初中物理教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題及改進(jìn)

潘炳鋒

（張家港市第六中學(xué) 張家港 215638）

摘 要：本文主要針對(duì)蘇科版教材內(nèi)容《功》的實(shí)驗(yàn)，《牛頓第一定律》實(shí)驗(yàn)，《水的沸騰》實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，然后根據(jù)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出了三個(gè)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法，“水的沸騰”實(shí)驗(yàn)中需要的注意點(diǎn)，最后又很創(chuàng)意的提出了用電水壺做“水的沸騰”實(shí)驗(yàn)，較好的替代了教材上的實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：斜面；木塊；小車(chē)；水；沸騰；電水壺

中圖分類(lèi)號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2016）04-210-02

一、《功》實(shí)驗(yàn)及改進(jìn)

蘇科版物理九年級(jí)上冊(cè)第十一章《簡(jiǎn)單機(jī)械和功》第三節(jié)《功》這節(jié)內(nèi)容，該節(jié)在學(xué)習(xí)了功的相關(guān)知識(shí)以后，教材設(shè)計(jì)了一個(gè)學(xué)生活動(dòng)：11.3測(cè)量提升物體所做的功，該實(shí)驗(yàn)我們經(jīng)過(guò)實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，若采用小車(chē)沿斜面方向勻速拉，由于小車(chē)有車(chē)輪，小車(chē)與斜面的摩擦力極小，拉力明顯小于重力，但在計(jì)算拉力和重力做功時(shí)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，拉力做的功僅僅略大于重力做的功，若讀數(shù)時(shí)誤差大一點(diǎn)的話，甚至常會(huì)出現(xiàn)拉力做功等于或小于重力做功的錯(cuò)誤結(jié)論。因此，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)將小車(chē)換成了木塊，同時(shí)改變斜面的傾斜程度或木塊重力做了三次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)省略。

通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到如下結(jié)論：使用斜面可以省力，但要費(fèi)距離，即使用斜面不能省功。而且這次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以用在后面的機(jī)械效率中，學(xué)生在學(xué)習(xí)了機(jī)械效率相關(guān)知識(shí)后，可以要求學(xué)生利用這三組數(shù)據(jù)計(jì)算斜面的機(jī)械效率，通過(guò)分析比較，最終得出斜面越陡，機(jī)械效率也越高的結(jié)論。

二、《牛頓第一定律》實(shí)驗(yàn)及改進(jìn)

蘇科版物理八年級(jí)下冊(cè)第九章第二節(jié)《牛頓第一定律》，這一節(jié)在探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響時(shí)，教材上使用了玻璃、木板、毛巾三種不同粗糙程度來(lái)改變小車(chē)所受的摩擦力的大小，我們經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其它條件不變時(shí)，小車(chē)在木板上滑行的距離居然比玻璃上更遠(yuǎn)！這跟學(xué)生的已有認(rèn)識(shí)玻璃比木板更光滑發(fā)生了矛盾沖突，為教師的分析講解增加了難度，學(xué)生也不易理解。因此，我在該實(shí)驗(yàn)中，用普通的報(bào)紙鋪在木板上代替了玻璃板，小車(chē)滑行距離比木板短，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)省略。

三、《汽化和液化》實(shí)驗(yàn)問(wèn)題及改進(jìn)

蘇科版物理八年級(jí)上冊(cè)第二章第二節(jié)《汽化和液化》，這節(jié)在觀察水的沸騰實(shí)驗(yàn)時(shí)，該實(shí)驗(yàn)是一個(gè)簡(jiǎn)單易做的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，但該實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單，也不是隨隨便便就能做好的，往往因?yàn)閷?shí)驗(yàn)前疏于考慮，實(shí)驗(yàn)中重視不足，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中很可能會(huì)出現(xiàn)加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，水不易沸騰，或者沸騰現(xiàn)象不明顯，甚至水溫過(guò)高等問(wèn)題，因此該實(shí)驗(yàn)的失敗率是很高的。

1、“水的沸騰”實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題：

（1）按照教材上的器材做實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于石棉網(wǎng)的存在，網(wǎng)面凹凸不平，與杯底部接觸面積不大，熱傳導(dǎo)和熱輻射效果不佳，因石棉網(wǎng)吸收的熱量，不僅給燒杯底部傳導(dǎo)和輻射熱能，同時(shí)也向外界輻射而造成熱能的損失，當(dāng)燒杯及燒杯中的水吸收的熱量與向外界散發(fā)的熱量接近相等時(shí)，此時(shí)水的溫度上升緩慢，甚至停止上升。因此，學(xué)生加熱時(shí)間比較長(zhǎng)，如果天氣陰冷，酒精燈火焰又較小的情況下，甚至水不會(huì)沸騰。

（2）我們教師為了節(jié)約時(shí)間，住往利用沸騰過(guò)的溫水來(lái)讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，其實(shí)這樣做反而使水沸騰時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，氣泡也不多（沸騰時(shí)劇烈程度不夠等），這是由于長(zhǎng)時(shí)間沸騰的液體中汽化核減少，沸騰減弱。

（3）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)水沸騰時(shí)，水溫往往還會(huì)繼續(xù)上升，很可能會(huì)超過(guò)100℃。這主要有以下三個(gè)原因造成的，一是水沸騰時(shí)間太長(zhǎng)，導(dǎo)致水中汽化核減少，沸騰減弱。液體從外界吸收的熱量大于液體汽化帶走的熱，致使液體溫度高過(guò)沸點(diǎn)，于是產(chǎn)生了過(guò)熱現(xiàn)象；二是溫度計(jì)的玻璃泡插入水中太深，甚至碰到了杯底，應(yīng)該將溫度計(jì)的玻璃泡剛好浸沒(méi)于水面下時(shí)測(cè)得的溫度，才能表示水在當(dāng)時(shí)氣壓下的沸點(diǎn)。三是燒杯上加蓋了紙板后增加了水面上的氣壓，使水的沸點(diǎn)升高，若不蓋紙板，水沸騰時(shí)，由于大量蒸氣在溫度計(jì)的玻璃棒上液化放熱，也會(huì)使讀數(shù)較正常值高1～2℃。

2、“水的沸騰”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法：

（1）在做學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)用50ml的小燒杯盛水，盛水量為30ml

用大燒杯盛水做實(shí)驗(yàn)，加熱時(shí)間太久，且不易觀察到氣泡變大的現(xiàn)象；而用試管盛水做實(shí)驗(yàn)，雖然水沸騰快，氣泡變化明顯，但也有不足。主要是有邊沸騰，邊升溫的現(xiàn)象，與“沸騰過(guò)程溫度不度”結(jié)論相反。而采用小燒杯盛水做實(shí)驗(yàn)，10min內(nèi)可使水沸騰，15min內(nèi)可完成實(shí)驗(yàn)，且能清晰地觀察到氣泡上升變大的現(xiàn)象，又不會(huì)出觀上述不足，是最為理想的選擇。

（2）酒精燈的火力要大一些，燒杯下面的石棉網(wǎng)要去掉大部分石棉，甚至不放石棉網(wǎng)。

要減少加熱時(shí)間，關(guān)鍵是加大酒精燈的火力。加大火力的措施有：燈芯要粗；燈芯露出部分要長(zhǎng)；酒精的純度要高，要將長(zhǎng)期放置的酒精倒掉，擰干燈芯后再加入新鮮酒精。

（3）加熱時(shí)在燒杯上加蓋紙片，當(dāng)水溫升至95℃時(shí)，將紙片上移，既不封住杯口，又阻擋蒸氣在玻璃棒上液化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)省略。

3、“水的沸騰”替代教材實(shí)驗(yàn)

其實(shí)，我們教師在做水的沸騰演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以采用透明的電熱水壺來(lái)代替酒精燈和燒杯，替代后的器材簡(jiǎn)單，操作容易，節(jié)約時(shí)間，現(xiàn)象更明顯。

（1）實(shí)驗(yàn)器材：電功率為800W左右的1.0升半透明電水壺一只（最好是透明塑料外壁），溫度計(jì)一支，鐵架臺(tái)一只。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置如下圖：

（3）實(shí)驗(yàn)步驟：①在電水壺中裝入1.0升左右冷水，并將溫度計(jì)插入水中；②給電水壺通電，待水溫升到80℃時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，并每隔10秒鐘記錄一次溫度，直至水完全沸騰后1分鐘。同時(shí)觀察水中氣泡的變化情況和聽(tīng)聲音的變化情況；③切斷電源，觀察水是否繼續(xù)沸騰。我采用的是紅心牌旋轉(zhuǎn)式電熱開(kāi)水壺，額定功率為1350W，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下表：

由于電水壺電功率偏大，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)時(shí)間過(guò)短，最好選用600W-800W的電水壺。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：水沸騰前不斷吸熱，溫度升高，氣泡上升時(shí)由大變小，聲音較響。

水沸騰時(shí)繼續(xù)吸熱，但溫度不變，氣泡上升時(shí)由小變大，聲音較弱。

（5）實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：本實(shí)驗(yàn)由于采用的是電熱水壺，電熱板直接與水接確，大大加快了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，而且水量很多，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象特別明顯，特別是聲音和氣泡的變化更清楚，尤其適合教師做演示實(shí)驗(yàn)，教師演示時(shí)還可用演示溫度計(jì)進(jìn)行讀數(shù)。

（6）注意事項(xiàng)：①提醒學(xué)生注意用電安全。②觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)離壺口不要太近，以免燙傷。③水沸騰時(shí)間不宜太長(zhǎng)，否則容易發(fā)生過(guò)熱升溫現(xiàn)象。④在溫度計(jì)上套一紙板或光盤(pán)，避免大量高溫水蒸氣在溫度計(jì)上液化放熱，影響測(cè)量的準(zhǔn)確程度。