“測定食物中的能量”實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)

何永全

(廣東省廣州市黃埔區(qū)九佛中學(xué) 510700)

“測定某種食物中的能量”是人教版《生物學(xué)》七年級下冊中安排的學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要通過引導(dǎo)學(xué)生在自己提出探究問題的基礎(chǔ)上，動(dòng)手操作來增強(qiáng)感性認(rèn)識，加深對所學(xué)知識的理解。在實(shí)施教學(xué)的過程中，發(fā)現(xiàn)教材上介紹的實(shí)驗(yàn)裝置存在一定不足。故筆者嘗試對探究測定食物中的能量實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)。

1 實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與制作

1.1 實(shí)驗(yàn)器材 核桃(稱量好)、廢棄的易拉罐、解剖針、三腳鐵架、石棉網(wǎng)、試管夾、溫度計(jì)、錐形瓶(100 mL帶刻度)、量筒、單孔橡皮塞、蠟燭、打火機(jī)。

1.2 裝置制作(圖1) ①將易拉罐的面蓋徹底剪掉(盡量只剪掉面蓋,圖1A)；②離底部高2 cm處，根據(jù)三腳架的形狀對稱剪三個(gè)3 cm×3 cm的缺口(提供足夠的氧氣，使核桃完全充分燃燒，圖1B)；③用剪刀將易拉罐壁分別剪開，然后將剪開的罐壁面呈放射狀扒開，固定在三腳鐵架上(圖1C、D、E)；④用帶單孔的橡皮塞固定溫度計(jì)，溫度計(jì)插入單孔的橡皮塞固定后，塞在錐形瓶口處，既能固定溫度計(jì)，也可以防止溫度計(jì)接觸到瓶底影響實(shí)驗(yàn)效果和加熱時(shí)防止瓶內(nèi)水分熱量的散失(圖1F)；⑤在三腳鐵架上放置石棉網(wǎng)，錐形瓶放在石棉網(wǎng)上，用試管夾夾在錐形瓶頸部，避免挪動(dòng)錐形瓶時(shí)燙傷手部。

2 實(shí)驗(yàn)操作

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置制作步驟

準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)用的簡易裝置后，用天平稱出核桃質(zhì)量；用量筒取50 mL水倒入錐形瓶內(nèi)，并放入固定好的溫度計(jì)(注意溫度計(jì)的下端要進(jìn)入水中，不能直接接觸瓶底);測定并記錄水的溫度T1;取核桃插在解剖針上，用蠟燭點(diǎn)燃后迅速移至錐形瓶下方;待核桃完全燃燒后，測定并記錄錐形瓶內(nèi)的水溫T2。

重復(fù)做3次。注意：換水時(shí)要等錐形瓶的溫度下降后，才能進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)。

3 數(shù)據(jù)計(jì)算

取三次實(shí)驗(yàn)的平均值計(jì)算食物所釋放的能量。根據(jù)常態(tài)下，1 mL水升高1℃，需要吸收4.2J熱量的 原理，計(jì)算公式：釋放能量=水量×溫差×4.2 J 。

4 反思

(1)教材上提供的方法，點(diǎn)燃的花生米在開放的>環(huán)境下直接燃燒，熱量散失比較多，而且學(xué)生不能感知散失的熱量。本裝置將核桃放在易拉罐這個(gè)相對有限的空間內(nèi)燃燒，減少熱量的散失。

表1 核桃燃燒所釋放出來的能量計(jì)算

(2)教材上的錐形瓶口是敞開的，熱量損失多。改成用單孔橡皮塞塞緊錐形瓶口，這樣既可以減少熱量散失，同時(shí)也可以固定溫度計(jì)，還可以防止溫度計(jì)觸碰錐形瓶底，影響數(shù)據(jù)精確性。

(3)教材上介紹的實(shí)驗(yàn)用水30 mL太少，可能有部分學(xué)生的溫度計(jì)下端不能完全進(jìn)入水中或接觸瓶底，測量的溫度就會(huì)有誤差；同時(shí)，食物燃燒很容易會(huì)使30 mL水沸騰，無法測得整?；ㄉ姿懦龅臒崮?。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，水量宜在50 mL，既可以防止以上問題的發(fā)生，又可以保證燃燒后水溫升高約25℃～45℃，達(dá)到預(yù)期效果。