活动画乌龟赶上了兔子化学键理论的比拼

活动画乌龟赶上了兔子化学键理论的比拼 11 乌龟赶上了兔子——化学键理论的比拼 龟兔赛跑是我们耳熟能详的故事，龟能赢兔在我们的心中一般是偶然的事件。只要兔子觉醒了，乌龟赢的可能性非常小。然而，在科学界两大理论间的赛跑，其结果却可能是慢跑的“乌龟”永远占了上风。 初具化学知识的人都知道，物质都是原子构成的，原子之间存在化学键。化学键可分为离子键、共价键、金属键三种。比如，我们常吃的盐(氯化钠，NaCl)中氯与钠之间的键是离子键;水分子(H2O)中氢与氧之间形成的键是共价键;而金属铁(Fe)原子间的键是金属键。物质不同，键的类型不同。这些键的本质是什么,又该如何解释呢,对于这一科学问的理解，在历史上曾引发了两个化学键理论之间长达几十年的争论。 争论的发端 美国化学家鲍林(1901-1994)是当代最负盛名的化学家之一，也是惟一两次单独荣获诺贝尔奖的科学家。1954年，他因研究化学键的本质、晶体和蛋白质结构有重大贡献，获得诺贝尔化学奖(另外1962年还获得一次诺贝尔和平奖)。而马利肯(1896-1986)是美国物理化学家，1966年因“用量子力学创立了化学结构分子轨道理论，阐明了分子的共价键本质和电子结构”的贡献而获得诺贝尔化学奖。与他们获得诺贝尔奖的顺序一样，两位科学家所提出的理论被人们接受和认可的过程就像龟兔赛跑一样，是一场速度与毅力的较量。 1931年，鲍林基于量子理论创造了价键理论。其核心是分子是不同原子的叠合体。原子与原子之间通过键联结，而键是由定位于两个原子核之间的若干个电子形成的。键的数目等于元素的价数，比如在NaCl分了中，Na为，1价，而Cl为-1价，化学键的数目为1。鲍林学派又被称为价键学派。价键理论着眼点在于成键原子间最外层轨道中未成对的电子在形成化学键时的贡献，可成功解释共价分子的空间构型。 但价键理论没有考虑成键原子的内层电子在成键时的贡献，而内外层电子同时考虑显然更符合成键的实际情况。1932年，美国化学家马利肯和德国化学家洪德提出了一种新的共价键理论——分子轨道理论。在马利肯看来，分子并不是由不同的原子通过不同的键联结起来的聚集体，而是一个不可分割的整体，其特有的性态只能从分子本身来加以解释。通过研究分子吸收和发射光谱，他相信不应把键结电子看作是固定在某个位置上的，而应看作分布在整个表面上，这样才能更好地解释分子的性态。借用美国女作家斯泰因的话来概括分子轨道理论:“分子的定义是:分子就是分子。” 乱花渐欲迷人眼 然而，科学理论被接受也需要浅显易懂的语言和能够打动人的魅力，并不是本质正确就易被接受。鲍林是一个极富魅力的演说家，他懂得怎样使化学家接受他的价键理论。鲍林对化学键浅显易懂的解释与其他研究者关于化学键的看法相吻合;而且在当时尚无电子计算机的情况下，除了一些最简单的分子外，一般分子的有关数学计算非常困难，而鲍林善于找出捷径来简化数学运算，他提出一些半经验性的变通办法来避开这种困难。这种简化使 鲍林理论在20世纪30年代和40年代早期越来越流行。特别在他的专著《化学键的本质》正式出版后，情况更是如此。化学家应用鲍林方法意味着已经涉足于最新的物理理论，而实际上又根本用不着学习物理;他们不费吹灰之力就戴上了应用量子物理的光环。科学家们也在时时追赶潮流。到了40年代，价键理论“就像一只快跑的兔子”，似乎已经征服了整个化学界。 酒香也怕巷子深 在这方面，马利肯根本无法与鲍林竞争。一方面由于他的理论的基本概念过于深奥而使很多化学家望而却步，另一方面还因为他是一个蹩脚的信息传播者——太精确、太数学化、太多的严格性，以致使他的 11 理论变得十分枯燥乏味。在芝加哥大学，他讲课的效果极差，使化学系的学生感到厌倦。他深邃的洞察力被笼罩在艰涩阴沉的理论迷雾中，使人摸不着头脑。他的大多数发表在与物理有关的杂志上，是很难读懂的。 在不被人理解的年代里，马利肯只能看着那么多荣誉和奖励落到鲍林的头上。鲍林发表于30年代的一系列关于“化学键的本质”的论文被盛赞为革命性成果，而他自己于同一时期发表的14篇系列文章“多原子分子的电子结构与价”却无人问津。鲍林讲课时教室里人满为患，而学生们对他却避而远之。鲍林获得的邀请和荣誉一个接一个，而他自己却只能呆在芝加哥大学做一个辛辛苦苦的教书匠。相比起来，分子轨道理论“就像一只慢跑的、注定得不到冠军的乌龟”一样受到了冷落。 更使马利肯感到苦恼的是，鲍林轻视他的理论。鲍林倒并不认为他的理论是错误的，早在1931年鲍林就肯定价键理论和分子轨道理论都是对波动方程的很好的近似，假如深入研究下去，将推导出同样的结论;而且鲍林本人在自己早期的几篇论文里还采用了分子轨道理论的有关概念。但是鲍林却认为价键理论对化学家更实用且更适合于教学，而分子轨道只能把学生搞糊涂。这种轻视在他1935年出版的《量子力学导论》中体现得非常明显。鲍林用了大量篇幅论述价键理论，却只用一小段文字描述分子轨道理论。在《化学键的本质》一书中，也只对马利肯的理论一带而过。 是金子总要发光 具有讽刺意味的是，虽然在整个20世纪30年代价键理论都处于惟我独尊的地位，但到了40年代后期，越来越多的化学家及大学化学系的高年级学生不仅理解了量子化学理论，并且开始学习量子力学基础和更多的数学知识，以便在未来的化学研究中取得更好的成果。新一代化学家学到的知识越多，他们就越不需要鲍林的简化方法。他们渴望掌握这一领域中更加定量化的、不依赖于直观的理论。他们在马利肯的分子轨道理论中找到了所需的东西。 现在人们逐渐看清，经过改进的分子轨道方法是研究复杂分子的更加有效的工具，而价键理论则有较大的任意性。越来越多的化学家产生了这样的感觉:鲍林和他的追随者就像魔术师，为了解释某种分子的性质，可随时从他们的帽子里变出所需的东西。 二战结束后，当量子化学朝严格的定量化科学发展时，科学家们发现用价键理论对复杂分子的结构进行计算几乎是个可能的事。而在英国一小批影响颇大的量子化学家开始发展马利肯的分子轨道理论，并进行积极推广。 到20世纪40年代后期，通过两大理论的创始者与追随者对量子化学的艰苦深入的研究，发现分子轨道理论和价键理论的核心内容在本质上是一致的;而分子轨道理论学派为分子的定量化研究提出了更简单、更有用的工具。科学潮流开始从价键理论转向分子轨道理论。 1948年在法国举行的一次辩论会上，马利肯的发言时间跟鲍林一样长，这个事实本身说明了他的分子轨道理论已经产生了巨大的影响。由于马利肯在分子轨道理论领域里的耐心耕耘与不断完善，他的方法更加适应新一代化学家的需要。辩论结束后，虽未产生什么立竿见影的后果，但它证实了一种发展趋势，即在后来的几十年里，量子化学家将更欢迎分子轨道理论。 执著的“乌龟”赶上并超过了华丽的“兔子”。 11 11 1、学校辩论赛上。 正方辩题:人为他人而活。 反方辩题:人为自己而活。 反方提问正方:“对方辩友既然是为了他人而活，那你能给我买个肉夹馍么,” 正方:“„„能。” 反方:“那你别比赛了，现在就去买吧。” 正方:“„„” 11 2、有一次四级考试我做监考，当时我在讲台上坐着，看到下面一名男生鬼鬼祟祟，一只手在上面写，一只手在下面动，嘴里还念念有词。 我心想这肯定是在作弊，于是走过去一看，TMD这哥们手里赫然拿着一串佛珠„„ 3、上课，哥们在手机上玩切水果，切切切。突然他把游戏暂停，因为手上有汗，在衣服上蹭来蹭去。 我就问:“你干嘛呢,” 他抬起头举着手，对我说:“磨刀～” 4、上机课无聊我就玩游戏，玩模拟器版的1945(飞机游戏)，玩了一上午。 中午和一群同学去食堂打饭，边走边侃，我说:今天打一早上的飞机，手都打痛了～~ 招来一群人狂笑。。。 5、一次物理课，讲到安培定律。 老师问我们判断一个带电流导体在磁场中受力方向用左手还是用右手定则，有说用左手有说用右手的，久久没有确定的答案。。 无奈之下老师说道:“男左女右,” 1、儿子问:我数了好多遍，明明英语是28个字母，为啥说是26个呢。 爸爸疑问道:你现在数下给我看看, 他用手指数字母ABCD......到W就把“达、不、了”给算上了。 2、爸爸:“房间里好冷啊。” 儿子:“你可以站到墙角去。” 爸爸:“为什么啊„” 儿子:“因为墙角有90度。” 3、有个小孩了，考试只考了18分，然后他拿红笔添了一横，变成了78，然后又在7的上面多加了半圈，然后。。就变成了98。 后来卷子拿给他妈妈看，他妈妈说:这么明显的改动，你以为我会看不出来你其实考了78分吗, 4、历史课上，老师问同学道:“谁知道地球围着什么转呀。” 许多同学都举手了，老师叫小明回答，小明说:“地球围着太阳转。”老师又叫 几个同学回答，同学都和小明回答得一样。历史老师又问:“那你们谁知道最早提出地球围着太阳转的人是谁。” 小明。” 同学们齐声说到:“ 11 雷锋出差一千里，好事做了一火车 雷锋经常出去做报告。他走到哪里就把好事做到哪里，人们流传着这样一句话:“雷锋出差一千里，好事做了一火车。”一天，雷锋坐上了从抚顺开往沈阳的火车。他看到坐车的人很多，就把座位让给了一位老人。他看到列车员忙不过来，就主动帮着扫地、擦玻璃、倒开水、帮助下车的旅客拿东西，忙个不停。有人劝他，说:“看把你累的，都满头大汗了，快歇歇吧～”可他说:“我不累。”在沈阳换车的时候，一出站口，雷锋看见一群人围着一个背着小孩的中年妇女，原来是把车票丢了。只见那个中年妇女浑身上下翻了个遍，车票还是没有找到。雷锋不由得上前问道:“大嫂，你到哪儿去啊,怎么把车票弄丢了,” 那位妇女着急地说:“俺从山东来，到吉林去看孩子他爸，不知什么时候把车票和钱都丢了，这可怎么办啊,”雷锋听了，说:“大嫂～你跟我来吧～”雷锋领着那位妇女来到售票处，用自己的津贴买了一张到吉林的车 11 票，塞到大嫂手里，说:“快上车吧，车就要开了。”那位大嫂手里拿着车票，感动得热泪盈眶，说:“大兄弟，你叫什么名字,是哪个单位的,”雷锋笑了笑，心想，大嫂还想还我钱呢，就不在意地说:“大嫂，别问了，我叫解放军，家就住在中国～”又有一次，雷锋从丹东做报告回来，还是在沈阳换车时，在地下道里看到一位老大娘，白发苍苍，拄着拐杖，还背着一个大包袱非常吃力地走着。雷锋走上前问道:“大娘～您这是上哪儿去啊,”老大娘气喘吁吁地说:“我从关里来，要去抚顺看儿子。”雷锋一听，是和自己同路，就把包袱接过来，扶着老大娘上了车。车上人挺多，雷锋给老大娘找了一个座位。老大娘告诉雷锋，她儿子是煤矿工人，出来好几年了，这是头一次去看儿子。说着，从怀里掏出一封信，雷锋看了看信封上的地址，只写着抚顺市XX信箱。老大娘急切地问雷锋:“孩子，你知道这地方吗,”雷锋说:“您放心把，下了车，我一定带您找着您的儿子。”老大娘听了，脸上露出了笑容。车到了抚顺，雷锋背起老大 11 娘的包袱，搀着老大娘，东打听，西打听，找了两个多小时才找到。母子一见面，老大娘就对儿子说:“多亏了这位解放军，要不然，还找不到你呢～”母子一再感谢雷锋。雷锋却说:“谢什么啊，这是我应该做的。”雷锋同志在1961年4说23日的日记中写道:“为人民服务是我应尽的义务。”在1961年10月3日的日记中，雷锋又写道:“我活着，只有一个目的，就是做一个对人民有用的人。”雷锋同志在1961年10月20日的日记中还写道:“人的生命是有限的，可是，为人民服务是无限的。我愿把有限的生命投入到无限的为人民服务之中去。”雷锋同志是这样说的，也是这样做的。 《 初识flash与动画》教学 广州市广东华侨中学 陈丽宾 一、 教学内容分析 1、本节的主要内容及在本章中的地位 本节课是学习动画制作的第一节课，学生有着浓厚的兴趣但又有点“神秘” 感。由于绝大部分学生是第一次接触flash，因此，本节课重点是介绍帧的概念、动画原理。通过对逐帧动画的修改来熟悉Flash界面，掌握常用操作，深刻理解动画原理，为后续深入学习打下良好的基础。 11 2、教学重点、难点: 重点:理解帧的概念、动画原理，掌握flash基本操作 难点:理解帧的概念、动画原理 二、 教学对象分析 在学习flash前，学生已学过windows、office等，对计算机的基本操作有了一定的感性认识，对进一步学习flash动画制作有一定的操作基础。由于动画直观生动，能够点燃学生学习动画的热情，为教师提供良的教学环境，所以，本节课学生应该有兴趣学，也能学好。 三、 教学目标 1.知识与技能 ?熟悉flash mx 2004的界面 ?掌握对图片的导入、缩放、旋转操作 ?理解帧的含义、动画原理 ?基本能进行帧频的改变，帧的复制等操作 2.过程与方法 通过对导入的系列图片所形成的逐帧动画进行播放和逐帧修改，理解帧的含义、关键帧的概念、动画的原理，了解传统动画的制作方法。 3.情感态度价值观 调动学生学习动画制作的积极性 四、 教学策略 对导入的系列图片所形成的逐帧动画进行剖析，理解帧的含义、动画原理，在此基础上逐帧修改，制作不同效果的逐帧动画，在操作过程中熟悉flash界面，掌握Flash基本操作，通过播放及对播放参数的修改，进一步加深理解动画原理，了解传统的逐帧动画制作，为下节课制作关键帧动画埋下伏笔。 五、 教学媒体选择 带大屏幕的多媒体教学网络课室。 六、 教学过程 1、教学内容的组织与呈现方式 ?演示-讲解:动画原理 ?演示-操作:熟悉flash基本操作，完成“导入小鸟飞翔的序列图片，修改各帧，使小鸟可以随意飞翔”任务 ?演示-练习:进行帧的复制和翻转，修改各帖的旋转度等，完成“通过复 11 制帧、翻转帧、改变飞行方向等，使小鸟能飞回原位。”任务 ?启发-探究:多个对象的动画制作---层的操作，完成“不同小鸟或其它动 物同时运动”任务 ?小结-思考:什么是关键帧,逐帧动画,传统动画的优缺点, 2、教学过程 设计意图 教学环节 教师教学 学生活动 演示与讲解 介绍数字图像类型，用flash制作的了解图片的两1(引入 判断与联想 图像属于矢量图。适量图体积小，放大不种类型 失真，更适于在因特网上传播。 3( 演示与讲解:介绍flash界面，如时熟悉flash界启动后了解 启动flash 间轴、舞台、属性面板等。 面 演示并剖析:小鸟.fla 1(导入小鸟系列图片(jpg)，形成逐帧动 画 理解帧的含2( 比较与理解 义、关键帧、逐帧动画 2(时间轴上每一小格就是一帧，含有图逐帧动画 片的帧就是关键帧，连续关键帧形成的动 画就是逐帧动画。 演示与讲解:动画原理 1(动画播放:小鸟在原地飞翔 4( 跟随操作，并进行播理解动画原2(动画原理:人的视觉残留原理 动画原理 放或影片测试 理、帧频 3(帧频:修改帧频后再播放，观察小鸟 飞翔的速度，理解帧频的含义。 掌握对象的“位置、掌握对象“位演示与观察:改变帧与动画效果 旋转度/大小” 改变5( 1( 修改各帧小鸟位置 置、旋转度/方法，制作小鸟可以2( 修改某帧小鸟的飞行方向 帧的修改 大小”改变方随意飞翔的动画效3( 修改某帧小鸟的大小 法 果(完成基本任务) 演示:逐帧动画的制作 1( 将前八帧复制粘贴至第九帧处 制作逐帧动画，动画 6(* 2( 选中刚复制的后八帧并进行帧翻转 效果:使小鸟由远飞了解帧复制与3( 播放，观察效果，找出不足之处 帧的复制到近(大)，又由近帧翻转操作 4( 修改后八帧小鸟的方向及大小，使小与翻转 飞回到远方(小) 鸟由远飞到近(大)，又由近飞回到远(完成提高任务) 方(小) 设问:如何增加一动作对象, 完成不同小鸟(或其1(增加一图层(操作演示) 它动物)同时运动的*图层的理解7(* 层 2(在图层2的第一帧导入另外一组动画效果(拓展任与运用 图片，仿照图层1的操作，完成第二务) 个对象的动作(启发学生) 11 1(对帧、关键帧、逐帧动画、动画 原理的理解 掌握改变对象8( 归纳总结 位置、大小、2(改变对象位置、大小、方向的操小结 作方法 方向等操作。 3(思考:传统动画制作的优缺点, 七、 教学评价设计 本节课将按梯度(由简到繁)设置三个任务: ?基本任务:导入小鸟飞翔的序列图片，修改各帧，使小鸟可以随意飞翔。 (约60分) ?提高任务:通过复制帧、翻转帧、改变飞行方向等，使小鸟能飞回原位。 (约80分) ?拓展任务:不同小鸟(或其它动物)同时运动(约100分) 学生只需挑选一个任务进行提交即可，如只交提高任务，教师当堂打分或存盘后打分。巡堂时发现有特色作品即用大屏幕演示，并加以表扬鼓励。 八、 教学反思 上完本节课后，感觉学生对动画制作有了浓厚的兴趣，特别是通过对逐帧动画的各种操作，学生基本上都能理解帧、关键帧、逐帧动画、动画原理，掌握flash基本操作，如逐帧改变小鸟位置、大小、方向的操作，为后续的关键帧动画制作打下了良好的基础。 大部分学生可以根据“操作指南.doc”进行学习，完成不同层次的教学任务，95%的学生能完成基本任务，80%的学生能完成提高任务，36%的学生能完成拓展任务，达到了预期的教学目标，取得了比较满意的教学效果。 附学生《操作指南》: 第一节 动画原理(初识flash) 一、本节课目标 1. 熟悉flash mx 2004的界面 2. 掌握对图片的导入、缩放、旋转操作 3. 理解帧、关键帧、逐帧动画的含义、动画原理 4. 学会对帧频的改变，帧的复制、翻转操作 5. 初步学会对层进行简单的操作 二、学习资源 1(教师用PowerPoint“动画原理.ppt” 2(教师提供小鸟等动物图片素材、动画实例(欣赏) 3(实例欣赏:“文字显示.fla”、 “人物旋转.fla” 11 三、本节课任务 1(基本任务:导入小鸟飞翔的序列图片，修改各帧，使小鸟可以随意飞翔。(60分) 2. 提高任务:通过复制帧、翻转帧、改变飞行方向等，使小鸟飞回原位。(80分) 3. 拓展任务:导入不同小鸟(或其它动物)同时运动(100分) 挑选一个任务进行提交(可以只给提高任务)，当场给分或存盘后打分。 四、操作步骤( 参看教材P81~P84) 1(导入小鸟系列图片(jpg)，形成逐帧动画 2(时间轴上每一小格就是一帧，含有图片的帧就是关键帧，连续关键帧形成的动画 就是逐帧动画。 3(动画播放:小鸟在原地飞翔 4(动画原理:人的视觉残留原理 5(修改帧频后再播放，观察小鸟飞翔的速度，理解帧频的含义。 6(修改各帧小鸟位置、方向、大小，使小鸟可以随意飞翔。(基本任务) 7(将前八帧复制粘贴至第九帧处，选中刚复制的后八帧并进行帧翻转，播放，观察 效果，找出不足之处 8(修改后八帧小鸟的方向及大小，使小鸟由远飞到近(大)，又由近飞回到远方(小) 五、思考与探究: 1(老师同时提供了bmp、 jpg、 gif三种图片格式，你是如何认识这几种图片的, 2(播放动画“文字显示.fla”、 “人物旋转.fla”，能否总结传统动画(逐帧动画)的优缺点, 3(拓展任务:实现同一层多个对象运动，有无先后顺序,如果多个对象要同时运动应如何处理,