浅议实验装置引起的不良操作及改进设想
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作者:谢喜喜
摘 要：初中物理实验在初中物理教学中至关重要。笔者在十几年的教学实践中，以水的沸腾实验装置为例，指出实验装置的不足而引发的一些不良操作现象，并结合自己的教学经验提出自己的改进设想。
关键词：实验装置; 不良操作; 改进
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2019）01-025-001
在初中物理教学中，有很多的重要规律、理论需要学生掌握和理解，但这些知识对于初中学生来说却又十分抽象，掌握起来比较困难。让学生通过进行实验探究活动去寻找物理原理、规律等，不仅贯彻落实了新课程标准，还培养和提高了学生的科学探究能力。
在初中物理“物态变化”一章中的“汽化和液化”一节里，探究水沸腾时的温度变化特点是这一节的重点和难点，为了让学生能够通过实验探究来找到水的沸腾规律，教材中设计了学生实验探究活动，在烧杯中加入适量的水，用酒精灯进行加热，用温度计测量水在沸腾前后的温度，以此来寻找规律。但在实际操作过程中，我们发现了以下几点不足而引起的操作上的不良行为。
1.实验时间过长。由于是用酒精灯给冷水加热，使用的烧杯又是放在石棉网上，温度计的玻璃泡要浸没在水中，又不能碰烧杯底部，因此所加入的水的量不能太少，所以很多小组到下课了还没有观察到沸腾，这给教学带了不便。有人提出用热水，这确实是减少了加热时间，但在实际操作中，用热水加热时气泡会很少，这会得出不全面的实验结论。
2.实验装置不易调节。由于烧杯中的水量不能太多，温度计容易碰底;即使把烧杯换成试管，水的深度是够了，但为了便于调节温度计的高度，一般都是挂在横杆上，这样就极容易晃动，试管的口径又小，温度计就又容易碰壁。这样的调节需要很大的细心和耐心，才能把温度计调整到正确的位置，对于初中的学生来说这样的操作是不易的，会让实验结果造成很大的误差。
3.实验数据不易读取。在实验中，不断加热，水的温度在升高，水蒸气也不断产生并上升，温度计上端表面的温度较低，示数却在上升，热的水蒸气很容易液化，使得温度计的表面模糊，从而影响了读数。有的处理是在烧杯口上加上一个盖，但是这样一来就使得水面上方的气压会变大，沸腾时的温度甚至达到了一百二十摄氏度，这就造成了另一方面的问题。
4.实验过程不安全。实验观察水在沸腾时的现象，水的温度超过了人体所能承受的温度，所以一旦有倒掉、打碎的情况，可能造成不必要的人员伤亡。而实验装置在不同的教材或教案中，对烧杯没有一个是固定的，这样就没有安全的保障。曾经就在一位老师的公开课上出现了一位学生由于不小心碰倒了烧杯的事故，虽然没有人员受伤，但也影响了教学秩序和教学进度。
5.实验数据与理论不符。按照教材上的装置进行实验，还需要将酒精灯撤离后再观察水是否沸腾。但由于用烧杯加热，势必需要加上石棉网让烧杯均匀受热。这就出现了另外的问题，因为石棉网上有余热，当撤离石棉网后，水还在沸腾，这就给孩子们造成了误区，认为水的沸腾不需要继续加热，其实不然。于是进行解释，可带来的却是学生对实验的不信任，继而可能出现造数据的后遗症。
针对上述实验中的不足，笔者进行该实验装置改进的设想，以此矫正学生在操作过程中的不良行为。
1.改进的措施
首先保证实验装置的安全，对加热容器和温度计进行固定;其次为了不受水蒸气液化的影响，将加热容器换成锥形瓶，并在加热容器上加上一个便于取放的盖;再次用水浴法来说明达到沸点，停止加热，水的沸腾现象就停止这一知识点。
2.改进后的效果
（1）安全。用试管代替烧杯作为加热容器，虽然能够解决水量不用太多，也可以让温度计浸没的问题，但是用试管加热会因为受热不均而有爆破的危险。除了试管，锥形瓶也能解决这一问题，重要的是锥形瓶没有像试管受热容易爆破的危险，因此锥形瓶是理想的替代品。为了让装置更加的安全可靠，锥形瓶可以用夹子夹住，以此达到固定的目的，没有倒掉和打碎的后顾之忧。
（2）用时短。利用锥形瓶作为加热容器，口径不大，装入较少的水，也能够让温度计的玻璃泡浸没而不碰容器的底部，是能够满足实验的安装要求。重要的是因为水的量不是很多，即使用冷水加热，加热的时间也不会很长，这就不会因为用热水加热而出现气泡不明显的尴尬局面。
（3）安装简易。让学生进行实验操作，实验装置的安装一定要简单容易，而且安全，免除感到危险的顾虑。不然要是花大部分的时间在安装调节上，不但影响教学的进度，还会影响学生学习的兴趣。装置如果进行固定，学生在操作时也就不会缩手缩脚的，所以这个装置不但用大夹子固定锥形瓶，还可以在上面的横杆上自备一个夹子固定温度计，用夹子比用线系住更加方便，而且温度计的读数更加准确。
（4）实验现象明显。在锥形瓶上加盖确实可以减少加热时间，还能解决温度计上部的表面由于水蒸气液化而变模糊的问题，但在水沸腾时，由于水面上方不能与外界相通，势必会增大水面上方的气压，增大水的沸点。在锥形瓶上加的盖进行一个处理，就可以有效的解决这个问题。首先从矿泉水瓶上剪下一个大于锥形瓶口的圆代替纸盖;再在圆心上打上孔，刚好能让温度计穿过。使用时，在加热过程中将瓶口盖住，等到快沸腾时，将盖轻轻向上移。这样的处理使实验现象更加明显，并且不影响读数。
（5）实验结论让人信服。理论上，当停止加热，水的沸腾就马上停止，即一旦撤离酒精灯，水就不会再沸腾了。可事实是石棉网上有余热，即使撤离了酒精灯，水也不会马上停止沸腾。这样的事实得出水的沸腾条件是很难让人信服的。经过处理的装置，由于是将容器固定住了，所以很容易进行这样的操作：将酒精灯和石棉网等部件取下，换上装了水的电加热的水壶，通过电加热到沸腾一般1至2分钟的时间，由于水壶较贵，所以只能进行演示实验，这样的操作就可以交给老师，但是学生对于这样的印象却是十分深刻的，实验结论也是让人信服的。
總之，实验装置在实验过程中至关重要，关系着实验的成败，由于实验装置引起的不良操作需要我们不断的去改进，去创新，给学生一个安全可靠的实验环境非常重要。
参考文献：
[1]付稽孝.物理演示与仪器[J]曲阜师范大学学报（自然科学版），1980（3）：114
[2]中华人民共和国教育部.全日制义务教育物理课程标准[M]北京：北京师范大学出版社，2011
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