1、 观 察 水 的 表 面 张 力 教 学 设 计 河 北 师 范 大 学 化 学 学 院 教 学 目 标 : 1. 知 道 水 有 表 面 张 力 。准 备 的 材 料 有 : 一 元 硬 币 、 滴 管 、 纸 杯 、玻 璃 球 、 水 。将 一 元 硬 币 平 放 在 桌 面 上 , 让 学 生 猜 测 究竟 能 撑 多 少 滴 水小 心 的 用 滴 管 并 记 录 下 滴 的 数 量想 不 到 吧 , 滴 了 44 滴 。 硬 币 上 的 水 才 溢了 出 来 。 一 元 硬 币 上 可 以 容 纳 43 滴 水 。观 察 硬 币 上 的 水 , 你 可 以 发 现 , 硬 币 上 的水
2、 象 个 小 山 包 , 里 面 好 像 有 什 么 力 量 把 水滴 聚 集 在 一 起 , 这 就 是 水 的 表 面 张 力 啦 。从 水 漕 里 取 出 一 本 水 , 看 看 这 一 本 水 还 能再 加 东 西 吗 ? 向 里 面 慢 慢 放 玻 璃 球 , 可 以放 多 少 呢 ? 让 我 们 小 心 地 试 试 看 , 直 到 加到 第 10 个 玻 璃 球 , 水 才 溢 出 去 。 现 在 ,玻 璃 球 已 经 装 满 半 杯 了 , 真 不 可 思 议 。由 此 可 见 , 水 分 子 之 间 的 间 隙 并 不 是 我 们想 象 那 样 , 密 不 可 分 ,科 学 探
3、 究 : 科 学 知 识 : 1. 认 识 水 的表 面 存 在 着 一 股 收 缩 的 力 表 面 张 力 ,表 面 张 力 可 以 改 变 。 2. 了 解 生 活 中 水的 表 面 张 力 现 象 。 情 感 态 度 、 价 值 观 :1. 培 养 学 生 细 致 观 察 、 大 胆 预 测 、 认真 实 验 科 学 的 习 惯 。 2. 体 验 大 自 然 的奥 秘 , 进 一 步 热 爱 科 学 探 究 活 动 。 教 学准 备 : 1. 收 集 水 的 表 面 张 力 材 料 。 2.分 组 材 料 : 玻 璃 杯 两 个 、 玻 璃 球 、 硬 币 、大 头 针 、 小 块 滤
4、纸 、 滴 管 、 洗 洁 精 。 教 学过 程 : 一 、 激 趣 导 入 1.谈 话 : 看 到 我 们桌 上 的 研 究 材 料 , 聪 明 的 同 学 一 定 能 猜 到我 们 今 天 的 研 究 内 容 和 水 有 关 。 说 到 水 ,相 信 同 学 们 一 定 不 陌 生 , 那 么 你 们 知 道 水的 哪 些 特 点 呢 ? 还 知 道 水 有 什 么 特 点 吗 ?( 大 家 的 科 学 知 识 真 不 少 ! ) 今 天 的 我 们还 要 继 续 来 研 究 水 的 一 个 新 的 特 点 。 如 果不 借 助 船 、 木 筏 等 工 具 , 你 们 能 在 水 面 上悠
5、 闲 自 在 的 散 步 吗 ? 对 , 肯 定 不 行 , 只 有在 一 些 武 侠 片 中 , 我 们 才 能 看 到 一 些 轻 功高 手 在 水 面 上 疾 驰 如 飞 , 不 过 这 都 是 虚 构的 。 但 是 在 自 然 界 中 却 有 一 些 动 物 能 在 水面 上 悠 闲 自 在 的 散 步 , 你 们 见 过 吗 ? 想 不想 来 看 一 下 ? 2.( 出 示 : 水 黾 等 的 图 片 。) 水 黾 的 本 领 大 吧 ! 看 来 它 可 是 真 正 的 轻 功高 手 了 。 水 黾 怎 么 可 以 在 水 面 上 而 不 沉 下去 呢 ? 想 不 想 揭 开 其 中
6、 的 奥 秘 ? 。 二 、 认识 水 的 表 面 张 力 现 象 1.讲 述 : 我 们 首 先借 助 大 头 钉 来 研 究 。 把 大 头 钉 丢 在 水 里 ,会 怎 样 ? ( 演 示 直 接 在 杯 中 丢 大 头 钉 ) 讲述 : 真 的 沉 下 去 了 , 很 多 金 属 做 的 物 体 丢在 水 里 往 往 都 会 沉 下 去 。 但 是 及 金 老 师 却可 以 使 金 属 做 的 大 头 钉 待 在 水 面 上 而 不 沉下 去 , 你 们 相 信 吗 ? 2.( 出 示 : 事 先 准 备的 钉 漂 在 水 面 的 杯 子 , 并 投 影 展 示 ) 一 样的 大 头
7、钉 怎 么 能 待 在 水 面 上 而 不 沉 下 去 的 ?你 们 想 知 道 老 师 是 怎 么 使 大 头 钉 待 在 水 面上 的 吗 ? 你 们 很 想 知 道 吧 ! 可 我 现 在 不 告诉 你 们 ! 先 请 大 家 猜 猜 老 师 可 能 用 了 什 么巧 妙 的 方 法 ? ( 我 没 有 在 水 里 加 盐 ) 给大 家 一 点 提 示 : 注 意 观 察 这 个 杯 子 的 底 部有 什 么 ? (有 纸 )对,可 以 告 诉 大 家 的 是 老师 确 实 是 借 助 了 这 张 后 来 沉 到 底 部 的 小 纸片 才 使 大 头 钉 待 在 了 水 面 上 的 。
8、那 怎 么 做才 能 成 功 呢 ? 3.讨 论 : 小 组 同 学 可 以 讨 论一 下 方 法 , 但 不 要 先 试 。 ( 学 生 讨 论 ) 汇报 : 说 说 你 们 的 想 法 。 ( 请 学 生 上 台 边 讲边 试 , 并 引 导 得 出 正 确 的 方 法 。 注 意 让 学生 讲 出 具 体 操 作 的 办 法 , 如 : 放 纸 片 和 钉子 的 时 候 要 注 意 什 么 ? ) 4.大 家 现 在 特 别想 也 来 试 一 试 吧 ! 注 意 : 老 师 为 大 家 准 备好 几 个 钉 子 及 纸 片 , 只 要 做 成 功 一 个 , 其余 的 就 不 要 再 放
9、 入 水 面 了 , 我 是 怕 大 家 一开 始 失 败 才 准 备 得 多 一 点 的 。 下 面 就 请 小组 合 作 试 一 试 。 ( 学 生 分 组 实 验 ) 5.汇报 讨 论 : 哪 几 组 成 功 了 ? 为 什 么 将 大 头 钉放 在 纸 片 上 再 一 起 放 入 水 面 就 可 以 成 功 地使 它 不 沉 下 去 呢 ? 为 什 么 平 时 我 们 随 手 把大 头 钉 往 水 里 一 丢 它 就 马 上 沉 下 去 了 呢 ?大 头 钉 的 重 量 有 没 有 变 化 ? 水 有 没 有 变 化 ?那 是 什 么 力 量 使 大 头 钉 待 在 水 面 上 的 呢
10、 ?有 同 学 知 道 吗 ? 不 知 到 了 吧 ! 这 是 一 种 同学 们 还 不 了 解 的 力 量 。 想 不 想 来 了 解 ? 请看 大 屏 幕 。 6.( 出 示 : 水 的 表 面 张 力 概 念 )讲 解 : 其 实 “水 的 表 面 有 一 股 收 缩 、 拉 紧 的力 , 就 是 水 的 表 面 张 力 ”。 ( bs: 水 的 表面 张 力 ) ( bs: 收 缩 、 拉 紧 ) 讲 解 : 水 表面 的 这 股 收 缩 、 拉 紧 的 表 面 张 力 使 水 的 表面 形 成 了 一 层 膜 一 样 的 东 西 , 就 像 人 的 皮肤 一 样 。 如 果 我 们
11、把 大 头 钉 随 手 丢 在 水 里 ,就 把 这 层 “皮 肤 ”撕 破 了 , 所 以 大 头 钉 就沉 下 去 了 。 而 像 我 们 刚 才 这 样 , 纸 慢 慢 被浸 润 后 , 沉 了 下 去,但 是 在 纸 上 面 的 大 头钉 却 没 有 将 水 表 面 的 皮 肤 撕 开 , 待 在 了 这层 “皮 肤 ”的上 面 。 讨 论 : 1) 所 以 是 什么 力 量 托 住 了 大 头 钉 而 使 它 沉 不 下 去 ?( 水 的 表 面 张 力 托 住 了 大 头 钉 ) 2)对,那 么 现 在 你 能 揭 开 水 黾 能 在 水 面 上 悠 闲 自在 散 步 的 奥 秘
12、了 吗 ? 是 什 么 力 量 托 起 了 水黾 ? ( 让 学 生 说 一 说 ) 三 、 研 究 水 的 表面 张 力 的 大 小 1.讲 述 : 水 表 面 的 这 股 收 缩 、拉 紧 的 张 力 不 仅 可 以 托 起 像 大 头 钉 、 水 黾这 样 比 较 轻 的 物 体 , 有 时 还 可 以 使 水 的 表面 形 成 一 种 特 殊 的 形 状 。 让 我 们 继 续 观 察水 的 表 面 张 力 。 在 另 一 个 玻 璃 碟 子 里 有 一个 硬 币 , ( 演 示 ) 如 果 我 们 用 滴 管 往 硬 币上 滴 红 色 的 水 , 大 家 预 测 一 下 硬 币 表
13、面 能容 纳 多 少 滴 水 ? ( 汇 报 ) ( 出 示 : 记 录 表 )待 会 实 验 前 请 各 组 现 将 预 测 记 录 在 表 格 中 。2.提 问 : 实 验 前 想 一 想 要 注 意 些 什 么 ?怎 么 记 录 容 纳 的 水 滴 数 ? 如 果 滴 到 20 滴后 水 溢 出 来 了 , 那 么 只 能 统 计 为 容 纳 多 少滴 水 ? 每 滴 水 应 用 怎 样 的 力 挤 ? 讲 解 :另 外 , 还 有 一 个 要 求 : 要 画 出 水 溢 出 之 前 从侧 面 观 察 到 的 形 状 。 (可以 蹲 下 来 从 侧 面 观察 硬 币 上 水 的 形 状
14、) 并 画 记 录 表 上 ( 指 着表 中 的 框 说 , 这 就 代 表 是 硬 币 ) 。 小 组 内的 同 学 要 分 工 合 作 , 一 位 同 学 负 责 滴 水 ,其 他 同 学 分 别 数 数 及 观 察 侧 面 水 的 形 状 。请 一 组 同 学 在 讲 台 上 来 做 。 3.学 生 实 验并 记 录 。 4.汇 报 : 你 们 的 实 验 结 果 中 硬 币可 以 容 纳 多 少 滴 水 ? ( 每 组 都 汇 报 ) 一 枚小 小 的 硬 币 居 然 可 以 容 纳 这 么 多 滴 的 水 !想 不 到 吧 ! 表面张力笔 表面张力表猜你喜欢那 水 在 溢 出 来 之
15、 前 是 什 么 形 状 的 ? 水 怎 么能 高 出 来 一 段 形 成 这 样 圆 弧 形 呢 ? 是 什 么力 量 使 水 形 成 这 样 的 形 状 的 ? 自 然 界 里 的水 也 有 类 似 的 形 状 , 我 们 一 起 来 看 一 下 。( 出 示 : 水 的 表 面 张 力 现 象 图 片 ) 提 问 :叶 子 上 的 水 珠 为 什 么 不 散 开 来 ? 是 什 么 力量 把 它 收 缩 拉 紧 团 成 圆 球 形 的 ? 5.小 结 :对,都 是 因 为 水 的 表 面 张 力 , 才 把 水 收 缩拉 紧 成 圆 球 形 的 。 神 奇 吧 ! 6.讲 述 : 让我
16、们 继 续 来 研 究 。 我 把 这 个 碟 子 里 的 硬 币取 出 , 放 入 这 个 空 杯 (演示 : 往 杯 中 装 满水 ) 现 在 杯 中 装 满 水 了 吗 ? 你 们 凭 什 么 认为 杯 子 装 满 了 呢 ? 7.提 问 : 如 果 我 们 往 里面 放 玻 璃 球 , 会 怎 样 ? 水 会 溢 出 来 吗 ?( 演 示 往 杯 中 加 玻 璃 球 ) 看 来 还 能 往 里面 装 玻 璃 球 , 你 们 预 测 杯 子 里 面 能 装 多 少个 玻 璃 球 ? 待 会 实 验 前 记 录 在 表 中 。 8.提问 : 实 验 前 想 一 想 要 注 意 什 么 ?
17、注 意 : A一 个 一 个 往 杯 中 加 玻 璃 球 , 如 果 有 水 溢 出 杯外 了 , 就 只 能 记 录 溢 出 前 的 玻 璃 球 数 。 B要 小 心 翼 翼 , 不 能 晃 动 桌 子 和 杯 子 。 C 还得 侧 面 观 察 杯 口 水 面 的 形 状 , 并 画 在 记 录 表中 。 ( 讲 解 : 这 个 就 代 表 杯 子 , 在 杯 口 画水 的 形 状 ) ( 学 生 分 组 实 验 , 请 一 组 同 学到 讲 台 实 验 ) 11.汇 报 讨 论 : 刚 才 大 家 实验 时 很 认 真 , 观 察 得 非 常 仔 细 。 那 么 大 家的 预 测 准 确
18、吗 ? 最 多 可 以 放 多 少 个 玻 璃 球 ?在 放 玻 璃 球 的 过 程 中 , 大 家 观 察 到 水 面 有什 么 变 化 吗 ? 为 什 么 水 面 鼓 起 来 却 而 不 马上 溢 出 来 ? 是 什 么 力 量 拉 住 了 杯 口 的 水 ?四 、 认 识 水 的 表 面 张 力 可 以 改 变 1.讲 述 :通 过 研 究 , 我 们 发 现 水 的 表 面 张 力 还 真 不小 , 可 以 使 水 面 鼓 得 这 么 高 都 不 溢 出 来 。那 如 果 我 们 在 刚 才 漂 浮 着 大 头 针 的 杯 中 加一 滴 洗 洁 精 会 怎 样 呢 ? 2.( 分 别
19、滴 水 及 洗洁 精 ) 大 家 观 察 到 了 什 么 ? 3.讨 论 : 为 什么 会 这 样 ? 原 来 是 什 么 力 量 托 住 了 钉 子 ?现 在 钉 子 下 沉 了 , 说明 什 么 ? 是 什 么 破 坏了 水 的 表 面 张 力 ? 4 讲 述 : 原 来 是 洗 洁精 破 坏 了 水 的 表 面 张 力 。 五 、 总 结 延 伸 1.通过 今 天 的 研 究 , 大 家 有 什 么 收 获 ? 2.提 问 :我 们 现 在 知 道 了 水 有 表 面 张 力 现 象 , 那 么其 它 的 液 体 是 否 有 表 面 张 力 呢 ? 你 们 准 备怎 么 来 研 究 呢
20、? 请 大 家 在 课 后 自 己 研 究 其它 液 体 的 表 面 张 力 。 下过雨后, 我们可以见到树叶、草上的小水珠都接近於球形;不小心打碎了体温计后, 里面的水银掉到地上, 小水银滴也呈球形, 什么是表面张力呢? 原来液体与气体相接触时, 会形成一个表面层, 在这个表面层内存在着的相互吸引力就是表面张力, 它能使液面自动收缩表面张力是由液体分子间很大的内聚力引起的处於液体表面层中的分子比液体内部稀疏, 所以它们受到指向液体内部的力的作用, 使得液体表面层犹如张紧的橡皮膜, 有收缩趋势, 从而使液体尽可能地缩小它的表面面积我们知道, 球形是一定体积下具有最小的表面积的几何形体因此, 在
21、表面张力的作用下, 液滴总是力图保持球形, 这就是我们常见的树叶上的水滴按近球形的原因水的表面张力现象实验今天,我在青少年活动中心做试验研究水的表面张力现象。首先,我们作一角钱的硬币能承受多少滴水的实验。在一角钱的硬币上用滴管滴水,水逐步充满了整个硬币的表面。随着水越滴越多,硬币上的水慢慢鼓起来了,见下图。当我滴到第 58 滴水的时候,硬币上的水终于散开来了。见下图。然后,我们作了回形针浮在水面的实验。我们在杯子里盛了 150 毫升水,然后我们小心翼翼的把回形针放在水的表面。这时候,由于水的表面张力的作用,回形针没有沉下去,而是飘浮在水面上。见下图。然后,我们往水里滴了几滴洗洁精后,回形针就马上沉下去了。见下图。液体表面张力是作用于液体表面,使液体表面积缩小的力。它产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力。就象你要把弹簧拉开些,弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在,有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。正是由于水的表面张力作用,硬币表面的水才能鼓得那么高,回形针才能飘浮在水面上。当往水里滴了几滴洗洁精后,水的表面张力变小了,所以,回形针就沉下去了。通过实验我认识到了水的表面张力现象,原来大自然还有这么神奇的现象。