实验现象范文

实验现象范文（精选12篇）

实验现象 第1篇

银镜反应这一性质是醛类化合物的一个重要性质, 因此验证这一性质的实验也显得尤为重要。但多年教学中, 每次带领学生做此实验都会出现实验现象的异常, 总有一部分学生得不到理想的实验结果。有的没有任何现象; 有的试管壁上没有明亮银镜, 而是黑黑一层疏松的银; 还有不少学生只在试管底部看到一些黑色的沉淀。通过教师的观察和询问, 发现出现这些异常现象的原因各不相同, 即使类似异常现象, 成因也不同。我们还发现, 在后来的葡萄糖银镜反应实验中, 葡萄糖的银镜反应实验与醛类相比较, 在同样条件下更易得到理想的实验效果。我们针对以上这些问题, 对影响此实验的一些因素及注意事项进行了一系列的对比实验, 从而进行分析和探讨。

一、实验内容

对比实验一: 取两支试管1、2 ( 试管1很洁净, 试管2不很干净) , 在两试管中分别加入2ml0. 05mol/LAg NO3溶液、1滴2mol/LNa OH溶液, 然后边振荡边分别滴加0. 5mol/L氨水, 直至沉淀恰好溶解为止, 所得银氨溶液即为托伦试剂。接下来再分别向两支试管中加入乙醛溶液 ( 40% ) 2滴 ( 或0.5mol / L乙醛溶液1ml) , 充分振荡 ( 否则混合不均) , 水浴加热。

对比实验二: 取两支试管1、2 ( 两支试管都很洁净) , 按实验一的方法制备托伦试剂。试管1滴加氨水时加到沉淀恰好溶解为止, 试管2滴加氨水时加到沉淀溶解后再多滴加一些氨水 ( 氨水过量) , 接下来的操作同实验一。

对比实验三: 取1、2两支洁净试管, 前面操作同实验一, 最后加热时, 试管1水浴加热, 试管2酒精灯上直接加热。

对比实验四: 取三支洁净试管1、2、3, 按实验一方法配制托伦试剂, 然后在三支试管中依次加入0. 5mol/L、2 mol/L、4 mol/L的乙醛溶液1ml, 充分振荡, 然后一同水浴加热; 按上述方法将乙醛溶液换成葡萄糖溶液进行同样实验。

二、实验结果

实验一中, 试管1中的银镜比试管2的银镜明亮得多, 试管2溶液发黑, 银镜不光亮, 呈疏松黑色; 实验二中, 试管1现象很好, 试管2中几乎看不到什么现象; 实验三中, 试管2出现了黑色的沉淀, 没有银镜生成; 实验四中, 试管1银镜很明亮, 试管2中银镜较差, 试管3银镜很差; 用葡萄糖代替乙醛溶液, 都生成很好的银镜。

三、实验结果分析

要想生成明亮的银镜, 必须是被还原出的单质银缓慢、均匀有秩序的析出, 附着在光洁的容器壁上。

实验一中, 试管2管壁不很光洁, 生成的单质银无法均匀的附着在试管壁上, 部分以黑色的细粒进入溶液中, 实验效果就不会很理想; 实验二中, 试管2制备托伦试剂时氨水过量, 导致银镜反应R - CHO + 2[Ag ( NH3) 2]++ 2OH-→R - COONH4+ 2Ag↓ + 3NH3+ H2O的平衡向左移动, 银离子会被过度络合, 不利于单质银的生成, 导致还原银量过少, 从而造成了现象不明显; 实验三中, 试管2在酒精灯上直接加热, 导致了还原反应进行的太快, 银来不及附着在试管壁上而进入到溶液中, 所以得到的是黑色沉淀而不是银镜。另外, 直接加热还会使试管受热不均, 反应速度各部位相差较大, 单质银就不会缓慢有秩序的析出, 从而出现异常现象; 实验四说明醛类化合物浓度越大, 产生的银镜越差。这是因为浓度越大, 反应速度越快, 单质银无法均匀的附着在试管壁上。但同样是较大浓度的葡萄糖却出现了很理想的实验效果, 这是因为葡萄糖在水溶液中存在着如下平衡:

由上式可知, 葡萄糖的开链式 ( 醛式) 在水溶液中所占比例很低, 即使葡萄糖的浓度很大也主要以环式结构存在, 醛式葡萄糖浓度不会很大, 能够有效的控制银镜反应的速度, 不会使反应速度过快, 随着反应的不断进行, 生成的单质银会缓慢均匀的附着在试管壁上形成非常理想的银镜。

综上所述, 生成银镜的优劣、实验成败与否受多种因素的影响。其中控制醛类化合物的浓度是实验成败的关键之一。有些学生认为醛类试剂多加一些会使实验现象更明显, 所以不按指导偷偷多加, 导致浓度过大, 实验失败。这一浓度的控制主要由教师来指导, 通常是由教师实践经验所得, 实验时教师指导学生控制好醛类化合物的用量或配制好最佳浓度备用。实验过程中, 学生操作时还应特别注意以下几点: ( 1) 试管要十分洁净。这个实验对试管的洁净度要求较高, 有些学生拿来试管用水冲涮一下就开始滴加药品, 这样会因试管壁污物的存在导致实验失败。试管可用热Na OH溶液清洗; ( 2) 托伦试剂配制时氨水不可过量。学生加氨水时往往滴加速度过快, 有的甚至整滴管加入, 很容易造成氨水过量。过量后又嫌麻烦不愿重做, 就直接加乙醛, 导致实验失败。因为氨水过量, 银离子会过多的被络合, 导致还原银量过少, 从而造成了现象不明显。另外, 氨水过量, 加入醛后还容易产生雷酸银 ( Ag OCN) , 雷酸银受热或撞击可引起爆炸。为使氨水不致过量, 氨水的浓度不宜过大; ( 3) 不可在酒精灯上直接加热, 一定要水浴加热, 也不要经常移动试管或搅拌。有些学生为了尽快看到实验现象, 把试管拿到酒精灯上直接加热并不断搅拌以加快速度, 这样得不到明亮的银镜还会因局部温度过高产生易爆炸的雷酸银。

此实验还应特别注意, 银氨溶液只能随用随配, 不可久置。如果久置会析出叠氮化银 ( Ag N3) 、氮化银 ( Ag3N) 、亚氨基化银Ag2NH等爆炸性沉淀物。这些沉淀物即使用玻璃棒摩擦也会分解而发生猛烈爆炸。因此, 实验完毕应立即将试管内剩余的银氨溶液倒掉, 用稀硝酸溶解管壁上的银镜, 然后用水将试管冲洗干净以防发生危险; 用乙醛做银镜反应时, 乙醛在一定条件下能发生聚合, 聚合后的乙醛不具有醛的特性, 也会使实验失败, 应对乙醛处理后再做实验。

总之, 在彻底弄清楚银镜反应的原理、影响因素及注意事项后, 操作中再多注重细节, 就可大大地提高实验成功率, 得到满意的实验结果了。

参考文献

[1]刘斌, 陈任宏.有机化学[M].北京:人民卫生出版社, 2010.

[2]陆光裕.有机化学[M].北京:人民卫生出版社, 1995.

发酵现象实验报告 第2篇

一、实验目的

（1）掌握摇床发酵法制备糖化酶的工艺流程及操作方法

（2）了解利用黑曲霉菌菌种发酵时的生长条件及注意事项

（3）熟练掌握实验过程中的无菌操作和培养条件的选择

二、实验仪器及试剂

菌种：黑曲霉

仪器：锥形瓶（500ml)、移液管、恒温水浴锅、秒表、50mL比色管、牛皮纸、纱布（8层）、pH计。

药品：三水乙酸钠、冰醋酸、硫代硫酸钠、碘、氢氧化钠、硫酸、可溶性淀粉、玉米粉、豆饼粉、麸皮

三、实验原理

摇瓶发酵是实验室常用的通风发酵方法，通过将装有液体发酵培养基的摇瓶放在摇床上振荡培养，以满足微生物生长、繁殖及产生许多代谢产物对氧的需求。它是实验室筛选好气性菌种，以及摸索种子培养工艺与发酵工艺的常用方法。

葡萄糖淀粉酶（EC3.2.1.3）系统名为淀粉α-1,4-葡聚糖葡萄糖水解酶，俗称糖化酶，是国内产量最大的酶品种。糖化酶对淀粉分子的作用是从非还原末端切开α-1,4键，也能切开α-1,3键和α-1,6键，产生葡萄糖。

糖化酶有催化淀粉水解的`作用，能从淀粉分子非还原末端开始，分解α-1,4-葡萄糖苷键生成葡萄糖。葡萄糖分子中含有醛基，能被次碘酸钠氧化，过量的次碘酸钠酸化后析出碘，再用硫代硫酸钠标准溶液滴定，计算酶活力。

四、实验步骤

1.培养步骤

1.1种子培养基制备及灭菌

将新鲜土豆去皮切块，称取200~300 g土豆块放入500 mL烧杯中，加入一定量水，在电炉上煮沸至土豆块熟透，用120目纱布过滤，滤渣反复用一定量水清洗、过滤2次，合并各次滤液且定容至1000 mL即得土豆汁。取一定体积的土豆汁，在其中加入5%的蔗糖，溶解摇匀并调pH至5.5，即得种子培养基。将适量种子培养基倒入锥形瓶（250ml），用纱布塞塞住管口，并用牛皮纸包扎，置灭菌锅中，于121℃下灭菌30min。待灭菌完毕，冷却取出。

1.2发酵培养基制备及灭菌

取6只500mL摇瓶，分别按装液量100、200、300mL配制培养基（玉米粉6%、豆饼粉2%、麸皮1%），加水后稍微摇动，使原料湿润，浸入水中。用8层纱布包扎瓶口，再加牛皮纸包扎。置灭菌锅中，于121℃下灭菌30min。

1.3发酵培养基接种：将已生长好的菌种，在无菌条件下，按照10%的接 量（8%-12%）接种到发酵培养基上。

1.4发酵培养基发酵：将摇瓶固定在摇床上，培养温度为31℃，转速为120r/min，培养时间96h。显微镜观察菌丝形态，用试纸测发酵液pH，测定酶活力。摇瓶培养时观察各种摇瓶机的结构。

2.糖化酶活力测定

2.1待测酶液的制备：

精确吸取液体酶1.00mL，先用少量的乙酸缓冲液溶解，并用玻璃棒捣研，将上清液小心倾入容量瓶中。沉渣部分再加入少量缓冲液，最后全部移入容量瓶中，用缓冲液定容至刻度（估计酶活力在100~250u/mL范围内），摇匀。通过4层纱布过滤，滤液供测定用。

2.2酶活力测定：

于甲、乙两支50mL比色管中，分别加入可溶性淀粉溶液25mL及缓冲液5mL，摇匀后，于40℃恒温水浴中预热5min。在甲管（样品）中加入待测酶液2mL，立刻摇匀，在此温度下准确反应30min，立刻各加入氢氧化钠溶液0.2mL，摇匀，将两管取出迅速冷却，并于乙管（空白）中补加待测酶液2mL。吸取上述反应液与空白液各5mL，分别置于碘量瓶中，准确加入碘溶液10mL，再加氢氧化钠溶液15mL，摇匀塞紧，于暗处反应15min。取出，加硫酸溶液2mL，立即用硫代硫酸钠标准液滴定，直至蓝色刚好消失为其终点。

2.3酶活力计算：

样品酶活力（u/g或u/mL）=579.9×(A-B)c×n式中：A与B分别为空白、样品消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL；c为硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mol/L；n为稀释倍数。

五、数据分析

比较不同装液量下的菌体形态特征、酶活力，将结果填入下表：

装液量/mL

指标

酶活力

pH

菌体特征 100 420u/mL 4.2 200 510u/mL 4.1 300 570u/mL 3.8 出现球状的白色的菌丝团，瓶壁上出现黑丝的孢子和菌丝

六、结论

1.不同的装液量对酶活力的影响是随着装液量的增加呈现上升的趋势，但是酶活力变化不大，并且酶活力不高，与其他组数据相比接种量跟酶活力关

2.菌体特征在锥形瓶的瓶壁上出现白色的菌丝，在培养基中也出现了丝球

3.菌种新陈代谢的旺盛二氧化碳的释放增加，使pH值逐渐下降，最终使培养基的pH下降至3.8左右。

实验二 酿酒酵母发酵过程参数的测定及计算

一、实验目的

1.测定并绘制生长曲线、底物消耗曲线和产物形成曲线

2.了解发酵过程中葡萄糖的利用、菌体生长和产物生成的相互关系

3.初步学会菌体生长、底物消耗和产物生成有关发酵参数的求解

二、实验仪器及试剂

菌种：酿酒酵母

仪器：锥形瓶（250ml）、移液管、pH计、生物传感仪、分析天平

药品：酵母膏、胰蛋白胨、葡萄糖、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、苯甲酸钠、EDTA钠、氯化钠

三、实验原理

酵母菌是兼性厌氧型真菌，喜欢含糖的环境， 有氧时将葡萄糖分解成CO和水，无氧时将葡萄糖分解成酒精和二氧化碳，同时都释放出能量

生物传感器由生物识别元件和信号转换器组成，能够选择性地对样品中的待测物发出相应，通过生物识别系统和电化学或其他传感器把待测物质的浓度转为电信号，根据电信号的大小定量测出待测物质的浓度。生物传感器是应用生物活性材料（如酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜等）与物理或化学换能器有机结合的一门交叉学科，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测方法与监控方法，也是物质在分子水平的快速、微量分析方法

四、实验步骤

1.种子培养基（YEPD，g/L）：称取酵母膏10g、胰蛋白胨20g、葡萄糖20g，加蒸馏水溶解，调节pH 5.0左右，并定容至1000ml。

2.发酵培养基（g/L）：称取酵母膏10g，胰蛋白胨20g，葡萄糖100g加蒸馏水溶解，调节pH 至5.0左右，定容至1000ml，分装10个锥形瓶（250ml）封口121℃，30min灭菌。

3.种子培养：将活化好的种子培养液，用移液管移去10ml接种于灭菌YEPD液体培养基中， 于30℃、120 r/min全温摇瓶柜中培养24 h左右，观察种子液的色泽、气味与形态等基本情况。

4.发酵方法：将培养好的种子液按8-12%的接种比例，接种于发酵培养基中，置于30 ℃、120 r/min全温摇瓶柜中培养96 h。

5.过程取样：发酵培养基接种发酵后，每隔8小时取样，移取45ml菌液至离心试管中3800r/min离心，上清液取出分析，菌泥放置烘箱烘干，分析菌体生物量、残余葡萄糖浓度与酒精生成量，并以此为基础数据计算参数

6.生物量的测定：取等量的两份发酵液，一份由烘干法测得菌体干重（DCW），另一份稀释成一定的浓度于630 nm下测定吸光值（OD值），得到标准曲线为DCW=3.87×OD（R=0.996）。再以相同方法测得样品的OD值，按标准曲线计算出菌体干重。

7.还原糖的测定与乙醇的测定：使用生物传感仪测定糖类和酒精的含量

浅析光现象的实验 第3篇

在初中阶段光现象这一章的学习对很多同学来讲过于抽象，而且要求记的知识点也比较多，如果死记硬背又容易混淆。较好的方法就是结合实验现象来记忆，既快又不易出错，这就对教师在课堂上教学实验的准确性和可视性提出了高要求。可是由于光的特殊性使实验的环境要求比较高，经常由于实验的能见度低达不到教师需要的效果，因而不少教师就把实验改成黑板上的板书（画图）或用动画代替。但这样做却缺乏真实性和吸引力，无法激发学生学习兴趣和学习的主动性。因此，我认为实验还是必不可少的。

但在完成光学实验时常遇到一些问题，例如：显示光在空气中传播时，常用的方法是调节光源的位置，使它发出的光束掠过光屏的表面，屏上便会显示出光束传播的路径。如左图所示：图中的AB即为光线的传播路径。但如果光屏不是一个很理想的平面在光屏上稍有凹陷或突出。则光束AB在掠过光屏的表面时，由于光沿直线传播，所以在这两个区域里就显示不出光束AB的径迹来如右图所示。课堂上就无法清楚的完成实验，当然可以就此对学生解释问题出现在什么地方。但对学生的直观认识造成了阻碍。采用其他更好的方法来显示光路：光在空气中传播时，可采用烟雾法；光在水中传播时，可采用乳浊法。实践证明，效果良好。为说明这个问题，举例用如下图所示的实验装置，可同时演示光的反射定律和折射定律。图中的C容器是一个直径25厘米，厚度10厘米，高度30厘米的圆柱形玻璃容器。实验前先加半缸净水，里面倒入1mL左右用酒精溶解成的松香、液，使水成淡乳白色，利用光的散射便可以很好地显示光路。上半缸喷入适量的烟雾（最好上课前才灌入，保证玻璃缸中有足够的烟雾来散射光线显示光路），缺口较小烟雾不易溢出。实验时用物体将玻璃容器的两边固定。打开放在B处的小激光电筒，使它竖直向上射出一条光线，射到缸中的水和水面上的空气中，并注意使它通过水面的中央点O，（这条光线的目的是用来做法线）。再打开光源A，使它射出的光束通过O，这样从缸的正面看到入射光线、法线、反射光线和折射光线，以及入射角、反射角和折射角。改变入射角的大小，就可以观察到反射角和折射角随入射角变化而变化的情况，以及反射光线、折射光线和入射光线分居法线的两侧的现象。从缸的侧面，可以观察到入射光线、反射光线、折射光线和法线都在同一平面内。这样就可以引导学生得出光的折射定律，验证光的反射定律。

如果想组装简单些还可以将圆形玻璃容器换成方形，再在上面加一块大玻璃板即可。这个实验不但有效克服了使用光屏显示光路所存在的问题，而且取材容易，操作方便，效果也比较明显。通过这个实验，我认为对光学这一章的实验教学有一定帮助。

中学化学实验异常现象之探究 第4篇

一、异常实验现象孕育着科学的重大发现

化学史上很多发现都是来源于对异常现象的探究，其中氩的发现就是很典型的一个例子。早在1785年，卡文迪许在测定空气的组成时，除去空气中的O2、N2等已知气体后，发现最后总是留下一个体积不足总体积1/200的小气泡。到了1892年，瑞利在测定氮气密度时，从空气中得到的氮气的密度与氨分解得到的氮气密度始终相差0.0064g/L，最后瑞利和拉姆赛共同研究后预测大气中含有某种较重的未知气体，经反复实验，他们终于发现了化学性质极不活泼的惰性气体—氩。

在现行的中学化学教材中安排的化学实验，学生在实际操作中往往出现形形色色的异常现象，实验中异常现象的出现, 为师生提供了挑战的机遇，师生可以重新创造条件认识未知，合理提出假设，然后再另外设计实验，验证假设，使异常为正常，也可以运用已有的化学知识，合理地找出异常的原因。异常实验现象是培养学生研究性学习的绝好教材，它带给学生的影响和感受是极其强烈的，有的甚至终生难忘。

二、异常实验现象产生的原因

1. 从试剂滴加顺序不同寻找实验异常原因

实验中各种试剂的加入一般而言有一定的顺序，但是在学生自行设计实验时往往会根据已有的经验，想当然地设计一些特定的实验步骤，但是有时往往会出现意想不到的结果。

例如在检验Fe2+时很多同学设计了如下的步骤：在含有Fe2+的溶液中加入KSCN溶液，无明显现象，然后再通入足量的Cl2，但实验结果却出乎大多数人的意外，该溶液中未出现预期的血红色。后来经学生再做对比实验，以及查资料后证实，原来（SCN) 2称为拟卤素，SCN-的还原性较强，通入足量的Cl2将SCN-氧化为（SCN) 2自然不能生成血红色的络合物。

2. 从试剂用量不同探究实验异常原因

不同浓度、用量的试剂与同一种物质反应有时结果不一定相同，因此实验中的试剂用量、浓度都有一定的限度和范围。有的学生做实验时未按要求进行，导致实验出现异常。

例如，苯酚与溴水的反应应该是足量的苯酚溶液中滴加浓溴水，但有的学生未采用浓溴水，用稀溴水滴加，结果根本未出现白色沉淀，有的学生不按要求逐滴加到有白色沉淀为止，而是一下子加入大量溴水，结果观察到的是四溴化物的黄色沉淀。

三、探究异常实验现象的方法

探究异常实验现象的方法有许多，比如查阅资料法、实验法、实际参观法等，但是运用实验法中，最常用的就是控制变量法，控制变量法是实验探究的重要方法之一。在化学中，经常出现一个因素的变化与多个因素的变化有关的问题。运用控制变量法可以使一个因素的变化简化为分别与各个单因素的变化有关的问题，逐一分析、解决，从而降低对异常实验的分析难度。学生在做乙醛的性质的分组实验时, 常会因为加入的乙醛的用量不同, 得到沉淀的颜色分别为黑、褐、红三种, 学生常为此百思不得其解, 于是学生们利用控制变量法，设计了两组对比实验，研究异常现象的原因。

实验一：考虑温度的影响（注：等量的新制氢氧化铜质量分数为2%的溶液6滴）

实验二：考虑浓度的影响

通过两组实验的对比，使一个纷繁复杂的异常实验现象，顿时显得清晰而明朗，很多的异常实验现象在排除人为的操作失误以外，必定是事出有因，因此教师必须提供一些有效的研究方法引导学生进行自主探究，从而得出科学的结论。

四、异常实验现象探究应坚持的几个原则

1. 学生主体性原则

现代心理学的研究表明，人的心理发展是一个不断自我建构的结果，而不是外塑的结果。化学实验中要鼓励学生独立思考实验过程中的问题，要引导学生不迷信权威，不迷信书本，允许并支持学生对实验过程发表不同见解，并能对实验过程中的异常现象进行积极的探究。

2. 科学性原则

科学性是化学实验的核心原则。无论是实验原理、装置设计、操作顺序和方法都必须与化学理论知识一致，化学实验设计的全过程必须科学、合理，所采用的设计标准、实验方法、实验步骤等都应以一定的理论依据为基础。同时，实验不仅是培养和发展学生观察能力、实验能力的重要途径，更是训练科学方法、养成科学态度的有效途径。

3. 差异性原则

学习者是不同的人，正如马克思指出：“人是一个特殊的个体，并且正是他的特殊使他成为一个个体。”在化学实验中，异常现象的发现及研究正是学生身上的创造火花的闪现。开放实验室、开展后续实验研究等是实现教学异步性的重要手段。允许学生用不同的时间、不同的方案去完成实验，提供给学生发展自己的潜力、获得成功体验的机会。

4. 推陈出新原则

高考化学重要实验现象小结 第5篇

1.镁条在空气中燃烧：

发出耀眼的强光，放出大量的热，生成白烟的同时生成白色物质。

2.木炭在空气中燃烧：

发出白光，放出热量。

3.硫在空气中燃烧：

发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成一种有刺激性的气味。

4.铁丝在氧气中燃烧：

剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体。

5.加热试管中碳酸氢铵：

有刺激性气味产生，试管上有液体生成。

6.氢气在空气种燃烧：

火焰呈现淡蓝色。

7.氢气在氯气种燃烧：

发出苍白色火焰，产生大量的热。

8.在试管中用氢气还原氧化铜：

黑色的氧化铜变为红色物质，试管口有液滴生成。

9.用木炭还原氧化铜：

使生成的气体通人澄清石灰水，黑色氧化铜变为有光泽的金属颗粒，石灰水变浑浊。

10.一氧化碳在空气中燃烧：

发出蓝色的火焰，放出热量。

11.加热试管中的硫酸铜晶体：

蓝色晶体逐渐变为白色粉末，且试管口有液滴生成。

12.钠在氯气中燃烧：

剧烈燃烧，生成白色固体。

13.点燃纯净气体：

发出淡蓝色火焰，烧杯内壁有液滴生成。

14.将氯气通入无色KI溶液中：

溶液中有褐色的物质生成。

15.细铜丝在氯气中燃烧后加入水：

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有棕色的烟生成，加水后生成绿色的溶液。

16.强光照射氢气、氯气的混合气体：

迅速发生反应发生爆炸。

17.新制氯水中呈黄绿色，光照有气泡生成，久置氯水成无色。18.氯水中加石蕊试液：

先变红色后褪色。

19.红磷在氯气中燃烧：

有白色烟雾生成。

20.湿润的淀粉碘化钾遇氯气：

试纸变蓝

21.氯气遇到润湿的有色布条：

有色布条的颜色褪色。

22.溴（碘）水中加入四氯化炭：

溶液分层，上层接近无色，下层接近橙（紫）色。

23.细铜丝在蒸气中燃烧：

细铜丝发红后生成黑色物质。

24.铁粉与硫粉混合后加热到红热：

放出大量的热，生成黑色物质。

25.硫化氢气体不完全燃烧（在火焰上罩上干冷蒸发皿）：

火焰呈淡蓝色（蒸发皿底部有淡黄色的粉末）。

26.硫化氢气体完全燃烧（在火焰上罩上干冷烧杯）：

火焰呈淡黄色，生成有刺激性气味的气体（烧杯中有液滴生成）。

27.氯化铁溶液中通人硫化氢气体：

溶液由棕黄色变为浅绿色，并有黄色沉淀生成。

28.集气瓶中混有硫化氢和二氧化硫：

瓶内有浅黄色粉末生成。

29.二氧化硫气体通人品红溶液：

红色褪去，加热后又恢复原来的颜色。

30.过量的铜投入盛有浓硫酸试管中，加热反应完毕后，待溶液冷却后加入水：

有刺激性气体生成且气体有刺激性气味。

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31.钠在空气中燃烧：

火焰呈蓝色，生成淡黄色物质。

32.把水滴入盛有过氧化钠的试管，放入带火星的木条：

木条复燃。

33.加热碳酸氢钠固体，并通人石灰水：

澄清的石灰水变浑浊。

34.氨气与氯化氢相遇：

有大量白烟产生。

35.加热氯化氨与氢氧化钙的混合物：

有刺激性气体产生。

36.加热氯化氨：

在试管中有白色晶体产生。

37.无色试剂瓶中浓硝酸授阳光照射；

瓶中部分显棕色，硝酸呈黄色。

38.铜片与浓硝酸反应：

反应激烈，有棕红色气体产生。

39.铜片与稀硝酸反应：

试管下端产生无色气体，气体上升逐渐变成棕红色。

40.在硅酸钠溶液中加入稀盐酸：

有白色胶状沉淀。

41.在氢氧化铁胶体中加入硫酸镁溶液：

胶体变浑浊。

42.将点燃的镁条伸人二氧化碳的集气瓶中：

剧烈燃烧，有黑色物质附着于集气瓶内壁。

43.向硫酸铝溶液中加入氨水：

生成蓬松的白色絮状沉淀。

44.向Fe3+的溶液中加入氢氧化钠：

有白色絮状物出现，立即转变为灰绿色，最后转变成红褐色沉淀。45.向Fe3+溶液中加入KSCN溶液；

溶液变血红色。

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46.向天然水中加入少量肥皂液：

泡末逐渐减少且有沉淀生成。

丁达尔现象实验的改进 第6篇

【关键词】丁达尔现象实验 胶体 研究 改进

一、引言

人教版普通高中课程标准实验教科书《化学.必修1》第二章第一节中《丁达尔现象实验》（在教材第22至23页）的实验操作目的是利用光束透过胶体时出现的丁达尔效应来区分溶液和胶体，这是一个让学生如何区别溶液和胶体的方法。

教材实验的第一步为“取三个小烧杯，分别加入25mL 的蒸馏水、25mL硫酸铜溶液和25mL泥水。将烧杯中的蒸馏水加热至沸腾，向沸水中逐滴加入1-2mL氯化铁饱和溶液。继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热。观察得到的氢氧化铁胶体，并与硫酸铜溶液和泥水比较。” 在这个步骤中选用氢氧化铁胶体作为实验原料很多学生对此争议不断。

氢氧化铁胶体的制备过程涉及到加热装置的组装（很麻烦），控制氯化铁饱和溶液的滴加（加多加少都不行）以及严格调控停止加热的时间（因为加热过度会导致氢氧化铁胶体沉聚，沉聚了就不是胶体，也就不能做丁达尔现象实验了）等步骤。总之以上步骤有如下缺点：

（1）操作比较复杂；

（2）“停止加热”这一环节比较难以控制；

（3）作为课堂演示实验确实很浪费时间。

为了避开以上缺点，于是我在实验原料的选取方面做了研究和替换。

二、实验原料的优化选择研究

1.原料选择思路

以操作简便、过程容易调控和节约时间为原则进行选择实验原料来替换氢氧化铁胶体。

原料及其优化选择

满足原则的原料有豆浆、牛奶和鸡蛋清，现在将三者作为实验原料进行丁达尔效应实验。

（1）实验目的：通过丁达尔效应实验分别观察豆浆、牛奶和鸡蛋清的实验现象。

（2）实验原理：丁达尔效应

（3）原料及器材

原料：豆浆、牛奶和鸡蛋清等

器材：烧杯、激光笔、照相机等

（4）实验步骤

①取三个小烧杯，分别加入25mL 的豆浆、25mL牛奶和25mL鸡蛋清。

②在暗室里面用激光笔分别对豆浆、牛奶和鸡蛋清进行照射。

③在与光束垂直的方向进行观察，并记录实验现象。

（5）实验现象

根据实验现象，豆浆和牛奶的丁达尔现象不是很明显，而鸡蛋清的实验效果很好。实验时豆浆需要现磨加工的、牛奶也需要鲜牛奶，但是课堂演示实验要求原料易取易得，所以不考虑豆浆和牛奶作为实验的理想原料。而鸡蛋清的采集就是磕破即得，较为方便，所以选择鸡蛋清作为替换氢氧化铁胶体实验的理想原料。

三、以鸡蛋清作为胶体的丁达尔效应实验

1.实验原理

光束通过鸡蛋清胶体时会产生一条光亮的“通路”。

2.实验步骤

（1）取两个小烧杯，分别加入25mL氯化钠溶液（选择此溶液的原因是生活中易取易得）和25mL鸡蛋清。

（2）把盛有氯化钠溶液和鸡蛋清的烧杯置于暗处，分别用激光笔照射烧杯中的液体，在光束垂直的方向观察实验现象。

3. 实验现象

当光束通过鸡蛋清时候，可以看到一条光亮的“通路”，而光束通过氯化钠溶液时看不到此现象。通过此方法来区别胶体和溶液。

四、结论

在教材上的实验操作比较复杂；“停止加热”这一环节比较难以控制；此外，作为课堂演示实验确实很浪费时间。而改进后的实验操作简便、过程容易调控且节约演示教学的时间。

【参考文献】

[1]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书《化学（必修1）》.人民教育出版社，2005：22-23

[2]蒋晓乾.丁达尔现象系列创新实验.化学教育，2015（7）：68

[3]陈浩漫等.丁达尔效应生活化改进.实验教学与仪器，2015（10）：28

[4]陈燕海.丁达尔效应家庭实验方案.化学教学，2014（4）：43-44

实验现象 第7篇

一、意外的发生

在学习金属钠的化学性质时我提出这样一个问题:如果将金属钠投入到硫酸铜溶液中会出现什么现象?问题一提出学生便展开了激烈的讨论, 有的同学说:钠会把硫酸铜中的铜置换出来。一位同学马上站起来说:钠不能置换硫酸铜中的铜, 初中老师说过金属与盐的置换反应钾、钙、钠除外, 钠先与水反应生成氢氧化钠, Na OH再与CuSO4反应, 反应后可能出现蓝色沉淀。“对, 应该是后一种说法。”“不对, 应该置换出红色的铜”。同学们情绪高涨, 有的深思, 有的急忙翻书找依据, 有的两三个同学面对面激烈地争论。有同学提议, “用实验来证明”。这正是我想要的效果。同学们跃跃欲试, 接下来教室里一片寂静, 我切了两小块钠, 又用两个小烧杯分别取了两份CuSO4溶液在讲台上放一份, 在教室中间放一份, 学生则主动分成两组仔细观察实验。在整个实验过程中每个同学神情专注, 观察特别仔细认真。在接下来的讨论中, 一位同学先站起来说:钠在CuSO4液面上浮、游、熔, 也有嘶嘶的声音, 说明钠先与水反应, 有蓝色沉淀说明生成的Na OH又与CuSO4反应。

我本以为这个问题得到了圆满解决, 但是后排的一位女同学站起来说:“老师, 我看到了烧杯中除了产生了蓝色沉淀还有黑色物质出现, 黑色物质是什么?”这个问题的提出像是在平静的湖面投进了一粒石子, 同学们三三两两议论开了, 已经有同学伸着脖子去看放在教室后边桌子上的烧杯。我一下子愣了, 明白是意外发生了, 是搪塞过去继续完成教学任务还是顺着学生的思路走?

二、问题的探究解决

这时如不分析、不探究, 告诉学生应该是讲桌上烧杯里发生的现象, 也可以。可是, 这就打击了学生学习的积极性。我调整一下情绪, 很快回忆了刚才的实验的一个细节:切钠时有一块钠切得有点大。于是, 我灵机一动, 认为启迪学生思维的时机到了。我没有急着说出原因, 而是把两组实验对比着展示给学生, 我们发现放在课桌上的烧杯中只出现蓝色沉淀并没有出现黑色沉淀, 而放在教室中间课桌上的烧杯中有蓝色沉淀也有黑色沉淀。我先把问题抛给了学生:咱们大家先进行推测黑色固体可能是什么?教室里先是一片寂静, 随后三三两两又开始了议论, 我心中窃喜也加入了他们的讨论。最后总结出了两种可能, 一种可能是:煤油没有擦干净燃烧时产生了炭黑, 另一种可能是氧化铜。有的同学说不可能是炭黑, 炭黑应浮在液面上。如何证明黑色固体是氧化铜还是炭黑。一位同学提出在蓝色固体和黑色固体中加入盐酸, 如果是炭黑, 黑色固体物质不溶解, 如果是氧化铜则黑色固体溶于盐酸。看, 我们的同学多聪明, 思维不仅有深度还有很强的逻辑性。我都有点喜形于色了。“老师, 做做实验吧。”学生们强烈要求做实验。“好, 这个实验交给你们来做。”我的话音刚落, 一下子站起来好几个同学, 坐着的同学也都跃跃欲试, 我请了后排的两位同学上台演示实验, 一位同学用胶头滴管小心地吸入混有黑色物质的氢氧化铜悬浊液放入一支试管中, 再在试管中加入盐酸结果黑色固体消失, 溶液变为蓝色。学生的脸上露出了喜悦、满足的神色。我也松了一口气, 但我马上又生出了一招。

三、问题的拓展

我乘机追问:“产生氧化铜的原因是什么?”同学们又一次陷入了沉思, 有的同学说可能是Cu2+与H2O电离出的O2-结合生成CuO;有的同学想到了Cu (OH) 2受热可分解出CuO, 那Cu (OH) 2为什么又会分解呢?怎么Cu (OH) 2有时分解有时不分解呢?到底是什么原因呢?学生心中的疑惑一个接着一个。同学们不断提出各种各样的猜想, 尽管有些想法幼稚, 甚至离谱, 但我还是没有急着引导学生, 耐心等待着学生靠自己的智慧解决问题。终于有一位同学提出了自己的看法:应该是Cu (OH) 2受热分解出CuO, 因为H2O电离时应电离成H+和OH-, 而不是H+和O2-。有的同学又提出了疑问:放在教室前排的一组实验为什么没有出现黑色沉淀呢?大家猜想可能是钠与水反应时放出的热量少。于是在同学们的期待中我又做了两个对比实验:取两份硫酸铜溶液标号分别为1号和2号, 在1号烧杯中放入一小块钠, 在2号烧杯中放入钠块稍大点儿, 结果2号烧杯中反应时着了火, 出现了黑色沉淀。而1号烧杯中的钠反应时只是熔解而没有着火, 反应后也没有出现黑色沉淀。在学生交流、实验、讨论中这节课很快就结束了, 虽然, 本节课未完成我预定的教学目标, 但它带给我们的思考却是深刻的。

四、意外的延伸

课后与学生讨论这节课的收获, 大家一致认为通过这节课的学习终于明白了钾钙钠为什么不能置换不活泼的金属, 这是教师讲多少遍也难于达到的效果。而且课后又有同学提出了这样一个问题:金属钠与水反应的实质是与水电离出来的氢离子反应, 铜离子的氧化性比氢离子氧化性要强, 那么为什么钠先与水反应而不与铜离子反应。这个问题我以前还真没想过, 我坦然承认老师也会有不懂的问题。咱们一起查资料吧, 我没有代劳, 而是引导问问题的这两个同学上网查资料, 我又找出了大学的《无机化学》课本, 最终我们一起找到了答案。我认为这节课的收获远不止我们解决了多少个问题, 学生记住了多少个方程式。学生在这节课上的表现比如:据理力争、创造性的学习思考、并把这种探究的欲望延伸到了课外, 教学相长, 老师在这节课中也受益匪浅, 这才是这节课最大的收获。在课堂教学中教师要适时捕捉实验意外现象, 以平等民主的心态对待学生提出的“意外”问题, 充分发挥教师的智慧, 使“节外生枝”演变成探究性学习生动而宝贵的教学资源, 这对于启迪学生思维, 激发学生探究的欲望, 对于提高课堂教学的有效性大有益处。以往的教学过程往往忽略学生的思维, 以讲代练, 以练习代替实验, 假如本节课以讲解、练习代替实验, 效果可想而知, 假如本节课对学生看到的意外现象, 提出的意外问题视而不见或随意搪塞过去, 我们损失的会是学生创造性学习和思考的良机。

因此重视实验教学, 善待实验中的意外, 抓住这些课堂生成激发学生探究的欲望, 启迪学生创造性思维, 激发学生学习兴趣, 可以大大提高课堂教学的有效性。

对“渗透现象”演示实验设置的探讨 第8篇

1. 半透膜的选择

教材选用的是一种半透膜———玻璃纸即赛璐玢, 学生没有接触过, 且很难买到。在具体操作时可以用花生种皮、鱼鳔或卵黄膜代替。笔者在实验室用的是鱼鳔, 简便易得且面积大利于捆绑, 渗透作用发生得比较快。

2. 长颈漏斗的选择

长颈漏斗口的直径较大捆扎半透膜较困难, 在操作中, 常出现捆扎不严或半透膜破损的情况, 且所绑半透膜受到蔗糖溶液的压力而下沉, 影响液面高度的变化。通过漏斗颈向装置内加入蔗糖溶液也较困难。用烧杯注入, 容易溢出, 用滴管注入费时较长。我们在实验时用移液管代替长颈漏斗, 移液管直径很小, 在有限时间内液面上升较多, 现象明显。

3. 蔗糖溶液的选择

课本选择的清水和蔗糖溶液都是无色的, 即使液面上升也不易观察。笔者在操作时在蔗糖溶液中加一定量红墨水或蓝墨水, 实验现象清晰可见, 增强了实验的有效性, 也可用高锰酸钾—蔗糖溶液替代蔗糖溶液。

4. 实验方案的设置

教材中的实验装置就一套即:倒置漏斗内是一定浓度的蔗糖溶液, 膜外是清水的实验组, 不能推理说明渗透作用发生所需的两个必要条件, 也不利于对学生讲述有关实验设计的基本原则。如:对照原则、单因子变量原则等。我们增设了对照实验以增强说服力。

(1) 对照实验1:自变量为是否具有半透膜。

如下图1所示:A组和B组的膜内都是一定浓度的蔗糖溶液, 烧杯内的溶液为清水, 不同的则是A组用鱼鳔膜, 而B组用塑料纸隔离蔗糖溶液和清水。设置好后都用铁架台固定好并调节好两个移液管的液面在同一适当高度, 各作上标记。请学生预测图1中两个装置最终的液面变化情况。等实验结果, 即A移液管内液面上升, B移液管液面基本不变出现以后, 引导学生通过A组和B组对照得出渗透作用发生的条件之一:必须具有半透膜。

(2) 对照实验2:再增加C、D两组实验组如下图2。

C组和A组的装置是一样的鱼鳔膜, 蔗糖溶液和清水的摆放位置恰好相反。D组鱼鳔膜内外都是同样浓度的蔗糖溶液。设置好后都用铁架台固定好, 调节三个移液管的液面在同一适当高度, 各作标记。请学生参考A管液面变化, 预测图2中C、D装置液面的变化。实验结果是C移液管液面下降, D移液管液面基本不变。A组和C、D组之间对照使学生理解渗透作用发生的另一个条件:半透膜两侧的溶液必须具有浓度差。课堂上实验操作可以四组实验同时进行, 分析时则采用AB对照, ACD对照。由学生分析结果和对照的目的, 既演示了实验, 又贯穿了实验设计的基本原则, 可谓理论与实践的完美结合。

摘要：演示实验是教师在课堂上结合教学内容进行的实验, 它是学生观察和获得感性认识的重要源泉, 是一种直观教学手段。“渗透现象”是高中生物学中的经典演示实验, 课本上此实验的装置有明显的优点, 但也给我们留下思考和创造的空间。

关键词：渗透现象,实验设置,探讨

参考文献

[1]生物必修1《分子与细胞》.人民教育出版社, 2007, (第二版) .

[2]胡寿根.渗透实验材料的实践和探索[J].生物学教学, 2006, (8)

实验现象 第9篇

本实验发音人两名, 分别录制普通话和寿县方言。第一位普通话发音人, 女性, 为同济大学英语专业硕士研究生, 黑龙江人;第二位方言发音人为本文作者, 女, 出生于寿县, 在寿县生活学习近18年, 会说寿县话和普通话, 父母及亲属都是本地人。由于普通话的卷舌韵母自成音节, 不能和声母相拼, 故普通话中含卷舌韵母的字非常少, 在此特选了“耳”“而”“儿”“二”四个卷舌韵母字和“阿”, “鹅”两个平舌韵母字进行研究。至于儿化韵并不是单韵母, 在此本文不予考虑。

录音结束后, 我们对录音进行了语音标注, 提取每个词的卷舌韵母语图, 波形图和共振峰。由于卷舌韵母在声学上最显著的特征为第三共振峰的下降, 因此F3的变化趋势可作为区分卷舌韵母的声学参数之一, 观察寿县方言中卷舌韵母的F3变化趋势, 我们发现, 在方言中, 卷舌韵母发生了明显的变化。

以上四图是从方言发音中截取的卷舌韵母的语图, 波形图和共振峰。观察图1, 2, 3, 4, 我们可以看出寿县方言中的卷舌韵母ɚ的第三共振峰基本保持平稳, 已无下降趋势, 这说明在寿县迎河方言中, 卷舌韵母同普通话中相应的卷舌韵母不同, 它发生了变化。比较图1, 2, 3和图4, 卷舌韵母ɚ和平舌韵母ə第三共振峰变化趋势相同, 都基本保持平稳, 已无下降趋势, 这说明在寿县方言中, 卷舌韵母ɚ并入平舌韵母ə。

图5, 6是从方言发音中截取的卷舌韵母ɚ和平舌韵母a的语图, 波形图和共振峰。观察图6, 我们可以看出寿县方言中的卷舌韵母ɚ的第三共振峰基本保持平稳, 已无下降趋势, 这说明在寿县迎河方言中, 卷舌韵母同普通话中相应的卷舌韵母不同, 它发生了变化。比较图5和图6, 卷舌韵母ɚ和平舌韵母a的共振峰位置和变化趋势基本相同, 这说明在寿县方言中, 卷舌音二读成平舌音阿。

通过观察寿县方言中卷舌韵母和平舌韵母的语图和共振峰, 我们可以得到以下结论:寿县方言中的卷舌韵母与普通话中相应的卷舌韵母有很大区别, 而它的声学特征与方言中的平舌韵母基本相同, 卷舌韵母发生平舌化现象。在寿县方言中, 卷舌韵母和平舌韵母没有明显区别, 其卷舌韵母[ɚ]并入平舌韵母[ə]和[a]。

参考文献

[1]孟庆惠.安徽省志·方言志[M].方志出版社, 1997.

[2]周佳程, 于水源.普通话儿化音的共振峰测量及分析[J].第八届中国语音学学术会议, 2008.

[3]赵嫚.寿县迎河方言语音系统[J].中文自学指导, 2009.

[4]王钰, 杨善根.寿县方言特点例析[J].牡丹江教育学院学报, 2010.

实验现象 第10篇

一、忽视操作事项

每个学生实验都有明确的实验目的和一定的操作顺序以及特别的注意事项。因此准备充分是学生实验成功的前提。初中科学实验活动册中的分组实验, 我们大多进行验证性实验。这些实验的基础理论知识都已学过, 操作过程和方法也都由老师演示过, 所以部分学生自认为已有把握, 而产生轻视心理。如果不组织学生进行课前预习, 很容易导致实验目标不明确, 操作步骤不了解, 甚至连测什么量什么都不清楚。实验开始后, 学生要么在一边袖手旁观, 要么一味模仿同学, 要么看着实验报告“照方抓药”, 边看边做。这样做不但实验难以达到目的, 而且还经常损坏仪器, 甚至出现事故。

比如学生在进行氧气性质的实验时, 铁丝在氧气中的燃烧现象往往使他们神情振奋, 然而让他们说出实验现象, 则不知所云。为此, 教师仍有必要组织学生进行预习, 明确实验目标, 分析实验原理, 理清实验程序, 获取实验信息, 明确各步实验所需的仪器、药品, 清楚观察什么现象, 应获得怎么样的实验结论, 牢记实验应注意的事项等。同时在具体的实验教学中还应积极培养学生的观察能力, 一般说来, 初中学生对新鲜事物充满好奇心, 是很乐于观察的, 但他们的观察往往带有盲目性, 在很多场合下实际是看“热闹”, 所以在平时的实验教学中要有意识地培养学生的观察方法。

二、好玩而不专心实验

大多数学生对科学实验都隐藏着不同程度的“好玩”心理, 对分组实验的积极性停留在好看好玩上。他们对仪器的外形产生了兴趣, 对怎么玩发挥了想象。另外, 实验中如燃烧、变色、放出气体、产生沉淀、放出热量以及电学实验中灯泡亮、电机转等都使他们兴奋不已。大多数学生仅仅好玩, 不加思考, 往往就充当了一个看热闹的角色。

在进入实验室前得将电路图设计好。具体做法可以提前培训好各实验小组长, 组长设计好的电路图交老师检查, 并给予指导, 而后各组员交小组长检查和指导。让小组长帮助组员纠正错误, 教学相长, 有利于透彻地理解知识, 同时也是“培尖”的有效措施, 使不同层次的学生都有提高, 而且老师也轻松多了。

三、不认真思考, 抄袭实验结果敷衍了事

实验时不尊重事实, 任意涂改实验数据, 敷衍了事, 这在实验中是最不可取、最应该受到严肃批评的态度。对于极少数顽固不化的学生一定要严肃批评, 指明利弊, 并在课后命其重新认真补做实验。学生只有科学对待实验, 实事求是, 才能培养和提高运用知识解决实际问题的能力。

四、操作随意, 不按实验步骤

良好的实验习惯是促进实验成功的重要环节。科学实验要求按正确的操作方法和实验步骤、实验规则进行。从学习实验内容, 明确实验目的, 填写实验报告, 到检查实验用品是否齐全, 仪器是否完好, 规格是否符合要求, 实验步骤是否正确, 取用药品是否适量, 观察实验现象是否正确, 处理废料是否符合规定, 到实验完毕仪器整理、清洗是否符合要求, 这都是从细微处培养学生实事求是、严谨认真、细致耐心的科学作风的重要内容。否则, 马马虎虎、粗枝大叶, 不仅不能达到实验的目的, 而且还有可能造成实验事故。

实验中我们要求每个学生养成良好的实验习惯。例如实验时必须将一切杂物像火柴梗、废纸等都要放在废缸中, 发现随地乱扔者一定要严肃处理, 否则就有可能将这种不良习惯带到后续的学习, 甚至今后的工作中去。

五、缺乏动手能力

有始有终地完成某一学习任务是培养良好习惯和坚强意志品质的最有效的途径, 也是完成学习任务的最基本的保证。

有些同学在实验前兴趣高涨, 大多能积极动手, 然而在即将结束时却常常表现出意志力薄弱、丢三落四、逃之夭夭。具体表现主要有:实验材料乱丢乱放, 废品不入缸, 仪器不整理, 实验数据不及时填写, 实验报告不完成, 缺乏良好的实验习惯。针对这些现象, 笔者在分组实验中分别责任到人, 每组设定管理员, 由管理员协助整理和检查实验仪器, 填写报损清单, 同时设定实验报告填写监督员, 即采用“人盯人”战术, 迫使其“循规蹈矩”。

《超光速现象观测》的实验设计 第11篇

关键词：超光速；观测；实验设计

1 实验原理

1.1 对麦克斯韦方程组的正确解读——光速相对不变原理

通过电动力学我们知道，电场与磁场相对运动会产生电磁波，并向外辐射。电磁波的速度与电场或磁场的运动速度无关。与其它物体的运动速度无关。然而电磁波之所以会产生，电场与磁场缺一不可，亦即电场与磁场此时应当作为一个系统或说一个物体对待，其“静止”参考系坐标原点是电场与磁场交变的中心。则，对于麦克斯韦方程组的正确解读——光速相对不变原理：光线以固定的速率c离开“静止”物体。即真空中光线相对于光源的速率为c。

1.2 光线传播的微观描述

光子在前行的途中遇到物体表面的原子发生反射，或遇到介质中的原子发生折射的过程分为：①不完全受激吸收。②不完全自发辐射。描述如下：

①不完全受激吸收。

光子遇到原子时，以原子为静止参考系原点，入射光子的速度作矢量修正。原子吸收光子的能量，跃迁到“准”高能级。称为不完全受激吸收。准高能级不稳定，迅速进入不完全自发辐射过程。此过程的时间间隔在宏观上表现为光线在介质中的传播速度小于c。

②不完全自发辐射。

准高能级原子跃回原来的能级，辐射出相对于自己速率为c的光子。此过程中原来的“快”光子的动能损失被原子获得，宏观表现为光压。“慢”光子的动能则靠降低光子的频率来补充，表现为红移。原子“吸收-辐射”光子成为“新”光源，并表现出宏观上的反射、折射规律。

1.3 光速相对不变原理的宏观描述

真空中，“静止”光源以速率c发射光线，相对于光源运动的观测者将观测到不同的光速。相对于光源运动的物体或介质，反射或折射后的光线红移，速率相对于物体或介质为c。

光线在“静止的”介质中都是以确定的速度运动，无论这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。不同速率的光线在接触介质时迅速被“同化”。相对于介质运动的观测者将观测到不同的光速。

“相对于介质运动的观测者将观测到不同的光速。”这句话反过来以观测者为静止，则表现为运动的介质具有“携光”效应。已在1859年斐索的流水实验被验证。

2 实验设计

上述实验原理可知，要想捕捉“超速”光线，必须要在其被介质“同化”之前方有可能。所以实验要在真空的环境里进行。以下为实验设计及结果预测：

①真空室中垂直方向旋转的旋臂两端距旋臂中心等距离放置两个光源向对面墙壁垂直发射光线。

②转动旋臂，两个光源发射的光线在墙壁上绘出重叠的圆形。

③靠近旋臂垂直放置一块玻璃，使绘制左半圆的光线穿过玻璃。

④旋臂缓慢转动时，左右两个半圆的半径相同。

⑤加快旋臂的转动，透过玻璃的光线绘制的左半圆半径不变，直接投射在墙上的光线绘制的右半圆半径增大。

3 预测结果的分析

绘制右半圆的光线矢量叠加了光源的线速度，为“快光”。所以随着光源线速度的增大，右半圆的半径增大。绘制左半圆的光线在透过玻璃后，光速恢复正常。所以左半圆的半径不随光源速度变化而发生改变。

4 系统误差及有效观测

旋臂旋转产生的形变差异会使两个光源光线的轨迹形成一条圆形的光带。由于左右半圆均由两个光源共同绘制，所以形变差异可以不计。

在墙壁上放置感光底片，从旋臂静止到旋转至最大速度对两个光源的光线感光。

若旋臂全长32cm，光源最大线速度为200m/s，底片距旋臂30m。底片感光的右半圆光带将比左半圆光带要宽0.000013mm。

光源线速度越大，底片距旋臂越远，左右两半圆的光带宽度差异越大。

5 思辨解析

在终于完善了各项细节，完整了这个理论，我觉得——她很美。尽管尚未被实验验证，但是我的物理直觉——她，是真实的。

她完美地解决了麦克斯韦方程组在伽利略变换下不具协变性的矛盾，换一个角度才发现：原来，“绝对静止”不是在外面，不在宇宙的某一处，而是在自己。

如果非要给她起个名字，我愿称她为“还原论”。

5.1 绝对参考系——“以太”

如本文开头所述，把电磁场交变的中心为静止参考系原点，得出光速相对不变原理。

现在我们退回一步，由联立求解麦克斯韦方程组得到：无论相对于磁场还是电场，所产生的电磁波的速度是相同的。可是磁场和电场又是相互运动的，如果以磁场为原点随电磁波运动，这时在中心点观察电磁波的运动是怎样的呢？

可以这样理解，电磁波是一种波，本身存在相变。以磁场为原点随电磁波运动，在中心点看到的是随着电磁波运动同时在此方向上下波动。反之，以电场为原点的运动亦然，只是相位相反。

所以这个结论本身并不矛盾，完整的描述应该是：无论相对于磁场还是电磁，所产生的电磁波相应的“相位”速度是相同的。相位速度相对于交变中心做超光速曲线运动，在电磁波传播方向上的速度投影等于光速。

人们一开始忽视了相位运动，认为麦克斯韦方程组只能对一个绝对参考系——“以太”成立，引入了“以太”这个概念。此时违背了奥卡姆剃刀“如无必要，勿增实体”的原则。光速相对不变原理剃掉了第一个不必要的概念——以太。

5.2 洛伦兹变换

有绝对参考系就有绝对速度，人们开始测量地球的绝对速度，太阳光迈克尔逊——莫雷实验由此诞生。

可是无论怎么测，地球的绝对速度始终为0。

洛伦兹对此现象进行解释，认为物体在运动方向尺寸变短，而我们本身随地球运动，所以无法测得变短的量。

这个解释产生了洛伦兹变换。这其实是一种不讲理的自证，科学家有时候也会不讲理。

由“还原论”可知，无论入射光线的速度为何，在经过分光镜反射、透射后都会被同化为一个速度，事实上太阳光线在入射之前就已经被地球大气同化了。

锋利的奥卡姆剃刀剃掉了第二个无用的公式——洛伦兹变换。

5.3 “尺短钟慢”

洛伦兹变换是用以补偿不存在的地球绝对速度而产生的，其中有一个时间改动没有合理的解释。

爱因斯坦思考运动系统中光程的变化，以对麦克斯韦方程错误的解读为基础，引入“运动的时钟变慢”为这个改动找到合理的解释。

仔细研究真空中运动系统中的光程变化会发现，垂直于运动方向的光程变长，平行于运动方向的往返光程不变，而返回的单程更是会变短，有悖（自我矛盾）。

这样一个“时钟变慢”的补丁引发诸多矛盾。

由还原论可知，真空中，光线矢量叠加光源的速度；介质中，与车厢共同运动的空气具有携光作用。这些推理只需要对光线传播的微观过程详加考察就可以得出，不需要引入任何的假设。

寒光一闪，第三个。

5.4 同时性在不同参考系中的非同时效应

单单说着都拗口。可是为了平息时钟变慢引起的动乱，这个必须有。

相对论的补丁就这样一个接着一个越来越多。

非同时效应立马引发另一个问题——因果律悖论。

“非同时性不会改变因果律！”科学家又开始不讲理了。

手起刀落，第四个。

5.5 光速不变

似乎有些累了，我们暂时放下手中宝刀。

证明光速不变的四项事实中的太阳光迈克尔逊——莫雷实验已经分析过，我们来看其他三个：

①恒星光行差都长期保持不变。

②恒星都是一个一个的小圆点。

③恒星都静止。

这三个事实其实是一回事儿：宇宙空间中稀薄的原子让恒星发出的光很快被同化。

看来还要动刀，第五个。

5.6 空间弯曲

“小空啊，轮到你了。”

空间说：“我招谁惹谁了？”

惠能说：“本来无一物，何处惹尘埃？”

我说：“我有宝刀在手！”

你说：“莫急动刀，先看看咋回事。”

……好吧，就让我们来看看爱因斯坦与空间不得不说的那些事儿。

在洛伦兹变换时，在运动方向上物体的尺寸变短就已暗含空间弯曲。匀速圆周运动、匀加速直线运动及有引力存在的静止参考系等效。匀速圆周运动的瞬时与垂直于引力方向的匀速直线运动等效。所以物体的尺寸在垂直于引力的方向上变短，光线在引力方向上发生红移，这种现象称为空间弯曲。

可是，首先我们无法理解什么都没有的空间是如何被弯曲的。其次，垂直引力方向的空间弯曲，那平行于引力方向的空间怎么办？

三维空间只能在四维空间里弯曲。”四维空间？什么东西？

至于引力红移，还原论认为真空中光线的速度相对光源不变，而运动的光有质量，必然要受到引力的作用。速度不能改变，只能靠减小频率来抵偿在引力场中势能的改变。

相对论和还原论就好比地心说和日心说。地心说能够正确地描述绝大多数星体的运行，偏就那么几颗行星调皮捣蛋不听话，只好鼓捣出各种补丁。日心说就非常简洁，但是普适，所有的星体都在一个理论下该干啥干啥。

相对论认为光是第一性的。光程变长，时间就要变慢。光拐弯了，那空间就得弯曲。这涉及物理的哲学理念。

还原论认为信息是宇宙的第一要素，比如说“无”，啥都没有，没有时间、空间。但它是一种状态，是信息，可以独立于其他要素单独存在，而其他要素却不能够脱离信息而存在。然后是时间、空间、能量、物质依次向下。光作为能量存在于时空当中，“级别”要低于时空。不能因为光程变长就改时间，光拐弯就弯曲空间，空间不是你想弯，想弯就能弯。

关于这些个宇宙要素之间的那些事儿，就是另外一个故事了。

那说爱因斯坦他咋就恁执着呢？究其根源在于对麦克斯韦方程的错误解读。

马云说：“一个游戏让你感到痛苦，说明你的玩法错了。”同样的道理，一个有效、正确的理论，它是真实的，它的计算结果是不会错的。基于这个结果得出的推论存在诸多矛盾，最后必须要靠硬性的定义来强加规制，那只能说明一件事：你对这个计算结果理解错了。

你默默地松开我的手……

5.7 极限速度和质能方程

物体相对于自己永远是静止的，所以宇宙间没有极限速度。

物体的质量表现只能依靠万有引力来测定。

物体向外放出能量而自身内能不变的话，质量是要有亏损的。运动可以减肥大概就是这个道理。

爱因斯坦质能方程E=mc2在核物理实验被证实存在质量亏损，成为相对论正确的又一佐证。

真实情况是这样吗？

先来看看用还原论是否能够推导出质能方程。

光是能量，静止时表现为物体内部原子的热运动，即内能。物体的质量与温度无关，所以静止的光没有质量。

在宇宙空间中以平均速率c运动的光的能量即其动能Ec=（Mc2）/2，M为光的运动质量。

设空间内有两个绝对零度静止物体A、B，质量均为M+m，此时每个物体的总能量就是自身质量具有的核能E'=HM+Hm，并设E=Hm。

A损失质量m后使自身获得c的速度改变，相对原参照系总能量Ea=HM+（Mc2）/2即物体质量核能与动能之和。

速度改变需要力，A与B相互作用改变自己速度的同时也改变了B的运动状态。则B相对于原参照系的总能量Eb=HM+E+（M+m）v2/2，并E=（M+m）v2/2+（Mc2）/2，即A损失的质量m转变成A与B的动能。

设其间没有内能改变，即动量守恒。则有Mc2=（M+m）v2。

物体A的质量与光的运动质量相同都为M，意味着绝对零度质量为M+m的静止物体损失质量M可使自身内能增加Ec，总能量E'=E+Ec即物体质量核能与内能之和。

这里需要提到一个假说：还原论认为光作为能量只有运动质量，与万有引力的作用是单向的。即光虽有运动质量但是不会产生万有引力，万有引力是具有静止质量的“物质”存在之后产生的。

追加势能补偿后总能量E'=E+2Ec，含义为携带内能运动不会产生更多的动能。

联立以上方程得到：E=mc2

5.8 红移错觉及宇宙的“可视半径”

光线在宇宙空间传播，被不同运动方向的分子不断地“加速”和“减速”，其能量不断衰减，表现在频率不断变小。

这种现象在宏观上产生红移的错觉，并且越远的天体红移越大。宇宙天体虽然在加速远离我们，但其速度远比我们估计的要小很多。

借助化学现象巧做气体分子扩散实验 第12篇

一、实验用品

2×20cm试管1支, 3号橡胶塞1个, 铁架台、十字架、铁夹各1个, 粗铁丝 (6cm) 1根。

脱脂棉、酚酞试纸、蒸馏水。

二、实验方法及现象

1. 取一支试管, 在试管的内壁上贴上一条用蒸馏水润湿的白色酚酞试纸条。

2. 取一个3号橡胶塞, 在其中间穿入一根粗铁丝, 然后在胶塞的小头端将铁丝用钳子弯成一个小钩, 在小钩上钩挂一团脱脂棉。

3. 用滴管向脱脂棉团上滴3～4滴浓氨水, 迅速将橡胶塞塞紧在试管口处 (如图2所示) 。然后将该试管用十字架、铁夹等固定在铁架台上。

1分钟后, 可观察到润湿的白色酚酞试纸条从上而下逐渐变红, 说明无色的氨气分子从上而下扩散。3分钟后润湿的白色酚酞试纸条全部变红, 说明氨气分子已经扩散到整个试管内。

三、实验说明

1. 脱脂棉浸入的浓氨水不要太多, 避免产生液滴落到试管底部, 影响实验效果。

2. 氨气使浸有蒸馏水的白色酚酞试纸条变红的原因是:脱脂棉内浓氨水挥发出的氨气溶于酚酞试纸上的水中使其显碱性, 酚酞遇碱变红。

3. 由于氨气的密度小于空气的密度, 浸有浓氨水的棉球悬挂在试管上方, 可以消除由于重力作用使气体下沉而产生的干扰。

4. 本实验涉及物理、化学知识, 通过实验可以培养学生的理科综合知识运用能力和理科综合实验能力, 有利于综合型人才的培养。

参考文献