浅析初中化学实验中物理原理的运用

浅析初中化学实验中物理原理的运用

张志刚

河北省承德市宽城满族自治县第二满族中学 （邮编：067600）

摘要：物理原理是化学实验的重要基础之一,仪器的设计,实验装置,操作,安全防范和实验现象的研究中,都需要一定的物理知识作支撑.以化学实验为例，挖掘其中蕴含的物理原理,帮助学生理解化学原理,快速掌握实验操作,从根本上提高学生的实践能力与创新能力。本文分析初中化学实验中物理原理的运用。

关键词：化学实验 物理知识 应用研究

初中化学物理实验探究至关重要，概念和规律的建立都离不开实验，教材上又不可能编制所有的实验。因此，在教学中，教师要根据实际需要，适当补充一些实验，既能给学生增加动手的机会，又能通过丰富神奇的实验探究，引导学生走进化学世界的内部，理解化学实验中的物理原理，培养他们学习化学物理的浓厚兴趣，提升学生的探究本领，从而优化课堂教学的效果。

一、利用压强的知识

压强的知识在初中化学学习中有广泛的应用，主要是气体压强的知识。具体的讲有一下几个地方涉及到了。

1、测定空气的组成。在测定空气组成时，教材是利用一定的反应消耗空气中的氧气，使空气中的气体总量减少导致气压减小，而环境中的大气压不变，出现压力差，而气体压强的变化难以观察到。明确了这一点，学生就可以思考，怎样设计实验观察压力差的改变。学生不仅对教材的实验能理解接受，而且还容易想到其他的设计思路，如利用活塞的移动来观察压强的变化。

2、气体溶解能力的验证。对于二氧化碳等溶解度比较大的气体，一定量的气体一旦溶解于水，作为气态的气体总量减少了，在体积不变的情况下，气体的压强也随之减小。同时，直接观察气压的变化比较难，需要借助其他的一些容易观察的现象。教学中我通过这种物理知识的渗透，学生思路大开，有说利用软塑料瓶的;有说利用测定空气组成的装置的;有说把一只装满二氧化碳气体的试管倒置在装有水的烧杯中，观察试管中液面的变化;有说分别向一瓶装有空气和一瓶装有二氧化碳的集气瓶中加入少量的水，盖上玻璃片振荡，把两集气瓶倒过来拿，观察玻璃片是否掉下来等。学生的积极性和主动性大大提高。

3、检查装骂气密性的基本原理。实验教学是初中化学教学的重要组成部分，而检测装置的气密性是进行化学实验的基础。对这一板块的教学将直接影响化学实验的结果，因此气密性的教学应当从实际出发，对理论知识进行系统的教学，通过细致的教学设计帮助学生进行有关实践，提升教学质量。

当我们对装置气密性进行检查时，要先让封闭排气口(多借助水、弹簧夹、橡皮塞、小气球或注射器等）装置处于密闭状态，紧接着再采用相关的方法来增大或减小装置内部的气压（多采用加热、注水、鼓气或抽气等措施)，最后一步则是要根据“压强差”所呈现出来的现象（如气液交界处是否冒气泡、玻璃管中是否?a生水柱、容器内液面是否下降、软胶管是否变瘪等）对装置是否漏气做出判断，得出正确而可靠的结论。

二、检查装置气密性的几种方法

1、加热膨胀法。具体有以下步骤:首先要确保导气管口浸入水中，让封闭排气口，第二步就要用手或酒精灯微热试管，让试管内气体受热膨胀，在试热的过程中倘若是导气管口冒气泡，那就是表示装置不漏气。类比于“实验室分解过氧化氢制氧气的发生装置”实验过程，在检验装置是否漏气也可以采用加热膨胀法来进行检查。

2、冷却收缩法。在检验气密性的时候若是通过实验室“加热高锰酸钾制氧气的发生装置”来检验，步骤如下:第一要将导气管口浸入水中，其次要用冰冷的毛巾捂住试管（或将试管浸在冷水中)，最后要让试管内气体温度降低，让气体的体积得到收缩。在通过这一阶段的步骤之后，若有出现水进入导气管里形成一段水柱的现象，那么就表示装置气密性良好。

3、注水增压法。步骤如下:首先要先从长颈漏斗口注水液封漏斗末端，这样做能够封闭其中的一个排气口；第二步要把弹簧夹夹在软胶管上，用于封闭一个排气口;在这个过程中，继续加水加到长颈漏斗管内的水面高于锥形瓶内的水面为止，等以上流程做完之后在压缩锥形瓶内气体的方式使气压增大。当停止加水后，观察长颈漏斗内的水面高度，如果长颈漏斗管内的水面一直高于锥形瓶内的水面，那么就可以表示装置不漏气。

4、鼓气增压法。步骤如下:第一要让长颈漏斗口向锥形瓶里注水使漏斗末端液封，这样做的目的是可以封闭一个排气口；第二则是要利用长短合适的软胶管把锥形瓶的导气管口与注射器吸入口连接起来，这也是用来封闭一个排气口;接下来进入鼓气阶段，通过然后慢推注射器活塞鼓气，以此来提高锥形瓶内气体的量，让管内的气压大于管外的气压；最后要慢慢地推动活塞，在这个过程中如果长颈漏斗管内形成了一段稳定的水柱，那就证明装置气密性良好。要检验装置是否会漏气则要通过进一步的检验，首先要用一根长约10cm 的软胶管，让导气管口与注射器吸入口相互连接起来，再慢慢推动注射器活塞鼓气，如果活塞被推动一小段距离后松开手，如果活塞能够回到原刻度处，那么就可以表明装置不漏气。

5、抽气减压法。抽气减压法和鼓气增压法有其共同之处，其操作也是较为的简便。首先，要从长颈漏斗口向锥形瓶里注水使漏斗末端液封、然后通过长短合适的软胶管将锥形瓶的导气管口与注射器吸入口相互连接起来;第二，要慢慢向外拉注射器活塞抽气，吸出一部分瓶内的气体，由此来让气压减小;通过观察，如果此时长颈漏斗末端冒气泡，那么就能直观的说明气密性良好。要进一步检验装置是否漏气，同样要通过进一步的检验，首先要用一根长短合适的软胶管把导气管口与注射器吸入口连接起来，之后再慢慢外拉注射器活塞抽气，如果观察到软胶管变瘪，那就能说明装置不漏气。

6、浸水增压法。利用浸水增压法检查其气密性，是一种操作较为简单的检验方法。例如在“利用球形干燥管制成的实验室制取二氧化碳的改进装置”的气密性检查，可以通过以下步骤:首先也是要封闭一个排气口，所以要先将弹簧夹夹在软胶管上。第二还是要封闭一个排气口，这就要把干燥管细管的末端浸入水中，等以上两个步骤都完成就可以，轻轻地用力把干燥管细管竖直浸入水下合适的深度，由此来压缩装置内的气体，让管内的气压增大;完成以上步骤后如果能观察到水很难进入细管内，那么就表明装置不漏气。

7、气球封口法。利用测定天然碱纯度的实验装置来检查该装置气密性，这种方式需要利用鼓气增压法和气球封口法相结合。具体的步骤有以下几点:首先要在最左端的导气管口上接一个打气筒，用来封闭一个排气口;第二就要在最右端的导气管口上套一个小气球，用来封闭另一个排气口;之后则是要向装置内鼓气几次，让气体的量增加，由此让气压增大;通过现象的观察如果小气球慢慢胀大，并且停止鼓气后小气球大小保持不变的状态，那么就可以说明装置不漏气。

化学作为一门自然科学，对有些知识点逻辑性要求比较高。在化学教学实践中，教师要重于说理，仅凭化学一门学科的知识来解释化学现象是不够的，有时也是做不到的。学科之间都是相互渗透的，相互联系的。在初中化学教学中常会用到物理学知识来解释化学现象，激发学生学习兴趣，获得学习体验，培养和提升学生的观察力，培养探究能力，提升学生学习能力。

参考文献:

[1]刘佛梅.新课改背景下初中物理实验探究式教学[J].中学生数理化，2014.12.

[2]胡磊.浅谈初中物理探究性实验教学[J].教师通讯，2015.12.