改進水的沸騰實驗,提高課堂教學(xué)效益
南京市六合區(qū)勵志學(xué)校 柏立寬
論文提要:物理實驗?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),是一種實用的教學(xué)手段,它的作用是任何其它教學(xué)方式都無法替代的。但它應(yīng)簡便易行,有利于課堂教學(xué)的實施,有利于學(xué)生進行實驗探究活動,符合學(xué)生的認知規(guī)律和思維方式。為此,我們根據(jù)課堂教學(xué)實踐,嘗試著對蘇科版的物理教科書中水的沸騰實驗進行了一些改進。
物理實驗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)的一種輔助語言,是一種實用的教學(xué)手段,它在幫助學(xué)生認識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)方式都無法替代的作用。新的全日制普通中學(xué)物理課程標準再一次強調(diào)了物理實驗教學(xué)的重要意義,從教學(xué)中應(yīng)注意的問題、實驗內(nèi)容、實驗技能、實驗教學(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),改變實驗在物理教學(xué)中的薄弱狀況,全面提高物理教學(xué)質(zhì)量。它要求通過物理實驗:讓學(xué)生了解物理概念和物理規(guī)律是怎樣在實驗基礎(chǔ)上得出的,從而能通過實驗加深對概念和規(guī)律的理解;通過物理實驗:培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和實驗?zāi)芰,并體會如何探究問題。學(xué)生應(yīng)初步具備的實驗?zāi)芰χ饕ǎ耗苷_使用儀器進行觀察、測量和讀數(shù);會分析實驗數(shù)據(jù)并得出正確的結(jié)論;能進行實驗誤差的分析;會寫簡明的實驗報告。
蘇科版的物理教科書為廣大的師生提供了一個很好的學(xué)習(xí)平臺,但教科書中有些實驗可以改進,使得:
1、改進后的實驗更能貼近生活,方便普遍推廣,利用身邊隨手可得的器材就可以進行實驗設(shè)計。
2、改進后的實驗更簡便、易操作,更科學(xué)、合理,符合大多數(shù)學(xué)生的認知過程和思維邏輯。
3.改進后的實驗產(chǎn)生的現(xiàn)象更明確,不易混淆,以便學(xué)生分析實驗現(xiàn)象,得出正確的實驗結(jié)論。
4、改進后的實驗更易于控制,把握時間,更有利于完成課堂教學(xué)。
5、學(xué)生通過改進后的實驗實踐活動,能不斷積累經(jīng)驗,隨時能夠自己設(shè)計實驗,并動手完成實驗,使實驗的意識和能力得到增強。
為此,我們對蘇科版物理8年級上冊教材中的液體汽化這一節(jié)的 “觀察水的沸騰”這個實驗進行了一些改進,現(xiàn)小結(jié)如下:
觀察水的沸騰
教材實驗設(shè)置:
活動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.當水溫度升到90℃時,每隔1min讀一次溫度計的示數(shù),記在表格中,同時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.移開酒精燈,停止加熱,觀察水是否繼續(xù)沸騰
4.描述實驗中水在沸騰前和沸騰時的情景:…… 圖1
本實驗的缺點:
(1)燒杯較大,容水量較多,加上使用石棉網(wǎng),加熱的時間太長,在課堂預(yù)定的時間內(nèi)難以完成;有時甚至?xí)谒序v之前達到熱平衡狀態(tài),水不能沸騰而使實驗失敗。
(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大小的變化情況。
(3) 要用溫水進行加熱,水的初溫難以控制。
(4) 溫水只能在課堂上臨時倒進燒杯,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,也就不知道什么時候水沸騰了,因此對沸騰前和沸騰時的不同時段劃分、不同情景描述有較大困難。
對實驗的改進:
用一根長為20cm、直徑為3cm大試管代替燒杯(如圖2)進行實驗。
改進后的優(yōu)點:
(1) 改進后的實驗用水量較少,水的溫度上升較快,可以用冷水直接進行加熱實驗,不必為每組準備熱水。
(2) 選擇記錄溫度的起始點范圍比較廣。 例如從40℃、50℃、60℃都可以。
(3) 實驗器材簡單容易準備。
(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,易于觀察氣泡上升過程中的變化情況。
(5) 改進后的實驗成功率較高。實驗所用時 圖2
間可以控制,有助于把握課堂節(jié)奏。經(jīng)過統(tǒng)計,在十幾個班級近300組的實驗中,在預(yù)定時間內(nèi)完成水的沸騰實驗,并觀察到水的沸騰現(xiàn)象的有290組以上,實驗成功率超過95﹪。
(6)有利于學(xué)生對實驗現(xiàn)象的歸納:
學(xué)生通過對實驗的觀察,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。這時引導(dǎo)學(xué)生把實驗過程分為前后兩個不同的階段,這樣就可以自己通過觀察到的現(xiàn)象,比較水沸騰前后有什么不同了。這種歸納、分析實驗現(xiàn)象的過程更加符合學(xué)生的認知規(guī)律。
水的沸騰現(xiàn)象記錄表:
沸騰前后
時間/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
水中氣泡在上升過程中的大小變化
水中聲音的大小變化
實驗注意:
(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) 因為水的溫度上升較快,可以每隔0.5min讀一次溫度計的示數(shù)。
(4) 溫度計上端可用細鐵絲進行固定,避免溫度計搖晃,玻璃泡碰到試管壁。
(5)由于試管內(nèi)水中的空氣較少,如果加熱時間過長或連續(xù)使用試管中的水,水會出現(xiàn)無聲沸騰,即爆沸現(xiàn)象,所以,試管中的水不宜連續(xù)使用,在下一次實驗前應(yīng)把試管中的水進行更換。
以上是我們在課堂教學(xué)中的一點心得。我們認為,對課本實驗進行改進,盡量利用身邊材料,簡單易得,學(xué)生一方面可身臨其境,自己駕馭實驗,另一方面樹立物理就在身邊,變廢為寶的思想,增強對知識的理解及節(jié)約環(huán)保的意識。另外在分組實驗中,清晰的實驗現(xiàn)象,明顯的實驗效果,能提高學(xué)生觀察和實驗?zāi)芰,且使學(xué)生對物理學(xué)習(xí)有著長期的動力,增加了學(xué)生對實驗及結(jié)論的可信度。
參考文獻: 《切實加強物理實驗,重視學(xué)生的實踐活動》 劉炳升
附:活動記錄卡
活動名稱:探究水的沸騰現(xiàn)象
活動內(nèi)容:
探究對水加熱的過程中,(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。
友情提醒:1. 要注意安全呀!
2. 觀察項目較多,要做好分工,搞好合作哦!#www.hmlawpc.com#
各項任務(wù):
計時員:根據(jù)溫度觀察員要求開始計時,以后每隔0.5分鐘報一次時,一直到第7分鐘。7分鐘后,移開酒精燈,停止加熱,并觀察水中現(xiàn)象的變化。
溫度觀察員:用酒精燈對水加熱,不斷觀察水的溫度,當水的溫度升到50℃時告訴計時員開始計時,以后計時員每一次報時,你都要迅速讀出溫度,并記錄在下面表格中對應(yīng)位置。
氣泡觀察員:觀察加熱過程中水中氣泡越來越多還是越來越少、以及水中的氣泡在上升過程中的變大了還是變小了,并注意前后的比較。
聲音觀察員:仔細聽水中聲音的大小變化,并注意前后的比較。
活動記錄表:
沸騰前后
時間/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
水中氣泡在上升過程中的大小變化
水中聲音的大小變化
活動歸納:
1.分析水的溫度可知:對水加熱,開始,水的溫度 (不斷上升 / 保持不變/不斷下降);后來,水的溫度 (不斷上升 / 保持不變/不斷下降)。此時水的溫度是 ℃。這就是我今天用實驗測量出的水的 。
2.沸騰是在 溫度下,在液體 發(fā)生的 汽化現(xiàn)象。
3. 移開酒精燈,停止加熱,水的沸騰 (停止/繼續(xù))。說明沸騰過程 (需要 / 不需要)吸熱。
水的沸騰圖像
如果我們以橫軸表示時間,以縱軸表示水的溫度畫出圖表,就可以把各個時刻水的溫度在圖表中標出來,然后把這些點用平滑的曲線連起來,這就是水的沸騰圖像。請根據(jù)你今天的實驗數(shù)據(jù)畫出水的沸騰圖像。
100
90
80
70
60
50
0 1 2 3 4 5 6 7 時間/min
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