| 标题 | 初中物理光学实验中胶体的应用 |
| 范文 | 龚琦 【内容摘要】物理学科中对学生的核心素养的培养中最重要的内容是实验的探究。通过实验，学生既能学到知识与技能，又能经历物理探究的过程，从而掌握物理的真正探究方法，在此过程中养成热爱物理、尊重事实的科学精神。本文主要讲述利用生活中触手可及的一些材料来制作一些简易、有趣、效果明显的光学实验仪器，用生动的方式帮助孩子们在实验探究过程中建立一些光学规律的模型。 【关键词】核心素养? 课程标准? 实验探究? 仪器设计? 建立模型 《义务教育物理课程标准》提到科学探究不仅仅是学生的一个学习目标，也是重要的教学方法。而实验教学不仅仅是物理教学中重要的一个组成部分，同时也是完成物理课程标准的目标，提高学生物理学科素养的重要手段。教师应通过各种途径开发实验课程资源，除了已有的实验器材以外还可以用我们平时生活中的物品做实验，这样不但拉近了物理与我们生活的距离，也让学生能够深刻的体会到物理科学的真实，补充了物理课程中的实验资源，这样也有利于增强学生的创新精神。笔者以苏科版八年级上册第三章第四章教学为例，谈一谈如何充分利用胶体的特殊性质和生活中常用物品来制作一些效果明显演示和学生实验器材。 一、胶体的性质 胶体是一种较均匀混合物，称胶状分散体。胶体中的物质分为两种不同状态，一种分散，另一种连续。分散的一部分组成成分是微小的粒子或液滴，其中粒子的直径在1～100nm之间。胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。按照分散剂的不同状态可以分为三类：第一类气溶胶，它是以气体作为分散剂的分散体系，可以是液态也可以是固态，例如烟、雾等。第二类液溶胶，它是以液体作为分散剂的分散体系，不仅可以是气态、液态，也可以是固态，如Fe（OH）3 胶体。第三类固溶胶，它是以固体作为分散剂的分散体系，不仅可以是气态、液态，也可以是固态，例如如烟水晶、有色玻璃、果冻。 当光在胶体中传播时能发生丁达尔现象。光在传播过程中，光线照射到粒子时，如果其中粒子大于入射光波长很多倍，将会发生光的反射现象;但当粒子小于入射光波长，将会发生光的散射，这时我们可以看到的现象是光波围绕例子而向其四周散射的光，我们称之为散射光或者是乳光。这种光的散射现象或称乳光现象称为丁达尔效应。溶液当中的粒子直径一般不会超过1nm，而胶体粒子大小又是介于溶液中溶质粒子和浊液粒子之间，直径在1～100nm 之间同时小于可见光波长（400nm～700nm）。所以，可见光在胶体中传播时会看到非常明显的散射现象。 二、自制教具实例 1.观察光的折射实验器 当光束沿不同方向由空气射入水中时来观察光的传播方向是否发生偏折。那么在以往的实验中采用的是观察光斑的移动或者利用白屏来观察光路，前者无法观察光在传播过程中的传播路径而后者实际只是在一个平面内改变方向。笔者在此基础上对实验进行了改进，将透明度较高的水用胶体替代，放入密封的盒子内上方充入烟。而烟与胶体不互溶的性质可以使实验现象维持很长的时间。 实验器材：塑料盒（带盖）、白凉粉（一种实用果胶，透明果冻）、艾条、胶带。 制作方法： （1）取白凉粉100克加水2.5升，边冲边搅拌均匀并加热煮沸后倒入塑料盒内，大约到塑料盒一半体积的位置，冷却成清澈透明的胶体。 （2）点燃艾条将烟充入塑料盒内，盖好盒盖，用胶带封好塑料盒。 此自制器材优点在于可以课前将烟充入盒中，不需要在实验过程中喷入水雾和烟雾;利用了烟和透明果冻这两种胶体的丁达尔效应可以非常清楚的看到光的传播路径;光束可以从各个角度从空气射入水中而不是局限在一个平面上从而更好的构建光的折射定义。此器材还可以观察光在均匀介质中沿直线传播。 2.观察光的反射实验器材 实验器材：塑料盒（带盖）、平面镜、白凉粉、双面胶。 制作方法： （1）将平面镜用双面胶贴纸盒底; （2）取白凉粉100克加水2.5升，边冲边搅拌均匀并加热煮沸后倒入塑料盒内，大约到塑料盒装满的位置，冷却成清澈透明的胶体。 3.光照有个气泡的试管器材 作业中有这么个题目“将盛有水的封闭试管水平放置，内有一個较大的空气泡，阳光垂直照射试管，在空气泡下方的白纸上，出现一个椭圆形的阴影，阴影形成的原因是什么？阳光透过试管的其他部分，会在白纸上形成什么？”通过实验来讲评试题，既可以让学生看到具体的现象又能让学生对题目有了更深层次的理解。但在实验的过程中，笔者发现气泡游走的非常快，很难控制保持在中间位置，对此进行了改进，将水用胶体代替以固定气泡位置不动，效果非常好。 实验器材：玻璃瓶（带盖，瓶越大效果越好）、白凉粉、手电筒。 制作方法：取白凉粉100克加水2.5升，边冲边搅拌均匀并加热煮沸后倒入玻璃瓶内，留一点点体积用来形成气泡，旋紧瓶盖横躺，冷却成清澈透明的胶体。 【参考文献】 [1] 苏明义 主编. 新版课程标准解析与教学指导[M]. 北京师范大学出版社，2012. [2] 中华人民共和国教育部制定. 义务教育物理课程标准（2011年版）[S]. 北京师范大学出版社，2012. （作者单位：江苏省无锡市外国语学校） |
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