时间：2023-05-30 10:44:43
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇物理性质，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
物理性质：无色无味、没有味道的液体，沸点100℃，凝固点是0℃，密度为1g/cm3，能溶解多种物质形成溶液。
相对原子质量：国际上以一种碳原子质量的1/12为标准，其他原子质量跟它相比较所得的比，作为这种原子的相对原子质量。
某元素原子的相对原子质量=某元素原子的实际质量碳原子实际质量x1/12)
注意：相对原子质量只是一个比，不是原子的实际质量。
它的单位是1，省略不写。在相对原子质量计算中，所选用的一种碳原子是碳12，是含6个质子和6个中子的碳原子，它的质量的1/12约等于1。66x10-27kg。
（来源：文章屋网 ）
【关键词】 中药提取液; 药材吸水量; 相对比重; 固含量; 黏度
中药提取液是中成药制药过程中重要的物料形态，在各工艺过程中主要经过的过程包括化学物质自药材中的溶出扩散、液体在管道内的流动、液态物料水分的蒸发(浓缩)和固态半固态物料水分的蒸发(干燥)。相关的物理性质主要有反映提取液中物相比例的固体含量(含固量，浸出物量)、表示浓缩状态的相对比重和与运动性质有关的黏度等。了解中药提取液的主要物理性质之间的相关性，可以提供对提取液本身的深入认识;在进行浓缩干燥的时候可以利用提取液本身性质的相关性简化研究因素，可以更广泛深入研究提取液性质与其它工艺参数之间的关系，为提供更有效控制浓缩干燥过程的参数设置提供理论基础[1]。本研究就中药提取液的常见物理性质进行了研究。
1 材料与方法
1.1 材料
药材：薄荷等40种常用中药饮片(上海养和堂中药饮片有限公司)、丹参(饮片，上海康桥中药饮片厂)。
主要仪器：液体比重天平(PZB5，上海精密科学仪器有限公司天 平仪器厂);黏度计(Brookfield Viscosmeter LDI+，Brookfield Engineering Laboratories，Inc. US);真空干燥箱(ZK82B，上海实验仪器厂);上皿电子天平(FA1004，上海天平仪器厂)。
1.2 方法
1.2.1 提取液的制备 取饮片以常水(视药材被充分浸泡)于室温(20℃)浸泡12 h，倾倒读取滤液，以加水量与读取量差值为饮片吸液量。以此量的5倍为浸提量加热煮沸后，保持微沸2 h，120目滤布滤过，浓缩至不同相对含量(g药材·ml-1)。同一提取液在浓缩过程中连续取样，放置于同一温度，分别测定其相对比重、含固量(浸出量)和黏度;对同一浓度提取液进行加热，测定不同温度条件下黏度。
1.2.2 相对比重的测定[2] 以液体比重天平法进行。
1.2.3 含固量的测定[2] 参考浸出物含量测定法进行。
1.2.4 黏度测定[2] 用旋转式黏度计测定不同温度、相对比重、含固量同一提取液的运动黏度。
1.2.5 相关性考察 分别考察以上考察指标之间的相关性，进行回归分析。数据处理、分析及绘图使用Excel软件。
2 结果
2.1 饮片吸水量
饮片的吸水性考察结果见表1。结果表明常见中药饮片的吸水量倍数在0.8～2.9之间，一般浸提加水量在5～10倍，为平均吸水量的2倍以上。这个数值可以做为浸提条件研究中加水量的计算基础。
表1 常用中药饮片的吸水量/mlo(50g)-1，20℃
饮片名称吸水量饮片名称吸水量/mlo(50g)-1生白芍50金银花130 生甘草70夏枯草200 葛根75100 柴胡110诃子70 桂枝40北五味子50 生黄芪60枸杞子80 知母90桃仁30 当归120栀子30 川芎60桑寄生70 熟地85麻黄70 钩藤60益母草140 忍冬藤90茯苓30 黄柏95猪苓S50 丹皮55乳香- 陈皮100没药40 番泻叶130生牡蛎- 枇杷叶110丹参105 大青叶90阿胶 -
依据药材入药部位的不同，计算相同入药部位的饮片吸水平均倍数，进行比较后得到不同入药部位药材饮片的冷浸(20℃)吸水顺序为：花>叶>全草>皮>茎木>根及根茎>果实种子>菌类>树脂，见表2。表2 不同入药部位药材饮片的平均吸水量/倍(20℃)
2.2 含固量与相对比重
薄荷水提取液的含固量与相对比重关系见表3。以线性回归考察薄荷水提取液相对比重与含固量的关系得到一条直线，线性关系良好，见图1。同法得到丹参片提取液相对比重与含固量的直线关系，见图2。提取液的含固量与相对比重之间正相关，具有良好的直线回归关系。表3 薄荷水提取液的含固量与相对比重
2.3 相对比重与黏度
测定不同相对比重丹参水提取液的黏度，结果见表4。直接回归考察两者相关关系，相关系数R2=0.9197。对黏度值做数学变换，取自然对数再后进行回归，得到较好结果R2=0.9912，见图3。表4 丹参提取液的相对比重与黏度(25℃)
2.4 黏度与温度
丹参提取液的相对比重、黏度与温度的关系见表5。当rpm=50时(图4)，回归曲线按照提取液浓度从大到小的顺序依次是：
y=151729x-1.9504，R2 = 0.9871;
y =4734.4x-1.4023，R2 = 0.9806;
y= -0.0594x + 7.4098，R2 = 0.9500。
当rpm=100时，回归曲线按照提取液浓度从大到小的顺序依次是：
y=213130x-2.0244，R2 = 0.9918;
y =2304.6x-1.1962，R2 = 0.9862;
y =-0.0626x + 9.037，R2 = 0.9669。
提取液在低浓度时候，温度与黏度成直线关系;随着浓度的增大，温度与黏度之间呈现出指数关系，温度越高黏度越小;如果温度足够，不同浓度提取液黏度值有接近趋势。
在黏度计不同转速下，曲线的系数有差异，说明了提取液的动力学性质属于非牛顿流体，黏度随着受力的改变而改变。表5 丹参提取液的浓度、黏度与温度
2.5 含固量与与黏度
含固量表现为一定体积提取液的固体总量，如果以该固体为目标物质，那么含固量就等于提取液的浓度。因此，从上节内容可知，含固量与黏度是正相关关系。图5是70℃时浓度与黏度的回归关系。
图5 提取液浓度与黏度的关系
3 讨论
本研究显示不同植物部位来源药材的吸水量具有规律性。贺福元等建立了中药材吸水膨胀动力学数学模型并对大黄进行了研究，结果表明中药材吸水膨胀服从一级线性动力学量变，可用线性模型表达[3]。
中药提取液提取液代表总固体物质含量的浓度(含固量)、浓缩程度的比重和动力学性质的黏度之间多具备良好的相关性，因此，在进行中药浸提液的处理过程中，可以利用这些指标进行工艺控制。在浓缩干燥过程中，如果建立质量控制成分与提取液的含固量的联系，那么就可以将干燥的过程控制与制剂质量连接起来，提高中药制剂全程控制的水平。其中，提取液的含固量与相对比重之间正相关，具有良好的直线回归关系。其关系式可以归纳为：含固量=a(相对比重-1)，其中a是一个接近2的数字[1]。该公式与实际生产的经验比较吻合，可以作为经验公式应用，并可以进一步探讨其理论上的规律性。
中药制剂技术研究应关注提取物的物理性质[4]。中药提取液同样是广义“中药提取物”的表现形式之一。中药提取液的这些性质不仅可以用于浓缩干燥过程控制，还可以向中药制剂的上游工序延伸，用于提取过程的监控。例如，提取达到平衡时，其行对比重应该达到一个平衡数值，直接监控该参数就可以判断提取进行的程度。中药制药过程中物料相关物理性质的相关性研究将有利于对中药制药过程的理解和控制，相关研究已经有所开展，如文献[1，3～6]。在这一方面，相关行业(如食品、饮料、化工领域)对物料的物理性质包括其过程动力学研究的比较深入，中药制剂值得借鉴，使生产过程的认识和控制水平得以提升。
【参考文献】
1 耿炤. 中药提取物固体颗粒化研究.上海：上海中医药大学，2004.
2 中国药典.2005年版二部.2000.
3 贺福元，马家骅，刘文龙 ，等.中药材吸水膨胀动力学数学模型的建立及对大黄的验证实验研究.中成药，2004，26(10)：788～791.
4 刘怡，冯怡，徐德生. 中药制剂技术研究应关注提取物的物理性质.2007，29(10):1495～1498.
【关键词】石灰改良；膨胀土路堤；物理性质；试验
1 前言
随着改革开放的深入，国民经济高速发展对公路运输能力的需求越来越大，我国开始了大规模的高等级公路建设，其中不少路段穿越了典型膨胀土地区，膨胀土对公路建设的危害逐渐变得越来越严重。膨胀土路基稳定与变形问题成为膨胀土地区公路修建的主要技术难题之一。因此，本文通过对石灰改良膨胀土基本物理性质试验结果的分析，望为现场施工提供技术参数。
2 自由膨胀率试验
自由膨胀率是反映粘土膨胀性的指标之一，它与土的粘性矿物成分、胶粒含量、化学成分和水溶液性质有着密切的关系。自由膨胀率的概念没有包含膨胀土的结构，也不存在附加荷载与侧限等条件，因而从工程角度讲，它是一个没有实际工程意义的指标。但是，自由膨胀率在一定程度上能反应粘土矿物成分、粒度成分、化学成分和交换阳离子等基本特性，且试验操作方便，简单易行。所以，仍可以用自由膨胀率指标粗略衡量土的膨胀潜势。
试验分加分散剂和不加分散剂两种情况，各种改良土的自由膨胀率试验结果如表1和图1:
从表1可以发现，素土的自由膨胀率为56%属弱膨胀性土(《公路土工试验规程》采用加分散剂的试验结果)，掺灰3%后自由膨胀率降为17%已属非膨胀土。随着石灰掺量的增多，不同改良土的自由膨胀率相继减少并趋稳定。
3 土粒比重试验
土粒比重是土粒在温度100～105℃，烘至恒重时的重量与同体积4℃时蒸馏水重量的比值，它是土的基本物理性质指标之一，是计算孔隙比和评价土类的主要指标。试验结果见表2。
从表2中可得，膨胀土经改良后，土粒比重稍有增加，但增加不大，而且也并不随掺灰率的增大而增大。
4 颗粒分析试验
土的颗粒组成是土性的基本参数，是土分类的基本指标，同时是反映土的路用性质的一个重要指标。根据土质学的研究成果，粗粒土的性质主要决定于土颗粒的粒径分布和特征，而细粒土的性质主要取决于土粒和水的相互作用的状态，土中细粒含量越多，土与水的作用越强烈。因此，进行颗粒分析试验不仅可以确定不同掺灰率改良土的颗粒组成特点，而且，通过对改良土进行颗粒分析试验，结合液塑限试验结果可为不同改良土命名。同时，粘粒含量(
从表3可知，改良土的粒度成分随着掺灰率的增大呈现有规律的变化，随着掺灰率的增大，粘粒和粉粒含量逐渐减少，砂粒的含量增多。当砂粒含量超过25%，粗颗粒将起到骨架作用，改善土的物理力学性质。
按照公路路基设计规范对膨胀土胀缩等级的划分，如果仅以
5 界限含水量试验
膨胀土的界限含水量是粘土颗粒与水相互作用的一种属性，膨胀土主要由亲水性粘土矿物组成，含有较多的细小粘土颗粒成分，故具有比表面积大，扩散双电层较厚的特点，因而与一般细粒土相比，膨胀土中粘土颗粒表面的水膜较厚，所保持的薄膜水总量也特别多，因此，膨胀土一般具有高液限、高塑性指数的特点。试验结果如表4和图3所示。
表4 界限含水量试验结果
l)由图3可以看出，随着掺灰率的提高，液限有较大幅度的降低，由素土的65.5%降低为5%改良土的48%，随后液限变化幅度不大;而塑限随着掺灰率的变化影响不大，基本上保持稳定;塑性指数随着掺灰率的增大一直呈下降趋势，由素土的32%降到9%石灰土的14.7%，降幅为54%，而且掺灰率增大到5%以后的塑性指数的下降幅度显著减少，可以看出，塑性指数的降低明显是由液限降低引起的;缩限随着掺灰率的增加一直是增大的，由素土的18.1%增大到5%石灰土的34.6%，增幅为91%，随后增幅减少:缩限试验得到的体缩率和收缩指数的变化规律与液限相类似。所以，可以得知，界限含水量各指标随掺灰率的变化在掺灰率为5%后就较少了。
2)液限和塑性指数是细粒土分类的重要指标，按照文献[1]中土的工程分类原则，结合颗粒分析试验结果给改良土命名，素土是属于特殊土中的膨胀土，掺灰率为3%的改良土则为高液限粘土，随着掺灰率继续增加到5%、7%、9%，改良土依次变为低液限粉土、高液限粉土、粉土质砂。
3)利用李生林教授改进的液塑限图法进行改良土的胀缩等级的判别(图
2.1)。灰白色膨胀土属于中膨胀土，掺灰率3%的改良土变为弱膨胀土。
当掺灰率达到了5%后，改良土变为非膨胀土，这证明掺石灰可以明显的改善膨胀土的胀缩性。
6 结语
综上所述，可以得出以下结论：自由膨胀率随着掺灰量的增加而降低;掺灰对土粒比重没有明显影响;掺灰量越大，改良土的粘粒和粉粒含量越少，砂粒含量越多;随着掺灰量的增加，液限稍有减少，塑性指数降幅最大，塑限基本不变，缩限会明显增加。5%石灰改良土的各项物理性质较膨胀土有了明显改善，达到了土质改良的目的。
参考文献
关键词：溢油 模拟风化 物理性质
Abstract： The article introduced a more practical Oil spill simulation device. The research had been well studied about the property test of light diesel oil and fuel oil （heavy oil） in the simulated weathering experiments which are simulated in the typical sea weather condition. It was gained rich experience through the research and offered much information for those who are striving to the study of simulated weathering experiments of oil spill.
Key words： oil spilling simulated weathering experiment physical property
前言：
随着各国对石油需求的日益增长，石油海上开采、运输也呈快速的增长。然而，由于战争、自然、人为事故等原因，海上溢油事故也频繁发生。据统计，从1974年到2004年，全球共发生船舶溢油事故9266起，其中：超过700吨的事故有442起。在我国沿海，1976-2000年间共发生大小船舶溢油事故2353起，总溢油量约3万吨1}
溢油事故污染的带来的危害触目惊心。油污所含的有毒化合物不只是污染海滩和港口，同时也会造成大量海洋生物的死亡，还有未死亡的生物都将因油污而累积相当的毒性化合物，并可以经由食物链食物网传递给人类。
然而，溢油污染带来的最严重的威胁还是在于它能够改变或破坏海洋环境中正常存在的生态系统。溢油污染对生态系统的初步影响是造成生物物种多样性、丰度、均匀度下降，进一步则是敏感物种消退，另一些物种大量繁殖，群落结构受到扰动。受到溢油污染后的生物群落的变化和恢复过程通常呈现的是多种因素共同作用的结果。溢油作为一种外来的扰动因素，对生态系统的发展强行加注了一种相对统一的发展模式，生态系统会经历一些优势种之间强烈的相互作用，种群数量出现大幅度的波动，系统变得敏感脆弱，生态恢复需要很长的时间。2}
一直以来，溢油风化的模拟试验都是海洋环境保护的重要课题。本文为了能真实地反映溢油风化过程，建立了典型溢油风化的实验室模型，注入燃料油和柴油进行试验。详细记录风化条件，并对不同风化时间间隔的溢油采样进行适当的理化项目的检测。
1、溢油仿真模拟装置
溢油仿真模拟装置，分为溢油池以及水流模拟装置。其中的水流模拟装置包括拨水板以及侧面推进器，拨水板设置在该溢油池内，侧面推进器设置在该溢油池的侧面，所述的拨水板以及侧面推进器的运动使得溢油池内的水流产生不同方向的流动。运行时使池中的海水形成平流、局部环流或湍流。拨水板设置不同位置和孔径的孔，使溢油池的海水流动剧烈程度从上到下依次减弱，加上拨水板以及侧面推进器能控制速度，所以此模拟装置可以较真实地模拟海洋中海水的流动状态。溢油池位于室外，自然条件和气候条件真实。
注：1.1 装置主体：增强的双层耐海水腐蚀氯丁橡胶；
1.2 装置主体尺寸：长约500cm，宽约300cm，高120cm；
1.3 试验用水：海水，水位高90cm；
1.4 装置其他配置：拨水板、侧面拍打装置、监控装置；
2、溢油样
溢油样为燃料油（重油）和0#轻柴油 .每个溢油池注入一种油样，注入体积约50L.
3、风化时间
溢油在海洋环境中一般都经历蒸发、溶解、乳化、吸附沉淀、光氧化、微生物降解这6个风化过程。风化过程是十分复杂的，加上难以掌握的复杂多变的海洋环境，几天的实验时间显然对研究工作是远远不够的。3}本次试验时间定为1个月。选择的季节为夏季。因为试验所在地区的夏季环境较为复杂（晴天、阴天、雷雨、台风），这使得得出的结果更接近现实情况。
4、物理性质测定方法
本次试验选择了外观状态、密度、运动粘度、折射率、倾点、油中水分含量、凝点、色度项目的检验。
测试项目 检验方法
外观状态 ――
密度（20℃） GB/T 2540-1981《石油产品密度测定法（比重瓶法）》
运动粘度（50℃） GB/T 265-1988 《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》
GB/T 11137-1989 《深色石油产品运动粘度测定法（逆流法）和动力粘度计算法》
折射率 SH/T 0724-2002《液体烃的折射率和折射色散测定法》
倾点 GB/T 3535-2006 《石油产品倾点测定法》
油中水份含量 GB/T 11146-1989《原油水含量测定法（卡尔・费休法）》
凝点 GB/T 510-1983《石油产品凝点测定法》
色度 GB/T 6540-1986《石油产品凝点测定法》
5、模拟风化试验气候条件记录
每天记录试验条件及气候条件，如水温、空气温湿度、风向风速、降水、天气状况等 。
6、溢油采样及前处理
采样目的为采得具代表性之溢油，包括适宜采样点，含最少量之水，及维持样品完整性。另外，所采集样品位置需为不同区域且应是最厚油层处。
采样时间：由于溢油中容易挥发的轻组分集中在前期蒸发，物理性质也变化较大，因此溢油样品刚倒下去的前两天取样时间间隔不应太长，特别是刚开始0.5小时可以取样。逐渐放宽到间隔2小时，4小时，1天，3天，5天。
采样工具：不锈钢表面取样器.这种采样工具适合表面样品的采集，容积100ml，杆长50cm。另外，对于柴油油样，由于油层较薄，为了方便采样，将油水混合物盛于250mL分液漏斗中，弃去水层后，取得油样。
采样体积：保证每一样品数量够分析，尽量不浪费，采样的溢油样（油水混合物）约为0.3L。
样品保存：取样后保存在0.5L棕色玻璃瓶（或塑料瓶）中，同时在瓶上贴上每个样品的标签，标签包含样品编号、溢油种类、取样日期、取样人签名等信息。
采集的样品需要及时试验。且样品部分项目的测试须经过前处理。前处理目的是为了除去连同采上来的海水而得到代表性之溢油。在运动粘度项目的测定中，水分过多，会分相。达不到测试标准要求。而在油中水的测试项目中，如果水分过多，结果误差很大。取一定量溢油样品注入预先洗净烘干的50ml离心管中。用离心机进行低速离心（低速离心是为了尽量保持溢油样品的完整性），以分离水分和溢油样品。
参考文献：
[1]基于溢油模拟的船舶溢油污染风险评估 施欣 陈维皓 赵文朋 周舫震《系统仿真学报》2007年13期
关键词：大叶相思；林分密度；土壤物理性质
中图分类号：S725.6
文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）13-0001-03
1 引言
密度是植物在自然界中重要的选择压力之一[1]，与植物所必需的光照、水分和养分等环境资源的可用水平密切相关[2]，影响着植物生长、形态和存活。森林土壤是森林生态系统的重要组分，是林木赖以生存的物质基础[3]。良好的群落结构能改善土壤结构，增加土壤肥力及其对外界环境的抵抗能力，使之更好地反作用于群落。土壤的水分、容重和孔隙是重要的土壤物理因子，影响着土壤的持水和溶解矿质元素的性能，影响着植物的扎根和根系的吸水性能，进而影响土壤肥力状况和植物的生长[4]。大叶相思（Acacia auriculaeformis）是含羞草科相思属（Acacia）速生乔木树种，具有适应性强、抗逆性强、重病虫害少、根瘤发达、固氮能力强等特点[5-7]，是在我国南方地区具有广阔发展前景的荒山造林、园林绿化及环境保护树种[8]。目前，关于不同林分密度对大叶相思林的影响主要集中在生物量[9]、土壤养分[10]、林下植物[11]和竞争关系[12]等方面，罕见对土壤物理性质方面的研究。笔者通过对大叶相思的密度试验，研究了其土壤物理性质，以期为大叶相思人工林的营建提供参考。
2 材料与方法
2.1 试验地概况
研究地地处惠州市惠城区小金口，属广东省东南部，东江中游，珠江三角洲东北端，地理坐标位于东经114°17′42″～114°32′16″，北纬22°56′57″～23°16′03″。该区山势由北面往西再南面朝东部倾斜，丘陵、台地、平原、湖川纵横交错，丘陵、台地占总面积的46%。属南亚热带季风气候。年平均气温在19.5～22.1 ℃，7月份平均气温28.3 ℃，1月份平均气温13.1 ℃，极端最高气温38.9 ℃，极端最低气温-1.9 ℃，积温7620.6 ℃，无霜期350～357 d。年平均降雨量1690～2380 mm，多集中在4～9月份，占年降雨量的80%～85%。土壤属赤红壤。土壤有机质、全N、全P和全K 含量分别为15.64、0.69、0.27和24.09 g/kg。3种林分特征见表1。
2.2 试验材料及设计
2003年春季割除林地上的芒草、桃金娘、藤类等杂草后，块状开穴，植穴规格50 cm×50 cm×40 cm，然后将1 m高的大叶相思苗分别按1667（低密度）、4444（中密度）、10000（高密度）株/hm2的密度栽植。各密度林分大叶相思林中建立面积均为1亩（25.82 m×25.82 m）的3个固定样地。2007年4月对3种密度大叶相思林的固定样地中的土壤物理性质展开调查。
2.3 试验方法
在采用5点取混合样法，在0～40 cm的土层中取环刀，得出容重、总孔隙度、毛管持水量、毛管孔隙度及非毛管孔隙度；用烘干法测自然含水量[13]。
2.4 数据处理与分析
用微软公司的Microsoft Excel 2003对土壤物理性质进行处理并作图，用SAS8.2对数据进行多重比较。
3 结果与分析
低密度和高密度的大叶相思林的土壤容重最大（图1），为1.31 g/cm3，中密度的容重最小，为1.23 g/cm3。但是3个密度下的大叶相思林容重无显著的差异（P>0.05）。中密度的大叶相思林的总孔隙度最大，为54.44%，低密度和高密度的大叶相思林最小，为50.56%；三个密度下的大叶相思林的总孔隙度之间没有显著差异。非毛管孔隙度按大小排序为中密度（9.87%）>低密度（8.46%）>高密度（6.08%）。中密度和低密度的大叶相思林的非毛管孔隙度无明显差异，但均显著大于高密度大叶相思林的非毛管孔隙度（P中密度的大叶相思林（43.59 %）>低密度的大叶相思林（42.10%），但三者之间无显著性差异（P>0.05）。高密度大叶相思林的土壤自然含水量最大为22.39%，其次是中密度的，为21.61%；二者无显著性差异。低密度大叶相思林的自然含水量最小为16.83%，显著小于高中密度的（P高密度（34.03%）>高密度（32.16%），但三者之间不存在显著性差异（P>0.05）。
4 结论与讨论
土壤容重是土壤的基本物理性质，土壤容重的大小反映了土壤的质地、结构和有机质含量等综合物理状况[14]；一般情况下，容重小的土壤结构疏松，通气性良好，物理特性较好。在研究中，高密度和低密度大叶相思林的容重较大，说明其物理状况较好。
土壤内部的空间并没有全部为土粒所填满，各土粒按一定的方式排列，其间有许多孔隙。土壤孔隙可分为大孔隙（非毛管孔隙）与小孔隙（毛管孔隙）。土壤质地和结构对水、气状况的影响，归根到底是土壤孔隙的大小和数量的问题。研究发现，三种密度大叶相思林的毛管孔隙度无显著性差异，说明其吸水力差异不大。一般情况下，若土壤的非毛管孔隙度小于10%时，便不能保证通气良好。试验结果显示，各密度大叶相思林的非毛管孔隙度均小于10%，说明其通透性一般。
土壤自然含水量即湿度能较好地反映在自然状况下，土壤水分和林内湿润状况[3]。研究表明，高密度和中密度大叶相思林的土壤自然含水量较大，说明其土壤较为湿润，适宜树木生长。毛管持水量是毛管上升作用所能保持的最大水量[15]。试验结果显示，中密度大叶相思林的毛管持水量最大，低密度的最小，但是三种密度的毛管持水量不存在显著性差异。
总体来看，除中低密度大叶相思林非毛管孔隙度显著大于高密度的以及高、中密度大叶相思自然含水量显著大于低密度的外，其他各物理性质之间差异不显著，说明生长4年的大叶相思幼林由于凋落物少和根系量小，对土壤物理性质的影响尚不明显。
参考文献：
[1]Japet W，Zhou D W，Zhang H X，et al.Evidence of phenotypic plasticity in the response of Fagopyrum esculentum to population density and sowing date[J].Journal of Plant Biology，2009（52）：303～311.
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（南京大学，江苏 南京 210093）
摘 要：本文介绍了一种利用材料双光子吸收效应进行三维微结构加工的新型三维微结构加工技术，并对其原理进行了阐释.并在总结实验经验的基础上，对于一个简单的FFT模型（Four-Foot Table Model）进行了双光子三维微结构材料的光刻制作，并用三维电磁场仿真软件CST对结果进行了模拟.
关键词 ：双光子吸收，三维微结构加工，快速加工，制备技术
中图分类号：TN305.7 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2015）03-0134-03
1 三维微结构加工技术概述
三维微加工技术在现代大规模集成电路.微机电系统.微光机电系统.微流体技术.生物芯片科技.高灵敏度传感器制作工艺.光子晶体[1-5]制作等众多领域有着广泛地应用.
对于微加工技术，根据不同的标准有以下分类：光学曝光技术，电子束曝光技术，聚焦粒子束加工技术，扫描探针加工技术等等.
2 光学曝光技术
光学曝光技术是最早应用于集成电路生产加工领域的微加工技术.现在，大规模集成电路的制作主要方法仍是光学曝光技术.光学曝光技术的原理和相机的光学成像技术相类似：某些特殊的光敏材料（如光刻胶）在电磁辐射下（强激光），分子结构发生了变化，导致溶质的溶解性质发生变化，再经过显影，形成微纳米结构.传统的二维光学曝光技术需要用到掩膜技术，光学曝光的目的是在光刻胶上再现掩膜版上事先绘制好的图形.
3 双光子三维微结构快速制备技术
本文所介绍的双光子三维微结构快速制备技术是利用超短脉冲激光诱导光刻胶发生双光子聚合反应，在三维结构上实现制造亚微米精度三维微结构的技术.双光子三维微结构快速制备技术最早可追述到2001年，日本科学家Kawata利用780nm的近红外飞秒脉冲激光雕刻出了一个长10微米，高7微米的仅有血细胞大小的公牛图像，随后，微弹簧，微螺旋，微型光子晶体，微型光波导，谐振腔等微型结构相继面世.
双光子三维微结构快速制备仪的工作原理为：激光器发射飞秒激光束，经透镜组扩束后由物镜聚焦到光聚合树脂内部，经由计算机控制操作的压电微移动平台.二维振镜以及激光快门三者之间的协调工作，使激光焦点相对于树脂材料进行运动，树脂聚合物吸收双光子而固化.控制器用于接收计算机事先编好的结构信息，使激光焦点按照预先的轨迹进行光刻书写，实现在树脂材料中的三维结构制作.
4 光刻胶
光刻胶（Photoresist）是指一大类具有光敏化学作用的高分子聚合物材料.光刻胶一般分为正型胶与负型胶.正型胶在光照下聚合物的长链分子截断成短链分子，它可以在显影溶液中被洗掉而溶解，只余下长链分子及未曝光部分；负型胶则正好相反，它在光照下聚合物的长链分子得以保留，未被光照的部分发生断链反应，截断为短链分子，其被洗掉而溶解，仅余下长链分子及曝光部分.正型胶与负型胶在光照后的残留部分如图1所示：
5 光刻胶的性能指标
光刻胶的好坏是由灵敏度，对比度，抗刻蚀比，分辨率等特性指标加以衡量的.
（1）（灵敏度）灵敏度用以衡量光刻胶的曝光速度.光刻胶一般只能在某一种或某一段特定的波长范围内工作.正型胶的灵敏度定义为：光刻胶通过显影工序被完全清除所需要的曝光剂量；负型胶的灵敏度定义为：光刻胶在显影后有50%以上的胶质得以保留所需要的曝光剂量.
（2）（对比度）对比度是用来衡量光刻胶在曝光后显影的轮廓清晰度.高，得到的曝光图形棱角就清晰；低，得到的曝光图形边缘部分往往模糊不清，难以辨别.
（3）（抗刻蚀比）抗刻蚀比是指光刻胶的速率与衬底材料的速率之比.抗刻蚀比的高低决定了衬底材料某一深度的刻蚀需要的材料量.
（4）（分辨率）光刻胶的分辨率是一个综合指标，是指光刻胶显影后曝光图案的清晰程度.影响分辨率的因素有：曝光系统的分辨率；光刻胶的相对分子质量；分子平均分布情况；光刻胶的对比度；光刻胶的胶层厚度等等.
6 激光束的自聚焦现象
激光自聚焦效应是一种非线性光学效应.很多情况下，激光发生器产生的激光在其光束截面上存在一个中间高，边缘低的高斯分布.在光束中央，激光强度最大，对应于此处的介质折射率也最大，而在光束边缘，则反之.
在ker介质中传播的单模激光束，具有Gauss型的光强横向分布，光束中心与边沿的光强I不同，会造成折射率n沿径向的非均匀分布，光束在其中传播时，介质对光束会产生类似于透镜的作用，即对光束产生聚焦或发散作用.
如图2所示：
这时，介质对光束的折射率可以写为：
其中，Vn（|E|2）是由光强引起的折射率变化，可以看到，光强越大，折射率的变化就越大，若Vn大于0，则光束中心的折射率要大于光束边缘的折射率，介质对于入射的激光束相当于一凸透镜的作用，使入射激光束会聚，从而使激光产生自聚焦效应.若Vn小于0，则情况与上述相反.
自聚焦要求光强足够强，一般的实验技术很难连续输出这样高光强的激光，一般都采用脉冲激光器产生较高光强的激光.
7 双光子吸收效应
当频率为W1与W2的两束光波通过非线性介质时，如果W1+W2与介质某一跃迁频率W0相近，就会发生两束光束同时衰减的现象，这是由于介质同时吸收两个光子所导致的情况，称为双光子吸收现象.
双光子吸收是一种三阶非线性光学效应，由稳态非线性波动方程：
这两种频率的光电场可以表示为：
极化强度可以表示为：
考虑到吸收应取极化率的虚部，再将式2.1.2（3）与式2.1.2（2）代入式2.1.2（1），有：
根据极化率的对称规则有：
上式表明，在双光子吸收过程中，频率为w1与w2的两束光的光子数增减量相同.在光子数减少的过程中，频率为w1的光子数的减少量与频率为w2的光子数的减少量相同，这说明，在这一过程中，频率为w1的光子与频率为w2的光子同时吸收，形成双光子吸收效应.
将式（6）两边乘以E*（z，w1），将式（7）两边乘E*（z，w2），可以得到沿Z方向传播的激光的双光子吸收过程的描述方程组：
式中，?茁1与?茁2为双光子吸收系数，具体表达式如下：
且有：
在利用NanoScribe制作三维微结构材料的过程中，发生双光子吸收的两个光子来源于同一束激光，因此有：W1=W2并且I1=I2.
因此式（14）变为同一个方程：
设入射光强度为I0，则该方程的解为：
由上可见，双光子吸收过程中，光强随着传播距离逐渐减小.这是因为发生了双光子吸收效应，导致光子被吸收的缘故.
8 双光子三维微结构快速制备的实验技术
下面主要介绍利用双光子三维结构快速制备技术制作简易模型，及其有关该模型的一些CST三维电磁场的仿真结果.
利用CST Design Studio，可以绘制如下这一简易的四脚板凳模型，如图3所示：
在本实验中采用了55%的输出功率，得到的线条直径大约在0.3微米.而结构的横条状部分由于受重力影响会使凝胶产生下滑现象，使线条的直径大于其他竖直部分的直径.
适当的改变模型的高度，使高度h分别等于1.8um， 1.9um，2.0um，2.1um，2.15um，2.2um，对这6个模型进行模拟所得到的的结果如图4：
结论：可以看到，四脚板凳模型的透射曲线均有两个吸收峰，第一个峰吸收较大，对应光频较小，分布在65KHz左右；第二个吸收峰相对较小，分布离散，大多分布在相对于第一吸收峰较高的光频上.随着高度的变化，这两个吸收峰的变化情况并非线性变化：
（1）第一个吸收峰（透射谱的第一个谷底）随着h的变化先增大，后减小.h在2.25微米处为上升和下降的分界点（2）第二个吸收峰（透射谱的第二个谷底）随着高度h的变化先减小后增大.在h大于2.25微米时，h越大，吸收率越小；在h小于2.25微米时，h越大，吸收率越大.
上图是利用双光子快速三维微结构加工技术制作的样品，将样品镀上金属后，置于显微镜下观察所得结果，FFT阵列为10*10的方阵，每个FFT模型为2um*2um*2um（h可变）的尺寸，相邻两个FFT之间在X或Y方向间隔2um，X或Y方向上的周期均为4um.
9 前景与展望
双光子三维快速微加工直写技术可以在很小的空间尺度上利用材料的双光子吸收效应制作具有较高精度与分辨率的三维微结构材料，其应用前景十分广泛[6，1，5-19].首先， 双光子三维快速微加工直写技术实现了真正意义上的三维光刻技术，并且具有较高的分辨率与书写效率，在制作三维光子晶体，准晶体模拟，分子螺旋运输器，各类微型波导与谐振腔都有重大影响.
参考文献：
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〔3〕Sheats， J.R.， Smith， B.W.， Microlithography-Science and Technology. Marcel Dekker， 1998. New York.
（1课时）
一.知识教学点
1.一氧化碳的物理性质和化学性质。
2.一氧化碳的毒性且其对环境的污染。
二.重、难、疑点及解决办法
1.重点：一氧化碳的化学性质。
2.难点：从一氧化碳和二氧化碳分子组成的不同，了解它们在性质上的差异。
3.疑点：向炉火中撒少量的水后，为何炉火烧得更旺？
4.解决方法：
(1)学生阅读教材，比较一氧化碳和二氧化碳的物理性质，了解一氧化碳的物理性质。
(2)教师演示试验，学生观察实验现象，通过讨论分析，了解一氧化碳的化学性质。
(3)结合生活实际，了解一氧化碳的毒性及其对环境的污染，加强环保观念。
三.教学步骤
(一)明确目标
1.了解一氧化碳的物理性质。
2.掌握一氧化碳的化学性质。
3.了解一氧化碳的用途、毒性和对环境的污染。
(二)教学过程
[复习提问]：写出碳单质完全燃烧和不完全燃烧的化学方程式。
[引言]：我们知道碳有两种氧化物：CO和CO2。CO和CO2在分子组成上，它们只相差一个氧原子，这种组成上的差异会给它们性质上带来什么差异呢？下面，我们来学习CO的某些特性。
[板书]：一.一氧化碳的性质和用途
1.物理性质（与CO2相比较）
[复习提问]：CO2有哪些物理性质呢？
[学生活动]：阅读教材P97第一段，从颜色、状态、密度、溶解性等方面比较一下CO和CO2的物理性质
[板书]：
色、味、态
密度
溶解性
CO
无色无味的气体
比空气略小
难溶于水
CO2
无色无味的气体
比空气大
能溶于水
2.化学性质
(1)一氧化碳的可燃性
[教师活动]：讲解演示实验5—10。
[学生活动]：(1)观察火焰捐色，当教师把内壁附有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上时，观察石灰水有什么变化。
(2)根据实验现象，判断有何物质生成？写出化学方程式。
[讲解]：CO和H2都有可燃性，它与O2(或空气)混合后点燃都有可能发生爆炸，注意点燃前应检验CO气体的纯度。
[提问]：(1)如何用化学方法区别CO和H2？
(2)如何用化学方法区别CO和CO2？
[学生活动]：学生通过分组讨论，对教师提出的问题进行归纳总结。
[目的意图]：使学生认识到CO和H2的化学性质比较相似，可根据它们发生化学反应时，生成物不同来区别；CO和CO2的化学性质有很大差异，根据它们的化学性质来区别。
[板书]：(2)一氧化碳的还原性。
[教师活动]：讲解演示实验5—11。
[学生活动]：观察黑色氧化铜的变化和澄清石灰水的变化，根据实验现象，判断有什么物质生成，并写出化学方程式。
[讲解]：CO在反应中夺取了CuO中的O，使CuO还原成Cu，同时生成CO2。反应说明CO具有还原性，这个特性与O2、C相似。
[板书]：
CO
H2
C
可燃性
2CO+O2==2CO2
蓝色火焰
2H2+O2==2H2O
淡蓝色火焰
C+O2==CO2
还原性
CO+CuO==Cu+CO2
H2+CuO==Cu+H2O
C+2CuO==Cu+CO2
3.一氧化碳的用途
[提问]：根据一氧化碳的化学性质，思考它有哪些用途？
[学生活动]：①总结出一氧化碳的用途。
②阅读教材中的选学材料，了解水煤气的成分，并思考选学材料中提出的问题。
[板书]：（1）气体燃料
（2）冶炼金属：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
二.一氧化碳的毒性
[学生活动]：(1)阅读教材第99页，理解CO中毒的生理过程。
(2)分组讨论教材第100页的习题3。
[教师活动]：在学生讨论的基础上进行总结。
[板书]：三.一氧化碳对空气的污染
[学生活动]：(1)阅读教材第99页。
(2)讨论CO这种污染物是怎样产生的？如何防止污染，
[讲解]：CO具有可燃性和还原性，在人类生活和工业生产中有很重要的用途；CO有剧毒，又污染空气，所以要注意防止和控制CO对环境的污染。对于CO，我们要“一分为二”地认识它。
(三)总结、扩展
1.CO和CO2性质的差异。
2.CO和H2化学性质的相似性。
四.布置作业
氯：物理性质为黄绿色气体，密度比空气大(3、214g每L)，熔点零下101摄氏度，沸点零下34、4摄氏度，有强烈的刺激性气味；化学性质为氯原子的最外电子层有7个电子，在化学反应中容易结合一个电子，使最外电子层达到8个电子的稳定状态，因此氯气具有强氧化性，能与大多数金属和非金属发生化合反应。
碘 ：物理性质为是一种紫黑色有光泽的片状晶体，原子序数53，自然界存在的同位素是74个中子的碘负127，碘具有较高的蒸气压，在微热下即升华，纯碘蒸气呈深蓝色，若含有空气则呈紫红色，并有刺激性气味；化学性质不如同族元素F2、Cl2、Br2活泼，但在化学反应中它也可以表现出由正1到正7的多种氧化态。
溴：物理性质为是唯一在室温下呈现液态的非金属元素，并且是周期表上在室温或接近室温下为液体的六个元素之一，深红棕色发烟挥发性液体；化学性质是一种强氧化剂，它会和金属和大部分有机化合物产生激烈的反应。
（来源：文章屋网 ）
（1课时）
一.知识教学点
1.水的物理性质。
2.水是由氢元素和氧元素组成的，水的化学式是H2O。
二.重、难、疑点及解决办法
1.重点：确定水的元素组成，引出氢气。
2.难点：水的化学式的确定。
3.疑点：水的化学式为什么是H2O。
4.解决办法：由产生的氢气的体积与氧气的体积比，氢气与氧气的密度计算出两种元素的质量比，再由两种元素的相对原子质量计算出水中氢、氧两种元素的原子个数比。
三.教学步骤
(一)明确目标：
1.了解水的物理性质。
2.了解水是由氢元索和氧元素组成的，水的化学式是H2O。
(二)整体感知
本节内容为培养学生的观察能力的教材。通过电解水实验的事实，得出水是由氢元素和氧元素组成的。并且通过实验和推导要给学生一个启示，物质的化学式是实验事实再通过严格的计算得出的，不是凭空捏造的，从而深刻理解课文含义，使学生的各种能力得到发展。
本节的另一个主要任务是引出氢气，为下一节内容打基础。所以本节的关键是做好实验，一定要保证实验成功，否则必须重做。以使学生对实验事实有正确的表象。使他们可以进行正确的分析，得到正确结论。
讲解本节内容时应充分调动学生的积极性和主观能动性，使学生充分发挥主体作用。
(三)教学过程
[复习引入]：前面我们学习了水在自然界的分布，它与人类的密切关系，水污染的形成，危害以及防治办法。知道了水是人类宝贵的自然资源，我们要保护水、爱惜水，节约用水。那么，同学们想一想，水是纯净物还是混合物？水的物理性质是什么？它是由哪些元素组成的？这节课我们就一起来解决这几个问题。
[强调]：水是一种纯净物，而江水、河水以及我们日常所用的自来水都或多或少带有杂质，是混合物。通常我们化学中所说的水或蒸馏水都是指纯净的水。在前面我们学化学式时，我们就已经知道水的化学式是H2O。水是我们天天接触到的东西，但它究竟是怎样的一种物质呢？下面我们就一起来学习。首先我们来学习水的物理性质。
[板书]：一.水的物理性质
[教师活动]：展示一瓶蒸馏水。
[学生活动]：观察后描述一下水的颜色、状态，利用所学过的知识概括一下水的物理性质。
[总结板书]：水是一种无色无味的液体，在101KPa时，水的凝固点为0℃，沸点为100℃。并且，水在4℃时密度最大为lg/cm3，水结冰时密度减小，体积膨胀。
[讲解]：那么水是单质还是化合物？下面我们就通过实验来研究一下水的元素组成。
[板书]：二.水的组成
[实验]：演示实验3—1：电解水实验，注意提示学生观察正负极产生气体的体积。
[总结板书]：（一）电解水实验
现象：1.正负极都产生无色气体。
2.正负极产生的气体体积比为1:2。
[讲解]：那么正负极产生的气体是什么呢？我们来验证一下。
[实验]：演示实验3—2：用燃着的木棒点燃负极产生的气体；
用带火星的木棒检验正极产生的气体。
[总结板书]：（二）验证实验
现象：1.负极产生的气体可以在空气中燃烧发出蓝包火焰；
2.正极产生的气体可以使带火星的火柴樟复燃。
结论：
1.正极产生氧气；
水是由氢元素和氧元素组成。
2.负极产生氢气。
通电
方程式：水——氢气+氧气
[讲述]：通过刚才我们电解水实验我们已经知道了水是由氢元素和氧元素组成，但到此为止我们还不能确定水的化学式。在科学研究中确定某物质的化学式都是需要通过精密的实验和准确的计算的。下面我们就通过计算来确定水的化学式。
[板书]：已知：水电解后产生的氢气和氧气的体积比为2:1。
氢气的密度为O.089g/L；氧气的密度为1.429g/L。
氢的相对原子质量为l；氧的相对原子质量为16。
计算：水分子中氢原子和氧原子的个数比。
解：生成氢气和氧气的质量比：
(2×0.089):(1×1.429)=1:8
则水分子中氢原子与氧原子的个数比：
1
:
8
=1:2
1
16
总结：水分子中氢和氧的原子个数比为2:1,水的化学式为H2O。
[讲解]：水在通电条件下．一个水分子首先分解成两个氢原子和一个氧原子，两个氢原于再结合成一个氢分子；同样两个氧原子结合成一个氧分子。大量的氢气分子聚集成氢气，大量的氧气分子聚集成氧气。
[副板书]：
水分子氧原子氢原子氧分子氢分子
[讲述]：所以水电解的反应用化学式表示为：
[板书]：通电
H2O——H2+O2
[讲解]：这个反应也证明了这样一个理论：分子可以分成原子，而原子不能再分，原子是化学变化中的最小微粒。
[练习]：第49页第l题。
(四)总结、扩展
本节我们主要研究了水的物理性质，水的组成以及水的化学式的确定。通过学习同学们不仅要了解这些知识，更重要的是要从学习中体会到要想掌握一门科学知识，必须有一丝不苟的严谨的学习态度，更要有实事求是勇于探索的精神。
【关键词】提问时段；提问方式；分析
通过观课和实践我认为课堂提问的时段一般可以归纳为以下几个方面：导入新课时设问、新旧知识衔接处设问、重点难点处提问、知识外延处提问、题目变通处提问、抓住兴趣点来设问、结束新课时提问。作为一名新教师，我认为在这么多的提问时段中能帮助我快速成长且在实际教学中能内化课改思想。一节课的教学时间有限，如果对多项教学内容平均使用力量，就会出现“眉毛胡子一把抓”的现象。由此我记录了两节同课异构的视频，这会更加帮助我在课堂教学过程中的成长。
（以下表格是研究的对象及听课的记录）
（附：本表格中高一2班是新教师授课，高一9班是位有经验的教师进行的同课异构）
首先，从这张表格简单的数据中可以看到同样一节课，新老师自己讲的多，而老教师是一直提出问题、解决问题、再提出问题等这样一个循环的过程中让学生学到东西，在设计问题的次数上看老教师的次数远多于新教师，这就说明老教师更能把握学生，给学生更多的时间去思考，二期课改要求我们老师在课堂上以辅导为主，不是以讲解为主，将课堂上的时间更多的给我们学生去探讨，让学生去“发现问题解决问题得出结论”，促进课堂效率。
其次，对于氯、溴、碘的化学活泼性这一节探究课（新、老教师）教学思路如下：
对于氯、溴、碘活泼性的比较，其实在教学设计上新老教师的思路都是差不多，只是在课堂的掌控方面就出现了一定的差异性，主要有以下这些方面：
第一，在引课讲解氯、溴、碘的物理性质时，老教师是按住卤族元素原子序数是递增的，那将会引起他们哪些物理性质的变化呢？并且结合课本（阅读资料）让学生总结出它们物理性质变化的规律。同时在讲到它们的溶解性时对比着氯气在水中的溶解性去学习溴和碘在水中的溶解性；最后讲到卤族元素既然会呈现出这样的规律，那么位于碘下面的元素砹会有怎样的物理性质呢？（通过提问，让学生学会知识的迁移）。
然而，新教师在引课时，多数情况是通过直问的方式把氟、氯、溴、碘的物理性质通过表格形式总结给学生，缺乏一条主线。
第二，到了本节课的重点氯、溴、碘化学性质比较，老教师巧妙地通过提问“溴和碘都与氯气具有相似性，我们老教师会抓住关键点，充分利用课堂生成资源去引领学生得出正确的结论。
新老师在处理这一环节时，通过从活泼金属置换不活泼金属入手，和学生的互动环节明显减少，主要教学方式是传授知识点为主，对于这种实验验证的思想落实的不够，没有恰用课堂生成资源，无法达到课堂预期的效果。
第三，用直接法验证后，还有其它方法吗？有学生说“和同一种物质发生反应，看反应条件”，教师给予鼓励后请同学们打开课本44页【资料库】，并归纳氯溴碘和氢气反应的相似点和不同点……，这样的处理方式，一方面锻炼学生归纳能力，另一方面是对学生思维的转换（学习不是死的），教师总结：从反应的条件、生成氢化物的稳定性、与金属反应时生成物的价态等等都可以间接地证明氯溴碘的活泼性依次减弱。在处理这一环节时新老师和老教师是差不多的。
第四，那么为什么氯溴碘的性质既有递变性又有相似性呢？其本质到底是什么？（老教师提醒学生之前讲过的原子最外层电子数决定化学性质），很快就有学生回答出是原子结构，那么老师是顺着他的思路先写出原子结构示意图，进而分析出原结构上表现出的相似性和递变性，这就是结构决定性质的很好的说明理由。
新教师在这一环节上是直接告诉学生结构决定性质，再画出原子结构示意图分析相似性和递变性。
第五，既然同学们递变规律都熟悉了，那么位于卤素单质中的F2具有什么样的物理性质和化学性质呢？（放手让学生去归纳，一方面让学生学会归纳总结，另一方面检测下学生到底会了吗）。
但是新老师是缺少了这一节环节，新老师是通过一道典型的练习题巩固了本节课知识点。
由上述五点充分体现了课堂提问是一种技巧，更是一种艺术。如何精设巧问，才能使得思考不再是学生精神上的负担，而是一种身心上的欢乐和享受，值得我们每一个新老师深思，这也能加速我们新教师的成长。
作者简介：马莉（1987-），女，2010年7月毕业于上海华东师范大学，初级职称。
参考文献：
关键词:二氧化硫;教学设计;氧化物
一、课题
普通高中课程标准实验教科书《化学(必修)》人教版第四章第三节。
二、教材分析
二氧化硫是本章学习中重要的氧化物,是工业生产硫酸环节中的一种重要的反应物质,也是学生初步认识环境污染中大气污染的一种主要物质。课本通过实验手段探究其物理性质、化学性质,对提高学生学习化学的兴趣、培养探究精神具有重要意义。通过对其物理性质、化学性质的了解掌握,树立较强的环保意识。
三、设计理念
在教学设计中将所学知识分解为一个个独立而又相连的模块,将这些相对独立的单元通过问题的设计巧妙地串联起来,通过对问题的提出、思考、探究来获得认识问题、解决问题的方法;充分利用丰富的教学语言、形体语言使学生沉浸在教师创设的教学情景中,全身心地投入。比如实验的改进和增加,思考时允许同学之间小声讨论等等。
四、教学目标分析
1.在知识方面,根据学生的认知水平和认识能力,不任意拔高,也不随意增加内容。
2.在技能培养方面,培养学生的归纳总结能力(可逆反应的概念),注意培养学生设
计实验、动手实验、观察现象、分析问题的能力。
3.在情感态度方面,培养学生的科学探究态度,认真仔细、实事求是的作风,通过二氧化硫对环境造成的危害,让学生树立环保意识和责任意识。
五、教学重点和难点
二氧化硫的化学性质;研究某物质的方法;二氧化硫的氧化性和还原性;可逆反应的概念。
六、教学过程设计及分析
引言:据统计,世界上的古建筑在20世纪所遭受的腐蚀比过去几百年甚至几千年所遭受的腐蚀还要严重,有的已经面目全非。造成这场灾难的元凶是什么呢?它就是酸雨。酸雨的形成就与我们今天要学习的二氧化硫有关(创设情景,激意)。
(一)二氧化硫的物理性质(了解)
提问:我们讨论物质的物理性质一般从哪几个方面考虑?(分给学生每人一试管二氧化硫)
学生:(思考后回答)从物质的颜色、状态、气味、密度、溶解性等。学生观察已经收集在试管中的二氧化硫,两个学生闻它的气味?(注意操作方法)
引导:(1)为什么只让两位同学闻气味?(2)那么二氧化硫在常温常压下的溶解性如何?怎样通过实验说明?
教师:二氧化硫是一种比空气重的有毒气体。
学生实验1:将装满二氧化硫气体的试管倒立在水槽中(注意观察试管内水面的变化,做好后用橡皮塞塞住备用)
思考:(1)怎样将装满二氧化硫气体的试管倒立在水槽中而又不至于气体逸散?(2)试管中水面上升包含着哪些物理、化学现象?
现象:水面上升并迅速充满试管。
讨论:师生共同得到如下结论:SO2易溶于水,1:40
由学生解释本实验里包含的物理、化学现象,并且能延伸到某些气体不易溶于水,但能跟溶液(酸、碱性)反应也会导致液面升高的现象。(创设情景,探索问题,以诱达思)
投影: 二氧化硫的物理性质
颜色
状态
气味
水溶性
毒性
密度
无色
气态
刺激性
1:40
有毒
比空气大
(二)二氧化硫的化学性质
问题:SO2是酸性氧化物吗?怎样证明?
讨论:SO2是非金属氧化物,可能是酸性氧化物。看其水溶液能否使紫色石蕊试液变红。
学生实验2:向SO2的水溶液中滴入紫色石蕊试液,并加热。
师生共同得到如下结论:SO2是酸性氧化物,SO2+H2O=H2SO3
信息传递:H2SO3= SO2+H2O
提问:观察上面两个反应的反应物和生成物有何特点?
归纳:可逆反应的概念(见课本72页)
教师:下面我们来研究气体接触有色物质会发生什么现象?
学生实验3:向SO2的水溶液中投入红色花瓣,观察花瓣颜色变化。
师生共同得到如下结论:SO2可以使某些有色物质褪色。
学生实验4:向品红溶液(2ml)中逐滴加入饱和SO2水溶液,并且边加边振荡。观察品红颜色的变化。
教师指导学生完成实验的观察操作,并由实验得到二氧化硫具有漂白性的结论。将褪色的品红溶液的试管口套上一个小气
球,加热试管至液体沸腾,观察溶液颜色变化。(套上小气球起了什么作用?)
教师:刚才褪色的品红溶液加热至沸后又恢复原来的颜色,说明了什么问题?引导学生阅读课本相关内容。
析疑(师生共同参与):SO2的漂白原理是通过与有色物质化合生成无色不稳定物质的过程,它跟HClO,Na2O2,O3,H2O2的漂白原理不同。漂白后的物质易分解恢复原来有色物质的颜色,并且不是对所有有色物质均有漂白作用(如紫色石蕊通入SO2变红色,但红色不会褪去)。
得到二氧化硫的用途:漂白剂、消毒杀菌,用在食品上时需要严格控制使用剂量,如一些过于白净的面粉、馒头(有的还有刺鼻气味)是商家不规范使用的结果。往往会对人体带来危害(教师的诱导作用体现在学生从形象思维发展到抽象思维,最终获得认识问题、解决问题的方法)。
(三)二氧化硫的氧化性和还原性
问题:(1)请画出硫原子结构示意图,并据此分析硫元素的最高正价,最低负价。
(2)SO2中的硫显示+4价,从氧化还原反应角度判断它具有什么样的性质?(激发学生思考,培养学生的想象力、创造力)
分析:S+6、S+4、 S0、S-2
教师:那么,我们有没有办法,通过实验的方法来证实+4价硫在化学反应中发生价态的转化呢?下面我们来做两个实验(激发兴趣,引发探究,动手动脑,全员参与)。
学生讨论得出方案:氧化性:SO2和H2S的反应;还原性:(1)2mlKMnO4溶液中逐滴滴加饱和二氧化硫水溶液,振荡、观察。(2)向2ml溴水溶液中逐滴滴加饱和二氧化硫水溶液,振荡、观察。
教师:通过两个实验观察现象引导学生分析下面的变化:
(1)KMnO4 ——Mn2+(褪色,被还原)
SO2+H2O ——H2SO4(被氧化)
(2)Br2—— 2Br-(褪色,被还原)
SO2+H2O ——H2SO4(被氧化)
要求学生写出二氧化硫跟溴水反应的化学方程式:Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4
上述实验发生的反应证实了SO2具有还原性,其实还有像Cl2,O2等均能氧化SO2。
(四)本课小结(师生共同回顾)
SO2的物理性质:色、态、味、毒、溶。
SO2的化学性质:(1)酸性氧化物,跟水反应生弱酸H2SO3;(2)具有漂白性,消毒杀菌;(3)既有氧化性,又有还原性,能跟KMnO4,Cl2,Br2,O2等氧化剂及H2S等还原剂反应。
(五)随堂检测:(投影)
1.下列气体能做喷泉实验的有( )。
五氧化二磷是纯净物的原因是纯净物由一种物质组成的物质，组成固定，有固定的物理性质和化学性质的物质，有专门的化学符号，能用一个化学式表示。概念宏观为由一种物质组成的物质。微观概念为由同种分子构成在现实的宇宙中，纯净物只是一种理论状态。
纯净物特点：
1、组成固定，有固定的物理性质和化学性质的物质。
2、有专门的化学符号，氧气、氮气、氯酸钾等都是纯净物。
（来源：文章屋网 ）
