用木條比較酒精燈內(nèi)外焰溫度的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)*

李文勇　潘國榮　蒲翠滿

用木條比較酒精燈內(nèi)外焰溫度的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)*

李文勇潘國榮蒲翠滿

用雙手拿持長度為10～15 cm直徑為0.2～0.3 cm的生木條或者潤濕的木條與桌面平行放在酒精燈火焰的中下部位加熱，3～5 s后取出，通過木條內(nèi)外范圍燒焦的效果對(duì)比明顯不同，說明酒精燈火焰內(nèi)外焰溫度不同，實(shí)驗(yàn)成功率高，還可以在同一根木條上重復(fù)實(shí)驗(yàn)，效果好。

酒精燈火焰；內(nèi)外焰溫度；生、濕木條；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

一些初中化學(xué)教科書常常利用火柴梗放在酒精燈火焰上灼燒，根據(jù)火柴梗被燒焦的部位比較和說明內(nèi)外焰溫度的不同，外焰溫度最高，加熱應(yīng)該用外焰。

一、教科書的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)1：把一根火柴梗放在酒精燈的燈焰中(如圖1所示)，約2 s后取出來[1]。

圖1

設(shè)計(jì)2：取一根火柴梗，拿住一端迅速平放入火焰中(如圖2所示)，約1～2 s后取出[2]。

圖2

設(shè)計(jì)3：用坩堝鉗夾住一根火柴梗水平放入酒精燈火焰中(如圖3所示)[3]。

圖3

二、教科書實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足

設(shè)計(jì)1是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，沒有說明用什么持火柴梗，才能“把一根火柴梗放在酒精燈的燈焰中”，學(xué)生不知道怎么操作才符合規(guī)范。如圖1所示，火柴梗位置偏低，突出了焰心，而不是說明內(nèi)焰溫度低。

設(shè)計(jì)2也是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，“拿住一端迅速平放入火焰中”，雖然沒有明說，應(yīng)該是用手拿。火柴梗的長度大約是3.7～4.2 cm，學(xué)生拿持穩(wěn)妥以后，火柴梗剩下的長度大約就是3.0～3.5 cm，酒精燈燃燒一段時(shí)間后，周圍溫度升高，學(xué)生拿這么短的火柴梗在酒精燈火焰上灼燒，由于怕燙、手抖，很難得到準(zhǔn)確的結(jié)果。如圖2所示，火柴梗的位置上升了一點(diǎn)，但還是同樣偏低，仍然突出了焰心，而不是說明內(nèi)焰溫度低。

設(shè)計(jì)3是學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，只有圖示，沒有文字說明，學(xué)生不知道應(yīng)該讓火柴梗在酒精燈火焰上灼燒多長時(shí)間。如圖3所示，是用坩堝鉗夾持火柴梗，火柴梗所在的位置有點(diǎn)偏高了，已經(jīng)離開了焰心，這樣很容易使火柴梗被燒焦成一條線而對(duì)比不出高低。火柴梗小而坩堝鉗太長，不好觀察和控制而容易抖動(dòng)，很難得到準(zhǔn)確的現(xiàn)象。

三、學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中存在的主要問題

我們地區(qū)現(xiàn)在使用的初中化學(xué)教科書是仁愛版的，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生存在的主要問題包括以下幾點(diǎn)。

(1)由于時(shí)間太短，大部分學(xué)生沒有能夠把握住火柴梗插入酒精燈火焰的時(shí)間，從而導(dǎo)致火柴被直接燒燃的，或者火柴梗又取出太快而沒有明顯變化的。

(2)手拿坩堝鉗發(fā)抖，造成火柴梗抖動(dòng)而燒成一片，區(qū)別不出來的 。

(3)火柴梗小卻用大而長的坩堝鉗夾持，距離遠(yuǎn)目標(biāo)小，學(xué)生不好觀察和控制，不容易把火柴梗放到酒精燈火焰的恰當(dāng)位置上，從而得不到準(zhǔn)確的結(jié)果。

四、實(shí)驗(yàn)研究與改進(jìn)

1.木質(zhì)材料的選擇改進(jìn)

針對(duì)在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中存在的問題，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)材料上進(jìn)行了探索性的研究。我們采用直徑為0.2～0.3 cm的幾種干木條如梧桐樹、青杠樹、松木樹、杉木樹、干竹條等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，效果不太理想。

改用直徑為0.2～0.3 cm的幾種生木枝條進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一些效果也不好，如樟腦樹、柳樹、叢木樹等。一些效果比較好，如楓樹、杉木樹、梧桐樹、女貞樹、槐樹、青杠樹等。

考慮到城市學(xué)校是很難找到生木枝條進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，而生木枝條與干木條的主要區(qū)別在于木條所含水分不同。在城市里最容易找到的就是棉簽?zāi)緱l，市場(chǎng)上銷售的一般醫(yī)用棉簽?zāi)緱l長度是9.5～12.0 cm、直徑大約0.2 cm。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將棉簽?zāi)緱l去掉棉花后在水中浸泡大約10 min后取出，就可以作為對(duì)比酒精燈火焰內(nèi)外焰溫度實(shí)驗(yàn)用的木條了，效果比較好，還可以作重復(fù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2.實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)

用雙手拿持長度為9.5～15.0 cm、直徑為0.2 ～0.3 cm的生木條或者潤濕的木條的兩端，使木條與桌面平行放在酒精燈火焰的中下部位置加熱，3～5 s后取出(可以看鐘表訓(xùn)練數(shù)數(shù)，以把握好數(shù)數(shù)與時(shí)間秒數(shù)的節(jié)奏關(guān)系)，如圖4所示。如果實(shí)驗(yàn)效果不理想，可以在同一根木條上翻動(dòng)，并向左或者右移動(dòng)，重復(fù)1～2次實(shí)驗(yàn)。

圖4

五、實(shí)驗(yàn)效果與結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，生木條或者潤濕的木條在酒精燈火焰中下部位灼燒3～5 s后，處于外焰部分的兩邊木條被燒焦了，而焰心和內(nèi)焰部分的中間木條并沒有被燒焦。由此說明，酒精燈火焰的外焰溫度最高，內(nèi)焰次之，焰心最低。

六、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

(1)用雙手拿持木條的兩端，讓木條與桌面平行放在酒精燈火焰的中下部位置加熱，便于拿持平穩(wěn)，消除抖動(dòng)因素的影響。

(2)距離近，容易控制木條放置的位置，使木條在正確的位置上灼燒，結(jié)果準(zhǔn)確。

(3)由于距離縮短了，便于觀察和掌握木條被灼燒的程度。

(4)可以用同一根木條進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，便于對(duì)比觀察，從而得到準(zhǔn)確的結(jié)果。

(5)所需木條材料取材容易、方便，無論農(nóng)村或者城市學(xué)校都很方便。

(6)木條灼燒的時(shí)間延長了，有利于實(shí)驗(yàn)者把握時(shí)間和觀察，實(shí)驗(yàn)成功率高。

(7)燒焦的木條留下來還有用，如可以用作氧氣、二氧化碳的檢驗(yàn)等，一物多用。

[1] 程名榮. 九年義務(wù)教育四年制初級(jí)中學(xué)教科書·化學(xué)·第一冊(cè)[M].北京:人民教育出版社,2001.

[2] 王晶,鄭長龍.義務(wù)教育教科書·化學(xué)·上冊(cè)[M].北京:人民教育出版社,2012.

[3] 沈怡文,陳德余.義務(wù)教育教科書·化學(xué)·上冊(cè)[M].北京:北京教育出版社,2012.

李文勇，本科，中教高級(jí)。通訊作者：潘國榮，本科，中教高級(jí)。蒲翠滿，本科，中教高級(jí)。貴州省雷山縣第三中學(xué)，557100

本文系2014年貴州省教育科學(xué)規(guī)劃課題重點(diǎn)課題《全國初中化學(xué)新課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新研究》(編號(hào)：2014A012)的系列成果之一。