“比較質(zhì)量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量”的實驗改進與設計

邵忠芳

摘 要：“比較質(zhì)量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量”是學習燃料的熱值之前一個很重要的鋪墊性實驗，很多老師認為該實驗簡單，往往采用講解的方法一帶而過。由于學生缺乏生活體驗，需要用分組實驗來體驗。筆者經(jīng)過深入研究得出了較好的解決方案。

關(guān)鍵詞：燃料；燃燒；酒精；碎紙片；質(zhì)量；熱量

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2017）1-0062-2

1 實驗教學設計思路

燃料燃燒放出熱量的多少不便于直接測量，我們采用的是轉(zhuǎn)換法，讓質(zhì)量相等的燃料完全燃燒時放出的熱量被質(zhì)量相等的水來吸收，通過溫度計示數(shù)上升的多少來反映燃料放熱本領(lǐng)的強弱：溫度計示數(shù)上升得越多，說明這種燃料的放熱本領(lǐng)越強，即這種燃料的熱值越大。

2 實驗在教材中所處的地位和作用

1.地位：該實驗是蘇科版九年級物理第十二章第四節(jié)的內(nèi)容，熱值概念是教學中的一個難點。不同燃料放熱本領(lǐng)是否相同呢？同學們對于這個問題的答案比較陌生，因為他們平時對燃燒現(xiàn)象觀察得比較膚淺，缺乏體驗和思考，很有必要通過親自動手實驗來證實。本實驗的探究過程對學生深入地理解熱值的概念有著很重要的作用。

2.作用：

（1）該實驗需要學生運用控制變量法和轉(zhuǎn)化法來設計對照實驗進行比較，培養(yǎng)學生學會設計對照實驗的方法和能力。

（2）通過實驗的觀察和分析，學生能較好地理解不同燃料完全燃燒時的放熱本領(lǐng)是不同的結(jié)論，為熱值這一概念的得出減小了教學的難度。

3 實驗方案的改進及評價

3.1 課本實驗呈現(xiàn)及不足之處分析（如圖1所示）

1.課本實驗呈現(xiàn)

用天平測量出10 g酒精和10 g碎紙片，將其分別放入兩個燃燒皿中，點燃后對質(zhì)量相等的水（約200 g）加熱，使酒精和碎紙片充分燃燒。記錄加熱前后兩支溫度計的示數(shù)（如表1所示）。

2.不足之處

（1）實驗器材方面：

①實驗所用的容器是燒杯，燒杯沒有用專門的夾子來固定，學生在實驗過程中很容易碰翻而存在被熱水燙傷的隱患。

②所用燒杯體積太大，所盛液體與空氣的接觸面積也較大，導致蒸發(fā)相對較快、散熱較多。如果想節(jié)省課堂時間而減少燃料的質(zhì)量，會容易造成溫度計示數(shù)上升不太明顯，而影響實驗結(jié)論的得出。

③為了使燒杯受熱均勻，燒杯下面墊石棉網(wǎng)，但是石棉網(wǎng)先要吸收一部分熱量后繼續(xù)吸熱，才能將熱量傳給燒杯，會浪費時間和燃料。

（2）燃料選擇方面：

①燃料質(zhì)量的選擇：10 g酒精和10 g碎紙片燃燒的時間太長，課堂花費的時間太多。

②燃料中的碎紙片在燃燒過程中很難做到完全燃燒，使放出的熱量明顯減少；而酒精的燃燒程度要遠遠優(yōu)于碎紙片，這樣不具有可比性。而且碎紙片在不完全燃燒中會產(chǎn)生大量煙霧和氣味，會污染教室環(huán)境。

③酒精是一種容易蒸發(fā)的物質(zhì)，對于事先準備好的相等質(zhì)量的酒精和碎紙片，碎紙片的質(zhì)量不會改變，但酒精容易蒸發(fā)，導致實驗開始時，酒精和碎紙片的質(zhì)量已經(jīng)不相等了，很難做到控制燃料的質(zhì)量相等。

3.2 實驗改進及其優(yōu)點（如圖2所示）

1.實驗器材方面

（1）將燒杯改為吸熱面較大的圓底燒瓶，并用夾子夾住圓底燒瓶的頸部，不僅安全而且不易碰翻，減小學生被熱水燙傷的危險。

（2）較小的燒瓶口減小水與空氣的接觸面積，從而減少了蒸發(fā)和散熱，還節(jié)省了燃料和加熱時間。

2.燃料選擇方面

（1）燃料紙的種類的選擇：用餐巾紙揉成蓬松的多個小紙團來代替碎紙片，因為餐巾紙比較蓬松，燃燒比較充分，不會因為像碎紙片一樣不完全燃燒而放出的熱量少，還會產(chǎn)生氣味和很多煙霧而污染教室環(huán)境。添加餐巾紙團時，可采用逐個添加的方法，防止燃燒的中斷。

（2）燃料質(zhì)量的選擇：選3 g酒精和3 g餐巾紙團燃燒就能使溫度計的示數(shù)變化比較明顯，而且還節(jié)省了燃料。

（3）燃料酒精的保存：為了減少酒精蒸發(fā)，可將酒精放在注射器中。酒精密度是0.8 g/cm3，用量筒事先量好酒精約3.75 mL，即為3 g。實驗時再將酒精從注射器中緩緩注入燃燒皿，防止濺出，這樣能較好地控制，使燃料的質(zhì)量相同。

4 實驗效果及評價

（1）器材優(yōu)化簡便；

（2）實驗安全省時；

（3）效果直觀明顯。

參考文獻：

[1]唐煥芳，段一高.創(chuàng)設物理探究情境，培養(yǎng)學生探究思維[J].物理教學探討，2002，20（2）：9-10.

[2]謝敏華.淺談高中物理實驗探究性教學[J].物理教學探討，2009，27（3）：70-72.

（欄目編輯 王柏廬）