改進實驗方法 增強實驗效果
——“物體的熱脹冷縮”實驗改進與創新

湖北省襄陽市樊城區王寨小學(441000) 張陳琛 王文杰

1 實驗改進內容

“物體的熱脹冷縮”實驗選自鄂教版小學科學3年級上冊第2單元第4課“水位為什么會升高”。由于物體的熱脹冷縮現象不易被學生發現和觀察，概念本身和產生原因都較為抽象，教材中的實驗存在一定局限性，要想讓學生更好地認識這一現象，必須增大實驗可見度，突出實驗效果，提高實驗教學效率。

2 實驗創新設計

為了使實驗現象更明顯，實驗操作更簡便，筆者將教材中的3個實驗進行整合，自制了物體熱脹冷縮演示板，如圖1所示。

圖1 物體熱脹冷縮演示板

實驗材料：PVC板1塊、電池夾、燈泡、導線、鋁片、銅絲、金屬夾、塑料注射器2支、醫用酒精、螺絲釘若干、膠水等。

制作方法：用螺絲釘將電池夾和燈泡固定在PVC板上，通過導線將其連接，回路一端固定在鋁片上，另一端連接1個金屬夾，便于連接更換實驗中的器材。

另外準備3個可拆卸的裝置，如圖2所示，液體和氣體實驗都采用普通的注射器，注射器內分別密封一定的醫用酒精(膨脹系數比水大)和空氣，將銅絲和導線都固定在注射器的活塞上端，注射器固定在演示板的卡槽上后，活塞上的銅絲不能和鋁片接觸。固體的實驗裝置采用2根銅絲，銅絲中間保持適當的間距，2根銅絲末端分別連接在電路兩端的導線上。

圖2 3個替換裝置

3 使用方法

液體和氣體的熱脹冷縮實驗操作方法一樣，分別將密閉有液體或氣體的注射器固定在演示板的卡槽內，金屬夾夾住導線，將注射器的下端沒入熱水中，注射器內的液體或氣體加熱后體積膨脹，帶動活塞上移，連通電路，燈泡發光。將熱水換成冰水后，液體或氣體的體積縮小，活塞下移，電路斷開，燈泡熄滅。實驗過程如圖3所示。

圖3 液體氣體的熱脹冷縮實驗過程

做固體熱脹冷縮實驗時，將固體的替換裝置放在演示板的卡槽內，銅絲末端的導線連入電路，通過酒精燈加熱2根銅絲，加熱后銅絲體積膨脹，連通電路，燈泡發光。移開酒精燈后，銅絲體積縮小，電路斷開，燈泡熄滅。實驗過程如圖4所示。

圖4 固體熱脹冷縮實驗

4 改進后實驗裝置的優點

(1)可視性強：通過閉合電路中燈泡的亮滅，放大物體熱脹冷縮的細微變化，現象明顯，可視性強。

(2)一板多用：將液體、氣體、固體熱脹冷縮實驗整合在一個實驗演示板上，節省實驗器材，縮短操作時間。實驗材料普通，可拆卸的部件設計巧妙。

(3)操作便捷：實驗中其他材料均固定在演示板上，學生只需要更換一處材料，操作簡單，非常適合小學生使用，既節省時間又安全方便。同時，通過控制燈泡的亮滅還可以激發學生的探究欲望。