改進水的沸騰實驗，提高課堂教學效益

改進水的沸騰實驗，提高課堂教學效益

南京市六合區勵志學校   柏立寬

論文提要：物理實驗能夠激發學生的學習興趣、培養學生能力、提高學生素質，是一種實用的教學手段，它的作用是任何其它教學方式都無法替代的。但它應簡便易行，有利於課堂教學的實施，有利於學生進行實驗探究活動，符合學生的認知規律和思維方式。為此，我們根據課堂教學實踐，嘗試着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，它既能夠提高學生的學習興趣，又是教學的一種輔助語言，是一種實用的教學手段，它在幫助學生認識和理解物理概念和規律、培養學生能力、提高學生素質等方面解起着任何其他教學方式都無法替代的作用。新的全日制普通中學物理課程標準再一次強調了物理實驗教學的重要意義，從教學中應注意的問題、實驗內容、實驗技能、實驗教學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技術文化思想素質的高度出發，改變實驗在物理教學中的薄弱狀況，全面提高物理教學質量。它要求通過物理實驗：讓學生了解物理概念和物理規律是怎樣在實驗基礎上得出的，從而能通過實驗加深對概念和規律的理解；通過物理實驗：培養學生觀察能力和實驗能力，並體會如何探究問題。學生應初步具備的實驗能力主要包括：能正確使用儀器進行觀察、測量和讀數；會分析實驗數據並得出正確的結論；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習平台，但教科書中有些實驗可以改進，使得：

1、改進後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計。

2、改進後的實驗更簡便、易操作，更科學、合理，符合大多數學生的認知過程和思維邏輯。

3．改進後的實驗產生的現象更明確，不易混淆，以便學生分析實驗現象，得出正確的實驗結論。

4、改進後的實驗更易於控制，把握時間，更有利於完成課堂教學。

5、學生通過改進後的實驗實踐活動，能不斷積累經驗，隨時能夠自己設計實驗，並動手完成實驗，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的 “觀察水的沸騰”這個實驗進行了一些改進，現小結如下：

觀察水的沸騰

教材實驗設置：

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，觀察水中發生的變化（水的温度、水發出的聲音、水中的氣泡……）。                 

2.當水温度升到90℃時，每隔1min讀一次温度計的示數，記在表格中，同時注意觀察燒杯中水發生的變化，直到水沸騰5min後停止讀數。         

   3.移開酒精燈，停止加熱，觀察水是否繼續沸騰

   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，加熱的時間太長，在課堂預定的時間內難以完成；有時甚至會在水沸騰之前達到熱平衡狀態，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）  要用温水進行加熱，水的初温難以控制。

（4）  温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）  由於學生不明確沸騰的特點，也就不知道什麼時候水沸騰了，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。

改進後的優點：

（1）  改進後的實驗用水量較少，水的温度上升較快，可以用冷水直接進行加熱實驗，不必為每組準備熱水。

（2）  選擇記錄温度的起始點範圍比較廣。              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，易於觀察氣泡上升過程中的變化情況。

（5） 改進後的實驗成功率較高。實驗所用時           圖2

間可以控制，有助於把握課堂節奏。經過統計，在十幾個班級近300組的實驗中，在預定時間內完成水的沸騰實驗，並觀察到水的沸騰現象的有290組以上，實驗成功率超過95﹪。                                               

（6）有利於學生對實驗現象的歸納：

學生通過對實驗的觀察，把觀察到的現象記錄在下面的表格中，可以發現後一階段水的温度保持不變，同時還有大量氣泡產生，明確這就是水的沸騰現象，總結出沸騰的特點。這時引導學生把實驗過程分為前後兩個不同的階段，這樣就可以自己通過觀察到的現象，比較水沸騰前後有什麼不同了。這種歸納、分析實驗現象的過程更加符合學生的認知規律。

水的沸騰現象記錄表：

實驗注意：

（1）  試管中裝一半水為宜。

（2）  調節酒精燈的火焰大小，使水的温度每分鐘上升10-15℃為宜。

（3）  因為水的温度上升較快，可以每隔0.5min讀一次温度計的示數。

（4）  温度計上端可用細鐵絲進行固定，避免温度計搖晃，玻璃泡碰到試管壁。

（5）由於試管內水中的空氣較少，如果加熱時間過長或連續使用試管中的水，水會出現無聲沸騰，即爆沸現象，所以，試管中的水不宜連續使用，在下一次實驗前應把試管中的水進行更換。

以上是我們在課堂教學中的一點心得。我們認為，對課本實驗進行改進，儘量利用身邊材料，簡單易得，學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約環保的意識。另外在分組實驗中，清晰的實驗現象，明顯的實驗效果，能提高學生觀察和實驗能力，且使學生對物理學習有着長期的動力，增加了學生對實驗及結論的可信度。

參考文獻：  《切實加強物理實驗，重視學生的實踐活動》  劉炳升

附：活動記錄卡

活動名稱：探究水的沸騰現象

活動內容：

探究對水加熱的過程中，（1）水的温度變化情況；（2）水中的氣泡變化情況；（3）水中的聲音變化情況。以及加熱取消前後，水中的現象有什麼變化。

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！##

各項任務：

計時員：根據温度觀察員要求開始計時，以後每隔0.5分鐘報一次時，一直到第7分鐘。7分鐘後，移開酒精燈，停止加熱，並觀察水中現象的變化。

温度觀察員：用酒精燈對水加熱，不斷觀察水的温度，當水的温度升到50℃時告訴計時員開始計時，以後計時員每一次報時，你都要迅速讀出温度，並記錄在下面表格中對應位置。

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，並注意前後的比較。

聲音觀察員：仔細聽水中聲音的大小變化，並注意前後的比較。

活動記錄表：

活動歸納：

1.分析水的温度可知：對水加熱，開始，水的温度                （不斷上升 / 保持不變/不斷下降）；後來，水的温度                 （不斷上升 / 保持不變/不斷下降）。此時水的温度是        ℃。這就是我今天用實驗測量出的水的             。

2.沸騰是在        温度下，在液體                      發生的          汽化現象。

3. 移開酒精燈，停止加熱，水的沸騰            （停止/繼續）。説明沸騰過程          （需要 / 不需要）吸熱。

水的沸騰圖像

如果我們以橫軸表示時間，以縱軸表示水的温度畫出圖表，就可以把各個時刻水的温度在圖表中標出來，然後把這些點用平滑的曲線連起來，這就是水的沸騰圖像。請根據你今天的實驗數據畫出水的沸騰圖像。

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