演示實(shí)驗(yàn)說明力的指向性

黃忠武

(廣西壯族自治區(qū)欽州市靈山縣金龍中學(xué) 535400)

有這樣一道選擇題：

如圖1所示的實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是( ).

A.這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明做功可以改變物體的內(nèi)能

B.這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明物體內(nèi)能可以對(duì)外做功

C.在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

D.這個(gè)實(shí)驗(yàn)基本反映出了熱機(jī)的工作過程

分析此實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)是加熱試管中的水，沸騰后，產(chǎn)生的大量的水蒸氣推動(dòng)軟木塞做功，將軟木塞彈出.該演示實(shí)驗(yàn)揭示的是通過做功，水蒸氣的內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為軟木塞的機(jī)械能.

在四個(gè)答案里“B”和“C”；是毫無異議的了，有疑問的是：A和D.

首先來說D答案，“D這個(gè)實(shí)驗(yàn)基本反映出了熱機(jī)的工作過程”，準(zhǔn)確的來說這個(gè)實(shí)驗(yàn)反映了熱機(jī)的工作原理，D答案里說是反映了工作過程，這一點(diǎn)首先是不同的，下面來說說A答案，“這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明做功可以改變物體的內(nèi)能”，乍一看，做功可以改變物體的內(nèi)能，這個(gè)沒問題啊，但關(guān)鍵是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的說明力在哪里，剛才已經(jīng)分析，該演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是：水蒸氣推動(dòng)軟木塞做功，將軟木塞彈出，所以，該實(shí)驗(yàn)的說明力在于：揭示“通過做功，水蒸氣的內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為軟木塞的機(jī)械能”，而非揭示：做功后內(nèi)能減小.就本實(shí)驗(yàn)的表面現(xiàn)象來說，也不能說明做功可以改變內(nèi)能.所以筆者認(rèn)為A答案是錯(cuò)誤的.

筆者最初接觸這個(gè)題目時(shí)，曾經(jīng)很困惑，曾在網(wǎng)上搜索該題答案，結(jié)果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上眾說紛紜，有說A對(duì)，也有說A錯(cuò)，各有各的理由；故本人對(duì)這個(gè)情況進(jìn)行了深入思考，認(rèn)為焦點(diǎn)在于對(duì)演示實(shí)驗(yàn)說明力的指向性上面.

認(rèn)為A對(duì)的人是這樣想的：該實(shí)驗(yàn)中，水蒸氣做功推出軟木塞后，試管口將會(huì)出現(xiàn)白霧，由此說明水蒸氣推動(dòng)軟木塞做功后內(nèi)能減小，溫度降低，液化而出現(xiàn)白霧，故而可以說明“做功可以改變內(nèi)能”這一觀點(diǎn).

從該實(shí)驗(yàn)內(nèi)含的知識(shí)來說，“水蒸氣推動(dòng)軟木塞做功后內(nèi)能減小，溫度降低，液化而出現(xiàn)白霧”這點(diǎn)肯定是有的，但是單從實(shí)驗(yàn)表面的現(xiàn)象來說，即使是加熱一壺水(不蓋蓋子)水蒸氣在壺口外也會(huì)形成白霧，那是因?yàn)樗魵庥龅綁乜谕獾睦淇諝夥艧岚l(fā)生液化而形成.或者用手拿開熱水壺的塞子，也會(huì)在壺口處出現(xiàn)白霧，也是同樣的道理(上面兩例子都是不用做功，就能在瓶口處出現(xiàn)了白霧)，因此，在該實(shí)驗(yàn)里，說“觀察到軟木塞被彈出后出現(xiàn)白霧，說明做功后內(nèi)能減小”這一結(jié)論顯然是無法令人信服的.

我們先來看看教科書第二節(jié)《內(nèi)能》里是安排那個(gè)實(shí)驗(yàn)來演示做功改變內(nèi)能的.

第9頁圖13-2-5做功改變內(nèi)能兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)里的乙圖，如圖2：在燒瓶里放入少量水(注意：是常溫下的水，并非加熱水)，然后往瓶子里打氣，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，會(huì)觀察到瓶口出現(xiàn)了白霧，教科書里為什么不用上圖那個(gè)加熱過程的高溫水而用常溫水，就是在于高溫水產(chǎn)生的水蒸氣在離開瓶口時(shí)即使不用做功也會(huì)由于發(fā)生液化而出現(xiàn)白霧這一現(xiàn)象，但用常溫水產(chǎn)生的水蒸氣是不可能出現(xiàn)的，這就是演示實(shí)驗(yàn)的指向說明力，只有這樣來做，才能說明做功后改變了內(nèi)能.而用加熱高溫水產(chǎn)生的水蒸氣出現(xiàn)的白霧根本不能說明做功可以改變內(nèi)能.在這一點(diǎn)上，教科書的審定顯然是考慮到了這樣的情況.也從側(cè)面反映出教科書編寫的嚴(yán)謹(jǐn)性.

例1如圖3，閉合開關(guān)，觀察到金屬棒ab往右運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)說明：

A.金屬棒ab周圍沒有磁場

B. 閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流

C.通電導(dǎo)體在磁場中受力的作用

D.導(dǎo)體AB有電阻

這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)揭示的是：閉合開關(guān)后形成閉合電路而產(chǎn)生電流，使通電導(dǎo)體在磁場中受電磁力的作用而運(yùn)動(dòng).故很明顯選擇C.

而如果按照前面所說的那些人的觀點(diǎn)的話：實(shí)驗(yàn)里，金屬棒ab肯定有電阻啊，所以D答案，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明金屬棒ab有電阻也是正確的啊.

金屬棒ab有電阻，這個(gè)是肯定是對(duì)的，也是在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中存在的，但是這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)說明的指向性在于：“閉合開關(guān)后形成閉合電路而產(chǎn)生電流，使通電導(dǎo)體在磁場中受電磁力的作用”；而實(shí)驗(yàn)本身的表面現(xiàn)象并不能說明導(dǎo)體有電阻，所以“D.金屬棒ab有電阻”看起來沒錯(cuò)但其實(shí)并不符合題意.

筆者認(rèn)為，我們現(xiàn)在出題講究一個(gè)“發(fā)散性”，但無論如何發(fā)散，也不能夠?qū)⒀菔緦?shí)驗(yàn)所要表現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)搞混亂，教科書上的演示實(shí)驗(yàn)顯然是經(jīng)過專家深思熟慮之后確定的.學(xué)生，特別是對(duì)學(xué)習(xí)物理還剛?cè)腴T的學(xué)生來說，觀察一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芙沂境鍪裁粗R(shí)，應(yīng)當(dāng)具有明確的指向性，以便于學(xué)生學(xué)習(xí)掌握知識(shí)；而不是似是而非，從而發(fā)生指鹿為馬的事情，造成學(xué)生學(xué)習(xí)上的無所適從.