液体的表面张力教案

液体的表面张力教案

液体的表面张力教案 篇1

一种用数字示波器测量液体表面张力系数的实验方法

将弹簧作为电感线圈,与取样电阻构成RL串联电路.在正弦交流信号激励下,用数字示波器测量取样电压与作用力的.关系,从而测得液体的表面张力系数.

作 者：穆秀家 刘智新 陈军 MU Xiu-jia LIU Zhi-xin CHEN Jun  作者单位：山东农业大学,物理实验中心,山东,泰安,271018 刊 名：大学物理  PKU英文刊名：COLLEGE PHYSICS 年，卷(期)： 28(6) 分类号：O552.4 关键词：表面张力系数   电感线圈   取样电阻   取样电压  

液体的表面张力教案 篇2

关键词：表面张力系数,线状砝码,虹吸法排水

拉脱法测量液体表面张力系数是大学物理实验的基本实验之一, 目前大多数高等院校都采用上海复旦天欣科教仪器有限公司生产的FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪对液体表面张力系数进行测量。这种仪器具有结构简单, 操作方便, 测量现象直观等诸多优点。但该仪器仍然存在一些不足。该文对该仪器在实验过程中存在的不足进行了改进, 提高了实验测量的精度和效率。

1 实验原理

实验中, 液体表面张力可以由下式得到:f= (U1-U2) /B, B为力敏传感器灵敏度, 单位为伏/牛。U1, U2分别为即将拉断水柱时数字电压表读数以及拉断时数字电压表的读数[1]。

2 原有实验装置的不足

FD-NST-I型液体表面张力系数测量仪如图1所示[2]。图中1为支架, 2为力敏传感器, 3为吊环, 4为玻璃器皿, 5为底座, 6为升降螺丝, 7为航空插头, 8为数字电压表, 9为调零旋纽, 10为数字电压表。此实验装置存在如下问题。

2.1 定标过程中存在的不足

实验中力敏传感器灵敏度B的测量过程称为定标。

该传感器利用了单晶硅材料的压阻效应并由集成电路技术制成。在图1的装置2中, 挂钩处受到的力传给单晶硅, 单晶硅在受到力作用后电阻率发生变化, 测量电阻可以得到与力的变化成正比的电压信号。

实验发现若装置2不水平, 则挂钩处所受力的变化不与电压成正比。

图2是仪器定标过程中用的托盘与片状砝码。实验发现砝码在托盘中摆放的位置不同则电压表读数不同。

2.2 吊环水平度不易辨别

实验中吊环的水平度是通过肉眼来大致判断的, 实验误差较大。在拉膜过程中液膜容易从位置高的一侧断裂。文献[1]指出测量时如吊环偏差1°, 测量结果引入误差为0.5%;偏差2°引入误差为1.6%。

2.3 升降台行程小, 并且手动调节升降台在液面下降过程中容易发生抖动

拉膜过程是通过升降台带动器皿中的液体下降完成的。该仪器的升降台上下可调范围约0.9毫米, 行程较小, 对于表面张力系数小得液体, 此行程无法将液膜拉断。实验中升降台的下降过程由手动完成, 手动调节时容易造成液面震动, 导致液膜提前断裂, 给测量带来误差。

3 实验装置的改进

针对原有实验装置的不足, 我们进行了一系列的改进。

(1) 针对仪器定标过程中传感器水平度对定标数据的影响, 我们在图1中装置2和装置5两个部分都安装了水平泡, 通过水平泡来校正传感器的水平度。

(2) 将定标所用的片状砝码改为铜丝缠绕而成的螺线圈状的砝码, 并且直接将砝码依次悬挂在传感器挂钩上, 如图3所示, 以避免托盘中放置的砝码其重力偏离挂钩竖直方向而对挂钩处产生的重力矩给测量带来的误差。

(3) 在吊环上表面固定一个轻质塑料片, 其上可放置水平泡对吊环水平度进行调整。

(4) 利用虹吸原理, 将手动调节升降台下降液位改为通过虹吸法使液面平稳下降, 避免因手动调节造成液面及吊环晃动, 减小过失误差。虹吸原理的应用能够使液面的下降范围增大, 不再受升降台的限制。这一改进措施使该仪器不仅能够测量表面张力系数小的液体, 而且可以将盛有液体的容器放入水浴中, 对不同温度下液体的表面张力系数进行测量。

4 仪器改进前后实验数据对比分析

4.1 传感器定标实验

4.1.1 改进前定标数据

在力敏传感器的砝码盘中, 依次加入0.5g的砝码, 测出相应的电压输出值, 实验数据见表1。

用最小二乘法作直线拟合, 得到传感器的灵敏度为B=3.35m V·N-1, 拟合得到其线性相关系数r=0.999987, 北京重力加速度g=9.8015m/s2.

4.1.2 改进后定标数据

在力敏传感器的挂钩上, 依次挂上0.5g的砝码, 测出相应的电压输出值, 实验数据见表2。

用最小二乘法作直线拟合, 得到传感器的灵敏度为B=3.17m V·N-1, 拟合得到线性相关系数r=0.999996, 改进后的实验装置可使测量值的线性相关度提高一个百分点。

4.2 水表面张力系数的测定

4.2.1 改进前仪器的测量结果

用原仪器测量自来水的液体表面张力系数, 测量步骤及结果如下。

先将吊环调水平, 将纯水倒入玻璃器皿, 调节吊环的高低使吊环与纯水液面接触, 然后手动调节升降台螺帽使水位缓慢下降, 记录吊环在即将拉断液膜时的数字电压表的读数U1和拉断后数字电压表的读数U2。数据记录见表3。

计算得到改进前仪器测量的纯水的表面张力系数为6.76N/m, 测量值与文献查询值的百分差为7.2%。

4.2.2 改进后仪器的测量结果

用改进后仪器测量纯水的表面张力系数, 测量步骤及结果如下。

先将吊环调水平, 将纯水倒入玻璃器皿, 调节吊环的高度使吊环与水面接触, 然后利用虹吸原理使液面缓慢下降, 记录吊环在即将拉断液膜时的数字电压表的读数U1和拉断后数字电压表的读数U2, 数据记录见表4。

计算得到改进后仪器测量的纯水的表面张力系数为7.46N/m, 测量值与文献查询值的百分差为2.37%。

对比表3和表4的测量数据, 可知用改进前的仪器测量的数据波动范围比较大, 数据不稳定, 存在较大的误差。改进后的仪器测量数据比较稳定, 误差较小。

5 结语

利用虹吸原理下降液位具有下降平稳、行程增加并且可以对液体进行不同温度下表面张力系数的测量。改进后的仪器测量精度有所提高, 便于普及和推广。

参考文献

[1]柴丽娜.大学物理实验[M].北京:中国农业出版社, 2010.

[2]复旦天欣科教仪器有限公司.液体表面张力测定仪说明书[Z].2003.

液体的表面张力教案 篇3

关键词： 最大气泡法 表面张力 常见问题

表面张力是液体的基本物化性质之一，是研究有关表面现象和表面活性剂性能的重要参数。在诸多测定表面张力的方法中，最大气泡法实验器材易得，操作方法简单且易于理解，因而长期以来利用最大气泡法测定液体的表面张力是大学物理化学教学实验的常见内容。该实验在教学实践活动中被不断研究和改进，无论在实验方法还是实验装置方面都日渐完善，但在实验过程中往往因为个人操作出现各种各样的问题，笔者根据本科实验教学中经常遇到的问题，讨论有效的解决途径，促使学生在实验过程中不仅掌握基本实验技能，而且提高学生思维和解决问题的能力，从而达到能力和素质的综合培养。

一、温度问题

表面张力是一个与温度有关的物理化学量，在实验过程中需要进行恒温操作，以便测定相同温度下一系列溶液的表面张力。本实验作为本科基础实验，属于验证性实验，只需要保证是相同温度之下的测定结果，而不是某一个特定温度下的结果，所以实验室一般采用室温条件，而不需要恒温装置，使实验操作相对来说更简单。本实验在顺利操作情况下耗时并不长，室温一般变化不大，采用室温操作可以满足本实验对温度的要求。室温操作不仅在不改变教学目的的前提下使该实验操作简单方便，而且加深学生对室温操作意义的理解。

二、溶液配制的问题

乙醇水溶液体系以其低毒环保的优势被选做本实验研究对象。本实验要对一系列不同浓度乙醇溶液的表面张力进行测定，因此要保证溶液浓度的准确性。实验教材要求学生粗略配制溶液，在合适的实验环节再利用浓度和折光率的关系确定溶液的准确浓度。这样的实验程序一方面比较繁琐，另一方面在再次确定浓度的过程中本身存在操作误差。根据数据处理环节涉及的吉布斯吸附方程及langmuir等温吸附方程式特点可知，浓度单位不会对实验最终结果产生影响，因此笔者在实验教学过程中直接要求学生用移液管准确移取一定量的无水乙醇在容量瓶中用水定容得到准确浓度的乙醇水溶液。为了避免乙醇的易挥发性给浓度带来的影响，配制溶液时，应当首先将洁净的容量瓶中加入适量水，然后移取一定量的无水乙醇放入容量瓶中，及时形成乙醇的水溶液，然后再定容即可。这样在操作过程中大大降低由于乙醇的挥发性引起的损失。

三、装置气密性和畅通性问题

对本实验来说良好的气密性是保障实验数据准确的前提，影响体系气密性的部位通常是仪器的各个接口连接处：（1）仔细检查玻璃仪器磨口连接处是否完全契合，必要时在磨口处涂抹适量凡士林。（2）确保乳胶管连接正常，并且没有老化破损。

实验中经常有数据离奇增大的现象，学生往往会不知所措。此时便要引导学生注意到内部负压偏大要从两个方面考虑：一是待测液体的表面张力较大，二是仪器体系不够畅通。对于本实验来说，一般原因都源于后者。仪器体系本身不畅通，首先要排除毛细管不够清洁或者被堵塞的影响。当毛细管被污染时，不仅对测定的压力产生直接影响，而且会影响气泡的冒出质量。因此，一定要将表面张力仪的样品管和毛细管内外壁彻底清洗干净，严禁油污及固体杂质附着进入。另外，实验过程中要严防液体倒流进入乳胶管中。

四、调节毛细管口与液体表面相切及气泡冒出质量

在对液体表面张力的测定中，需要调节毛细管口与液体表面相切，其相切程度与实验数据的准确性紧密相关。要使毛细管口与液体表面完美相切，首先保证毛细管口与液面垂直接触。这就要求样品管在固定的时候一定要保证竖直状态。而且在判断相切时，一定要让视线与液面相平，务必使毛细管下端口与待测液面真实接触，并尽可能处于相切状态。另外，实验一般是两个人一组，为了避免个人操作误差，在测定不同浓度溶液的表面张力时，尽量保证同一个人观察相切情况，这样使不同溶液表面与毛细管的相切产生的误差具有同向性，则可减少对最终结果的误差影响。

毛细管口气泡冒出的速度会对表面张力的测定结果产生比较大的影响。如果气泡冒出速度太快，则来不及在气泡表面建立吸附平衡，测得的结果将不能真正反映溶液的表面张力；气泡冒出太慢，一方面时间上不允许，另一方面装置若有微弱漏气将会对结果影响较大。因此，要严格控制滴液瓶的滴液速度，使气泡是一个个独立冒出来的，实验结果表明，一般控制5至10秒钟冒出一个气泡即可。

总之，作为高校物理化学实验中较重要的实验之一，最大气泡法测定液体的表面张力实验低毒环保，方法简单且具有趣味性。在相对轻松的实验过程中，学生不仅在动手能力方面得到锻炼，而且通过细心、用心、认真操作，从实验实践中寻找理论依据，再借助理论知识解决实验问题，从而在专业知识、实验技能和综合水平方面都得到很大提升。

参考文献：

[1]丑华，朱宇萍.最大气泡法测定乙醇溶液的表面张力[J].内江师范学院学报，2009，24（6）：72-75.

[2]王建英，丁越，季晓菁，唐莹.最大气泡法测定液体表面张力的实验改进[J].药学教育，2012，28（6）：51-53.

[3]潘湛昌，苏小辉，张环华，胡光辉，魏志刚.最大气泡法测定液体表面张力实验装置的改进[J].实验室研究与探索，2011，30（12）：31-33.

八年级物理《液体的压强》教案 篇4

教学目标

一、知识目标

1.理解液体内部压强的规律．2.培养学生观察实验能力．

3.理解船闸的工作原理并能运用所学知识解释日常生活中的一些现象． 4.学会探究问题的一般方法．

二、能力目标 1.通过多媒体演示及生活中的经验说明液体压强的存在．

2.通过学生实验探究液体压强的大小与哪些因素有关． 3.通过对生活现象的分析进一步加深对液体压强的理解．

三、德育目标 1.通过探究实验激发学生探求科学知识的兴趣． 2.培养学生的交流意识与团队协作精神． 3.培养学生良好的实验习惯及实事求是的精神． 教学重点

通过学生探究实验理解液体内部压强的规律；学会分析日常生活中常见的连通器模型． 教学难点

如何指导学生通过实验验证液体压强与液体深度及密度的关系． 教学过程

一、引入新课

问题的提出：

放在水平面上的固体，由于受到重力作用，对支承它的物体表面有压强．液本也受到重力作用，液体没有固定的形状，能流动，盛在容器内对容器底部、侧壁和内部有没有压强?如果有压强，会有哪些特点呢?

二、新课教学 1．液体的压强

(1)演示实验：有一两端开口的玻璃圆筒，下端扎有橡皮膜，让学生观察橡皮膜表面与筒口相平；

将少量红色的水倒在平放在桌上的玻璃板上，水在玻璃板上散开：将红色的水倒入玻璃圆筒，请同学们说一说，观察到什么现象?(橡皮膜向下凸出)，问：橡皮膜向下凸出，这说明了什么问题？

问：水对侧壁有无压强？演示：把水倒入侧壁在不同深度开有三个小孔的圆筒，观察水是否会从小孔流出，能流出说明什么问题？

由于水具有流动性，对阻碍它的器壁是否也具有压强？

讲述：根据以上实验表明，液体由于受重力作用，对容器底部有压强；对阻阻碍液体散开的容器壁也有压强．

2．学生分组实验：

(1)讲述设问：液体对容器底部和侧壁有压强，液体内部有没有压强?这有什么规律呢?下面请同学们通过实验，自己来研究，找出液体内部压强的规律．

(2)介绍压强计：介绍时，用手指轻轻按一按侧壁(不宜重接，避免U形管中的水冒出管口)，请同学们观察压强计U形管中两管液面出现的高度差，力稍大点，两管液面的高度差也增大，表明：U形管两管液面的高度差越大，橡皮膜表面受到的压强也越大．

教师示范一遍．

(3)讲述实验目的：探究液体内部是否有压强？让学生把橡皮膜放入溶液中，看看在各个方向，各个深度是否会有压强？

学生实验后得出结论：液体内部是有压强的． 2．连通器

（1）连通器的定义

问：展示图片问：这些装置形状、大小不同，结构上有什么相同之处？ 引导学生回答出：下部相连通的容器叫连通器．（板书连通器的定义）

（2）连通器的规律 设问：连通器内盛有液体时会出现什么情况？提示学生注意观察连通器的各容器中水面的高低关系后演示：

三、小结

根据板书内容明确所讲内容的重点、难点

四、布置作业

课后习题

五、板书设计 第二节 液体的压强

1．水对容器的底部和侧壁都有压强，压强随深度的增加而增大． 2．液体内部向各个方向都有压强

3．液体的压强随深度的增加而增大，在同一深度，液体向各个方向的压强大小相等．

4．液体的压强与液体的密度有关，在同一深度密度越大压强越大 5．连通器

（1）定义：上端开口、底部连通的容器叫连通器．

（2）原理：静止在连通器中的同一种液体，各部分直接与大气接触的液面总在同一水平面上．

（3）连通器液体相平的原因（4）应用 6．船闸

液体的表面张力教案 篇5

目标：

1、通过探究活动了解液体内部有压强及其特点。

2、体验探究中不断地提出证据和作出解释推理的过程。实验一：水对容器的底部和侧壁的压强

器材：玻璃杯，水槽，两端开口的玻璃管，橡皮膜，细线，直尺，塑料可乐瓶。问题：

1、放在桌面上的墨水瓶能对支持它的桌面产生压强，那么，装在容器中的水对支持它的容器底部能不能产生压强呢？请作出猜测，并说明你猜想的依据是什么？

2、如果你认为能产生压强，请用实验来证实你的想法。你观察到什么现象？能做出何种解释？

3、请进一步思考水对容器底部产生的压强的大小与哪些因素有关？能否用实验来证实你的想法？实验中你观察到什么现象？可以得到什么结论？

4、水对容器底部有压强，对侧壁是否有压强呢？如果有的话，它的大小又有什么规律呢？你能否用实验来加以说明？

小组交流讨论：你的结论是什么？你的结论是怎样得出来的？在日常生活中哪些证据支持你的结论？如果换用其它的液体，得到的结论与水会不会相同？ 实验

二、液体内部的压强

器材:水槽，两端开口的玻璃管，橡皮膜，细线，液体压强计,直尺。问题：

1、液体对容器的底部和侧壁有压强，那么，浸在液体内部的物体是否受到压强的作用？哪些方向有或者哪些方向没有？请你猜想并提出您猜想的依据是什么？你能找到日常生活中的证据支持你的猜想吗？

2、液体的压强是因为液体受到重力，而重力的方面向下能不能产生向上的压强呢？请用实验来检验是否有向上的压强并解释实验的结论。

3、液体内部的压强大小与哪些因素有关呢？为了定量地进行研究，现提供一种液体压强计，请观察它的构造。当把这种压强计蒙有橡皮膜的金属盒放入水中某一位置时，你观察到什么现象？并讨论如何运用这种装置探测液体内部压强的大小与哪些因素有关。你将记录哪些数据和现象，请设计表格并记录。小组交流讨论：从你所进行的实验得到的现象和数据，你能得到什么结论？你的结论适用于其他的液体吗？你的结论在日常生活中有哪些应用？

反思：在本节课中，体现了新课改教学的三维目标：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观，让学生经历了“观察----猜想----探究-----应用”的物理科学探究过程，在探究过程中我比较恰当的把握学生的经历水平、反应水平、领悟水平。在教学中基本做到了三讲三不讲，注重了规律、思路、技巧和方法的教学。特别是在科学探究方法上，注重了利用已有知识进行理论推导，又用实验验证结论的可靠性。结果是异曲同工，从而使得学生综合运用知识和分析解决问题的能力大大提高。此外，我觉的在各个环节的过渡上基本做到了衔接紧密。学生在学习过程中，学得相对轻松，能从兴趣出发，敢于发挥自己的想象力，敢于发表自己的见解，组内积极讨论，做到在交流中学习，在实验操作中认真谨慎，分析论证结论比较准确。

本节课的教学总体是成功的，但仍有不足之处：

1、在制作课件上不够完美。

2、在理论推导过程中应给学生再多一点时间，充分让学生进行展示。

3、在知识的应用，特别是拓展应用-----液体压强的传递这个环节，鼓励学生联系生活实际多举例，或老师提供给学生更多的素材。

4、在有些环节中我的语言不够简练。

5、这节课的内容比较多，在处理连通器和帕斯卡原理时时间比较紧张在授课时将本节课分为两节课，我自己觉得对这一部分处理的不太好。

液体的表面张力教案 篇6

一、教学目标

1、知识与技能：初步认识液体压强规律，学会用压强计测量压强，知道液体压强的规律在生活中的应用实例。

2、过程与方法：在探究液体压强规律的过程中，培养学生观察实验能力，会在实验中记录必要的数据，能通过对数据的分析得出正确的结论。

3、情感态度与价值观：在整堂课的学习中，通过实验探究和发散式思维的训练，培养学生乐于参加探究的态度，敢于把想法说出来与大家交流的勇气。

二、教学重点 液体压强的特点

三、教学难点

用液体压强知识解释实际的现象

四、教学方法 探究式教学

五、教学器材

多媒体、压强计、自制“可乐瓶”、自制“各个侧面都铺有橡皮膜的立方体”、水、盐水等

六、教学过程(一)新课引入

在游泳池里只要穿上游泳衣就可以尽情嬉戏，到较深海里探险一般要穿上潜水服，而到更深海里去的话则一定要穿上特制的潜水服才行，这是为什么呢？学了今天的课我们就知道原因了。

这节课我们来学习液体的压强,对液体的压强你想知道什么? 学生:(二)新课教学

１．液体对容器底部有压强

固体由于受到重力的作用，会对支撑它的物体有压力，我们把单位面积上的压力称为压强。液体受不受重力？(受)那么液体对支撑它的容器底部是否有压力有压强? 引导学生思考,启发学生设计实验方案，体验液体对容器底部力的作用。（学生实验）

现象：倒水前自制“可乐瓶”瓶底橡皮膜是平的，倒水后橡皮膜向下凸出。结论：液体由于受重力作用，对容器底部有压强 ２． 液体对容器侧壁有压强

液体由于具有流动性，将水倒入杯中时，会不会对阻碍其流动的侧壁有力的作用？ 引导学生思考,启发学生设计实验方案，体验液体对容器侧壁力的作用。实验演示：

侧壁开口的塑料圆筒扎上橡皮膜，并向该容器内倒氺． 现象：倒水前橡皮膜是平的，倒水后橡皮膜向外凸出。（学生实验）

将自制“可乐瓶”侧过来观察现象 现象：橡皮膜向外凸出

结论：液体由于流动性，对容器侧壁有压强 ３．液体内部有没有压强 实验１．将一端包有橡皮膜的瓶子放入水，会向里凹。结论：液体内部有压强

有橡皮膜的瓶子放入水中，会向上凹，说明液体有向上的压强，液体内部其它方向有没有压强？ ［演示］

展示“立方体”，并介绍立方体，并放入水中，观察现象

现象：放入水前各侧面橡皮膜是平的,放入水中后立方体任一表面，都向里凹 结论：液体内部有向各个方向的压强．

师:生活还有哪些现象说明液体是有压强的? 生: 思考 作答

感受液体内部压强活动

液体内部有压强己是不容质疑的事实了,那液体内部压强有什么样的规律？ ４．探究液体内部压强特点 介绍压强计，(1)作用：测量液体内部的压强

(2)构造：一侧装有橡皮膜的金属盒即探头、橡皮管、U形玻璃管（内装着色液体）、刻度板、底座

(3)测量原理：当金属盒上的橡皮膜受到压强时，U形管两端的液面出现高度差，压强越大，U形管两边液面的高度差越大（用手轻按橡皮膜，观察高度变化）(4)注意: 压强计可以转动，可以比较水内不同方向的压强大小。

探究一：液体压强与_____的关系

结论1： _____________________________________________

探究二：液体内部压强与____________关系

结论2： _____________________________________________

探究三：液体压强与________________关系

结论3： _____________________________________________

补充探究：液体压强与______________关系

补充完善结论：_______________________________________________________ ________________________________________________________________________ 小结液体内部压强特点：

1．液体内部的压强随深度的增加而增大。

2、在同一深度，液体内部的压强相等。

3、不同液体的压强还与液体的密度有关，在同一深度密度越大，压强越大。

（三）、例题与拓展：

题1.解释（从物理走向社会）：

（1）水库大坝为什么要建成上窄下宽的形状？

（2）深海鱼总是很扁，打捞上岸后为何会鱼死肚破？

题2.先向试管内倒入水，让试管由直立逐渐倾斜。

液体的表面张力教案 篇7

研究人员使用的是一种镓和铟的合金液体金属。一般来说, 裸合金具有非常高的表面张力, 大约能达到0.5 N/m, 使得金属可以向上成球状挺立。但新研究向镓铟合金施加一个非常小 (<1 V电压) 的正电荷, 在金属表面生成一种氧化层, 神奇地将表面张力从0.5 N/m降到大约0.002 N/m。“这一变化使得液体金属在地心引力的作用下, 能平摊开如一张薄煎饼。”北卡罗来纳州化学和分子生物工程学副教授、迈克尔·迪奇博士说, 他作为主要执笔人撰写了论文, 描述了这一技术成果。

新研究还证实, 表面张力的变化具有可逆性。如果电荷从正变为负, 氧化层就会被消除, 再度恢复成较高的表面张力。通过几个小步骤, 就能在两个极端之间调整表面张力。

迪奇说:“我们可以使用这种技术来控制液态金属的运动, 从而能够改变天线的形状、完成或中断电路, 它也可以用于微流体芯片、微机电系统, 以及光子和光学器件。许多材料会在表面形成氧化物, 所以这项工作的应用前景, 大大超越了在这里研究的某种液态金属。”

迪奇所在的实验室此前展示过一种3D打印液体金属的技术, 可以使用在空气中形成的氧化层帮助液体金属保持某种形状, 这与氧化层作用于合金的一般规律完全相反。

《把液体倒进水里》教案 篇8

《把液体倒进水里》教案

《把液体倒进水里》 一.教学目标 科学探究： 1.能够认识液体在水中的沉浮现象和溶解现象，能用文字、图画、图表描述所观察到的现象。 2.经历“假设――验证”的探究过程，积累探究经验，逐步提高学生的探究能力。 科学知识： 1.知道哪些液体可以沉浮。 2.知道知道液体在水里的溶解情况。 3.知道热水在冷水中会上浮。 情感、态度与价值观 1.使学生体验到科学学习、科学探究活动的乐趣。 二、教学重点 重点：借助水认识液体更多的性质。 难点：了解液体在水中的沉浮现象。 三、教学准备   水、蜂蜜、油、记录表、试管、试管夹、烧杯等 四、教学过程 （一）、复习导入，了解学生的预备经验，引入本课探究的主题 1、在前面的课中，我们谈到了把固体放进水里，请同学们回忆一下，当我们把固体放进水里会出现哪些现象？ 2、如果我们把液体倒进水里又会出现什么现象呢？今天我们就一起来学习《把液体倒进水里》   这是一种非常传统的导入方法，然而值得我们注意的是教师和学生的对话中的`一个问题D“为什么‘有时侯’？”不仅有助于锻炼学生语言表达的准确性，更是给学生树立了一个榜样――学会倾听，这无疑是为下面的探究活动打下了基础。 （二）、精选材料，认识把液体倒入水中的常见现象，积累探究的经验 1、今天我为大家准备了三种液体，分别是食用油、蜂蜜和水，为了使大家看得更清楚，我在水中加入了几滴红墨水，请大家预测一下当我们把食用油、蜂蜜分别倒入旁边的两支试管中的水里，会出现什么现象呢？请把你们的预测填写在实验单的预测一栏中。 猜想即假设，是科学探究的重要环节，既然是假设，那就有好多种可能性，包括是错误的。重要的是无论哪种假设，都应该留下痕迹，以便在探究过程中去验证。 2、真不错，那当我们把食用油、蜂蜜倒入水中是否会出现你们预测的现象呢？还需要大家通过实验去验证，不过在实验前，我有几点友情提醒，请看大屏幕：（1）因为是玻璃器皿，要小心，注意安全。（2）倾倒液体时，试管倾斜，让液体沿着试管臂慢慢进入试管。请看老师来示范一下，看我把蜂蜜倒入水中。（3）倒好后及时把试管放回试管架。（4）仔细观察实验现象，不要忘记填写实验结果，可以用文字，也可用图画来表示。 3、好，开始实验。 4、谁来交流一下你们的实验结果。（请三~五小组交流，其他小组是否和他们的结果一样呢） 5、师生小结：通过实验我们都发现油浮在水面上，蜂蜜沉在水下。和固体在水中的情况一样，有的液体浮于水面，有的液体沉于水底。 （三）、把油、蜂蜜、水都倒进水里 1、我还想大家预测一下，如果把食用油、蜂蜜和水这三种液体都倒进另一个空烧杯中，又会出现怎样的结果呢？（学生可能会说变色、变味、分层等） 2、根据你们的想法，你们想怎样进行这个实验呢？小组商量一下。 3、哪组同学向大家介绍你们组的实验方法。（水油蜜、水蜜油、油蜜水、油水蜜、蜜油水、蜜水油） 4、原来做一个实验可以有这么多方法，真了不起，那做这个实验时，要注意什么呢？ 5、好，现在就请同学按照自己的想法开始实验吧。 6、谁愿意来交流一下你们的实验结果。 7、那大家有没有什么时候大发现呢？ 8、师小结：我们发现无论按那种顺序往水中倒入液体，都是油在水的上面，蜂蜜在水的下面。这说明了液体的沉浮与倾倒的顺序无关。   这一教学环节较好地张扬了学生的个性，来源于给学生足够的探究时空和自由度，也只有让学生自主地经历科学探究的过程，学生才会有不同的体验和感受，才会有不同的发现和表述。 9、那是为什么呢，我们是按照不同的顺序倾倒液体的，为什么总是油浮在水面上，蜂蜜沉在水底呢，谁能试着分析一下原因呢？（生可能说油比水轻，蜜比水重。） 10、如果我们搅拌一下油、水、蜜的混合物又会出现什么现象？想不想了解一下？ 11、咦，蜂蜜怎么没有了呢？生交流 12、师小结：和固体在水里的情况一样有液体能溶解在水中，有的液体不能溶解在水中。 （四）、认识热水比冷水轻 1、同学们的表现太棒了，我要给你们表演一个魔术，名字水底火山。想不相看。其实我的道具很简单，这是一个装满冷水的大水槽，这是个空的红墨水瓶，我给它倒满热水，把这个装满热水的瓶子放水冷水中，仔细看魔术开始啦。 （学生间开始“骚动”，显然他们被这个问题吸引住了，没有多久，他们纷纷举手，似乎已经一眼看出其中的奥妙了）   2、谁来说说看，你看到了什么？（生说我看见红水向上流动）向上流动，浮到了水面上，这说明了什么呢？（热水比冷水轻）对，从前面的实验我们已经知道了比水轻的液体能浮在水面，所以热水比冷水轻。 （五）、认识鸡尾酒 1 、通过刚才的两个实验我们知道了液体在水中，有的浮，有的沉，其实人们早就发现了这一现象，并且还调制出了漂亮的鸡尾酒，我们一起来欣赏一下吧。 2、想不想了解这么漂亮的鸡尾酒是怎么调制出来的？我们介绍一种叫彩虹鸡尾酒的调制方法，请同学们仔细看。  五、板书：   4、把液体倒进水里   1、液体在水中有沉浮现象。 2、液体在水中沉浮与倒的顺序无关。 3、热水在冷水中会上浮。   活  动  记  录   实验小组 倒入顺序 实验结果   （  ）→（  ）→（  ） （  ）→（  ）→（  ）    

 

液体的表面张力教案 篇9

1、引导学生看课本实验的“目的”，对照实验的“器材”将桌上用具对照检查。

2、讲述量筒(或量杯)的使用方法。

教师出示：量筒和量杯实物，介绍量筒和量杯。

让学生观察桌上量筒的刻度。教师说明，mL是体积单位“毫升”的符号，1mL=1cm3。

提问：(1)你所用的量筒的最大刻度(即量程)多大?(2)它每小格(即最小刻度值)为多少厘米3?

让学生观察课本图7―6、图7―7。说出量筒和量杯使用时怎样放?怎样读出液体的体积?怎样测固体的体积?

教师引导学生讨论得出：(1)测量时量筒或量杯应放平稳;(2)读数时，视线要与筒内或杯内液体液面相平;(如测水的体积，由于水面是凹形的，读数时，视线要跟凹面相平;如测水银的体积，由于水银面是凸形的，读数时，视线要跟凸面相平。)(3)测固体体积的方法：①在量筒内倒适量的水(以浸没待测固体为准)读出体积V1;②用细线栓好固体慢慢放入到量筒内，读出这时水和待测固体的总体积V2;③用V2―V1，得到待测固体的体积。

3、学生分组实验：测石块的密度

提问：测石块的密度合理的实验步骤是什么?

教师强调：为了减小实验误差，应该先用天平称出石块的质量。

学生实际操作，将实验数据填在课前已画在作业本上的表中。教师请一学生将他的测量结果填在小黑板的表1中。

师生共同分析小黑板表1中的数据是否合理，纠正发生的错误。

4、学生分组实验：测盐水的密度

提问：测盐水的密度步骤是什么?

教师指出：(1)该实验测盐水质量的方法与本章第二节测液体质量的方法不一样，采用该实验方法测液体的质量，在测体积时没有残留的液体在杯内，能减小测量的误差。(2)为了计算方便，盐水的体积尽量取整数。

学生实际操作，将结果填在作业本上的实验表格中。教师请一学生将测量结果填入小黑板表2内。

师生共同分析小黑板表2的数据是否合理，及时纠正错误。

实验结束后，整理器材。

5、讨论课本“想想议议”。

液体的表面张力教案 篇10

钕铁硼( NdFeB) 永磁材料具有高的饱和磁化强度、矫顽力和磁能积,广泛应用于能源、医疗、计算机等领域。NdFeB在使用中极易发生腐蚀,是因为Nd的活性大,易与环境介质发生化学反应; 它由富Nd、富B和Nd2Fe14B相构成,各相间存在较大的电位差,易构成腐蚀电池,富Nd和富B相易被腐蚀; 会发生吸氢反应,导致磁体粉化。目前多采用金属或合金镀层、有机或无机涂层及复合涂层等来提高NdFeB的耐蚀性能,常用的金属镀层有Ni,Zn及Ni-P合金等。其中,Ni和Ni-P镀层具有高硬度和高耐磨性,但其电位高于基体,一旦发生破坏,NdFeB基体的腐蚀就会加速[1，2]; Zn的电位低于基体,其镀层遭破损后,仍能保护基体,但Zn耐苛刻环境的腐蚀性能差,硬度低、易磨损,且高温下电位会升高,从而失去对基体的保护作用[3，4]。采用电镀、 化学镀技术制备Ni,Zn,Ni-P等镀层时,NdFeB易与溶液发生反应,导致镀层结合力差。离子液体室温下具有较低的黏度、良好的导电性和很宽的电位窗,可在室温下进行铝及合金电沉积。这种无水无氧环境的特点,避免了基体与介质的反应,有利于获得结合力优异的镀层,特别适用于稀土、NdFeB和镁合金等活泼金属的表面处理[5，6]。采用AlCl3-EMIC室温离子液体,在NdFeB基体上制备了铝镀层,其与基体结合力优异、耐蚀性良好[7]; 还制备了耐磨、耐蚀性能良好的Al-Mn合金镀层[8],但目前Al-Mn镀层的相关研究仅停留在锰含量对镀层微结构的影响以及NdFeB基体上离子液体电沉积非晶态Al-Mn合金的可行性上,对Al-Mn镀层的耐蚀性能及其耐蚀机理未作详细研究。

本工作基于前期研究,在NdFeB基体表面采用离子液体电沉积制备了Al-Mn合金镀层和Al镀层,采用动电位极化曲线、静态全浸腐蚀试验对比了2 种镀层的耐蚀性能,探讨了其耐蚀机理。

1 试验

1. 1 镀层制备

粉末烧结NdFeB试样尺寸30 mm×8 mm×1 mm,成分见表1。对其喷砂、丙酮超声清洗后,在酸性AlCl3- EMIC( 氯化1 -乙基-3 -甲基咪唑,摩尔比2 ∶ 1) 离子液体中进行阳极活化,电流密度25 mA/cm2,时间20 min。

%

离子液体电沉积在室温下的气体保护手套箱中进行。电沉积Al所用电解质为酸性AlCl3-EMIC离子液体,电流密度20 mA/cm2,沉积时间48 min,镀覆面积2 cm2,镀层厚度20 μm; 电沉积Al-Mn合金的电解质为MnCl2-AlCl3-EMIC ( 在酸性AlCl3- EMIC中添加0. 2 mol / L MnCl2) ,电流密度6 mA/cm2,沉积时间4 h,镀层厚度20 μm。

1. 2 性能检测

采用动电位极化曲线和静态全浸腐蚀试验表征镀层的耐蚀性能。采用CHI660c电化学工作站,测试室温下3. 5% ( 质量分数) NaCl溶液中的动电位极化曲线: 试样为工作电极,尺寸为1. 6 cm × 1. 0 cm,四周用环氧树脂胶封闭,留出工作面积1 cm2,对电极为铂电极,参比电极为饱和甘汞电极( SCE) ,测量时扫描速度为1 mV/s。静态全浸测试包括镀态和划痕试样( 小刀刻划至裸露基材,用于考察镀层破损对基体保护性能的影响) ,腐蚀液为3. 5%NaCl溶液,温度控制在( 25 ± 1) ℃ ,浸泡时间10 d。

用Philip XL -40FEG场发射扫描电子显微镜( SEM) 及其附带的能谱分析仪( EDS) 观察和分析镀层表面形貌、成分及截面形貌。

2 结果与讨论

2. 1 动电位极化曲线

图1 和表2 为NdFeB基体、Al镀层和Al-Mn合金镀层在3. 5% NaCl溶液中的动电位极化曲线和电化学腐蚀参数,表2 还给出了对照用熔盐电沉积Ni[9]和Zn[4]镀层在3. 5% NaCl中的电化学腐蚀参数。由图1 及表2 可见: NdFeB基体的自腐蚀电位为-0. 83 V,Al镀层的自腐蚀电位为- 0. 78 V,与基体NdFeB接近, Al -Mn合金镀层试样的为- 0. 95 V,较Zn镀层略高,但远低于NdFeB基体; Al-Mn合金镀层的腐蚀电流密度为1. 57 × 10- 8A / cm2,比NdFeB基体和Al镀层的分别低4 和2 个数量级,比耐蚀性优良的Ni镀层还要低2 个数量级。

2. 2 2 种镀层的腐蚀形貌

2. 2. 1 宏观

Al镀层及Al -Mn镀层试样经10 d浸泡后,其表面和镀液出现了不同的状态: 镀Al层试样外观光泽褪去,局部区域呈黑色,NaCl溶液中有白色絮状物悬浮, 底部有少量黄色颗粒沉淀,说明已部分发生腐蚀; Al -Mn合金镀层试样表面基本保持原有光泽,且NaCl溶液清澈。

2. 2. 2 微观

图2 为Al镀层腐蚀前后表面的SEM形貌: 腐蚀前Al镀层平整致密,颗粒大小均匀,棱边分明,显示出晶体生长的特点( 图2a) ; 腐蚀后Al镀层上有明显的腐蚀区( 图2b) ,箭头A所指处保持了Al镀层形貌,箭头B所指处有NdFeB基体的形貌特征,有微小的凹坑。

表3 的能谱分析结果证实了上述推断,即箭头A和B所指之处分别为Al镀层和NdFeB基体。这说明箭头B处Al镀层已经完全腐蚀,且NdFeB基体也发生了腐蚀。

Al -Mn合金镀层腐蚀前后表面的SEM形貌见图3。由图3 可见: 腐蚀前镀层呈胞状,胞状物之间致密、 无孔洞; 腐蚀后表面形貌无明显变化,仅有少量白色点状缺陷。此为其表面透明薄膜的破损部位,腐蚀后的Al -Mn合金镀层表面成分( 质量分数) : 51. 0% Al, 17. 6% Mn,31. 4% O,没有基体元素Nd,Fe。

Al镀层和Al-Mn合金镀层静态浸泡腐蚀后的截面形貌见图4。由图4 可知: 2 种镀层与基体之间界面紧密,结合优良; Al镀层厚度约15 μm,与腐蚀前厚度( 20 μm) 相比明显减薄,且Al镀层中有深入到基体的腐蚀坑; 而Al-Mn合金镀层保持完好,镀层厚度也与原始镀层一致。

上述结果表明,Al镀层存在较明显的腐蚀,不能很好地保护NdFeB基体,发生明显的点蚀,这与Cl-破坏表面氧化膜有关[10]。Al-Mn合金镀层具有优异的耐蚀性能,是因为Al-Mn合金镀层表面能形成致密稳定、成分为AlO( OH) 的氧化膜,在3. 5% NaCl溶液中具有N型半导体行为,载流子密度比Al上氧化膜小2 个数量级,因而其腐蚀电流较Al镀层低2 个数量级[11]。

2. 3 2 种划痕镀层的腐蚀形貌

2. 3. 1 宏观

划痕试样经10 d浸泡后的表面形貌及腐蚀液状况: 镀Al试样表面金属光泽褪去,溶液中有较多的白色悬浮物,划痕处有微量的黄锈产生; 镀Al-Mn合金试样表面依然保持原有光泽,划痕处也未见明显变化。

2. 3. 2 微观

图5 为Al镀层划痕试样腐蚀前后的SEM形貌: 能谱分析结果显示腐蚀前的镀层划痕部位为NdFeB基体; 腐蚀后铝镀层和NdFeB基体均发生了一定程度的腐蚀,但比镀态试样( 图2b) 的腐蚀坑小得多,说明划痕附近的Al镀层腐蚀并不重; 划痕内C处未发生腐蚀,D处则有明显的腐蚀坑,也就是说,划痕内NdFeB有腐蚀现象。这是因为Al的腐蚀电位较NdFeB高,当划痕试样暴露在NaCl溶液中时,划痕内NdFeB优先发生腐蚀; Al镀层与NdFeB的腐蚀电位差小,所以NdFeB基体加速腐蚀现象不明显,两者均发生一定程度的腐蚀。

图6 为Al-Mn镀层划痕试样腐蚀前后的SEM形貌。划痕E处为NdFeB基体,与新鲜划痕相似,未见腐蚀; F处为Al-Mn合金镀层,其上有斑点,是点状腐蚀坑( 图6c) ,说明Al-Mn合金镀层发生了腐蚀。与镀态试样( 图3b) 相比,腐蚀较明显,这是由于划痕试样暴露在NaCl溶液中时,划痕内的基体与划痕周边的镀层构成腐蚀电池,Al-Mn合金镀层的电位低,优先发生腐蚀,而NdFeB基体则作为阴极得到保护。也就是说, Al -Mn合金镀层对基体起到了牺牲阳极保护作用。

3 结论

( 1) 采用离子液体电沉积技术在NdFeB基体表面制备了结合优良的Al-Mn合金镀层和Al镀层。

( 2) 在3. 5% NaCl溶液中,Al镀层的腐蚀电位较NdFeB高,对NdFeB形成阴极保护,但因为两者的电位差小,即使Al镀层被破坏也不会加速NdFeB基体的腐蚀; Al-Mn合金镀层的腐蚀电位较NdFeB低,对NdFeB基体构成牺牲阳极保护。

( 3) 在3. 5%NaCl溶液中浸泡10 d,Al镀层出现明显的腐蚀,NdFeB基体暴露,局部产生点蚀; Al -Mn合金镀层未发生明显腐蚀,仅出现少量的表面氧化膜破损,Al-Mn合金镀层既能对NdFeB基体起到牺牲阳极保护的作用,同时还具有腐蚀速度慢的特点,是一种性能优异的NdFeB耐蚀保护镀层。

摘要：为了进一步探讨离子液体电沉积Al及Al-Mn层的耐蚀性及其机理,在NdFeB基体表面离子液体电沉积制备了Al-Mn合金镀层及Al镀层,采用电化学测试动电位极化曲线、静态全浸腐蚀试验,研究了2种镀层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为;利用SEM和EDS考察了2种镀层腐蚀前后的表面、截面形貌及成分。结果表明:Al镀层的腐蚀电位较NdFeB高,对基体形成阴极保护,而Al-Mn合金镀层的腐蚀电位较NdFeB低,对基体构成牺牲阳极保护;Al-Mn合金镀层腐蚀速度慢,是一种性能优异的NdFeB耐蚀保护镀层。

关键词：离子液体电沉积,Al-Mn合金镀层,Al镀层,耐蚀性,耐蚀机理,NdFeB

参考文献

[1]Zhang H,Song Y W,Song Z L.Electrodeposited nickel/alumina composite coating on NdFeB permanent magnets[J].Materials and Corrosion,2008,59(4):324~328.

[2]Ma C B,Cao F H,Zhang Z,et al.Electrodeposition of amorphous Ni-P coatings onto Nd-Fe-B permanent magnet substrates[J].Applied Surface Science,2006,253(4):2 251~2 256.

[3]Walton A,Speight J D,Williams A,et al.A zinc coating method for Nd-Fe-B magnets[J].Journal of Alloys and Compounds,2000,306(1/2):253~261.

[4]Liu F,Li Q,Yang X K,et al.Corrosion resistance of environment-friendly sealing layer for Zn-coated sintered NdFeB magnet[J].Materials and Corrosion,2011,62(12):1 141~1 148.

[5]Xu B J,Chen J,Ling G P.Viscous Layer Formed in the Anodic Electrolytic Etching of Reactive Metals in Ionic Liquid[J].Electrochemical and Solid State Letters,2012,15(1):1~3.

[6]凌国平,李岩,张舟永.稀土合金表面室温盐电沉积铝的研究[J].稀有金属材料与工程,2010,289(39):1 460~1 464.

[7]陈静,凌国平.钕铁硼在AlCl3-EMIC离子液体中电沉积铝层的耐腐蚀性能[J].材料保护,2011,44(11):1~4.

[8]Chen J,Xu B J,Ling G P.Amorphous Al-Mn coating on NdFeB magnets:Electrodeposition from AlCl3-EMIC-MnCl2ionic liquid and its corrosion behavior[J].Materials Chemistry and Physics,2012,134(2/3):1 067~1 071.

[9]Yang X K,Li Q,Zhang S Y,et al.Electrochemical corrosion behaviors and corrosion protection properties of Ni-Co alloy coating prepared on sintered NdFeB permanent magnet[J].Journal of Solid State Electrochemistry,2010,14(9):1 601~1 608.

[10]Mao S D,Yang H X,Song Z L,et al.Corrosion behaviour of sintered NdFeB deposited with an aluminium coating[J].Corrosion Science,2011,53(5):1 887~1 894.

液体的表面张力教案 篇11

教学目标

知识与技能:

1.水受热时体积膨胀,受冷时体积缩小,我们把水的体积的这种变化叫做热胀冷缩。

2.许多液体受热以后体积会变大,受冷以后体积会变小。

过程与方法:

1.制作一个简易的观察水的体积变化的装置。

2.经历改进观察水的体积变化的实验装置的过程。

3.经历用此装置探究水、油、醋、牛奶、老酒、橙汁、酱油等其他液体的热胀冷缩现象的过程。

情感态度价值观:

意识到学习科学知识,要运用到日常的生产和生活中。

2学情分析

通过前一课《给冷水加热》的学习,学生对水具有热胀冷缩的性质已经具有了初步的认识,为了能更明显的观察到此现象,让学生改进实验装置并不难,让学生想出更多的方法,以及该方法是否具有可操作性有难度,其次对观察到的现象用科学的方法来分析有点困难。

3重点难点

教学重点:

水受热受冷过程中所发现现象的描述并尝试作出解释。

教学难点:

引导学生设计制作一个简易的观察水的体积变化的装置。

4教学过程

4.1第一学时

4.1.1教学活动

活动1【导入】一、创设情境，提出问题

视频播放开水溢出,创设情境,学生质疑,开水为什么溢出?

激发学生学习的好奇心,通过思考谁溢出,肯定是体积大了。引出课题。提出问题,水受热体积怎么变?

活动2【活动】二、创造条件，探究问题

1.提出问题:

演示:

做“试管气球皮实验”,把它放在热水里一段时间后,观察到气球皮会有什么现象?

(师出示装置。)(气球皮鼓起)

2.猜想:这种现象是水受热以后什么发生变化引起的?变大还是变小?

学生提出猜想,老师记录板书。

3设计实验:

分发实验器材,学生以小组为单位讨论制定实验方案。

交流方案,老师引导

1)试管可用平地烧瓶代替;气球皮可用橡胶塞代替;

2)细玻璃管有什么作用?

(口子太大,上升不明显,可以用塞子和细管。这样水的体积只要增加一点点,在细管里就会上升一大截。)

3)红墨水有什么用?

(水是透明的,看不太清楚,可以加点红墨水看的更清楚,待会可以先用胶头滴管往烧瓶里滴入红墨水再加冷水)

4)水是否需要装满?为什么?

(研究的是水受热或受冷的体积变化,不装满会混进太多空气干扰实验)

5)最后盛放热水的烧杯不变

课件出示实验步骤,学生阅读。

4..分组实验:

1)小组分工

2)学生实验,教师巡视指导

3)归纳结论:综合各组数据,引导学生总结,分享各组结论。

活动3【练习】三、创优资源，解释问题

1.温度计的原理是什么?

小组讨论后回答。教师评价引导,温度计液泡里的水银这种也是遇热水柱上升,遇热水柱下降,根据热胀冷缩的原理制成的。

2.开水壶为什么溢?怎样做就避免以水?

学生回答。

3.为什么超市的饮料瓶没装满?

学生回答,老师引导。

4.你还能解释生活中哪些问题?

学生发言,老师点评。

活动4【测试】四、创建平台，巩固延伸

喷泉实验:

观看微课,解释喷泉实验的现象。

活动5【作业】课堂小结

1.学生谈这节课的收获,总结科学探究方法。