水的特性是什么？

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一、“水的特性探究”案例实验过程介�?
　　全球性的水样调查是美国新泽西州斯蒂文斯理工学院针寿年级臿2年级的高中生开展的一个项目。该调查活动每年举行两次，举行时间分别是每年的春季和秋季，活动需要在规定的时间内完成。该项目研究的主要目的有两个：探究水的物理特性和水的化学特性，评价水质，对全球的水质进行比较；把实验所得数据与其他人分享，通过所搜集的数据来寻找它们之间的关系并预测水质的未来发展趋势，完善水质的指标体系�?
通过这项活动，还可以给立法者在进行决策时提供法律依据。在活动中，学生将运用科学方法进行实验探究，并能够对水的结构和特性有一个更深刻的认识。由于案例过于庞杂，本文只节选了该案例中具有重要意义的探究水的物理特性和化学特性的实验部分加以介绍。如想阅读完整案例，请输入网址http://www.k12science.org/curriculum/waterproj/

　　waterchemistryactivities.shtml�?

　　本研究性学习活动组成：测试水的物理特性及水的化学特性�?

　　1.实验一：我们每天都离不开水，你知道水有哪些特性吗�?

　　l划分研究小组�?

　　v观察研究水的颜色小组�?

　　v观察研究水的形状小组�?

　　v观察研究水的味道小组�?

　　v观察研究水的气味小组�?

　　v研究水的力的作用小组�?

　　v研究水的化学特性小组�?

　　l 制订研究计划和研究方法�?

　　l 观察水�?

　　l 总结交流�?

　　v水的基本性质：水是一种没有颜色、没有味道、没有气味、透明的液体�?

　　v水的其他性质：水会流动、水有浮力、水占据空间、水是呈中性的、能溶解其他物质�?

　　v评价：学生自评、互评相结合�?

　　2.实验二：把水滴在硬币上会发生什么现象？水滴在荷叶上为什么会形成水珠？水龙头滴下的水滴为什么会呈圆形？

　　学生自由地分成几组，每一个小组准备好一枚硬币、一个滴管、一杯水以及一包纸巾。实验之前，老师让学生预测可以把几滴水滴在硬币上而不溢出，想象一下会有什么现象发生。老师提醒学生记下水滴最终过多而从硬币边缘溢出来时，总共滴的水滴数。评价方式：以实验报告的形式向全班汇报本组所有成员实验所得的数据。学生自评、互评相结合�?

　　在该实验中，学生可以观察到水表面凸起且往上鼓，知道了水滴在荷叶上形成水珠、水龙头滴下的水滴呈圆形都是由于水的作用力产生的效果，从而认识了水的表面张力。学生通过查阅书籍和互联网搜索，了解到水的表面有一层膜叫表面层，它处在气体与液体之间。液体表面层由于跟空气接触，与液体内部情况有所不同。表面层里分子的分布要比液体的稀疏些，也就是分子间的距离比液体内部的大一些。在液体内部，分子间的引力基本上等于斥力。在表面层中，由于分子间的距离比液体内部大，分子间的相互作用表现为引力。这种液体各部分间相互吸引的力，就叫表面张力。在表面张力的作用下，液体表面有收缩到最小的趋势，当表面张力大于水面上物体的重量时，物体就会浮在水面上�?

　　在实验的过程中，学生亲身体会到水的物理特性——水的黏合性。水整体上是呈中性的，实际结构表明，它是由带电的正负离子构成，被周围的其他带电的物质所吸引，这就是所谓的黏合。分子之间的黏合力很强，当与其他物质界面接触时，比如空气，就会形成黏合的表面并发生作用，即表现为表面张力�?

　　在观察到上述现象时，学生想到了以下几个问题�?

　　(1)临界点处水滴数量会随着硬币大小而改变吗�?

　　(2)临界点处水滴数量会因为硬币界面不同而改变吗�?

　　(3)临界点处水滴数量会因为硬币的新旧不同而改变吗�?

　　改用不同的液体（如糖水、盐水或者其他液体）做同样的实验，与使用普通水的实验结果会有不同吗�?

　　在探究的过程中，学生可以登录网站http://www.k12science.org/curriculum/

　　waterproj/waterchemistryactivities.shtml查阅相关资源链接，并向专家咨询相关问题，还可以与其他参与者进行在线讨论�?

　　3.实验三：水的物理特性有哪些？为什么放在水面上的纸会漂浮在水面上？把纸放在水面上的方法或角度不同会不会导致不同的结果？

　　学生自由分组，每个小组准备好一些纸、一个叉子、一个水杯或烧杯，还有一些纸巾。然后预测一下把纸放在水里会发生什么现象？学生把纸通过叉子上的弹簧轻轻地划入水面。尽量在水的表面上放多些纸，记下纸的数目。然后学生又试着使用不同的溶液（盐水，糖水以及其他溶液）重复做这个实验，与使用普通水的实验结果作对比研究。收集数据，同组的同学可以相互对照一下各自搜集到的数据。评�?
我们通过这个实验了解到水具有溶解其他物质的特性。通过查阅相关书籍了解到，水是由带正电的离子和带负电的离子组成，相当于一个小磁体，不停地吸引周围的离子（或分子）（图1）。因为能吸附其他带电的离子（或分子），所以就可以溶解其他物质，例如，水可以溶解糖。糖分子在特定情况下是带电的，糖分子的负极和水分子正极相吸引，水分子和糖分子在容器中不断运动，所以糖也就被溶解了，水也就变甜了。当两种物体混合在一起，就形成混合物。混合物有很多不同种类，分同构和异构。非均匀混合物质主要有两种类型，胶体分散体系和胶体悬浮体系。主要的区别在于混合物体的颗粒的大小不同。比如沙子和水混合就不能溶解而是悬浮的，刚开始混合物的性质还不能很快稳定下来，水分子会不断地冲击沙子颗粒，持续处于悬浮状态且不断在水里漂移不定，但最后会沉淀下去�?

　　

　　5.实验五：水的化学特性有哪些？水的酸碱性用什么来表示？如何测试水的酸碱性？

　　学生在互联网上搜索水的酸碱性表示方法是什么，在网上查阅到pH是什么，如何表示，如何检测以及如何应用等。老师指导学生使用pH试纸来测试水的pH值，但学生还是不能明白为什么pH值可以用来表示水的酸碱性，于是学生带着疑惑进行网络资源搜索�?

　　通过网上搜索了解到pH是拉丁文“Pondus hydrogenii”一词的缩写，用来度量物质中氢离子的活性。这一活性直接关系到酸性、中性和碱性特性。水在化学里是中性的，但它不是没有离子。某些水分子自发地分解：

　　H2O H++OH-，溶液氢离子的负对数叫pH值，是用来表示溶液酸碱度的一种指标�?

　　通常情况下，pH值是一个介�?�?4之间的数，当pH<7的时候，溶液呈酸性，当pH>7的时候，溶液呈碱性，当pH=7的时候，溶液为中性。可以通过pH试纸来测试水的pH值，可以说，任何物质都具有其自身的酸碱属性。pH量表如图2所示�?

　　

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　　通过对水的性质的探究，有利于多角度、多方面探究全球水质指标和水质问题。通过以上学习活动和实验，探究了水的物理特性和化学特性，对水质有了更深刻的了解，同时也提高了观察数据的能力，掌握了科学分析统计数据的基本方法，提高了处理数据的能力。另一个重要收获是：学生得到了群体合作的实际锻炼�?

　　此外，学生们在实践调研过程中还能学习到其他学科课程的一些基本知识。学生们通过实验活动和网络探究过程，体验到探索的成功，意识到自己智力的发展�?

　　二、案例实验过程对我们的启�?

　　综观整个研究性学习的过程，我们可以得到以下启示：

　　1、学生自己动手实验，激发了学生的学习兴趣和热情，使学习不再枯燥�?

　　2、从多角度展开实验研究，加深了学生对所学知识的印象�?

　　3、老师提供了相关的背景知识和相关资源链接，以及扩展练习和问题，启发学生思考更深刻的问题，培养学生多思、多想、多问的好习惯，真正做到了探究学习�?

　　4、整个案例实验过程中都要求学生填写实验报告、分析实验数据，同学之间可以互相讨论各自的实验、分享各自的实验结果，让学生自己学会归纳和总结实验结果，自己得出结论，并与书本上的结论作比较，通过实验探究来学习，形象生动，可以激发学生的积极性�?

　　5、该案例中，老师要求学生先提出猜想和假设，再通过实验来验证先前假设是否正确。实验前后有了对比，加深学生印象，提高了学习效果�?

　　6、整个探究活动中，知识背景贯穿研究的始终。每个实验完成之后，老师都为学生的研究提供了一些背景知识，这有助于学生思考问题，同时能够激发学生深入开展研究的兴趣，丰富学生的知识面�?

　　7、整个案例中，学生都是在团队中学习，创造团队学习环境，学生能够在愉快的环境下自愿学习。通过实验培养学生的实际操作能力，同时也能够全方位培养学生的素质�?

　　三、资料来�?

　　http://www.k12science.org/curriculum/waterproj/

　　waterchemistryactivities.shtml�?