程友維 陳水章

“驗證呼出的氣體含有較多的二氧化碳”是舊版人教版生物教材七年級下冊中安排的一個驗證實驗，在新版人教版教材七年級下冊第三章第二節(jié)的“想一想，議一議”中也出現(xiàn)了。

實際教學(xué)中，恢復(fù)原來的演示實驗?zāi)茏寣W(xué)生直觀地感受到呼出的氣體含有較多的二氧化碳，從而引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑：為什么呼出的氣體含有較多的二氧化碳？增加的二氧化碳來自哪里？繼而引出吸入的氣體在肺部、組織細胞處發(fā)生的變化。通過實驗激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、導(dǎo)入新課，為本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)作鋪墊，具有非常重要的意義。

一、原實驗裝置的不足

舊版人教版教材中設(shè)計的實驗裝置如圖1所示，該裝置存在以下不足。

1.實驗時，需反復(fù)交替用手捏不同的橡皮管，容易捏錯，導(dǎo)致將石灰水吸入口中，甚至嗆入氣管，對身體造成危害，降低學(xué)生做實驗的興趣。

2.通入兩瓶澄清石灰水中的氣體的量不易保持一致。

3.澄清石灰水變混濁是一種由淺到深的動態(tài)過程，判斷的標準無法統(tǒng)一。

二、改進方案

（一）控制氣流的大小

1.所需材料

帶膠塞的錐形瓶2個，橡皮管3根，Y形管1根，細嘴長滴管1支，玻璃管4根。

2.裝置結(jié)構(gòu)

如圖2所示，將兩個錐形瓶分別標號為甲、乙，在標簽紙內(nèi)側(cè)各寫一個“上”字，要求能從錐形瓶的對側(cè)看清字。去掉一支干凈細嘴長滴管上的膠頭，將細嘴口插入Y形管，通向?qū)嶒炚咦斓囊欢说南鹌す?。其他部分與原裝置相同。

3.改進后的實驗裝置原理

長滴管的細嘴口能有效控制吸入、呼出氣流的大小。

4.操作方法

抑制住鼻子的呼吸，用口對準Y形管吸氣、呼氣，直至其中一瓶澄清石灰水變渾濁，看不到“上”字為止。

5.改進后實驗裝置的優(yōu)點

（1）可以控制氣流的大小，避免因誤操作而將澄清石灰水吸入口腔。

（2）對澄清石灰水變渾濁程度的判斷有較明確的參照點（以透過石灰水看不到“上”字為準），使實驗更精準。

6.改進后實驗裝置的不足

通入兩瓶澄清石灰水中的氣體的量不易保持一致。

（二）遵循單一變量原則

1.所需材料

水杯2個，橡皮管3根，502膠1支，鐵絲若干，Y形管1根，單向閥3個，硬塑料管1根，廢筆芯、筆桿若干，塑料彈珠1個，老梅丹瓶2個。

2.裝置構(gòu)造

如圖3、圖4，在上、下兩個水杯瓶蓋的相應(yīng)位置各鉆一個孔，通過廢筆管連通，下端接一根長塑料管，接口處用膠密封。在下水杯一側(cè)的上端鉆一個孔，與Y形管連通，用膠密封。

將兩個老梅丹瓶分別標號為A和B，在標簽內(nèi)側(cè)各寫一個“上”字，要求從瓶的對側(cè)可以看清字。在A、B兩個瓶的瓶蓋上分別鉆兩個孔。

B瓶其中一個孔直接與空氣相通，另一個孔的上端通過橡皮管連接Y形管的一端，下端通過長塑料管插入B瓶。Y形管的另一端也通過橡皮管連接一根吹氣管，在此橡皮管中間安裝一個單向閥1，閥1的氣流方向由吹氣管流向下水杯。在B瓶與Y形管相連的橡皮管中塞入一個彈珠，構(gòu)成彈珠閥2，閥2在通常情況下處于關(guān)閉狀態(tài)。

A瓶其中一個孔通過橡皮管與上水杯相連，在此橡皮管中間安裝一個單向閥3，通過閥3的氣流由A瓶流向上水杯。另一個孔的上端與空氣相通，下端連接長塑料管。在上水杯的上方安裝一個單向閥4，可排出上水杯中的氣體。

3.改進后的實驗裝置原理

（1）向下水杯吹氣，下水杯的水會通過長塑料管被壓入上水杯，使下水杯液面下降，上水杯液面上升。

（2）打開閥2，上水杯中的水流回下水杯，下水杯液面上升，將呼出氣體排入B瓶澄清石灰水中，上水杯液面下降，導(dǎo)致等量新鮮空氣經(jīng)過A瓶澄清石灰水進入上水杯（上水杯中的水下降的體積等于下水杯中的水上升的體積，即上水杯吸入的氣體量等于下水杯排出的氣體量，保證通入兩瓶澄清石灰水的氣體量相等）。

4.操作方法

（1）向下水杯中加滿水。

（2）向下水杯中吹氣，下水杯中的水會通過長塑料管被壓入上水杯，待下水杯中的液面下降到一定位置后停止吹氣。這時，下水杯液面上方的空間可收集呼出的氣體。

（3）向A、B瓶中分別倒入等量的澄清石灰水，連接在裝置上。

（4）打開閥2，讓上水杯中的水流回下水杯。下水杯水位上升，將下水杯中呼出的氣體排入B瓶澄清石灰水中，上水杯水位下降，等量的新鮮空氣經(jīng)過A瓶澄清石灰水進入上水杯。待A、B兩瓶其中一瓶透過石灰水看不到“上”字時，立刻松手關(guān)閉閥2。

5.改進后實驗裝置的優(yōu)點

（1）吸入與呼出的氣體量體積相同，遵循了對照實驗的單一變量原則。

（2）對澄清石灰水變渾濁的程度的判斷有了較明確的參照點（以透過石灰水看不到“上”字為準），使實驗更精準。

（3）實驗過程中只需要吹氣，無需反復(fù)交替吸氣與吹氣，能避免操作者誤吸入澄清石灰水。

（4）同時向兩瓶澄清的石灰水中通入“呼出的氣體”和“吸入的氣體”，便于對比觀察。