基于多版本教材中“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”實驗的設(shè)計分析與改進(jìn)

摘要：不同版本教材的編者對“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”的實驗設(shè)計方案有所不同，但實驗設(shè)計的目的卻非常一致——讓學(xué)生在實驗探究活動中有效的理解比熱容概念的涵義。通過綜合分析各版本教材設(shè)計實驗方案優(yōu)點及不足之處，特在原來實驗方案的基礎(chǔ)上加以合理的改進(jìn)，使實驗現(xiàn)象更加理想，實現(xiàn)實驗效果最優(yōu)化，從而更好的為教學(xué)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：比熱客；綜合分析；改進(jìn)；實驗誤差

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2013）10（S）-0025-2

“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”是初中物理教學(xué)熱學(xué)內(nèi)容部分的一個重要探究性實驗，它是進(jìn)一步構(gòu)建比熱容概念的基礎(chǔ)，有效的降低了學(xué)生對比熱容概念理解的難度?，F(xiàn)行的各版本教材編者設(shè)計了實驗探究方案，但對該實驗方案的設(shè)計思路又不盡相同，筆者對其進(jìn)行了比較與分析。希望教師們在教學(xué)中能夠靈活的處理，運用最優(yōu)化的實驗方案開展教學(xué)，以期達(dá)到最優(yōu)的教學(xué)效果。

“教科版”教材的實驗方案如圖1所示，在兩個相同的金屬盒（用易拉罐自制）內(nèi)，分別加入質(zhì)量相等的水和沙子，同時放在用酒精燈加熱的鐵板上，比較沙子和水的吸熱情況。該實驗的優(yōu)點是：第一，利用同一盞酒精燈加熱，有效的控制了沙子和水在單位時間內(nèi)所吸收的熱量相同；第二，利用鐵板間接的將熱量傳遞給金屬盒中的水和沙子，使水a53370cae3dc3d79bfcf5794902d0509和沙子能均勻受熱。缺點是：第一，盡管沙子和水的吸熱能力相差很大，但沙子是不透明的顆粒狀固體，溫度計玻璃泡很難與其充分接觸，且溫度計玻璃泡在沙子中的深度不易控制和觀察；第二、水是液態(tài)的，在加熱的過程中能形成對流，使上下部分的水溫相差不是很大；但是沙子則不能，溫度計玻璃泡所處的位置不同會造成溫度計的示數(shù)差別很大。因此，若采用沙子實驗必須不斷的攪拌，使其受熱均勻，從而減小實聆誤差。

“滬科版”教材的實驗方案如圖2所示，取一定量的水或煤油盛入容器中，用溫度計分別測出它們的溫度。再用同一型號的電加熱器加熱相同的時間，斷電后并反復(fù)提拉攪拌器，待液體溫度均勻后，分別測出液體的溫度。通過比較溫度的變化量判斷液體的吸熱能力的大小。該實驗方案的優(yōu)點是：第一，選擇水和煤油作為受熱物質(zhì)有三點好處。①加熱物質(zhì)都是液體，受熱特點相同；②溫度計玻璃泡的深度易控制，便于觀察；③水的比熱容和煤油的相差較大，且是2倍的關(guān)系，通過觀察溫度計的示數(shù)變化易得到它們之間的規(guī)律。第二，反復(fù)提拉攪拌器能使所加熱的液體溫度均勻，減小實驗誤差。缺點是：實驗裝置構(gòu)造比較復(fù)雜，所應(yīng)用的電路知識對學(xué)生來講理解起來有一定的難度。因此，此實驗只能夠由教師演示，且演示之前還要作輔助性的講解。

“蘇科版”教材的實驗方案如圖3所示，將相同質(zhì)量的沙子和水分別裝入相同的小燒杯中，放在石棉網(wǎng)上加熱，并用攪拌棒不斷的攪拌。觀察沙子和水溫度升高20℃和升高40℃所需要的時間。該實驗方案的優(yōu)點是：第一，利用小燒杯放在石棉網(wǎng)加熱，能夠使被加熱的沙子和水底部均勻受熱；第二，用攪拌棒不斷的攪拌水和沙子，使其受熱均勻，使溫度計所測溫度是沙子和水吸收熱量后平均溫度，從而減小實驗誤差。缺點是：第一，由于酒精燈火焰大小及外焰距燒杯底高度不一定完全相同，即被加熱物質(zhì)單位時間內(nèi)所吸收的熱量不一定完全相同：第二，沙子是不透明的顆粒狀物體，溫度計玻璃泡很難與其充分接觸，且溫度計玻璃泡在沙子中的深度不容易控制和觀察；第三，水是液態(tài)的，在受熱過程中形成對流，而沙子是固態(tài)的，不能形成對流，即受熱時特點不一樣。

通過綜合比較和分析后，筆者認(rèn)為從以下幾個方面設(shè)計可以使實驗效果最優(yōu)化。第一。選擇比熱容相差較大同種狀態(tài)的物質(zhì)加熱，最好吸熱能力成倍數(shù)關(guān)系，有助于規(guī)律的總結(jié)，如水和煤油。第二，要從安全的角度考慮，易燃和有劇毒的物質(zhì)不能選用；第三，要使被加熱物質(zhì)能夠均勻吸熱，采用盡可能的增大受熱接觸面積的方法。

基于以上幾個方面的考慮，筆者對本實驗進(jìn)行了如下改進(jìn)，按圖4所示將試驗裝置安裝好，取少許相同質(zhì)量的水和煤油裝入小試管里，下端浸入盛有水的大燒杯中，使試管中的液面低于燒杯中的水面，便于讓試管中的液體受熱均勻：選擇的水和煤油液體均屬于透明液體，便于觀察和控制溫度計玻璃泡的位置；采用同一個大燒杯進(jìn)行水浴加熱，有效的控制了單位時間內(nèi)水和煤油吸收的熱量相同。

改進(jìn)后的實驗方案使實驗現(xiàn)象更加顯著，為后面比熱容概念的教學(xué)作了鋪墊，收到了不錯的教學(xué)效果。

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（欄目編輯 劉榮）