任 标 (广州市培英中学 广东 广州 510380)

对粤教版高中《物理·选修3-3》表面张力部分教学的思考

任 标
(广州市培英中学 广东 广州 510380)

对粤教版高中《物理·选修3-3》表面张力部分进行了分析，并结合教学实践对学生产生的疑惑及误解进行了辨析.

表面张力 收缩 水面上的硬币

表面张力在高中物理中属于选修内容，对于计算的要求不高.但是涉及到的现象有趣，容易激发学生对物理的学习兴趣.经过自己的教学实践，发现学生对这部分的内容产生一些疑惑甚至误解.下面以粤教版高中《物理·选修3-3》这部分内容为例来谈谈自己的思考，希望和大家一起探讨以提高这部分内容的教学效益.

1 教材相关内容简介

教材先解释为什么液体表面具有收缩的趋势.从两个层面进行解释：首先，从液体表面层内分子受力的特点来看，表面层内分子受到的合力表现为向内的力，如图1所示,因此表面有收缩的趋势.其次，内部的分子要来到表面，需要克服向内的力做功，所以分子势能大于液体内部分子的分子势能.而分子势能有减小的趋势，表面层表面积越小越好，所以表面有收缩的趋势.然后就得到在液体表面以MN为界限将表面分为两部分，如图2所示，相互之间表现为引力.在本部分内容之后安排了讨论与交流:为什么草叶上的小水珠是球形的？为什么密度比水大的硬币可以浮在水面？意在让学生应用知识分析问题.

图1 液体表面附近分子分布图 图2 液体表面被分为两部分

教材对液体表面为什么收缩讲得很详细，这个知识点突破得很好.但由于这部分知识比较难懂，学生产生了一些疑惑及误解.

2 学生的疑惑及误解

本来教材说表面层的分子受到的力向内，怎么将表面划为两部分之后，它们之间的力变成了垂直分界线的呢？这里如果能够介绍表面层分子比内部分子稀薄，分子间的距离大于平衡距离，分子力表现为引力，学生可能不会产生上面的疑惑.

对于硬币浮在水面上(图3)，有的学生认为是浮力.而要产生浮力的条件是物体全部或部分在液体内部，很明显这里硬币在液体表面，认为是浮力与硬币的重力相平衡这是错误的.还有学生认为是液体表面的两个表面张力(图4)的合力作用在硬币上与重力相平衡.笔者认为这种解释是欠妥的，因为两个表面张力是作用在液面上而不是硬币上.如果能够把硬币和硬币下方的液体薄膜作为一个整体，则可以认为是两个表面张力的合力与整体的重力(忽略薄膜的重力)相平衡.如果采用隔离法，将硬币单独作为研究对象，则可以认为硬币将水面压得向下凹陷，由于表面张力的作用，凹陷的水面处于绷紧状态，类似于薄膜，对硬币产生向上的弹力.正是这个弹力与硬币的重力平衡.

图3 硬币浮于水面 图4 硬币受到两个表面张力

2017-03-05)

任标(1976- )，男，中教一级，主要从事中学物理教学.