借力：实现“分子动能”的难点突破

李小满

初中物理中“分子动能”的教学是一个难点。如何帮助学生较好地理解分子动能这一概念呢？笔者结合一节公开课的思考和探究，谈谈如何巧妙移植高中阶段的布朗运动实验，让学生深入理解分子动能这一概念。

难点一：初中阶段的学生对于动能这一概念的学习侧重于知道，对物体具有动能时具有什么本质特征缺乏深度理解。我们可以先通过两个案例让学生深刻认识具有动能的物体，对其外显具有的特征或能力进行概括。提问：飞行的足球具有动能吗？你是如何判断的？奔驰的汽车具有动能吗？你是如何判断的？这几个问题引导学生通过物体对外的表现（能对外界物体做功，通常表现为撞击、推开、排开等动作特征），来理解物体具有动能的本质含义，从而为接下来探究微观分子是否具有动能奠定设计实验的基础。

难点二：分子的无规则运动难以被直接观察到。通过案例分析，学生可以理解宏观物体具有动能时的表现特征。但由于我们不能直接观察到分子的无规则运动，这就给学生认识分子的动能特征造成了困难。

我们可以引导学生借鉴判断宏观物体是否具有动能的方法，来设计探究微观分析动能的实验。

1. 复习分子运动理论，提出问题：分子永不停息地做无规则运动，那么，分子是否具有动能呢？2. 引导学生思考：微观世界里的分子，如果具有动能，是否也会表现出撞击外物的行为呢？不妨以水分子为例，如何证明水分子具有动能呢？3. 思考：为了判断水分子是否具有动能，我们应该想办法在水分子周圍放置可被撞击的物体，但是在微观世界里，只能放置很小的物体；否则，水分子的撞击难以产生可被观察到的现象。那么，该如何设计实验呢？

教师引导：如果我们用可以被显微镜观察到的固体小颗粒放到水中，那么，当水分子无规则运动撞击这些固体小颗粒时，固体小颗粒也会表现出无规则运动，这样就可以判断水分子是否因为运动而具有动能了。

实验设计： （1） 用儿童绘画用的颜料棒向烧杯中滴入黄豆粒大小的颜料（红、黄、蓝、绿较好），用搅拌棒充分搅拌。（2） 用滴管取一小滴溶液，滴到数字显微镜的载玻片上。（3） 打开显微镜配套的Motic软件，调节显微镜目镜的高度，直到从电脑的显示窗口中能清晰地观察固体小颗粒。（4） 观察颜料固体小颗粒的无规则运动。

继续提问：以上实验证明了水分子因为运动而撞击颜料固体小颗粒（外物），结合判断宏观物体动能的方法，你认为水分子具有动能吗？

至此，学生通过实验深入地理解了微观分子具有动能这一事实。

尽管微观世界的实验很难做，但是我们通过合理地移植高中阶段的布朗运动实验，通过现场实验让学生认识到分子因为运动而具有撞击外物的能力，与学生在宏观世界获得的体验和认识相吻合，大大地加强了结论的可信度和真实性。

（作者单位：南京市人民中学）