导语：如何才能写好一篇化学中的数量级，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
一、分析初中生数学学习两极分化成因
（一）情感、态度不积极，意志薄弱
与小学阶段的学习相比，初中数学难度加深，教学方式的变化也比较大，教师辅导减少，学生学习的独立性增强。有的学生适应性差，表现出学习情感脆弱、意志不够坚强，抵制不了网络游戏等的诱惑。在学习中丧失信心，导致学习成绩下降。
（二）知识、技能掌握不扎实，基础薄弱
（三）思维过程、学习方法不适应，思维薄弱
初中数学出现了许多复杂的概念、公式、定理等。只靠机械的记忆和直观思维是不能完成的。小学习题与例题基本相似，而中学的习题与例题相比变化较大，即使学生上课听懂了，反应稍慢的同学课后仍不会做题。所以学生感到中学课程难度太大，上课稍一分心就听不懂了。
二、控制两极分化的策略
（一）培养兴趣，形成动力
兴趣是推动学生学习的动力，教学的最高境界就是让学生始终保持学习数学的兴趣。做到这一点，他的教学成绩一定是正态分布的，如果说有一点分化的话，那也是向优秀的方向分化。培养学生数学学习兴趣的教学策略很多，如创设问题情境，让学生产生求知欲望;照顾困难学生，让困难学生体验成功。
小组合作竞赛，营造学习竞赛氛围。夯实教学功底，提高教学艺术魅力。
（二）教会方法，学会学习
有一部分后进生在数学上费工夫不少，但学习成绩总不理想，这是学习不适应性的重要表现之一。教师要加强对学生的学习方法指导，一方面要有意识地培养学生正确的数学学习观念;另一方面是在教学过程中加强学法指导和学习心理辅导。
（三）培养思维，提高能力
要针对后进生抽象逻辑思维能力不适应数学学习的问题，从七年级开始就应当加强抽象逻辑能力训练，把教学过程设计成学生在教师指导下主动探求知识，生成知识的过程。这样学生不仅学会了知识，还学到了数学的基本思想和基本方法，培养了学生逻辑思维能力，为进一步学习奠定坚实的基础。
（四）师生和谐，以生为本
【关键词】初中数学两极分化不良心理
新课标要树立“全面发展观”，既要注重发展学生的个性，又要面向全体学生。在初中阶段，学生数学学习成绩呈现出两极分化的趋势，这显然违背了培养全面发展的创新型人才的精神。造成这种现象的原因是复杂多样的，但主要原因是学生的心理因素导致的。下面笔者就学生的不良心理因素做一分析，然后从中寻求相应的解决办法。
一学生不良心理的形成及表现
由于升学压力的原因，教师一般只注重对学生数学知识能力的提高，而忽略了对学生心理素质的培养。学生对数学的不良心理主要有以下几个方面：
1.畏难心理
数学是一门研究数量关系和空间形式的科学，具有高度抽象性。数学的这种抽象特点，给学生带来了一定的麻烦，有些学生对数学敬而远之，甚至产生畏难心理，对数学的学习兴趣逐渐减弱，于是开始产生分化现象。
2.逆反心理
初中学生的心理发展尚未成熟，接受能力有限，当外界条件的影响超过这一限度时，他们的心理体验即会由饱和状态转入对抗状态，产生抵触情绪，这就是逆反心理。由于数学课程难度逐渐加大，给部分学生的学习带来了一定的困难，对老师布置的作业产生反感或抵触，缺乏学习数学的良好习惯和竞争意识。这些情况是导致学生在数学学习中产生两极分化现象的重要根源。
3.自卑和自弃心理
这种心理大致可以分为两种情况：（1）“读书无用论”思潮的影响。随着经济的发展，生活的宽裕，学生不愿吃苦，认为学不学一样，打工也可以挣钱。这些学生从内心深处对数学学习就有抵触情绪。（2）个别学生适应性和心理素质较差。本来成绩不错，但有一两次突然考差了，不是好好总结经验和教训，而是总觉得数学学习没有头绪，付出的劳动与成绩提高总不成正比关系，导致厌学，进而丧失信心。
二解决两极分化现象的对策
苏联教育家马卡连柯曾说：“教师的责任心首先体现在老师的爱心，老师爱学生，这种爱心使他能贴近学生的心灵，这种爱心使他有了一双慧眼，能发现每个学生的长处与短处。即使面对好学生也能及时发现他的不足，帮助他戒骄戒躁，不断进取；即使面对后进学生也能及时看到他的闪光点，鼓励他克服自卑，增强自信，在成功的道路上昂首前进。”由此可以看出，解决前述问题的最佳途径就是从学生的心灵入手，改善师生关系，激发学生学习兴趣，重视学生心理疏导，用爱的钥匙打开每一位学生心灵之锁。
1.用微笑拉近与学生的距离
2.用肯定融解学生的思想冰河
3.让数学学习充满乐趣
总之，在初中数学教学中尽管存在着较为严重的两极分化现象，但只要教师综合运用心理学和教育学等理论知识，主动去发现问题、解决问题，排除学生的心理障碍，并及时改进自己的教育教学方法，那么防止两极分化现象就不再是一个空谈的口号。
参考文献
一、关心学生，激发兴趣
在教学中，教师要关心学生，爱护学生，尊重学生，平时多和学生沟通，多和学生谈心，多和学生交流，走进学生的生活，了解学生的内心世界，经常鼓励学生，营造浓厚的学习氛围，使学生对数学有学习自信心和学习热情，使学生喜爱数学教师，信赖数学教师。只有这样才会唤起学生（尤其是学困生）学习数学的信心和兴趣。
二、动手操作，适时鼓励
数学知识比较抽象，逻辑性比较强，小学生正处在从具体形象思维向逻辑思维过渡的时期，让学生动手操作，多种感官参与，可以有效地强化学生（尤其是学困生）的思维和记忆，有利于提高学生的学生成绩。不管是优秀生还是学困生，教师都要适时地对他们的学习情况进行鼓励。鼓励多了，表扬多了，学生学习的成就感就大了，学习动力也充足了。
三、转变教法，主动学习
四、吃透教材，灵活驾驭
对于课改教材，教师一定要吃透、悟透，充分领会教材编排的特点与意图，把握新教材的脉络，能深“潜”进去，同时又能“跳”出来，这样便能用活教材，教活教材，提高驾驭教材的能力。而且还要注意各个知识点之间的内在联系，把知识点归纳总结成网络图，让学生在头脑中形成清晰的认识。
五、尊重差异，因材施教
教师要承认、尊重学生间的差异，因为差异是客观存在的，是不以人的意志为转移的，十个指头也有长短，我们不能硬拿那个短的和长的比，使学生觉得不论我怎么跳也是够不到那个桃子的，并因此失去学习的信心，变得更差。教师要分层要求，对于在数学学习上有困难的学生要从最基本的问题严格要求，比如基本的计算、概念、算理要求他们必须会，夯实基础，避免他们掉队。太难解决的问题可以不做更高的要求，保障每个学生得到基本的、正常的、和谐的发展。对于不同的学生，根据知识内容，做出具体的分析和教学对策，在充分调查分析的基础上，采用分层教学模式，充分体现了“以人为本”“因材施教”的原则。
初中数学学习成绩两极分化呈现出比小学阶段更严重的趋势，后进生听占的比例较大，特别在初中二年级下学期表现得尤为明显，这种状况直接影响着教学质量的提高。那么，造成两极分化比较严重的原因是什么？如何预防两极分化？本文结合自己的教学实践作一些粗浅的探讨。
一、造成两极分化的主要原因
1、学生缺乏学习数学的兴趣和学习意志是造成分化的主要内在心理因素。对于初中学生来说，学习的积极性主要取决于学习兴趣和克服学习困难的毅力。学习意志是为了实现学习目标而努力克服困难的心理活动，是学习能动性的重要体现。学习活动总是与不断克服学习困难相联系的，与小学阶段的学习相比，初中数学难度加深，教学方式的变化也比较大，教师辅导减少，学生学习的独立性增强。在中小学衔接过程中有的学生适应性强，有的学生适应性差，表现出学习情感脆弱、意志不够坚强，在学习中，一遇到困难和挫折就退缩，甚至丧失信心，导致学习成绩下降。
2、学生掌握知识、技能不系统，没有形成较好的数学认知结构，不能为连续学习提供必要的认知基础。相比小学数学而言，初中数学教材结构的逻辑性、系统性更强。首先表现在教材知识的衔接上，前面所学的知识往往是后边学习的基础；其次还表现在掌握数学知识的技能技巧上，新的技能技巧形成都必须借助于已有的技能技巧。因此，如果学生对前面所学的内容达不到规定的要求，不能及时掌握知识，形成技能，就造成了连续学习过程中的薄弱环节，跟不上集体学习的进程，导致学习分化。
3、思维方式和学习方法不适应数学学习要求。初二下学期是数学学习分化最明显的阶段。一个重要原因是初中阶段数学课程对学生抽象逻辑思维能力要求有了明显提高。而初二学生正处于由直观形象思维为主向以抽象逻辑思维为主过渡的又一个关键期，没有形成比较成熟的抽象逻辑思维方式，而且学生个体差异也比较大，有的抽象逻辑思维能力发展快一些，有的则慢一些，因此表现出数学学习接受能力的差异。除了年龄特征因素以外，更重要的是教师没有很好地根据学生的实际和教学要求去组织教学活动，指导学生掌握有效的学习方法，促进学生抽象逻辑思维的发展，提高学习能力和学习适应性。
二、减少学习分化的教学对策
1、培养学生学习数学的兴趣。兴趣是推动学生学习的动力，学生如果能在学习数学中产生兴趣，就会形成较强的求知欲，就能积极主动地学习。培养学生数学学习兴趣的途径很多，如让学生积极参与教学活动，并让其体验到成功的愉悦；创设一个适度的学习竞赛环境；发挥趣味数学的作用；提高教师自身的教学艺术等等。
2、教会学生学习。有一部分后进生在数学上费工夫不少，但学习成绩总不理想，这是学习不适应性的重要表现之一。教师要加强对学生的学习指导，一方面要有意识地培养学生正确的数学学习观念；另一方面是在教学过程中加强学法指导和学习心理辅导。
3、在数学教学过程中加强抽象逻辑思维的训练和培养。要针对后进生抽象逻辑思维能力不适应数学学习的问题，从初一代数教学开始就加强抽象逻辑能力训练，始终把教学过程设计成学生在教师指导下主动探求知识的过程。这样学生不仅学会了知识，还学到了数学的基本思想和基本方法，培养了学生逻辑思维能力，为进一步学习奠定较好的基础。
4、建立和谐的师生关系。心理学认为，人的情感与认识过程是相联系的，任何认识过程都伴随着情感。初中生对某一学科的学习兴趣与学习情感密不可分，他们往往不是从理性上认为某学科重要而去学好它，常常因为不喜欢某课任老师而放弃该科的学习。和谐的师生关系是保证和促进学习的重要因素，特别要对后进生热情辅导，真诚帮助，从精神上多鼓励，学法上多指导，树立他们的自信心，提高学习能力。
（2）日日“清”。主要是通过抓学生作业的批改、讲评、纠错订正达到当天的知识能当天巩固，要求先批后三分之一的学生作业，让他们能及早得到订正和巩固。
目前，很多教师因为对数学教材内容缺乏深刻独到的研究与理解，对学情缺乏透彻的研究与分析，而导致教学效率低下。在这种情况下，一部分求知欲望强烈的学生往往利用家长为之购买的“数学同步训练”之类的辅导资料自觉学习数学，遇到不懂的地方还会主动向老师请教。可是，某些数学知识储备薄弱、学习兴趣不高的暂差生就会不知道从何下手，并由此产生厌学情绪。如此，则直接导致学生在数学学习课堂中出现非常明显的两极分化态势。那么，我们该怎样做才能改变这种两极分化的状况呢？
一、构建简洁高效的数学课堂，有效缩短“两极分化”距离
1.研读教材，把握教材
数学教师是否善于研读教材和把握教材，直接体现出教师对教材的解读能力。教师钻研把教材的程度越深，课堂教学就越简单和得心应手。
2.重视课堂教学的数学性特质
新的数学教学理念提倡生活问题数学化。那么，在教学过程中，如何将生活问题形成或者抽象为数学的本质，以此缩短学生之间的两极分化距离呢？
（1）数学教学课堂中的实物数学化。以教学《生活中的负数》为例。我们可以首先向学生提供实物温度计，讲解下列概念：A，温度计中0°以下为负数；B，0°以上为正数；C，表示意义相反的数的概念。之后，引导学生在“实物――图形――符号”的认知过程中，由直观的、形象的温度计感知逐步上升为数轴的建立：将实物温度计运用多媒体投射到屏幕中，运用旋转的方式横放温度计，之后淡化温度计模型，显示温度计上的刻度，数轴随即建立。
（2）注重课堂教学的过程数学化。以教学《数学广角――搭配中的学问》为例。在教学“搭配衣服，感受有序”这一环节时，先让学生动手对多媒体中展示的不同季节的衣服裤子的图片进行连线，以此感知有序搭配。然后，再将衣裤抽象为简单的符号，让学生连线，引导学生比较哪种方法省时与简单，以此向学生渗透优化策略意识。最后引导学生运用数字的有序搭配来提高思维层次。
3.了解学情，帮助学生克服畏难心理
教师准确了解学情，在教学过程中，充分顾及到不同知识储备的学生，可以在很大程度上缩短学生两极分化的距离。韩老师在复习《退位减法》时，就充分体现了他有效把握学情的能力。他运用多媒体展示的6道题目中，有3道是退位减法的。
（1）请同学们迅速判断哪些是退位减法，哪些不是。（目的：培养学生敏感的数学知觉能力）
（2）动笔做，相互检查。把最容易算错的算式公布到多媒体显示屏中。同学们互相修改。要求：请你用一句话告诉做错题的学生应该注意的问题。
（3）改题的学生出一道退位减法题给做错题的同学做……
如此，学生在准确把握学情的前提下进行教学，学生很容易掌握学习中的重点，理解学习中的难点。
二、高效讲评数学作业，有效缩短“两极分化”距离
1.变“双基教学”作业讲评为“四基”作业讲评
作业讲评时，必须注重学生的下列诸多方面：（1）数学基础知识；（2）数学技能技巧；（3）数学学习态度；（4）数学学习情感；（5）数学学习态度；（6）数学价值观等。以此提高作业讲评的有效性，有效缩短学生之间的两极分化距离。
2.营造民主评氛围，变“独角戏”为“集体舞”
目前，数学课堂中盛行的“独角戏”作业讲评常常会给学生带来视听层面的疲劳和倦怠情绪的滋生，从而导致讲评效果不佳，加大学生两极分化的距离。所以，作业讲评时，应该放手让学生互相探讨作业错误的根源，以此启动学生的思维活动，减少学生作业出错的概率。
3.反思错题，变“改好错题”为“整理思路”
通常情况下，成绩优秀的学生常常善于学后反思，而学困生对于应该掌握的知识常常存在着“盲区”。由此而导致学生数学成绩两极分化。所以，指导学生在作业后加强反思显得特别重要。
分层教学要做到以下几点：
一、学生分层：
通过初一第一册一学期的了解和研究学生，根据学生的学习可能性水平，将学生分为A.B.C三类。
A类：数学基础好，思维能也较强，数学学习习惯良好，对学习数学兴趣较高，上期期末考试成绩在85分以上者。
B类：数学基础中等或者中下等，思维能力，数学学习习惯一般，对数学的兴趣不大高，上期期末成绩在60分-85分之间的学生。
C类：数学基础较差思维能力差，学习习惯较差，对数学很不感兴趣，上期期末成绩在60分以下者。
当然学生的分层必须是隐形分层，不能告诉学生，只要教师心中有数就够了，教学时教师就能够有针对性了。
二、目标分层：
针对不同层次的学生制定了不同的目标。
A类：学生要求基础更扎实，牢固。学习数学思维能力，学习数学习惯要更强，要在全班数学成绩排名中要更靠前，要争取成为数学尖子生，这就对他们提出了较高的要求，定期不定期给他们开小灶，鼓励和引导他们除了完成数学课本中的练习题、习题外，尽可能让他们多看多做一些课外数学资料，如：《天府数学》等。鼓励他们自学，归纳总结数学题型，数学方法，数学思想，多角度思考数学问题，并能提出数学问题，创新解题方法。
B类：抓“双基”，提高数学基础知识和基本技能，逐步提高思维能力，培养他们对数学学习的浓厚数学学习兴趣，从而向A类学生靠拢，鼓励他们多思考多问，教师应随时帮助他们解决问题。
C类：尽可能提高他们的基础知识。对他们采取多鼓励，耐心细致的辅导，尽可能让他们体验成功的喜悦，从而逐步提高对数学学习的兴趣。使他们能够合格。
三、分层施教：
另外教学过程中还要通过行成性评价，及时了解学生分层目标的情况，要求差异性、及时性和鼓励性，矫正、调节分层提高，根据行成评价结果及时采取纠正调节措施。对学生进行以其在原有知识水平上进步的大小作为评价学生学习成效的一个基准，这是分层教学的一个重要作用。在实际操作中要以分层测试成绩作为分层评价的基本依据，以学生自己每次分层测试的成绩作为纵向比较，考察各层次学生在本层次递进的程度，对各层次达标学生给予表扬，让有进步的学生及时递进到高一层次，鼓励学生向高层次努力，让所有学生在分层次测试后保持良好的上进心态，感受成功的喜悦，增强自信心。同时调整对学生的分层。
一、初中数学学习两极分化成因分析
2.方式方法不适应。才上初中的学生，对学习方式方法，还没有形成概念，意识差，有等、看、要的思想，一部分学生虽有着良好的学习习惯，但对中小学知识的衔接和学习方式方法的变化还不能很快适应，掌握不住学科的特点和学习的规律，这时如果教师不能及时指导学生，以适应新的变化，就会使一些学生跟不上学习的步伐而落后，进而造成对数学学习的畏惧心理，而放弃积极学习的态度，形成两极分化。
3.认知基础建立困难。相对小学数学而言，初中数学教材结构的逻辑性、系统性更强。首先表现在教材知识的衔接上，前面所学的知识往往是后边学习的基础；其次还表现在掌握数学知识的技能技巧上，新的技能技巧形成都必须借助于已有的技能技巧。因此，如果学生对前面所学的内容达不到规定的要求，不能及时掌握知识，形成技能，尽快建立认知结构，就会形成连续学习过程中的薄弱环节，跟不上集体学习的进程，导致学习分化。
4.思维展开困难。思维是数学的灵魂，随着教材内容的增加，要求学生具备一定的数形结合思维能力和逻辑推理思维能力，也就是说初中阶段数学课程对学生抽象逻辑思维能力要求有了明显提高，而八年级阶段的学生正处于由直观形象思维为主向以抽象逻辑思维为主过渡的又一个关键期，没有形成比较成熟的抽象逻辑思维方式，思维的展开更为困难。除了年龄特征因素以外，更重要的是这个时期，教师没有很好地根据学生的实际和教学要求去有效组织教学活动，指导学生掌握有效的学习方法，促进学生抽象逻辑思维的发展，提高学习能力和学习适应性。
二、初中数学学习两极分化对策探究
1.加强心理健康的指导，尽快适应身心发展。教师要多观察，多注意学生的身心变化，结合学生的年龄特征和心理特征，有针对性的对学生进行心理健康的教育，通过谈话、家访、活动、与学生交朋友等方式，充分掌握每个学生的基本情况和特点，把他们的注意力引导在学习上，让学生了解初中数学和小学数学的不同之处、中学学习和小学学习的不同方式，尽快适应中学学习，适应新的变化，跟上整体的进程。
2.培养数学兴趣，提高学习积极性。兴趣是推动学生学习的动力，学生如果能在学习数学中产生兴趣，就会形成较强的求知欲，就能积极主动地学习。培养学生数学学习兴趣的途径很多，如给学生介绍数学家的故事、有关数学趣事、让学生积极参与教学活动，把数学与生活中的实例结合起来等。
关键词：能力验证；化学需氧量；结果分析
1材料与方法
1.1项目及样品
本次比对监测项目水质中化学需氧量，其能力验证样品为购买正规厂商生产的有证标准样品，样品按照说明书和其他要求去储存、流转、发放，其均匀性和稳定性满足要求。
1.2样品发放
所发放的样品为20mL安瓿封装浓样，2个浓度水平，其中含有CODCr被测组分。各检测单位收到1支考核样，样品编号由EXCEL随机生成，要求检测单位按照所提供的作业指导书对样品进行检测和数据上报。
1.3检测方法
本次比对试验，各检测机构采用重铬酸盐法、快速消解法。
1.4结果评价
评价结果参照《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》（CNAS-GL02），采用四分位数稳健统计方法进行统计，用Z比分数对盲样测定结果进行判定，Z分值的公议值来自所有参加检测机构。Z的大小代表某检测单位的检测结果与中位值的偏离程度，符号“+”与“-”代表偏离方向。Z比分数越接近于0，表明该数据与总体样本的一致性较好。结果评价为：|Z|≤2检测结果为满意结果；2
|Z|
1.5y计方法
对能力验证中的所有检测结果进行统计计算，得到7个统计量，即结果总数，中位值，标准化四分位距，稳健变异系数，极小值，极大值和变动范围。Z比分数：检测单位的检测结果减去中位值除以标准化四分位距。对两组浓度分别计算出每个检测单位相应的检测机构间的Z比分数，并据此评价出每个参加检测机构的能力。
2结果与讨论
2.1检测结果统计分析
（1）基本概况
在此次能力验证活动中报出比对试验参加检测的检测机构应有48家，完成并上报检测结果的48家。
4家单位检验结果为非满意，其余44家为满意，占参加检测单位的91.7%。
（2）CODCr检测方法分布情况
本次参加单位使用的检测方法分布情况见表2，使用《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法GB11914-89）》的单位最多，比例为95.8%。
（3）CODCr仪器设备分布情况
本次参加能力验证的单位使用的仪器设备分布情况见表3，使用的仪器有：节能油浴CODCr恒温加热器、CODCr自动消解回流仪、六联电阻炉、智能CODCr速测仪共4种。其中CODCr自动消解回流仪、节能油浴CODCr恒温加热器所占比例高达92.8%，分别是50%、42.8%。
（4）水质中化学需氧量能力验证Z比分数图（如图2）
2.2检测中存在的问题
从不同样品浓度水平考核结果来看，低浓度样品比高浓度样品满意率低，应提高低浓度样品的检测水平。原始记录和结果报告单发现以下问题：
（1）检测报告中三级审核不到位，存在数据填写不规范、校核人不签字等情况，建议各检测机构加强三级审核，保证检测数据的质量。
（2）某些检测机构原始记录设计内容信息不全。如原始记录中无检出限信息；COD无标定记录。各检测机构应继续完善原始记录的信息，保证溯源。
（3）原始记录填写不规范、信息填写不全。如未填写检测机构空白信息；检出限单位报错；COD未填写重铬酸钾浓度；前处理填写不清楚。
（4）数据保留位数不满足要求。如测定值有效位数保留不对；a、b、r值保留位数不对。
（5）数据不合理或无法溯源。如个别检测机构COD原始记录硫酸亚铁铵5次标定结果完全一样；无质控样数据，但结果报告中填了质控样信息等。
2.3结论
本次能力验证活动中，绝大多数检测机构检测结果为“满意”，少数检测机构检测结果为“不满意”、“有问题”。建议有“不满意”、“有问题”的检测机构应认真检查、查找原因、制订纠正措施，有效整改从而确保检测结果的准确可靠，进一步提高技术能力水平。同时，从对本次能力验证计划的结果分析后认为：
（1）能力验证计划是一项技术性较高的工作，需要由专门机构组织和严格管理，其结果可信度高才能促进检测机构自愿参与的积极。
（2）在结果判定时，首先应判定本次能力验证结果是否正常，并注意量值的溯源性，利用样品的标准值和不确定度，以及该方法规定的允许误差全面考虑，会更合理、科学、准确地对每个检测机构作出判定，更能被所有参加能力验证的检测机构认可。
[1]倪京平.检测机构能力验证结果的分析和比较[J].现代测量与检测机构管理，2006，2：38-39.
1．在物理知识方面的要求：
（1）知道一般分子直径和质量的数量级；
（2）知道阿伏伽德罗常数的含义，记住这个常数的数值和单位；
（3）知道用单分子油膜方法估算分子的直径。
2．培养学生在物理学中的估算能力，会通过阿伏伽德罗常数估算固体和液体分子的质量、分子的体积（或直径）、分子数等微观量。
3．渗透物理学方法的教育。运用理想化方法，建立物质分子是球形体的模型，是为了简化计算，突出主要因素的理想化方法。
二、重点、难点分析
1．重点有两个，其一是使学生理解和学会用单分子油膜法估算分子大小（直径）的方法；其二是运用阿伏伽德罗常数估算微观量（分子的体积、直径、分子数等）的方法。
2．尽管今天科学技术已经达到很高的水平，但是在物理课上还不能给学生展现出分子的真实形状和分子的外观。这给讲授分子的知识带来一定的困难，也更突出了运用估算方法和建立理想模型方法研究固体、液体分子的体积、直径、分子数的重要意义。
三、教具
1．教学挂图或幻灯投影片：水面上单分子油膜的示意图；离子显微镜下看到钨原子分布的图样。
2．演示实验：演示单分子油膜：油酸酒精溶液（1∶200），滴管，直径约20cm圆形水槽，烧杯，画有方格线的透明塑料板。
四、主要教学过程
（一）热学内容简介
1．热现象：与温度有关的物理现象。如热胀冷缩、摩擦生热、水结冰、湿衣服晾干等都是热现象。
2．热学的主要内容：热传递、热膨胀、物态变化、固体、液体、气体的性质等。
3．热学的基本理论：由于热现象的本质是大量分子的无规则运动，因此研究热学的基本理论是分子动理论、能的转化和守恒规律。
（二）新课教学过程
1．分子的大小。分子是看不见的，怎样能知道分子的大小呢？
（1）单分子油膜法是最粗略地说明分子大小的一种方法。
介绍并定性地演示：如果油在水面上尽可能地散开，可认为在水面上形成单分子油膜，可以通过幻灯观察到，并且利用已制好的方格透明胶片盖在水面上，用于测定油膜面积。如图1所示。
提问：已知一滴油的体积V和水面上油膜面积S，那么这种油分子的直径是多少？
在学生回答的基础上，还要指出：
①介绍数量级这个数学名词，一些数据太大，或很小，为了书写方便，习惯上用科学记数法写成10的乘方数，如3×10-10m。我们把10的乘方数叫做数量级，那么1×10-10m和9×10-10m，数量级都是10-10m。
②如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面积为S，则d=V/S，根据估算得出分子直径的数量级为10-10m。
（2）利用离子显微镜测定分子的直径。
看物理课本上彩色插图，钨针的尖端原子分布的图样：插图的中心部分亮点直接反映钨原子排列情况。经过计算得出钨原子之间的距离是2×10-10m。如果设想钨原子是一个挨着一个排列的话，那么钨原子之间的距离L就等于钨原子的直径d，如图2所示。
（3）物理学中还有其他不同方法来测量分子的大小，用不同方法测量出分子的大小并不完全相同，但是数量级是相同的。测量结果表明，一般分子直径的数量级是10-10m。例如水分子直径是4×10-10m，氢分子直径是2.3×10-10m。
（4）指出认为分子是小球形是一种近似模型，是简化地处理问题，实际分子结构很复杂，但通过估算分子大小的数量级，对分子的大小有了较深入的认识。
2．阿伏伽德罗常数
向学生提问：在化学课上学过的阿伏伽德罗常数是什么意义？数值是多少？明确1mol物质中含有的微粒数（包括原子数、分子数、离子数……）都相同。此数叫阿伏伽德罗常数，可用符号NA表示此常数，NA=6.02×1023个/mol，粗略计算可用NA=6×1023个/mol。（阿伏伽德罗常数是一个基本常数，科学工作者不断用各种方法测量它，以期得到它精确的数值。）
再问学生，摩尔质量、摩尔体积的意义。
如果已经知道分子的大小，不难粗略算出阿伏伽德罗常数。例如，1mol水的质量是0.018kg，体积是1.8×10-5m3。每个水分子的直径是4
子是一个挨着一个排列的。
提问学生：如何算出1mol水中所含的水分子数？
3．微观物理量的估算
若已知阿伏伽德罗常数，可对液体、固体的分子大小进行估算。事先我们假定近似地认为液体和固体的分子是一个挨一个排列的（气体不能这样假设）。
提问学生：1mol水的质量是M=18g，那么每个水分子质量如何求？
提问学生：若已知铁的原子量是56，铁的密度是7.8×103kg/m3，试求质量是1g的铁块中铁原子的数目（取1位有效数字）。又问：是否可以计算出铁原子的直径是多少来？
归纳总结：以上计算分子的数量、分子的直径，都需要借助于阿伏伽德罗常数。因此可以说，阿伏伽德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁。它把摩尔质量、摩尔体积等这些宏观量与分子质量、分子体积（直径）等这些微观量联系起来。
阿伏伽德罗常数是自然科学的一个重要常数（曾经学过的万有引力恒量也是一个重要常数）。物理常数是物理世界客观规律的反映。一百多年来，物理学家想出各种办法来测量它，不断地努力，使用一次比一次更精确的测量方法。现在测定它的精确值是NA=6.022045×1023/mol。
（三）课堂练习
1．体积是10-4cm3的油滴滴于水中，若展开成一单分子油膜，则油膜面积的数量级是[]
A．102cm2B．104cm2C．106cm2D．108cm2
答案：B
2．已知铜的密度是8.9×103kg/m3，铜的摩尔质量是63.5×10-3kg/mol。体积是4.5cm3的铜块中，含有多少原子？并估算铜分子的大小。
答案：3.8×1023，3×10-10米。
（四）课堂小结
1．物体是由体积很小的分子组成的。这一结论有坚实的实验基础。单分子油膜实验等实验是上述结论的有力依据。分子直径大约有10-10米的数量级。
2．阿伏伽德罗常数是物理学中的一个重要常数，它的意义和常数数值应该记住。
3．学会计算微观世界的物理量（如分子数目、分子质量、分子直径等）的一般方法。由于微观量是不能直接测量的，人们可以测定宏观物理量，用阿伏伽德罗常数作为桥梁，间接计算出微观量来。如分子质量m，可通过物质摩尔质量M和阿伏伽德罗常数NA，得到m=M/NA。通过物质摩尔质量M、密度ρ、阿伏伽德罗常数NA，计算出分子直径
（五）说明
关键词：杂环化合物；设计；合成；摩擦学性能
中图分类号：TE624.82文献标识码：A
0前言
因此，依据油添加剂在摩擦化学中分子设计的思想，首先设计合成了一种新型不含硫、磷的氮杂环化合物添加剂，并利用傅立叶变换红外光谱仪、元素分析仪和核磁共振波谱仪定性分析了其结构，再通过油溶性试验考察了其在液体石蜡基础油中的溶解性能，最后通过模拟台架试验，初步考察了其摩擦学性能，期望为新型绿色油添加剂的研究提供试验依据。
1试验部分
1.1添加剂的设计与合成
1.1.1分子设计
1985年Kajdas［8］提出了摩擦化学中的负离子自由基概念，认为在边界条件下引发化学反应最重要的因素是外逸电子与剂作用而形成负离子，再与金属表面的正电荷点作用。但从结构上分析含氮杂环化合物，氮原子带有一对孤对电子，能直接和带正电荷的物质反应。在摩擦过程中，可以与金属原子的空d轨道络合，形成比较稳定的表面膜。环上的氮原子个数增加后，电子云密度增大，氮原子给出的电子形成的正离子过渡态更稳定，因此吸附速度更快，抗磨性也更好。但由于氮原子之间的拉电子效应［9］，使得当氮原子处于邻位关系时，存在空间位阻效应，影响与金属形成的中间体过渡态的稳定性，而当N原子处于对位关系时，彼此影响小，作用效果与单个氮原子相同。所以，含氮杂环化合物环上N原子的个数以及适宜的空间位置是其摩擦化学中分子设计的重要因素。
基于上述分子设计思想，设计了一种新型的含氮杂环化合物（见图1）：苯环和长链的烷烃保证了其对基础油的适应性，两个处于间位的氮原子和两个极性羰基的存在，使得其更易与金属表面相结合，形成更稳定的正离子过渡态，生成更致密的表面膜。
1.1.2合成
在800mL烧杯中加入155g邻氨基苯甲酸及170g甲酰胺，于110～134℃加热3h，160～170℃加热2h，反应完毕后慢慢冷却，然后进行水洗，在研钵中研细，过滤，干燥得白色针状结晶（1），产率约95％。向2000mL三口烧瓶中加入146g白色针状结晶（1）及1000mL1,4-二氧六环，搅拌升温至50℃，开始滴加500mL35％甲醛水溶液，在45min内升温至80℃左右滴加完成。溶液变成清亮，固体全部溶解，在此温度下继续反应20min，放置，过滤，干燥得白色针状结晶（2），产率约95％。将产物（2）分别与等量月桂酸进行酯化反应得到淡黄色蜡状固体产物，产率约60％，具体反应如图2所示。合成所用试剂除邻氨基苯甲酸为化学纯外，其余均为分析纯。
1.2油溶性
基础油：分析纯的液体石蜡，100℃、40℃的运动粘度分别为4.27mm2/s、21.20mm2/s。添加量以质量百分数计（以下相同）。将添加剂以某质量百分比（0.5％，1.0％，2.0％，4.0％）添加到液体石蜡基础油中，搅拌使其混合均匀，室温下静置一个月后观察溶解情况。
1.3模拟台架试验
采用济南试验机厂制造的MQ-800型四球试验机，按GB/T3142-92方法评定最大无卡咬负荷。
用磨损速率表示添加剂的抗磨性。先由测量的平均磨斑直径计算磨损体积，磨损体积［10］按下式计算：V=4.65×10-2D4-3.21×10-6WD
式中：V――3个固定钢球的磨损体积，mm3；
D――平均磨斑直径，mm；
W――负荷，N。
再按下式计算磨损速率［11］：V′=V/t
式中：V′――磨损速率，mm3/min；
用MMW-1P型双显式立式万能摩擦磨损试验机评定长磨磨斑直径，试验条件：电机主轴转速1500r/min；钢球为上海大南化工油脂有限公司生产，材料GCr15，Ф12.7mm，硬度59～61HRC。在245N下用HQ-1型环块试验机评定1％添加量时试油的摩擦系数，其中环是淬火CrWMn钢环(Cr：0.9％~1.2％，C：0.9％~1.05％，W：1.2％~1.6％，Mn：0.8％~1.1％，Si：0.15％~0.35％)，直径为49.24mm，高为12.7mm，块由45号钢制成，其尺寸为12.35mm×12.35mm×19mm，环的转速为600r/min；室温约20℃。
1.4磨斑表面的形貌观察
将四球试验后的钢球在石油醚中超声波清洗5min后，用日本JSM-6460LV扫描电子显微镜观察磨斑表面形貌。
2.1结构表征
红外光谱、元素分析及核磁共振分别是在美国Bio-RadWin1725X型傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、德国ElementarUarioELⅢ型元素分析仪及瑞士BrukerAV300型核磁共振波谱仪上测量。
元素分析，C21H30O3N2，实测值（计算值），C：69.75%（70.39％）；H：8.98%（8.38%）；N：7.22%（7.82%）。IR（KBr），γ：3034cm-1（ArH），1562～1249cm-1（ArC），2918cm-1（γas，CH2，CH3），2849cm-1（γs，CH2，CH3），1702cm-1（C=O），1611cm-1（C=N），1084cm-1（C－O），722cm-1（摇摆振动，(CH2)n，n>4）。13C-NMR(CDCl3)，δC：14.2μg/g(1C，-CH2CH3)；22.3～32.2μg/g(10C，-(CH2)10-)；67.5μg/g(1C，-CH2-O-(CO)-)；144.4μg/g、121.7μg/g、127.6μg/g、126.9μg/g、126.5μg/g、135.3μg/g(6C，[XC欧阳平0，+6mm。5mm；P])；148.0μg/g(1C，-N=CH-N-)；163.2μg/g(1C，-CH2(CO)-O-CH2-)；208.3μg/g(1C，-ArC-(CO)-N-)。
2.2添加剂油溶性试验结果（见表1）
2.3添加剂的摩擦学性能
2.3.1承载能力
图3为在液体石蜡基础油中加入添加剂后，最大无卡咬负荷随添加剂加入量的变化。从图3可以看出，液体石蜡基础油中加入添加剂后，最大无卡咬负荷明显提高；当添加剂加入量为1.0％时，最大无卡咬负荷达到490N，较基础油的294N提高近70％，但当加入量继续增加时，最大无卡咬负荷增加不甚明显。所以，添加剂适宜的加入量为1.0％。
2.3.2摩擦磨损性能
由表2可知，当液体石蜡基础油中加入添加剂后，钢球磨损量和磨损速率迅速减少了约一个数量级，尤其是在较少添加量（0.25%～1.0%）时，便能大大提高基础油的抗磨性，但当添加量继续增加（1.5%～2.0％）时，却对油品抗磨性的提高作用不大。这可能是因为当足够的添加剂分子在摩擦表面吸附形成致密的保护膜后，过量添加剂分子的存在会影响物理化学吸附成膜的质量。所以添加剂适宜的加入量为1.0％，此时磨损速率最小，抗磨性最好。表3是在1％添加量、长磨30min时钢球磨损速率随载荷的变化关系。
由表3可知，尽管随着载荷的增加，加有添加剂基础油和未加有添加剂基础油的磨损速率都增加，但在同等载荷下（196～294N），前者比后者约小了一个数量级。另外从扫描电镜结果图4、图5可知，加有添加剂的基础油的磨痕比未加有的要平滑得多，磨斑直径也要小得多，而且磨痕中可以清楚地看到添加剂沉积。由此可见，添加剂的加入提高了基础油的抗磨性能，从而改善了摩擦副表面的擦伤程度。
3结论
（1）以摩擦化学中油添加剂分子设计的思想为依据，合成了一种不含硫、磷的氮杂环化合物，并通过元素分析、FT-IR、13C-NMR对其结构进行了表征。
（2）通过油溶性试验和模拟台架试验考察了添加剂在液体石蜡基础油中的油溶性能和摩擦学性能，结果表明：添加剂在液体石蜡基础油中有着较好的油溶性能，并能显著增加基础油的承载能力、降低工况的磨损和减小摩擦系数，有效提高基础油摩擦学性能。
参考文献：
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