馬賢榮　王麗萍

摘 要：本文主要是在實際教學的基礎之上，通過對實驗裝置、實驗操作和數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)記錄表格和坐標圖的改進，保證了海波、冰、石蠟的熔化學生分組實驗的正常進行。

關(guān)鍵詞：熔化；凝固；實驗的改進；分組實驗

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）4-0056-3

1 引 言

初中物理科學探究教學中，“熔化與凝固”的實驗探究在課堂中往往會遇到很多實驗上的困難。因為晶體在凝固時會出現(xiàn)當液體的溫度已低于凝固點而液體仍不凝固的過冷現(xiàn)象，所以在初中物理課堂教學中不得不放棄海波凝固的學生分組探究實驗，主要研究物質(zhì)的熔化。筆者在教學中經(jīng)過近百次的實驗之后，對實驗進行了一些改進，在保證實驗效果的同時縮短了實驗的時間，為課堂的完整性奠定了基礎，提高了課堂教學的效率。

2 實驗裝置的改進

在滬科版教材中，“熔化與凝固”是安排在九年級進行教學。在之前已經(jīng)學習過溫度和溫度計、物質(zhì)存在的三種常見狀態(tài)和物態(tài)變化等內(nèi)容，為物質(zhì)的熔化與凝固奠定了知識基礎和實驗操作基礎。滬科版教材中的實驗是研究冰和石蠟兩種物質(zhì)的熔化，而在人教版教材中的實驗則是研究海波和石蠟兩種物質(zhì)的熔化。在教學中，筆者則因教學設計而在課堂中完成了冰、海波和石蠟三種物質(zhì)的熔化實驗。

對物質(zhì)熔化實驗的改進主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 海波和石蠟熔化的實驗器材和裝置

由于在實驗操作過程中，普通溫度計存在著實驗觸碰到試管壁導致實驗誤差變大。另外，由于本實驗需要讀取的數(shù)值較多，學生在讀數(shù)時會有一些困難，容易出現(xiàn)讀錯的情況。所以，在實驗中放棄普通溫度計，采用TM902C式數(shù)字溫度計。TM902C數(shù)字式溫度計配有兩種感應器件，一種是探針，一種是熱電偶感應器。剛開始的實驗中采用了探針進行實驗，發(fā)現(xiàn)如果試管里藥品較少，則會導致溫度計探針部分露在物質(zhì)外，使得讀數(shù)不準確。而如果藥品較多，則熔化的時間較長，影響課堂時間。所以，在實驗中也放棄使用探針，改用熱電偶感應器。為了保證熱電偶感應器的感應探頭不觸碰試管壁與底，又要讓其與物質(zhì)充分接觸，筆者向街邊賣烤肉的人要了幾根竹簽，將探頭固定在竹簽上插入試管能很好地保證既不觸碰試管又能很好地與物質(zhì)充分接觸。

海波和石蠟的熔化實驗器材和裝置相同，即鐵架臺、酒精燈、石棉網(wǎng)、燒杯、試管、溫度計、保溫杯。試管規(guī)格選用內(nèi)徑12 mm的。這是因為如果試管內(nèi)徑較大所裝的藥品會相應要多一些，實驗的時間也會相應變長。試管里裝入4 cm長研碎的藥品。燒杯選用250 mL規(guī)格，所倒入的水量在200～250 ml之間。燒杯太大，需要裝入的水量就會較多，實驗的時間也就長；燒杯太小，既會影響實驗現(xiàn)象的觀察，還會使水溫升高得較快，導致物質(zhì)熔化較快，晶體熔化溫度保持不變的特點在圖像中體現(xiàn)不明顯。

在實驗裝置方面，由于思維的慣性，總是把數(shù)字溫度計的讀數(shù)器固定在鐵架臺的高處，實驗中學生需要站著才能看到數(shù)字顯示屏。后來將數(shù)字溫度計的讀數(shù)器固定在鐵架臺的下面，略微傾斜一點，讓學生坐著也能方便地讀出示數(shù)。

2.2 冰的熔化實驗器材和裝置

由于冰的熔點是0 ℃，在室溫下的熔化實驗中無需要用酒精燈加熱，只需要將裝有冰的試管放入冷水中即可。因此，冰的熔化實驗器材和裝置與海波的熔化略有不同。冰的熔化實驗需要用到的器材是數(shù)字式溫度計、大燒杯、試管、木夾。

在實驗前，先將碎冰裝入試管，再將試管插入到用濃鹽水制成的冰里保持低溫，實驗時將試管放到大燒杯的冷水里，隨即開始記錄溫度。

2 實驗操作和數(shù)據(jù)記錄的改進

首先，對學生進行合理的任務分工。學生分成四個人一個小組，1人讀數(shù)，聽到鬧鐘提示音后報出溫度計示數(shù)；1人觀察物質(zhì)在熔化前、熔化中和熔化后的狀態(tài)并保證溫度計的感應探頭不觸碰到試管；1人記錄；1人把各時刻對應的溫度值在坐標圖上描點畫線。

為了讓試管里的物質(zhì)受熱均勻，采用水浴法加熱。如果往燒杯里加入冷水，則需要等待水溫慢慢上升，這段時間較長，所以現(xiàn)在改用保溫杯保存溫水的方法。即在實驗前在保溫杯里將水溫調(diào)制在適當?shù)臏囟龋瑢嶒為_始時將其倒入鐵架臺上的燒杯里，點燃酒精燈開始加熱，可以很快地讓試管內(nèi)的物質(zhì)開始熔化，從而大大縮短了課堂實驗的時間。保溫杯里的水溫具體多少度需要視保溫杯的保溫性能和實驗地的氣壓、氣溫決定。如在昆明，室溫為20 ℃的情況下，經(jīng)過準備時間和課堂引入時間，再將溫水倒入燒杯的過程中，會有熱量的損失，所以用在海波熔化實驗中的水溫調(diào)節(jié)到45 ℃較為適宜，用在石蠟的熔化的水溫調(diào)節(jié)到55 ℃較為適宜。

物質(zhì)的熔化實驗需要記錄的物理量是溫度和時間，即每隔一段時間記錄一次溫度。如果記錄溫度的時間間隔過長，可能在記錄時間間隔內(nèi)物質(zhì)就已熔化完，晶體熔化時溫度保持不變的特點很難顯示出來。記錄溫度的時間間隔太短，則會加大學生的記錄量、數(shù)據(jù)分析處理和描點繪圖的困難，也會因此而占用更多的時間。所以，記錄溫度的時間間隔在20秒為宜。另外，計時器用秒表或者停表，學生很容易誤操作，引起時間間隔不一的情況。于是改為用電腦小軟件進行全班提示，學生只需要聽到提示音就記錄數(shù)據(jù)，免去了學生誤操作和讀錯的情況。

3 數(shù)據(jù)記錄表格和坐標圖的改進

為了提高課堂的效率，在課前老師設計好記錄數(shù)據(jù)的表格和建立適當?shù)淖鴺讼怠?/p>

坐標系因物質(zhì)的不同而有所不同。

在實驗中，一位學生記錄數(shù)據(jù)的同時，另一位學生在坐標系中同步描點，數(shù)據(jù)記錄完后坐標系中的點也描完，只需要很短的時間就可以用光滑的線將點連接起來。然后，將坐標圖粘在學生的實驗報告單上，小組同學進行分析與論證之后準備匯報。

下面例舉幾例學生實驗的數(shù)據(jù)記錄（表1～3）及所作的圖像（圖1～3）。

4 誤差分析

從數(shù)據(jù)記錄及圖像來看我們的測量結(jié)果與理論值存一定的誤差，特別是冰熔化的數(shù)據(jù)和圖像。

在標準狀況下（一個標準大氣壓，純水）冰的熔點是0 ℃。我們在昆明中學的物理課堂做冰的熔化實驗，不能滿足標準狀況。另外，實驗很可能存在其他誤差，這一點是應該向?qū)W生說明的。

5 總 結(jié)

物質(zhì)的熔化實驗是初中物理教學中實驗時間較長，也是較難完成的一個實驗。如果不對實驗進行改進和創(chuàng)新，在一節(jié)四十分鐘的課堂里是不可能讓課堂教學的環(huán)節(jié)完成的。實驗的創(chuàng)新和改進主要在晶體熔化時溫度保持不變特點的顯現(xiàn)和實驗時間的控制兩個方面。通過實驗裝置的改進可以讓晶體海波熔化時溫度保持不變的特點很好地表現(xiàn)出來；通過實驗的操作改進和數(shù)據(jù)處理的改進，如用保溫杯保溫需要加熱的水、將記錄數(shù)據(jù)和作圖分開同步進行等，可以省去一些時間，從而可以將學生分組實驗控制在10到12分鐘之間。這樣可以課堂教學的其他環(huán)節(jié)贏得時間，也不至于讓課堂在燒水的等待中耗去，為課堂效率的提高奠定了實驗基礎。

參考文獻：

[1]張儀成.讓“物質(zhì)熔化和凝固”實驗真正成為學生的隨堂實驗[J].物理教學探討，2009，（4）：21.

[2]吳愛華.探究物質(zhì)的熔化和凝固的實驗改進[J].物理通報，2012，（11）：81.

（欄目編輯 王柏廬）