“熱在水中的傳遞”實驗改進

原實驗不足之處

五年級《熱在水中的傳遞》一課中，教材設計了兩個探究活動：一是加熱試管中的水，為了觀察到水的流動方向，可向試管中加入感溫變色粉末；二是加熱大燒杯中一側的水，加熱前用滴管往燒杯中注入兩滴紅墨水。在教學實踐中我發現，加熱試管中帶有感溫變色粉末的水時，由于實驗現象很快，學生可以捕捉到熱水向上流動的現象，但很難捕捉到冷水向下流動的現象。加熱有紅墨水的燒杯中的水時，由于紅墨水本身會擴散且加熱后很快一整杯水就變紅了，即使學生操作得再好，基本上也只能看到一次熱對流的路徑，很難理解循環流動，也不能直觀地看到向下流動的是冷水。

實驗材料

感溫粉末、海藻酸鈉粉末、乳酸鈣粉末、水、酒精、高硼硅玻璃杯、三腳架、酒精燈、點火槍等。

實驗改進

為了更好地幫助學生理解“熱對流”，針對教材中實驗材料的不足，我自制了一種材料，命名為“感溫變色球”。為了讓實驗現象更明顯，我采用了可明火直接加熱的高硼硅玻璃杯替代需要墊石棉網的燒杯（如圖1）。

感溫變色球的制作：取2 g感溫變色粉末，先用少量酒精溶解，溶解后加入清水至200 mL。在200 mL的感溫粉末溶液中加入2 g海藻酸鈉粉末，攪拌直至完全溶解。另取一容器，注入500 mL清水并加入10 g乳酸鈣粉末，攪拌至溶解。將海藻酸鈉溶液用注射器滴到乳酸鈣溶液中，沉淀成球形后就撈出來，并過清水。需要注意的是，時間不可太長，時間一長，感溫變色球就會變成實心的。制作好的感溫變色球可用少量水保存，以便重復利用。

實驗操作

向高硼硅玻璃杯中加入少量感溫變色球鋪滿杯底，加入半杯水；放置好三腳架，并將高硼硅玻璃杯置于三腳架上；點燃酒精燈，加熱高硼硅玻璃杯底部中心位置；觀察感溫變色球的顏色變化及流動路徑。

實驗優點

學生能很明顯地觀察到感溫變色球變色后向上流動，到水面后往旁邊擴散，又向下流動到杯底，并逐漸變回原來的顏色。由此，學生能很清楚地明白，向上流動的是熱水，向下流動的是冷水（如圖2）。流下來的感溫變色球又會被加熱，重復之前的運動路徑。由此，學生也能自然而然地理解熱對流是一個不斷循環的過程。