改進實驗在初中科學(xué)中的應(yīng)用

傅海軍

初中科學(xué)教材增加了實驗的數(shù)量，但是在教學(xué)中我們會發(fā)現(xiàn)許多問題和一些困惑，即，按教材里的方法方式進行實驗操作，部分實驗復(fù)雜且實驗現(xiàn)象不明顯，有的還達不到預(yù)期效果，甚至存在安全隱患。

一、實驗改進下的探索

（一）原實驗中的介紹

教學(xué)《內(nèi)能》一文探究熱傳導(dǎo)方向時，教參是這樣指導(dǎo)教學(xué)的：

實驗材料：銅條 酒精燈 火柴 凡士林

實驗步驟：用幾根火柴桿粘上凡士林，然后依次粘在銅絲上，用酒精燈在銅絲的一端加熱，凡士林遇熱會熔化，看看哪根火柴桿先掉下。觀察發(fā)生的現(xiàn)象，通過現(xiàn)象就能發(fā)現(xiàn)熱是怎樣傳遞的。

實驗原理：通過銅條傳熱的性質(zhì)讓凡士林熔化，熔化后的凡士林就不能再粘住火柴棍了，火柴棍就會掉落。溫度越高凡士林熔化得越快，火柴棍掉落得也就越快。通過實驗證明銅條的導(dǎo)熱方向，從而推導(dǎo)出熱的傳導(dǎo)方向。

實驗弊端：（1）實驗中在涂抹凡士林的時候，不能做到每根火柴上的量都是相同的。（2）每根火柴的質(zhì)量不同，所受重力大小不同。（3）火柴與凡士林的接觸面積不完全相同。這樣就導(dǎo)致實驗中有可能兩根火柴幾乎同時掉下來或者后面的火柴先掉下來。

（二）改進實驗方案闡述

1.方案一：

實驗材料：銅片 燒杯 玻璃棒 酒精燈 鑷子 六水合氯化鈷晶體 蒸餾水 白紙條 固體膠

實驗過程：

（1）取少量蒸餾水在燒杯中，一邊加入粉紅色的六水合氯化鈷晶體，一邊用玻璃棒攪拌，一直到加入的晶體不能再溶解為止，制成氯化鈷飽和溶液。

（2）把一張白色小紙條浸沒在氯化鈷飽和溶液中，過一段時間后，用鑷子取出，觀察到原先白色的紙條，變成了粉紅色。

（3）把粉紅色的小紙條用固體膠粘在銅片上。

（4）用鑷子將銅片某端放在酒精燈火焰上加熱，觀察現(xiàn)象。

（5）發(fā)現(xiàn)粉紅色的小紙條慢慢變成了藍色。

實驗原理：無水氯化鈷是藍色的，當它吸收了水分變成含結(jié)晶水的氯化鈷時卻是粉紅色的。粉紅色的氯化鈷晶體一旦失去了水分（結(jié)晶水），又會重新變成藍色。通過銅條傳熱的性質(zhì)間接對紙加熱，通過粉色氯化鈷顏色變化成藍色的快慢證明銅條的導(dǎo)熱方向，從而推導(dǎo)出熱的傳導(dǎo)方向。

實驗優(yōu)點：（1）實驗現(xiàn)象十分明顯直觀，加熱后馬上就能觀察到粉紅色紙片變成藍色，且變化過程持續(xù)可見。（2）控制相同量比較容易做到，比如紙的大小、厚度，氯化鈷溶液的質(zhì)量和濃度等。（3）節(jié)約實驗材料，待銅片溫度下降后紙片顏色又會由藍色變?yōu)榉奂t色，可以重復(fù)實驗。

2.方案二：

所需用品：銅片 酒精燈 藥匙 玻璃棒 硫酸銅晶體 研缽 鐵架臺

實驗過程：

（1）取少量硫酸銅晶體在研缽中，將硫酸銅晶體磨成細顆粒為止，制成細硫酸銅晶體。

（2）在鐵架臺上放上酒精燈，取長條銅片，固定在鐵架臺的合適位置。

（3）用藥匙把細硫酸銅晶體均勻放在銅片上。

（4）點燃酒精燈，加熱銅片某端，觀察現(xiàn)象。

（5）發(fā)現(xiàn)藍色硫酸銅晶體慢慢變成了白色。

實驗原理：通過銅條傳熱的性質(zhì)間接加熱硫酸銅晶體，硫酸銅晶體在加熱條件下會由藍色的五水硫酸銅變?yōu)榘咨臒o水硫酸銅。通過觀察硫酸銅晶體顏色變化快慢實驗證明銅條的導(dǎo)熱是從哪一端到哪一端的，從而推導(dǎo)出熱的傳導(dǎo)方向。

實驗優(yōu)點：（1）實驗現(xiàn)象明顯，加熱后馬上就能觀察到藍色硫酸銅晶體變?yōu)榘咨?，且變化過程持續(xù)可見。（2）硫酸銅是之前學(xué)過的化學(xué)試劑，其晶體受熱顏色會發(fā)生變化，學(xué)生容易接受。（3）實驗用品可以持續(xù)使用，待實驗結(jié)束在白色硫酸銅粉末上滴加少量水，白色硫酸銅又重新變?yōu)樗{色硫酸銅晶體，亦可節(jié)省藥品。

3.方案三：

實驗材料：銅片 酒精燈 鐵架臺 學(xué)生電源若干 導(dǎo)線若干 開關(guān)若干 定值電阻若干 電流表若干 熱敏電阻若干 透明膠帶

實驗過程：

（1）將定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)成一個電路，準備四組。

（2）將電路中的熱敏電阻用透明膠帶固定在銅片上。

（3）在鐵架臺上放上酒精燈，取長條銅片，固定在鐵架臺的合適位置。

（4）點燃酒精燈，加熱銅片某端，觀察現(xiàn)象電流表示數(shù)變化。

（5）發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)變化，且加熱端先變化。

實驗原理：通過銅條傳熱的性質(zhì)間接加熱熱敏電阻，熱敏電阻隨溫度的增加而減小，加熱時溫度升高熱敏電阻減小，總電阻變小總電流變大。通過觀察電流表示數(shù)變化先后實驗證明銅條的導(dǎo)熱是從哪一端到哪一端的，從而推導(dǎo)出熱的傳導(dǎo)方向。

實驗優(yōu)點：（1）實驗現(xiàn)象明顯，加熱后馬上就能觀察到電流表示數(shù)變化。（2）熱敏電阻在題目中常常出現(xiàn)，通過實驗再次驗證。（3）不需要化學(xué)藥劑，電學(xué)實驗器材本身可以重復(fù)使用。

4.方案四：

實驗材料：銅片 燒杯 玻璃棒 酒精燈 鐵架臺 氯化鈉 水

實驗過程：

（1）取少量蒸餾水在燒杯中，一邊加入氯化鈉固體，一邊用玻璃棒攪拌，一直到加入的粉末不能再溶解為止，制成氯化鈉飽和溶液。

（2）在鐵架臺上放上酒精燈，取長條銅片，固定在鐵架臺的合適位置。

（3）用膠頭滴管將氯化鈉溶液均勻滴在銅片上。

（4）點燃酒精燈，加熱銅片某端，觀察現(xiàn)象。

（5）發(fā)現(xiàn)有晶體析出，且加熱端先析出。

實驗原理：通過銅條傳熱的性質(zhì)間接加熱氯化鈉溶液，加熱時水蒸發(fā)，析出氯化鈉晶體。通過觀察析出氯化鈉晶體快慢實驗證明銅條的導(dǎo)熱是從哪一端到哪一端的，從而推導(dǎo)出熱的傳導(dǎo)方向。

實驗優(yōu)點：（1）實驗現(xiàn)象明顯，加熱后馬上就能觀察到氯化鈉晶體析出且變化過程持續(xù)可見。（2）蒸發(fā)結(jié)晶學(xué)生基本已經(jīng)掌握，容易理解。

二、改進實驗帶來的益處

運用觀察和實驗可以給學(xué)生提供精心選擇的、簡化和純化性材料，使學(xué)生對科學(xué)事實、現(xiàn)象獲得明確、具體的認識，同時由于實驗具有真實、形象、生動的特點，對中學(xué)生有很強的吸引力，能喚起他們的直接興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性、動手能力和創(chuàng)造能力。

編輯 段麗君