2025年高考運用數碼顯微鏡演示布朗運動現象和相關規律

　　1實驗器材

　　數碼顯微鏡、電腦、投影大屏幕及其配套圖像處理軟件、鴕鳥牌碳素鋼筆水、廣告畫顏料、瓜葉菊花粉、載波片、蓋玻片、蒸餾水、玻璃棒、小燒杯、滴管。

　　實驗器材說明：筆者選用的是清大德仁牌ChindeDME32G數碼生物顯微鏡（正置式）。此顯微鏡自帶的80萬像素攝像頭，可以拍攝通過顯微鏡目鏡觀察到的圖像并將圖像輸入電腦，通過進一步放大后投影到大屏幕上展示出來。與顯微鏡配套的是Optieye圖像處理軟件。

　　2實驗步驟及實驗現象

　　（1）把數碼顯微鏡連接到電腦上，打開Optieye圖像處理軟件。

　　（2）在室溫下用小燒杯量取40mL的蒸餾水。

　　（3）用滴管吸少量碳素鋼筆水，滴3滴在蒸餾水中，用玻璃棒攪拌均勻。用另一支滴管吸少量溶液，把溶液滴到載玻片上，蓋好蓋玻片，把載玻片放到數碼顯微鏡載物臺上，采用10倍的目鏡和40倍的物鏡時即可觀察到碳素鋼筆水微粒的不停息的無規則運動。將視野中觀察到的圖像轉錄到計算機屏幕和投影上，學生就可以觀察了。

　　（4）用Optieye圖像處理軟件的抓圖功能，抓取出一幅畫面，選擇畫面中重點觀察過的小微粒，用軟件的測量功能，對畫面中的小微粒按照微粒的長度畫一條線，軟件將自動顯示微粒的長度，可以用這種測量方法多測幾個點。筆者實驗時測出小的微粒的直徑約為07μm，略大一些的微粒的直徑約為127μm。

　　（5）用另外一個小燒杯量取40mＬ的蒸餾水，用小刀刮取蠶豆粒大小的廣告畫顏料，放入蒸餾水中，用玻璃棒攪拌均勻。在載玻片上滴該溶液，調節顯微鏡的方法如步驟3，學生可以通過投影觀察到廣告顏料微粒的不停息的無規則運動，但其運動程度明顯低于碳素鋼筆水的微粒。

　　（6）重復上述步驟4的抓圖及測量工作，測出廣告顏料微粒的大小約為4μm。為了說明微粒是做無規則運動的，筆者選擇一個重點觀察的微粒，安排學生計時，在同一視野每隔30s抓取一幅這個微粒的畫面，共抓取三個畫面（還可以更多些），在同一視野所抓拍的不同畫面中，從小微粒的中心向畫面的邊框連線，軟件可以自動測量出連線的長度，通過對比就會發現每幅畫面中上述距離都不相同。由于畫面的大小是不變的，從而進一步說明了小微粒的運動也是無規則的。

　　（7）把載玻片從顯微鏡上取下，用酒精燈給載玻片加熱30s～40s，再把載玻片放回到顯微鏡上。可以觀察到廣告顏料微粒的不停息的無規則運動明顯變快了，說明水溫越高，微粒運動越劇烈。

　　（8）手握瓜葉菊花，將花粉輕輕地抖落到少量蒸餾水中，用手搖動裝有蒸餾水的小燒杯。用滴管吸少量溶液，滴在載玻片上，調節顯微鏡的方法如步驟（3），學生可以通過投影清晰地觀察到花粉團和微粒（瓜葉菊花的花粉微粒是圓球形的），但花粉微粒是靜止的。利用圖像軟件測量其直徑就會發現，瓜葉菊花粉直徑為30μm左右，與碳素鋼筆水和廣告顏料微粒的直徑進行對比，即可說明微粒越小，無規則運動越劇烈。

　　3對實驗的補充說明

　　選用碳素鋼筆水和廣告顏料色來完成上述實驗的效果很好，但它們不是花粉。為了避免學生產生誤解，教師需要給學生說明一下：布朗當年確實是在觀察花粉時，看到了液面上微粒的無規則運動，但只有花粉微粒小到一定程度時才能出現上述現象，不是隨便選一種花粉就可以的。另外，他還選擇了大量其他物質的粉末（如雕塑上面的粉末）進行實驗，最終才得到了結論。

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