摘 要:在八年級的物理教學(xué)中,晶體熔化實驗因?qū)嶒灂r間長、效果差、不穩(wěn)定,歷來都是教學(xué)中的畏難實驗?,F(xiàn)在人教版新教材選用海波做實驗,無毒無味、安全環(huán)保,但實驗效果不理想,很難成功。如不能觀察到海波的熔化過程并準(zhǔn)確測量海波熔化過程中的溫度變化規(guī)律,將對學(xué)生認(rèn)識晶體的熔化特點(diǎn)產(chǎn)生障礙。經(jīng)過認(rèn)真研究和一系列的實驗探索,筆者認(rèn)為如何使海波在熔化過程中盡快傳熱是突破實驗的關(guān)鍵,最終使用金屬輔熱水浴法徹底解決了這一物理實驗難題。
關(guān)鍵詞:海波熔化實驗;金屬輔熱水浴法;內(nèi)置溫度計搖把螺旋式攪拌器;突破與發(fā)現(xiàn)
在八年級的物理教學(xué)中,晶體熔化實驗因?qū)嶒灂r間長、效果差、不穩(wěn)定,歷來都是教學(xué)中的畏難實驗。現(xiàn)在人教版新教材選用海波做實驗,如不能觀察到海波的熔化過程并準(zhǔn)確測量海波熔化過程中的而溫度變化規(guī)律,將對學(xué)生認(rèn)識晶體的熔化特點(diǎn)產(chǎn)生障礙。
分析實驗不能成功的原因,有這樣幾點(diǎn):一、 海波是熱的不良導(dǎo)體,貼近試管壁的海波熔化時,中間的海波并沒有熔化,所以觀察到海波開始熔化時,溫度計測量的并不是熔化時的溫度,而是低于熔點(diǎn)的溫度;當(dāng)我們觀察到溫度計玻璃泡附近的海波也已熔化時,實際上海波已經(jīng)熔化結(jié)束,溫度將會快速上升,這樣就不會得到熔化過程中溫度不變的特點(diǎn)。二、 海波在熔化時黏度大,攪拌器不易進(jìn)行攪拌,在攪拌的過程中容易使溫度計的玻璃泡接觸試管壁,造成了測量錯誤。
經(jīng)過認(rèn)真研究和一系列的實驗探索,筆者認(rèn)為如何使海波在熔化過程中盡快傳熱是突破實驗的關(guān)鍵,最終使用金屬輔熱水浴法徹底解決了這一物理實驗難題。
一、 實驗儀器及用品
海波(20 g)、碎鋁屑(5 g)、溫度計、秒表、試管(25*200)、鐵架臺、燒杯(500 mL)、石棉網(wǎng)、酒精燈、內(nèi)置溫度計搖把螺旋攪拌器(如圖)
實驗操作
(1) 把海波碾成粉末,取20 g;碎鋁屑5 g,混合均勻后加入試管中;
(2) 用水浴法加熱,撥動搖把,使攪拌器旋轉(zhuǎn)攪拌;
(3) 從42℃開始計時,每隔一分鐘記錄一次海波的溫度,直到海波完全熔化后,再記錄三四次;
(4) 繪制海波熔化圖像。
二、 實驗改進(jìn)的創(chuàng)新點(diǎn)及其意義
(一) 實驗創(chuàng)新點(diǎn)
1. 加熱方法的創(chuàng)新。研究過程中我用到了金屬輔熱內(nèi)外共同加熱法,也就是在海波中摻入一定比例的碎鋁屑,通過碎鋁屑良好的導(dǎo)熱性實現(xiàn)了內(nèi)外同時加熱,使海波受熱均勻,傳熱快,較好地解決了海波傳熱不良的問題。
2. 攪拌器的創(chuàng)新。攪拌器的底部被做成了螺旋狀,只需輕輕旋轉(zhuǎn),就會把海波攪拌得更均勻,更徹底。同時,溫度計置于攪拌器的內(nèi)芯,這樣既避免了在攪拌過程中溫度計與攪拌器之間的互相妨礙,還保護(hù)了溫度計。而且攪拌器頂部做成了搖把式,只需輕輕撥動把柄即可,方便、省力。因此,我把它叫做內(nèi)置溫度計搖把螺旋式攪拌器。
3. 觀察到新現(xiàn)象。由于內(nèi)外同時加熱,使晶體受熱更均勻以及攪拌器的升級,我觀察到海波熔化時的細(xì)微過程,分析海波的熔化數(shù)據(jù)和圖像,可以看到它有兩個熔化溫度,開始熔化的溫度和后期熔化的溫度是不同的,但都能保持不變。這一點(diǎn)或許有一定的理論意義。
(二) 實驗改進(jìn)后的意義
改進(jìn)后的實驗,晶體熔化特點(diǎn)非常突出,徹底攻克了晶體熔化實驗難做的共識。實驗成功率達(dá)百分之百,有較高的推廣價值。同時,看到了海波熔化的細(xì)微過程,發(fā)現(xiàn)了非金屬晶體熔化過程中的奇特現(xiàn)象,這種現(xiàn)象或許有一定的理論意義。
作者簡介:
楊磊,中學(xué)一級教師,山東省滕州市,山東省棗莊滕州市至善中學(xué)。