初中物理教學中的實驗問題及改進

潘炳鋒

（張家港市第六中學 張家港 215638）

摘 要：本文主要針對蘇科版教材內容《功》的實驗，《牛頓第一定律》實驗，《水的沸騰》實驗中存在的問題，然后根據教學實踐經驗提出了三個實驗的改進方法，“水的沸騰”實驗中需要的注意點，最后又很創意的提出了用電水壺做“水的沸騰”實驗，較好的替代了教材上的實驗。

關鍵詞：斜面；木塊；小車；水；沸騰；電水壺

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）04-210-02

一、《功》實驗及改進

蘇科版物理九年級上冊第十一章《簡單機械和功》第三節《功》這節內容，該節在學習了功的相關知識以后，教材設計了一個學生活動：11.3測量提升物體所做的功，該實驗我們經過實踐后發現，若采用小車沿斜面方向勻速拉，由于小車有車輪，小車與斜面的摩擦力極小，拉力明顯小于重力，但在計算拉力和重力做功時，實驗發現，拉力做的功僅僅略大于重力做的功，若讀數時誤差大一點的話，甚至常會出現拉力做功等于或小于重力做功的錯誤結論。因此，我們在實驗時將小車換成了木塊，同時改變斜面的傾斜程度或木塊重力做了三次實驗，實驗數據省略。

通過分析實驗數據可以得到如下結論：使用斜面可以省力，但要費距離，即使用斜面不能省功。而且這次實驗數據還可以用在后面的機械效率中，學生在學習了機械效率相關知識后，可以要求學生利用這三組數據計算斜面的機械效率，通過分析比較，最終得出斜面越陡，機械效率也越高的結論。

二、《牛頓第一定律》實驗及改進

蘇科版物理八年級下冊第九章第二節《牛頓第一定律》，這一節在探究阻力對物體運動的影響時，教材上使用了玻璃、木板、毛巾三種不同粗糙程度來改變小車所受的摩擦力的大小，我們經過實驗發現，當其它條件不變時，小車在木板上滑行的距離居然比玻璃上更遠！這跟學生的已有認識玻璃比木板更光滑發生了矛盾沖突，為教師的分析講解增加了難度，學生也不易理解。因此，我在該實驗中，用普通的報紙鋪在木板上代替了玻璃板，小車滑行距離比木板短，實驗數據省略。

三、《汽化和液化》實驗問題及改進

蘇科版物理八年級上冊第二章第二節《汽化和液化》，這節在觀察水的沸騰實驗時，該實驗是一個簡單易做的學生實驗，但該實驗雖然簡單，也不是隨隨便便就能做好的，往往因為實驗前疏于考慮，實驗中重視不足，導致實驗中很可能會出現加熱時間過長，水不易沸騰，或者沸騰現象不明顯，甚至水溫過高等問題，因此該實驗的失敗率是很高的。

1、“水的沸騰”實驗中存在的問題：

（1）按照教材上的器材做實驗時，由于石棉網的存在，網面凹凸不平，與杯底部接觸面積不大，熱傳導和熱輻射效果不佳，因石棉網吸收的熱量，不僅給燒杯底部傳導和輻射熱能，同時也向外界輻射而造成熱能的損失，當燒杯及燒杯中的水吸收的熱量與向外界散發的熱量接近相等時，此時水的溫度上升緩慢，甚至停止上升。因此，學生加熱時間比較長，如果天氣陰冷，酒精燈火焰又較小的情況下，甚至水不會沸騰。

（2）我們教師為了節約時間，住往利用沸騰過的溫水來讓學生做實驗，其實這樣做反而使水沸騰時實驗現象不明顯，氣泡也不多（沸騰時劇烈程度不夠等），這是由于長時間沸騰的液體中汽化核減少，沸騰減弱。

（3）在實驗過程中，當水沸騰時，水溫往往還會繼續上升，很可能會超過100℃。這主要有以下三個原因造成的，一是水沸騰時間太長，導致水中汽化核減少，沸騰減弱。液體從外界吸收的熱量大于液體汽化帶走的熱，致使液體溫度高過沸點，于是產生了過熱現象；二是溫度計的玻璃泡插入水中太深，甚至碰到了杯底，應該將溫度計的玻璃泡剛好浸沒于水面下時測得的溫度，才能表示水在當時氣壓下的沸點。三是燒杯上加蓋了紙板后增加了水面上的氣壓，使水的沸點升高，若不蓋紙板，水沸騰時，由于大量蒸氣在溫度計的玻璃棒上液化放熱，也會使讀數較正常值高1～2℃。

2、“水的沸騰”實驗改進方法：

（1）在做學生實驗時，應用50ml的小燒杯盛水，盛水量為30ml

用大燒杯盛水做實驗，加熱時間太久，且不易觀察到氣泡變大的現象；而用試管盛水做實驗，雖然水沸騰快，氣泡變化明顯，但也有不足。主要是有邊沸騰，邊升溫的現象，與“沸騰過程溫度不度”結論相反。而采用小燒杯盛水做實驗，10min內可使水沸騰，15min內可完成實驗，且能清晰地觀察到氣泡上升變大的現象，又不會出觀上述不足，是最為理想的選擇。

（2）酒精燈的火力要大一些，燒杯下面的石棉網要去掉大部分石棉，甚至不放石棉網。

要減少加熱時間，關鍵是加大酒精燈的火力。加大火力的措施有：燈芯要粗；燈芯露出部分要長；酒精的純度要高，要將長期放置的酒精倒掉，擰干燈芯后再加入新鮮酒精。

（3）加熱時在燒杯上加蓋紙片，當水溫升至95℃時，將紙片上移，既不封住杯口，又阻擋蒸氣在玻璃棒上液化，實驗結果良好，實驗數據省略。

3、“水的沸騰”替代教材實驗

其實，我們教師在做水的沸騰演示實驗時，可以采用透明的電熱水壺來代替酒精燈和燒杯，替代后的器材簡單，操作容易，節約時間，現象更明顯。

（1）實驗器材：電功率為800W左右的1.0升半透明電水壺一只（最好是透明塑料外壁），溫度計一支，鐵架臺一只。

（2）實驗裝置如下圖：

（3）實驗步驟：①在電水壺中裝入1.0升左右冷水，并將溫度計插入水中；②給電水壺通電，待水溫升到80℃時開始計時，并每隔10秒鐘記錄一次溫度，直至水完全沸騰后1分鐘。同時觀察水中氣泡的變化情況和聽聲音的變化情況；③切斷電源，觀察水是否繼續沸騰。我采用的是紅心牌旋轉式電熱開水壺，額定功率為1350W，實測數據如下表：

由于電水壺電功率偏大，導致實驗時間過短，最好選用600W-800W的電水壺。

（4）實驗結論：水沸騰前不斷吸熱，溫度升高，氣泡上升時由大變小，聲音較響。

水沸騰時繼續吸熱，但溫度不變，氣泡上升時由小變大，聲音較弱。

（5）實驗特點：本實驗由于采用的是電熱水壺，電熱板直接與水接確，大大加快了實驗時間，而且水量很多，實驗現象特別明顯，特別是聲音和氣泡的變化更清楚，尤其適合教師做演示實驗，教師演示時還可用演示溫度計進行讀數。

（6）注意事項：①提醒學生注意用電安全。②觀察實驗現象時離壺口不要太近，以免燙傷。③水沸騰時間不宜太長，否則容易發生過熱升溫現象。④在溫度計上套一紙板或光盤，避免大量高溫水蒸氣在溫度計上液化放熱，影響測量的準確程度。