改進(jìn)水的沸騰實(shí)驗(yàn)，提高課堂教學(xué)效益
南京市六合區(qū)勵(lì)志學(xué)校 柏立寬
論文提要：物理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生能力、提高學(xué)生素質(zhì)，是一種實(shí)用的教學(xué)手段，它的作用是任何其它教學(xué)方式都無(wú)法替代的。但它應(yīng)簡(jiǎn)便易行，有利于課堂教學(xué)的實(shí)施，有利于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和思維方式。為此，我們根據(jù)課堂教學(xué)實(shí)踐，嘗試著對(duì)蘇科版的物理教科書(shū)中水的沸騰實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一些改進(jìn)。
物理實(shí)驗(yàn)是物理課程的重要組成部分，它既能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又是教學(xué)的一種輔助語(yǔ)言，是一種實(shí)用的教學(xué)手段，它在幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解物理概念和規(guī)律、培養(yǎng)學(xué)生能力、提高學(xué)生素質(zhì)等方面解起著任何其他教學(xué)方式都無(wú)法替代的作用。新的全日制普通中學(xué)物理課程標(biāo)準(zhǔn)再一次強(qiáng)調(diào)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要意義，從教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和考核等方面提出了一些新的要求。它的中心思想是希望從面向21世紀(jì)提高受教育者科學(xué)技術(shù)文化思想素質(zhì)的高度出發(fā)，改變實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的薄弱狀況，全面提高物理教學(xué)質(zhì)量。它要求通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生了解物理概念和物理規(guī)律是怎樣在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上得出的，從而能通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)概念和規(guī)律的理解；通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)：培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΓⅢw會(huì)如何探究問(wèn)題。學(xué)生應(yīng)初步具備的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰χ饕ǎ耗苷_使用儀器進(jìn)行觀察、測(cè)量和讀數(shù)；會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并得出正確的結(jié)論；能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差的分析；會(huì)寫(xiě)簡(jiǎn)明的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
蘇科版的物理教科書(shū)為廣大的師生提供了一個(gè)很好的學(xué)習(xí)平臺(tái)，但教科書(shū)中有些實(shí)驗(yàn)可以改進(jìn)，使得：
1、改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)更能貼近生活，方便普遍推廣，利用身邊隨手可得的器材就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
2、改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)更簡(jiǎn)便、易操作，更科學(xué)、合理，符合大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程和思維邏輯。
3．改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的現(xiàn)象更明確，不易混淆，以便學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
4、改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)更易于控制，把握時(shí)間，更有利于完成課堂教學(xué)。
5、學(xué)生通過(guò)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)，能不斷積累經(jīng)驗(yàn)，隨時(shí)能夠自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)的意識(shí)和能力得到增強(qiáng)。
為此，我們對(duì)蘇科版物理8年級(jí)上冊(cè)教材中的液體汽化這一節(jié)的 “觀察水的沸騰”這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一些改進(jìn)，現(xiàn)小結(jié)如下：
觀察水的沸騰
教材實(shí)驗(yàn)設(shè)置：
活動(dòng)2.4 觀察水的沸騰
1.如圖1所示，向燒杯中注入適量的熱水，用酒精燈給燒杯加熱，觀察水中發(fā)生的變化（水的溫度、水發(fā)出的聲音、水中的氣泡……）。
2.當(dāng)水溫度升到90℃時(shí)，每隔1min讀一次溫度計(jì)的示數(shù)，記在表格中，同時(shí)注意觀察燒杯中水發(fā)生的變化，直到水沸騰5min后停止讀數(shù)。
3.移開(kāi)酒精燈，停止加熱，觀察水是否繼續(xù)沸騰
4.描述實(shí)驗(yàn)中水在沸騰前和沸騰時(shí)的情景：…… 圖1
本實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)：
（1）燒杯較大，容水量較多，加上使用石棉網(wǎng)，加熱的時(shí)間太長(zhǎng)，在課堂預(yù)定的時(shí)間內(nèi)難以完成；有時(shí)甚至?xí)谒序v之前達(dá)到熱平衡狀態(tài)，水不能沸騰而使實(shí)驗(yàn)失敗。
（2）燒杯橫截面較大，水的深度較小，水中氣泡行程較短，不易觀察氣泡上升時(shí)大小的變化情況。
（3） 要用溫水進(jìn)行加熱，水的初溫難以控制。
（4） 溫水只能在課堂上臨時(shí)倒進(jìn)燒杯，容易引起課堂混亂，比較麻煩。
（5） 由于學(xué)生不明確沸騰的特點(diǎn)，也就不知道什么時(shí)候水沸騰了，因此對(duì)沸騰前和沸騰時(shí)的不同時(shí)段劃分、不同情景描述有較大困難。
對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)：
用一根長(zhǎng)為20cm、直徑為3cm大試管代替燒杯（如圖2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：
（1） 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)用水量較少，水的溫度上升較快，可以用冷水直接進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)，不必為每組準(zhǔn)備熱水。
（2） 選擇記錄溫度的起始點(diǎn)范圍比較廣。 例如從40℃、50℃、60℃都可以。
（3） 實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單容易準(zhǔn)備。
（4） 試管橫截面較小，水雖然不多，但是深度較大，氣泡行程較長(zhǎng)，易于觀察氣泡上升過(guò)程中的變化情況。
（5） 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)成功率較高。實(shí)驗(yàn)所用時(shí) 圖2
間可以控制，有助于把握課堂節(jié)奏。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)，在十幾個(gè)班級(jí)近300組的實(shí)驗(yàn)中，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)完成水的沸騰實(shí)驗(yàn)，并觀察到水的沸騰現(xiàn)象的有290組以上，實(shí)驗(yàn)成功率超過(guò)95﹪。
（6）有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的歸納：
學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察，把觀察到的現(xiàn)象記錄在下面的表格中，可以發(fā)現(xiàn)后一階段水的溫度保持不變，同時(shí)還有大量氣泡產(chǎn)生，明確這就是水的沸騰現(xiàn)象，總結(jié)出沸騰的特點(diǎn)。這時(shí)引導(dǎo)學(xué)生把實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為前后兩個(gè)不同的階段，這樣就可以自己通過(guò)觀察到的現(xiàn)象，比較水沸騰前后有什么不同了。這種歸納、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的過(guò)程更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。
水的沸騰現(xiàn)象記錄表：
沸騰前后
時(shí)間/min
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
溫度/℃
50
水中氣泡的多少變化
水中氣泡在上升過(guò)程中的大小變化
水中聲音的大小變化
實(shí)驗(yàn)注意：
（1） 試管中裝一半水為宜。
（2） 調(diào)節(jié)酒精燈的火焰大小，使水的溫度每分鐘上升10-15℃為宜。
（3） 因?yàn)樗臏囟壬仙^快，可以每隔0.5min讀一次溫度計(jì)的示數(shù)。
（4） 溫度計(jì)上端可用細(xì)鐵絲進(jìn)行固定，避免溫度計(jì)搖晃，玻璃泡碰到試管壁。
（5）由于試管內(nèi)水中的空氣較少，如果加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或連續(xù)使用試管中的水，水會(huì)出現(xiàn)無(wú)聲沸騰，即爆沸現(xiàn)象，所以，試管中的水不宜連續(xù)使用，在下一次實(shí)驗(yàn)前應(yīng)把試管中的水進(jìn)行更換。
以上是我們?cè)谡n堂教學(xué)中的一點(diǎn)心得。我們認(rèn)為，對(duì)課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，盡量利用身邊材料，簡(jiǎn)單易得，學(xué)生一方面可身臨其境，自己駕馭實(shí)驗(yàn)，另一方面樹(shù)立物理就在身邊，變廢為寶的思想，增強(qiáng)對(duì)知識(shí)的理解及節(jié)約環(huán)保的意識(shí)。另外在分組實(shí)驗(yàn)中，清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，明顯的實(shí)驗(yàn)效果，能提高學(xué)生觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，且使學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)有著長(zhǎng)期的動(dòng)力，增加了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)及結(jié)論的可信度。
參考文獻(xiàn)： 《切實(shí)加強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)，重視學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)》 劉炳升
附：活動(dòng)記錄卡
活動(dòng)名稱(chēng)：探究水的沸騰現(xiàn)象
活動(dòng)內(nèi)容：
探究對(duì)水加熱的過(guò)程中，（1）水的溫度變化情況；（2）水中的氣泡變化情況；（3）水中的聲音變化情況。以及加熱取消前后，水中的現(xiàn)象有什么變化。
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各項(xiàng)任務(wù)：
計(jì)時(shí)員：根據(jù)溫度觀察員要求開(kāi)始計(jì)時(shí)，以后每隔0.5分鐘報(bào)一次時(shí)，一直到第7分鐘。7分鐘后，移開(kāi)酒精燈，停止加熱，并觀察水中現(xiàn)象的變化。
溫度觀察員：用酒精燈對(duì)水加熱，不斷觀察水的溫度，當(dāng)水的溫度升到50℃時(shí)告訴計(jì)時(shí)員開(kāi)始計(jì)時(shí)，以后計(jì)時(shí)員每一次報(bào)時(shí)，你都要迅速讀出溫度，并記錄在下面表格中對(duì)應(yīng)位置。
氣泡觀察員：觀察加熱過(guò)程中水中氣泡越來(lái)越多還是越來(lái)越少、以及水中的氣泡在上升過(guò)程中的變大了還是變小了，并注意前后的比較。
聲音觀察員：仔細(xì)聽(tīng)水中聲音的大小變化，并注意前后的比較。
活動(dòng)記錄表：
沸騰前后
時(shí)間/min
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
溫度/℃
50
58
65
72
78
84
91
98
98
98
98
98
98
98
98
水中氣泡的多少變化
水中氣泡在上升過(guò)程中的大小變化
水中聲音的大小變化
活動(dòng)歸納：
1.分析水的溫度可知：對(duì)水加熱，開(kāi)始，水的溫度 （不斷上升 / 保持不變/不斷下降）；后來(lái)，水的溫度 （不斷上升 / 保持不變/不斷下降）。此時(shí)水的溫度是 ℃。這就是我今天用實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的水的 。
2.沸騰是在 溫度下，在液體 發(fā)生的 汽化現(xiàn)象。
3. 移開(kāi)酒精燈，停止加熱，水的沸騰 （停止/繼續(xù)）。說(shuō)明沸騰過(guò)程 （需要 / 不需要）吸熱。
水的沸騰圖像
如果我們以橫軸表示時(shí)間，以縱軸表示水的溫度畫(huà)出圖表，就可以把各個(gè)時(shí)刻水的溫度在圖表中標(biāo)出來(lái)，然后把這些點(diǎn)用平滑的曲線連起來(lái)，這就是水的沸騰圖像。請(qǐng)根據(jù)你今天的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出水的沸騰圖像。
100
90
80
70
60
50
0 1 2 3 4 5 6 7 時(shí)間/min
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