关于在中学物理中分子引力的实验设计和阐述

摘 要：分子力包括引力和斥力，在本文中主要描述分子引力在教学中的实验设计及实验演示，以便为中学教师提供教学的参考资料。

关键词：分子引力；实验设计；中学物理

分子间吸引力的介绍，在初二物理教学中有一节关于分子力的介绍。说明分子间即存在吸引力也存在排斥力，并用实验来进行证明，使学生能够直观理解。在证明分子间存在吸引力时用的是两个铅块。表面削平后并不掉下来的实验使学生明白。

但在此实验后有的学生就会有疑问，问题：

①使铅块不掉下来的力并不是分子吸引力的作用，而是大气压强的作用。

②铅块压在一起不掉下来是分子间的吸引力作用，但破镜用力为什么挤压不到一起？

而在现实的教学中教师也思考这一问题，并想找到对这一现象证明的合理解释。在最初我曾经尝试用水盘中提起玻璃片的实验来为学生说明分子引力。但再深入思考，这个实验更加没有说服力，外界的影响因素就更多了，因为水分子存在表面张力的问题。由此看来课本上选用铅块这一实验证明分子的吸引力，这一实验在所有的实验中是最好的了。

所以本文内容主要解决在这一实验中该怎样进行实验操作，怎样理解实验结果，并对实验结果进行说明。

一、实验设计

1、实验器材：两个铅块，一个小刀。

2、实验步骤：

①在课堂上用两铅块削平，（如图1）所示并展示给学生看，平整光滑的表面（不能提前削平，不然会氧化，不利于实验的完成）；

②用力挤压铅块，这样就可以由于分子力使两铅块粘在一起，上下放置（如图2）所示，由于分子之间的吸引力不掉下来，从而说明分子间有吸引力。

二、从现象到本质

以上对于知识的讲解已无问题，而学识比较渊博的学生就会提出问题，认为这不是分子的吸引力，而是大气压强的原因。对于学生的这个疑问我们可以展示被挤压的铅块表面（如图3）所示。仔细观察被挤压面会发现一些凹凸不平的点，这些点才是分子与分子接触的点，而这些点的面积非常小。说明在实验中通过挤压后吸引在一起的铅分子比较少，而大部分铅分子未接触也未吸引，所以它们中间存在着空气，这就和另一面的空气压强抵消了。而铅分子接触的点非常之小，空气压强在这样小的点上压力也非常小，可以忽略不计，由此可以说明铅块不掉下来的原因还是由于铅分子之间的吸引力而产生的，从而说明分子之间存在着吸引力。

铅块压在一起不掉下来是分子间的吸引力作用，但破镜用力为什么挤压不到一起呢？这就要用到分子力的作用距离的知识了。

①当r=ro时，分子间的引力和斥力相平衡，分子力为零，此位置叫做平衡位置；

②当r

③当r>ro时，分子间引力大于斥力，分子力表现为引力；

④当r≥10ro时，分子间引力和斥力都十分微弱，分子力为零；

⑤当r由ro∞时，分子力（引力）先增大后减小。

而破镜对到一起后，分子间的作用距离是大于10ro的，所以还没有达到分子力的作用距离。而铅块可以达到。这主要取决于物质本身的分子结构。

三、从生活实例到物理规律

实验后可以举出大量生活实例来证明分子间存在吸引力。

例如：

①用手拉铁丝，铁丝很难被拉断，说明铁分子间存在吸引力。

②想要用手把苹果分开，我们必须用很大的力气，我们这时候在克服分子间的吸引力做功，也说明分子间有引力。

在中学物理的教学中，教师在繁杂的工作中抽出时间来进行教学研究确实是一件比较困难的事，但我们教师也要克服困难来进行教学研究，因为我们要从繁杂的教学工作中解脱出来的办法只有搞好教育研究，找出最高效的、最简便的方法，总结出自己的一套教育模式，才能使自己的教学水平更上一层楼。这不仅能使自己从繁杂的教学中解脱，还能使学生的学习效率也在教师的帮助和引导下得到快速提高，从而达到双赢的目的。