對探究實驗“測定某種食物中的能量”的改進

摘要 生物探究實驗教學中，通過多次實踐，有關實驗過程的改進積累了大量的素材。對“測定某種食物中的能量”實驗，從裝備的制作、食物質量的稱量、規范操作程序等作了改進。

關鍵詞 探究實驗 知識準備 活動方案

中圖分類號 G633.91

文獻標識碼 B

文件編號 1003－7586(2011)03－0048－02

“測定某種食物中的能量”是人教版義務教育教材生物學八年級上冊的一個探究實驗。通過多次實踐，筆者認為對該實驗作如下改進，更易操作，更具科學性。

1 知識準備

1.1分析原理

食物中含有大量的有機物。有機物儲存有大量的能量，能提供人體生命活動的需要。食物燃燒時，有機物內儲存的能量會以熱能的形式釋放出來，這些釋放的能量能被水吸收，水在吸收這些熱量后水溫會升高，通過測量水升高的溫度，就可以推算出被燃燒的食物中含有多少能量。

1.2計算熱量

水的吸熱特點：在常態下，1mL水每升高1℃，需要吸收4.2J的熱量。每克花生仁含有的熱量=(加熱后的溫度－加熱前的溫度)×4.2×水的體積／花生仁的質量。

1.3正確使用天平

本實驗是定量實驗，需要比較精確的質量數據。因此需要使用天平稱量食物的質量。稱量前，將游碼歸零，然后調節兩端螺母，使天平平衡。稱量時，左盤放物體，右盤放砝碼。取放砝碼要用鑷子，不能用手摸。

1.4正確用量筒定量取水

根據剛才所稱量的食物質量，估算所需的水量。用量筒量取水一定要準確，選一個大小合適的干凈量簡，加水至快接近所需量的刻度時，然后用干凈的滴管滴入應補充的水，使量筒中水柱的彎月面最低處，與所需的刻度線位于同一水平。此時，量筒中的水量就是所需要的水量。

2 活動方案

2.1目的要求

知識目標：通過測定某種食物中的能量，了解食物中確實含有能量。

技能目標：能使用天平準確地稱量物體的質量，能運用量筒準確地量取水量，正確恰當地設計并實施實驗方案。

2.2材料用具

錐形瓶(50mL)、量筒(100mL)、滴管、解剖針、酒精燈、干燥花生米、核桃仁、天平、溫度計、試管夾、帶孔橡皮塞、減少能量散失的簡易裝置。

2.3制定并實施計劃

(1)提出問題：______?

(2)作出假設：______。

(3)制定計劃：

①用兩個易拉罐做成簡易裝置。一個易拉罐口的部位徹底去掉，留下易拉罐的高度比錐形瓶的高度稍矮點，然后倒過來，罐底在上方，用剪刀在罐底中央處鑿一個比錐形瓶口略大的圓孔，并用剪刀在圓孔四周鑿數個小孔。將另一個易拉罐罐口的部位徹底去掉，留下易拉罐的高度距罐離口的位置約3cm，罐口的中央鑿成一個較大的孔，利于花生米燃燒加熱，周圍打成數個小孔，即可通風加熱，又可支撐住裝有水的錐形瓶，另一端剪成一個三角形，便于燃燒的花生米放進去，然后將兩個易拉罐套在一起，連接處用膠帶在外面鞏固好。這種裝置改進后，可以不用試管夾。②溫度計用帶孔的橡皮塞固定后，塞在錐形瓶口處，減少能量的散失。③注意控制花生仁燃燒的火勢，待花生仁燒盡，記錄水溫上長升達到的最高值。④分工合作。按每小組4人分組，分工合作，一組實驗結束后，小組交流互換角色。

(4)實施計劃：

①準備好減少能量散失的簡易裝置，天平稱出花生米質量。

②用量筒取50mL水倒入錐形瓶內，并放入固定好的溫度計(注意溫度計的下端要進入水中，不能直接接觸瓶底)，測定并記錄水的溫度T₁。

③取花生米插在解剖針上，用酒精燈點燃后迅速移至錐形瓶下方。

④待花生米完全燃燒后，測定并記錄錐形瓶內的水溫T₂。

⑤用天平稱量花生米燃燒后的質量。

⑥重復步驟②～⑤2次。

如實作好記錄(表1)。

2.4得出結論

__________。

2.5表達交流

(1)你得到的數據是否與教材中42頁附表中的數據相同，如果不同，分析可能的原因，并對自己的實驗作出評價。

(2)通過實際操作，你認為本實驗還能怎樣改進?

3 改進措施

在整體設計、組織實施這個實驗時，從幾個方面作了細心的考慮和安排，并對一些細節作了改進，力求充分發揮學生的主動性、參與性和實驗的準確性。歸納為以下幾點：

(1)準備減少能量散失的簡易裝置，由學生集思廣益，提前動手制作，材料的取用方便、經濟、環保，同時可以重復利用。教材中所設計的裝置，燃燒物容易掉落桌面，再則燃燒空間小氧氣量不足，多次點燃能量損耗大，可將另一易拉罐從中部剪開，取下部作底，以透明膠帶固定在一起，既美觀、穩定又加大燃燒空間，使燃燒完全，減少能量損失。

(2)按書上的實驗計劃，沒有稱量花生燃燒前的質量，改進后加上這一實驗步驟，使實驗更科學。因為一粒花生質量也有差別，如果實驗結果為“1粒花生釋放多少能量”這種說法不科學，不嚴謹，不如改為“每克花生釋放多少能量”。

(3)書上實驗步驟沒有“稱量花生燃燒后的質量”，加上這一步驟，利于分析結果，比較花生燃燒前后的質量，說明質量減輕的原因是什么；聯系燃燒時的黑煙、能源、環保等實際問題進行探討。

(4)設計實驗記錄表格，便于數據的整理、分析；進行重復實驗并取平均值，減少實驗誤差，使實驗更科學，結果更準確。

(5)插花生米的方法。用解剖針插花生米時應沿垂直于子葉方向插，防止燃燒過程中花生掉下來。

(6)溫度計讀數時應等上升至最高時讀數，并且第二次實驗時應等溫度計降下來，可采取涼水降溫，這樣節省時間。

(7)將實驗得出的數據與教材表格中的數據相比較，如果不同，分析可能的原因，是實驗精度問題，還是假設錯誤，若是假設錯誤，則重新作出新的假設，重新設計新的實驗方案，并對自己的實驗作出評價。