淺議實驗裝置引起的不良操作及改進設想

謝喜喜

摘 要：初中物理實驗在初中物理教學中至關重要。筆者在十幾年的教學實踐中，以水的沸騰實驗裝置為例，指出實驗裝置的不足而引發的一些不良操作現象，并結合自己的教學經驗提出自己的改進設想。

關鍵詞：實驗裝置; 不良操作; 改進

中圖分類號：G633.7 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-3315（2019）01-025-001

在初中物理教學中，有很多的重要規律、理論需要學生掌握和理解，但這些知識對于初中學生來說卻又十分抽象，掌握起來比較困難。讓學生通過進行實驗探究活動去尋找物理原理、規律等，不僅貫徹落實了新課程標準，還培養和提高了學生的科學探究能力。

在初中物理“物態變化”一章中的“汽化和液化”一節里，探究水沸騰時的溫度變化特點是這一節的重點和難點，為了讓學生能夠通過實驗探究來找到水的沸騰規律，教材中設計了學生實驗探究活動，在燒杯中加入適量的水，用酒精燈進行加熱，用溫度計測量水在沸騰前后的溫度，以此來尋找規律。但在實際操作過程中，我們發現了以下幾點不足而引起的操作上的不良行為。

1.實驗時間過長。由于是用酒精燈給冷水加熱，使用的燒杯又是放在石棉網上，溫度計的玻璃泡要浸沒在水中，又不能碰燒杯底部，因此所加入的水的量不能太少，所以很多小組到下課了還沒有觀察到沸騰，這給教學帶了不便。有人提出用熱水，這確實是減少了加熱時間，但在實際操作中，用熱水加熱時氣泡會很少，這會得出不全面的實驗結論。

2.實驗裝置不易調節。由于燒杯中的水量不能太多，溫度計容易碰底;即使把燒杯換成試管，水的深度是夠了，但為了便于調節溫度計的高度，一般都是掛在橫桿上，這樣就極容易晃動，試管的口徑又小，溫度計就又容易碰壁。這樣的調節需要很大的細心和耐心，才能把溫度計調整到正確的位置，對于初中的學生來說這樣的操作是不易的，會讓實驗結果造成很大的誤差。

3.實驗數據不易讀取。在實驗中，不斷加熱，水的溫度在升高，水蒸氣也不斷產生并上升，溫度計上端表面的溫度較低，示數卻在上升，熱的水蒸氣很容易液化，使得溫度計的表面模糊，從而影響了讀數。有的處理是在燒杯口上加上一個蓋，但是這樣一來就使得水面上方的氣壓會變大，沸騰時的溫度甚至達到了一百二十攝氏度，這就造成了另一方面的問題。

4.實驗過程不安全。實驗觀察水在沸騰時的現象，水的溫度超過了人體所能承受的溫度，所以一旦有倒掉、打碎的情況，可能造成不必要的人員傷亡。而實驗裝置在不同的教材或教案中，對燒杯沒有一個是固定的，這樣就沒有安全的保障。曾經就在一位老師的公開課上出現了一位學生由于不小心碰倒了燒杯的事故，雖然沒有人員受傷，但也影響了教學秩序和教學進度。

5.實驗數據與理論不符。按照教材上的裝置進行實驗，還需要將酒精燈撤離后再觀察水是否沸騰。但由于用燒杯加熱，勢必需要加上石棉網讓燒杯均勻受熱。這就出現了另外的問題，因為石棉網上有余熱，當撤離石棉網后，水還在沸騰，這就給孩子們造成了誤區，認為水的沸騰不需要繼續加熱，其實不然。于是進行解釋，可帶來的卻是學生對實驗的不信任，繼而可能出現造數據的后遺癥。

針對上述實驗中的不足，筆者進行該實驗裝置改進的設想，以此矯正學生在操作過程中的不良行為。

1.改進的措施

首先保證實驗裝置的安全，對加熱容器和溫度計進行固定;其次為了不受水蒸氣液化的影響，將加熱容器換成錐形瓶，并在加熱容器上加上一個便于取放的蓋;再次用水浴法來說明達到沸點，停止加熱，水的沸騰現象就停止這一知識點。

2.改進后的效果

（1）安全。用試管代替燒杯作為加熱容器，雖然能夠解決水量不用太多，也可以讓溫度計浸沒的問題，但是用試管加熱會因為受熱不均而有爆破的危險。除了試管，錐形瓶也能解決這一問題，重要的是錐形瓶沒有像試管受熱容易爆破的危險，因此錐形瓶是理想的替代品。為了讓裝置更加的安全可靠，錐形瓶可以用夾子夾住，以此達到固定的目的，沒有倒掉和打碎的后顧之憂。

（2）用時短。利用錐形瓶作為加熱容器，口徑不大，裝入較少的水，也能夠讓溫度計的玻璃泡浸沒而不碰容器的底部，是能夠滿足實驗的安裝要求。重要的是因為水的量不是很多，即使用冷水加熱，加熱的時間也不會很長，這就不會因為用熱水加熱而出現氣泡不明顯的尷尬局面。

（3）安裝簡易。讓學生進行實驗操作，實驗裝置的安裝一定要簡單容易，而且安全，免除感到危險的顧慮。不然要是花大部分的時間在安裝調節上，不但影響教學的進度，還會影響學生學習的興趣。裝置如果進行固定，學生在操作時也就不會縮手縮腳的，所以這個裝置不但用大夾子固定錐形瓶，還可以在上面的橫桿上自備一個夾子固定溫度計，用夾子比用線系住更加方便，而且溫度計的讀數更加準確。

（4）實驗現象明顯。在錐形瓶上加蓋確實可以減少加熱時間，還能解決溫度計上部的表面由于水蒸氣液化而變模糊的問題，但在水沸騰時，由于水面上方不能與外界相通，勢必會增大水面上方的氣壓，增大水的沸點。在錐形瓶上加的蓋進行一個處理，就可以有效的解決這個問題。首先從礦泉水瓶上剪下一個大于錐形瓶口的圓代替紙蓋;再在圓心上打上孔，剛好能讓溫度計穿過。使用時，在加熱過程中將瓶口蓋住，等到快沸騰時，將蓋輕輕向上移。這樣的處理使實驗現象更加明顯，并且不影響讀數。

（5）實驗結論讓人信服。理論上，當停止加熱，水的沸騰就馬上停止，即一旦撤離酒精燈，水就不會再沸騰了。可事實是石棉網上有余熱，即使撤離了酒精燈，水也不會馬上停止沸騰。這樣的事實得出水的沸騰條件是很難讓人信服的。經過處理的裝置，由于是將容器固定住了，所以很容易進行這樣的操作：將酒精燈和石棉網等部件取下，換上裝了水的電加熱的水壺，通過電加熱到沸騰一般1至2分鐘的時間，由于水壺較貴，所以只能進行演示實驗，這樣的操作就可以交給老師，但是學生對于這樣的印象卻是十分深刻的，實驗結論也是讓人信服的。

總之，實驗裝置在實驗過程中至關重要，關系著實驗的成敗，由于實驗裝置引起的不良操作需要我們不斷的去改進，去創新，給學生一個安全可靠的實驗環境非常重要。

參考文獻：

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