淺議實(shí)驗(yàn)裝置引起的不良操作及改進(jìn)設(shè)想

謝喜喜

摘 要：初中物理實(shí)驗(yàn)在初中物理教學(xué)中至關(guān)重要。筆者在十幾年的教學(xué)實(shí)踐中，以水的沸騰實(shí)驗(yàn)裝置為例，指出實(shí)驗(yàn)裝置的不足而引發(fā)的一些不良操作現(xiàn)象，并結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)提出自己的改進(jìn)設(shè)想。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)裝置; 不良操作; 改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2019）01-025-001

在初中物理教學(xué)中，有很多的重要規(guī)律、理論需要學(xué)生掌握和理解，但這些知識(shí)對(duì)于初中學(xué)生來(lái)說(shuō)卻又十分抽象，掌握起來(lái)比較困難。讓學(xué)生通過(guò)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)去尋找物理原理、規(guī)律等，不僅貫徹落實(shí)了新課程標(biāo)準(zhǔn)，還培養(yǎng)和提高了學(xué)生的科學(xué)探究能力。

在初中物理“物態(tài)變化”一章中的“汽化和液化”一節(jié)里，探究水沸騰時(shí)的溫度變化特點(diǎn)是這一節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，為了讓學(xué)生能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究來(lái)找到水的沸騰規(guī)律，教材中設(shè)計(jì)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，在燒杯中加入適量的水，用酒精燈進(jìn)行加熱，用溫度計(jì)測(cè)量水在沸騰前后的溫度，以此來(lái)尋找規(guī)律。但在實(shí)際操作過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)了以下幾點(diǎn)不足而引起的操作上的不良行為。

1.實(shí)驗(yàn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。由于是用酒精燈給冷水加熱，使用的燒杯又是放在石棉網(wǎng)上，溫度計(jì)的玻璃泡要浸沒(méi)在水中，又不能碰燒杯底部，因此所加入的水的量不能太少，所以很多小組到下課了還沒(méi)有觀察到沸騰，這給教學(xué)帶了不便。有人提出用熱水，這確實(shí)是減少了加熱時(shí)間，但在實(shí)際操作中，用熱水加熱時(shí)氣泡會(huì)很少，這會(huì)得出不全面的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

2.實(shí)驗(yàn)裝置不易調(diào)節(jié)。由于燒杯中的水量不能太多，溫度計(jì)容易碰底;即使把燒杯換成試管，水的深度是夠了，但為了便于調(diào)節(jié)溫度計(jì)的高度，一般都是掛在橫桿上，這樣就極容易晃動(dòng)，試管的口徑又小，溫度計(jì)就又容易碰壁。這樣的調(diào)節(jié)需要很大的細(xì)心和耐心，才能把溫度計(jì)調(diào)整到正確的位置，對(duì)于初中的學(xué)生來(lái)說(shuō)這樣的操作是不易的，會(huì)讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成很大的誤差。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不易讀取。在實(shí)驗(yàn)中，不斷加熱，水的溫度在升高，水蒸氣也不斷產(chǎn)生并上升，溫度計(jì)上端表面的溫度較低，示數(shù)卻在上升，熱的水蒸氣很容易液化，使得溫度計(jì)的表面模糊，從而影響了讀數(shù)。有的處理是在燒杯口上加上一個(gè)蓋，但是這樣一來(lái)就使得水面上方的氣壓會(huì)變大，沸騰時(shí)的溫度甚至達(dá)到了一百二十?dāng)z氏度，這就造成了另一方面的問(wèn)題。

4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程不安全。實(shí)驗(yàn)觀察水在沸騰時(shí)的現(xiàn)象，水的溫度超過(guò)了人體所能承受的溫度，所以一旦有倒掉、打碎的情況，可能造成不必要的人員傷亡。而實(shí)驗(yàn)裝置在不同的教材或教案中，對(duì)燒杯沒(méi)有一個(gè)是固定的，這樣就沒(méi)有安全的保障。曾經(jīng)就在一位老師的公開(kāi)課上出現(xiàn)了一位學(xué)生由于不小心碰倒了燒杯的事故，雖然沒(méi)有人員受傷，但也影響了教學(xué)秩序和教學(xué)進(jìn)度。

5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論不符。按照教材上的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還需要將酒精燈撤離后再觀察水是否沸騰。但由于用燒杯加熱，勢(shì)必需要加上石棉網(wǎng)讓燒杯均勻受熱。這就出現(xiàn)了另外的問(wèn)題，因?yàn)槭蘧W(wǎng)上有余熱，當(dāng)撤離石棉網(wǎng)后，水還在沸騰，這就給孩子們?cè)斐闪苏`區(qū)，認(rèn)為水的沸騰不需要繼續(xù)加熱，其實(shí)不然。于是進(jìn)行解釋?zhuān)蓭?lái)的卻是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的不信任，繼而可能出現(xiàn)造數(shù)據(jù)的后遺癥。

針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)中的不足，筆者進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)的設(shè)想，以此矯正學(xué)生在操作過(guò)程中的不良行為。

1.改進(jìn)的措施

首先保證實(shí)驗(yàn)裝置的安全，對(duì)加熱容器和溫度計(jì)進(jìn)行固定;其次為了不受水蒸氣液化的影響，將加熱容器換成錐形瓶，并在加熱容器上加上一個(gè)便于取放的蓋;再次用水浴法來(lái)說(shuō)明達(dá)到沸點(diǎn)，停止加熱，水的沸騰現(xiàn)象就停止這一知識(shí)點(diǎn)。

2.改進(jìn)后的效果

（1）安全。用試管代替燒杯作為加熱容器，雖然能夠解決水量不用太多，也可以讓溫度計(jì)浸沒(méi)的問(wèn)題，但是用試管加熱會(huì)因?yàn)槭軣岵痪斜频奈ｋU(xiǎn)。除了試管，錐形瓶也能解決這一問(wèn)題，重要的是錐形瓶沒(méi)有像試管受熱容易爆破的危險(xiǎn)，因此錐形瓶是理想的替代品。為了讓裝置更加的安全可靠，錐形瓶可以用夾子夾住，以此達(dá)到固定的目的，沒(méi)有倒掉和打碎的后顧之憂(yōu)。

（2）用時(shí)短。利用錐形瓶作為加熱容器，口徑不大，裝入較少的水，也能夠讓溫度計(jì)的玻璃泡浸沒(méi)而不碰容器的底部，是能夠滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)的安裝要求。重要的是因?yàn)樗牧坎皇呛芏啵词褂美渌訜?，加熱的時(shí)間也不會(huì)很長(zhǎng)，這就不會(huì)因?yàn)橛脽崴訜岫霈F(xiàn)氣泡不明顯的尷尬局面。

（3）安裝簡(jiǎn)易。讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)裝置的安裝一定要簡(jiǎn)單容易，而且安全，免除感到危險(xiǎn)的顧慮。不然要是花大部分的時(shí)間在安裝調(diào)節(jié)上，不但影響教學(xué)的進(jìn)度，還會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。裝置如果進(jìn)行固定，學(xué)生在操作時(shí)也就不會(huì)縮手縮腳的，所以這個(gè)裝置不但用大夾子固定錐形瓶，還可以在上面的橫桿上自備一個(gè)夾子固定溫度計(jì)，用夾子比用線(xiàn)系住更加方便，而且溫度計(jì)的讀數(shù)更加準(zhǔn)確。

（4）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。在錐形瓶上加蓋確實(shí)可以減少加熱時(shí)間，還能解決溫度計(jì)上部的表面由于水蒸氣液化而變模糊的問(wèn)題，但在水沸騰時(shí)，由于水面上方不能與外界相通，勢(shì)必會(huì)增大水面上方的氣壓，增大水的沸點(diǎn)。在錐形瓶上加的蓋進(jìn)行一個(gè)處理，就可以有效的解決這個(gè)問(wèn)題。首先從礦泉水瓶上剪下一個(gè)大于錐形瓶口的圓代替紙蓋;再在圓心上打上孔，剛好能讓溫度計(jì)穿過(guò)。使用時(shí)，在加熱過(guò)程中將瓶口蓋住，等到快沸騰時(shí)，將蓋輕輕向上移。這樣的處理使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加明顯，并且不影響讀數(shù)。

（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論讓人信服。理論上，當(dāng)停止加熱，水的沸騰就馬上停止，即一旦撤離酒精燈，水就不會(huì)再沸騰了?？墒聦?shí)是石棉網(wǎng)上有余熱，即使撤離了酒精燈，水也不會(huì)馬上停止沸騰。這樣的事實(shí)得出水的沸騰條件是很難讓人信服的。經(jīng)過(guò)處理的裝置，由于是將容器固定住了，所以很容易進(jìn)行這樣的操作：將酒精燈和石棉網(wǎng)等部件取下，換上裝了水的電加熱的水壺，通過(guò)電加熱到沸騰一般1至2分鐘的時(shí)間，由于水壺較貴，所以只能進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，這樣的操作就可以交給老師，但是學(xué)生對(duì)于這樣的印象卻是十分深刻的，實(shí)驗(yàn)結(jié)論也是讓人信服的。

總之，實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中至關(guān)重要，關(guān)系著實(shí)驗(yàn)的成敗，由于實(shí)驗(yàn)裝置引起的不良操作需要我們不斷的去改進(jìn)，去創(chuàng)新，給學(xué)生一個(gè)安全可靠的實(shí)驗(yàn)環(huán)境非常重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]付稽孝.物理演示與儀器[J]曲阜師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1980（3）：114

[2]中華人民共和國(guó)教育部.全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M]北京：北京師范大學(xué)出版社，2011