鄧超玉
探究不同物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)是新人教版九年級物理第十三章第三節(jié)內(nèi)容,該實(shí)驗(yàn)是探究不同物質(zhì)比熱容的核心實(shí)驗(yàn),無論在中考還是日常生活中,都運(yùn)用得十分廣泛,但學(xué)生卻認(rèn)為此類知識很抽象。
本人在教學(xué)過程中通過對實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新后,由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論,學(xué)生易接受,對學(xué)生學(xué)習(xí)、理解、運(yùn)用比熱容的知識有重要意義。
一、實(shí)驗(yàn)原型及不足
1.實(shí)驗(yàn)原型
實(shí)驗(yàn)裝置如圖1。利用熱得快分別給質(zhì)量相同、初溫相同的水與食用油加熱相同時間(或升高相同溫度)。在相同時間內(nèi),由于食用油溫度升得高些,如果要升高相同的溫度,加熱水用的時間應(yīng)延長。
2.不足之處
本實(shí)驗(yàn)用熱得快做熱源,由于它的功率較大、溫度升高過快,很難把握,有一定的危險性。教材中的實(shí)驗(yàn)裝置還有兩個嚴(yán)重的缺陷,一是熱得快放置方法不正確,液體沒有蓋住熱得快的發(fā)熱部分,導(dǎo)致熱得快易損壞;二是由于等質(zhì)量的水和油相比,油的體積大于水的體積,在油中的熱得快被浸的體積多些,導(dǎo)致兩種液體受熱不一致,數(shù)據(jù)難以令人信服。而且教材上的實(shí)驗(yàn)?zāi)芤姸炔桓?,讀取溫度數(shù)據(jù)困難。
二、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與改進(jìn)
1.將新型硅膠加熱器固定在容器底部,使得加熱均勻、精度高,實(shí)現(xiàn)量化實(shí)驗(yàn),極易控制。如圖2。
2.使用溫度傳感器及數(shù)顯溫度計,讀取數(shù)據(jù)方便快捷。
3.用220V電壓做電源,實(shí)驗(yàn)隨處可進(jìn)行;內(nèi)部裝有漏電保護(hù)開關(guān),保證用電安全,便于讓學(xué)生操作。
三、實(shí)驗(yàn)器材
自制液體加熱器2套,食用油、水各120克,停鐘1個,天平1架,兩份質(zhì)量相等的水。
四、實(shí)驗(yàn)原理及裝置說明
1.實(shí)驗(yàn)原理
新實(shí)驗(yàn)使用控制變量法,通過控制使物質(zhì)質(zhì)量相等、吸收熱量相同、升高相同溫度,比較需用的時間。升高相同溫度時,所用時間較長的物質(zhì)吸收的熱量多,則此物質(zhì)吸收熱量的能力更強(qiáng)。
2.裝置說明
新實(shí)驗(yàn)采用兩套完全相同的硅膠加熱器,從底部直接給液體加熱,并裝上傳感器及數(shù)顯溫度計,讓測量結(jié)果清晰顯現(xiàn)。當(dāng)達(dá)到所需溫度時,只要將紅色開關(guān)關(guān)掉便可停止加熱。如圖3。
五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計及結(jié)論
實(shí)驗(yàn)一:用加熱器加熱兩份相同質(zhì)量的水,將結(jié)果記入表1,并得出結(jié)論。
結(jié)論:質(zhì)量相等的同種物質(zhì),吸收相同的熱量時,溫度升高的速度相同。
實(shí)驗(yàn)二:用加熱器加熱相同質(zhì)量的水與食用油。
將準(zhǔn)備好的質(zhì)量相等的水和食用油倒進(jìn)兩個加熱器中,幾秒后記錄水與食用油的初始溫度。打開電源,同時按下停鐘開始計時,觀察兩個加熱器中溫度計的變化,用停鐘記下加熱液體每階段所用的時間,讀取相應(yīng)的溫度變化量,并填入表2中。當(dāng)加熱時間達(dá)到80s時,記下最后溫度,關(guān)閉電源,停止加熱,分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。
結(jié)論:質(zhì)量相等的兩種物質(zhì),吸收相同的熱量時,溫度升得越慢的吸收的熱量較多,吸收熱量的能力較強(qiáng)。
六、創(chuàng)新點(diǎn)
實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后,現(xiàn)象非常明顯,減小了實(shí)驗(yàn)誤差,縮短了實(shí)驗(yàn)時間,成功率高;在教學(xué)中學(xué)生更容易接受比熱容的概念。
此創(chuàng)新裝置功能多,不僅可以探究物質(zhì)的比熱容,還可用來觀察水的沸騰、水浴法加熱物質(zhì)、探究焦耳定律等;易操作,實(shí)驗(yàn)裝置集成化,即取即用;易推廣,簡潔便攜,效果明顯。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2015年3期