固體熔化時(shí)溫度變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

在初中物理第四章熔化和凝固一節(jié)教學(xué)中，是通過海波和石蠟熔化時(shí)溫度隨時(shí)間變化和狀態(tài)隨溫度變化的探究，來(lái)說(shuō)明晶體與非晶體的區(qū)別。教材中采用酒精燈作為熱源，用大燒杯作為水浴來(lái)給試管中的海波和石蠟加熱，觀察海波和石蠟溫度狀態(tài)隨時(shí)間變化，并從40℃開始每隔1min記錄一次溫度數(shù)據(jù)，最后描繪晶體和非晶體熔化曲線，比較他們的特點(diǎn)得出結(jié)論。該實(shí)驗(yàn)?zāi)苡?xùn)練學(xué)生使用溫度計(jì)和酒精燈，裝置也比較簡(jiǎn)單，但就對(duì)探究熔化現(xiàn)象本身來(lái)講還是存在如下問題:(1)熱源小不穩(wěn)定加熱時(shí)間太長(zhǎng)耗時(shí)太多，不易控制。(2)海波熔化時(shí)間太短繪制曲線時(shí)平直部分不明顯，不易說(shuō)明問題。(3)很難把海波與石蠟同時(shí)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。只能分別來(lái)做， 整個(gè)實(shí)驗(yàn)耗時(shí)太長(zhǎng)。(4)在海波和石蠟試管中的溫度計(jì)示數(shù)不易觀察;讀數(shù)也不夠準(zhǔn)確，多數(shù)情況下顧及過程就忘記了數(shù)據(jù);只能演示實(shí)驗(yàn)過程，其數(shù)據(jù)很難保證完整與準(zhǔn)確。這樣的實(shí)驗(yàn)很難培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。針對(duì)上述問題對(duì)該實(shí)驗(yàn)做了如下改進(jìn):

1 改進(jìn)措施

(1)用電熱圈作為熱源代替酒精燈;(2)用水槽作為水浴同時(shí)給盛有海波和石蠟的試管加熱;(3)用攪拌器加快水的對(duì)流使其受熱均勻;(4)用數(shù)顯溫度計(jì)指示海波和石蠟的溫度;(5)用溫度控制器控制加熱使其溫度平穩(wěn)上升，并可控制恒溫加熱。

2 制作

(1)取30×10×20cm的方形水槽，在水槽底部固定功率為800W的加熱圈和控溫探頭外接控溫器。(2)在水槽中間固定兩個(gè)相距為20cm的大試管，在試管中分別裝有海波，石蠟和數(shù)顯溫度探頭。(3)在裝置面板上固定兩個(gè)數(shù)顯溫度計(jì)以觀察溫度變化。(4)水槽另一端位置安裝攪拌器加快水的對(duì)流使受熱均勻。

3 操作

(1)持續(xù)加熱:實(shí)驗(yàn)時(shí)只需將水槽加入適量水將溫度控制器設(shè)置為40℃啟動(dòng)，70℃停止，打開電源和數(shù)顯溫度計(jì)開關(guān)。觀察海波和石蠟狀態(tài)隨溫度變化，并每隔1min記錄一次溫度值即可。(2)恒溫加熱;將溫度控制器設(shè)置在50℃~51℃范圍內(nèi)開啟和停止。使用時(shí)打開電源開關(guān)待水槽溫度達(dá)到所需溫度時(shí)，調(diào)節(jié)試管使其浸入水中進(jìn)行恒溫加熱。

4 優(yōu)點(diǎn)

(1)熱源穩(wěn)定，溫度上升快速平穩(wěn)可控，可調(diào)。(2)海波和石蠟狀態(tài)變化緩慢過程明顯。(3)數(shù)顯溫度計(jì)，讀數(shù)準(zhǔn)確快捷。溫度變化清晰可見。(4)晶體與非晶體處于同一熱源加熱同時(shí)記錄，對(duì)比性強(qiáng)。(5)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行耗時(shí)少，環(huán)節(jié)緊湊不影響教學(xué)進(jìn)度。

5 裝置(圖1)

1.水槽 2.加熱管 3.海波試管4.石蠟試管 5.攪拌器 6.溫度控制器7.溫度探頭 8.數(shù)顯溫度計(jì)圖 1

(欄目編輯王柏廬)