌@部分內(nèi)容的教學(xué)效益.

1 教材相關(guān)內(nèi)容簡介

教材先解釋為什么液體表面具有收縮的趨勢.從兩個層面進(jìn)行解釋：首先，從液體表面層內(nèi)分子受力的特點來看，表面層內(nèi)分子受到的合力表現(xiàn)為向內(nèi)的力，如圖1所示,因此表面有收縮的趨勢.其次，內(nèi)部的分子要來到表面，需要克服向內(nèi)的力做功，所以分子勢能大于液體內(nèi)部分子的分子勢能.而分子勢能有減小的趨勢，表面層表面積越小越好，所以表面有收縮的趨勢.然后就得到在液體表面以MN為界限將表面分為兩部分，如圖2所示，相互之間表現(xiàn)為引力.在本部分內(nèi)容之后安排了討論與交流:為什么草葉上的小水珠是球形的？為什么密度比水大的硬幣可以浮在水面？意在讓學(xué)生應(yīng)用知識分析問題.

圖1 液體表面附近分子分布圖 圖2 液體表面被分為兩部分

教材對液體表面為什么收縮講得很詳細(xì)，這個知識點突破得很好.但由于這部分知識比較難懂，學(xué)生產(chǎn)生了一些疑惑及誤解.

2 學(xué)生的疑惑及誤解

本來教材說表面層的分子受到的力向內(nèi)，怎么將表面劃為兩部分之后，它們之間的力變成了垂直分界線的呢？這里如果能夠介紹表面層分子比內(nèi)部分子稀薄，分子間的距離大于平衡距離，分子力表現(xiàn)為引力，學(xué)生可能不會產(chǎn)生上面的疑惑.

對于硬幣浮在水面上(圖3)，有的學(xué)生認(rèn)為是浮力.而要產(chǎn)生浮力的條件是物體全部或部分在液體內(nèi)部，很明顯這里硬幣在液體表面，認(rèn)為是浮力與硬幣的重力相平衡這是錯誤的.還有學(xué)生認(rèn)為是液體表面的兩個表面張力(圖4)的合力作用在硬幣上與重力相平衡.筆者認(rèn)為這種解釋是欠妥的，因為兩個表面張力是作用在液面上而不是硬幣上.如果能夠把硬幣和硬幣下方的液體薄膜作為一個整體，則可以認(rèn)為是兩個表面張力的合力與整體的重力(忽略薄膜的重力)相平衡.如果采用隔離法，將硬幣單獨作為研究對象，則可以認(rèn)為硬幣將水面壓得向下凹陷，由于表面張力的作用，凹陷的水面處于繃緊狀態(tài)，類似于薄膜，對硬幣產(chǎn)生向上的彈力.正是這個彈力與硬幣的重力平衡.

圖3 硬幣浮于水面 圖4 硬幣受到兩個表面張力

2017-03-05)

任標(biāo)(1976- )，男，中教一級，主要從事中學(xué)物理教學(xué).