原子概念在初中物理教学中的一点应用

来源:中小学教育 作者:魏道杰

 

 安徽省阜阳市颍上县夏桥镇毛桥小学  魏道杰
一、原子论概述：
    我们生活的这个世界是由各种各样的物质组成的。人们自然会问，物质是由构成的呢？
    1、中国古代学者的观点
公元前五世纪，我国墨翟曾提出过微粒说，他称物质的微粒为“端”意思是不能再被分割的质点。但在战国时代，有一本著作《庄子—天下篇》中却提到了物质无限可分的思想：“一尺之锤，日取其半，万世不竭”。当然，这里并没有提出，也不可能提出用什么方法分割的问题。但在那个时代，我国学者就能用思辨的方法来这样提出问题是难能可贵的。
    2、古希腊人的哲学观点
与中国的灿烂文明相呼应的便是古希腊文明，无论是政治、经济、文化都与中华民族遥相呼应，共同出彩。公元前四世纪，希腊人德谟克利特提出了“原子”的概念，也认为是一种不可再分割的质点。后来又经过众多学者的共同努力，特别是英国化学家道尔顿的努力，使原子的雏论，更接近于现在气息。值得提出的是当时道尔顿对原子概念的理解是为化学专业做贡献的，他也是色盲症的发现者，所以色盲症又叫道尔顿症。
    3、这个时代的原子论的基本内容有如下几点：
  （1）物质是由最小的微粒—原子组成的。原子就是不能再分的最小微粒。（2）同种的原子在重量、大小和其他性质上相同。（3）一切原子都处在不停地运动的状态。
这里原子是最小的微粒，而且不能再继续进行分割，在现代的科学发展来看是完全错误的，因为原子是可以在一定条件下继续进行分割的，但是在那个时代来看，以及我们今天所要讲的把原子概念应用于初中物理教学中是足够用的，因为原子在一般情况下是很难对其分割的，除非采用特殊的方法，对其进行分离；同种的原子在重量、大小和其他性质上相同的说法也不是完全正确的，只能说是同种的原子在这几方面性质上大致相同；至于第三点是最接近现代原子论的，但若要使其更具有现代理论气息，应该加上在—273.16K（绝对零度）时原子是不动的，但这个温度是永远不能到达的，所以原子是永不停息的做无规则运动的，其实我们设想一下，如果绝对零度可以达到，那么世界上的万事万物都将归于平静、归于毁灭了。
二、用原子的原始学说来尝试解决物理知识
 1、固体、气体、液体
下面以水为例来解释固态、液态、气态之间的转化。
固态：固态的水就是冰，在固体状态下，冰原子之间距离比较小，要使他们之间距离比较小的话，自然而然地，此时原子之间的拉力就要稍微大一些，另外排列时中间是空的，（其他原子排列时是紧密排列，冰时特例）原子就像小孩子手拉手仅仅的围成一圈，这里也就可以解释为什么水变成冰后密度会变小了，因为同等质量下，当水变为冰时，体积增大（水原子向四外散开）而质量不变，所以体积减小（找到有关冰内分子的排列状况图）。所以由于排列紧密，所以固体难以压缩，就像用力压冰块，几乎看不到变形；由于冰原子之间压力较大，所以很难被拉伸，比如用力拉冰块的两端，看不到伸长。且有一定的体积。
 液态：与我们生活息息相关的水就是液态，与冰作为比较，水原子在组成水时原子之间距离要稍微大一些，原子之间是可以相互滑动的，自然而然地他们之间的就少一些。所以由于液体原子之间可以滑动，力较小，所以液体可以自由流动，有一定的体积。
 水蒸气就是气态，同样由我们所谓的水原子组成，当然在组成水蒸气时水原子之间距离大，他们拉力几乎可以忽略不计，所以水蒸气没有固定的形状，也没有一定的体积。
 2、固态、液态、气态相互转化的实质就是原子排序的方式不同
固体和液体之间：由于固体原子间排列比较紧密，原子之间拉力比较大，液体原子间距离要稍大一些，所以要想使固体变成液体，就要使固体的原子之间距离增大，由于他们之间拉力比较大，所以就要给固体增加多余的能量破坏原子间的拉力，所以简单来说要想把冰变成水只需要给他加热就行。
液体和气体之间：液体可以随意流动，但原子之间并不是没有约束的，而水蒸气的原子之间几乎没有约束，要使他们相互转化，必须也要给液体增加热量，破坏液体分子间的约束力。即你若是把水烧开，水面上的那些热气，就是解脱束缚的水原子，也就是水蒸气。
固体和气体之间：同样要想把固体变成气体，同样要给固体加热，而且需要多多的热量才行。
反过来气体变液体，气体变固体，液体变固体就需要把他们本身多余的能量放出来才能实现。
        4、用原子概念解释为什么声音在固体中传播最快，液体中次之，气体中最慢
因为声音是由声源在一些物质中震动，传到耳朵里的，声音在这种物质中传播靠的就是一个原子带动另外一个原子，而另一个原子再带动下一个震动，就像孩子们手拉手站成一排，此起彼伏地蹲下、站起一样，当孩子们站的距离近时他们对对方的举动做出的响应就快一些，反之，就慢一些，前面知道，固体之间的原子距离小，所以震动在固体原子之间传播时各个原子之间反应较快，也就是声音在其中传播最快，接下来，液体传播稍慢，气体最慢。（在网上找出模拟孩子们手拉手的图片）
5、用原子概念解释为什么气压越高，沸点越高；气压越低，沸点越低（在网上找出来表示气压与沸点关系的图片）
6、用原子概念解释为什么两个船并排行驶，当他们为一大一小时，小船容易向大船行驶的轨道偏去？当把一个乒乓球放入玻璃杯底部，向瓶口平行吹气，为什么乒乓球会从杯底起来。