體驗實驗過程 關注實驗細節

王海芹

摘要：加強實驗教學是培養學生探究能力的主要途徑。但在實驗教學探究活動的設計和實施中，教師往往會忽略一些重要的細節。本文著重從實驗過程中、現象中、步驟中、沖突中等細節方面進行深層次挖掘，引領學生自覺地獲取知識和技能，訓練科學的思維方法，體驗探究的樂趣，同時促進教師自身的成長，演繹課堂的精彩。

關鍵詞：實驗教學；過程；細節；學生

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2016）01-0088

物理學以實驗為基礎，學物理以問題為中心。因此，在實驗操作難以考核的情況下，通過物理試題來考查學生的實驗能力以及通過物理實驗來促進學生解題能力的提高，使學生回歸物理學習的本質是我們廣大物理教育工作者追求的教學目標。

蘇科版第二章第三節“活動2.4 探究冰、燭蠟的熔化特點”實驗是八上物理教材中比較難操作的一個實驗，許多教師往往照本宣科。如此一來學生對實驗的細節以及操作應注意的實驗事項認識不夠自然深刻，遇到此類實驗題容易失分。 下面就幾道題目來分析實驗過程中學生應重點關注的實驗細節。

例1. 如圖所示，是“探究物質的熔化規律”的實驗裝置。實驗時先將固體物質和溫度計分別放入試管內，再放入大燒杯的水中，觀察固體的熔化過程。

1. 試管內物質在熔化過程中，溫度保持不變，如圖所示為讀取溫度計示數的方法，如果采用A方法讀數結果會偏大（選填“偏大”“偏小”或“正確”），該物質是晶體（選填“晶體”或“非晶體”）。

2. 將固體物質和溫度計分別放入試管內，再放入大燒杯的水中進行加熱固體的好處是均勻受熱；為了保證實驗的效果，試管中固體物質的表面應低于（選填“高于”“低于”）燒杯中的水面的高度。

3. 實驗時若溫度計的玻璃泡碰到試管底部，則測得試管內物質的溫度值偏高。

4. 該同學按照正確方法進行實驗，收集數據后畫出了如圖所示的熔化和凝固的圖象，根據圖象可知該物質的凝固點是230℃；該物質的熔化過程用了4min；DE段中E點該物質處于液體狀態。

考點：熔化和凝固的探究實驗。

專題：探究型實驗綜合題。

分析與解答：（1）在進行溫度計的讀數時，視線要與溫度計液柱的上表面相平，不能俯視或仰視；視線與刻度線相交點為讀出的溫度值；掌握晶體和非晶體的熔化特點：晶體在熔化過程中吸熱溫度保持不變，非晶體在熔化過程中吸熱溫度不斷升高。（2）為使固體能夠均勻受熱，需將裝有固體物質的試管放在盛有水的大燒杯中加熱，并且使物質全部浸沒在熱水中。（3）將裝有固體物質的試管放在盛有水的大燒杯中加熱，是為了使固體受熱均勻；為了保證實驗的效果，試管中固體物質的表面應低于燒杯中的水面的高度。（4）在測量過程中溫度計的玻璃泡不能碰到容器壁或容器底，若碰到容器壁或容器底，則測得不單是液體的溫度，還包括容器壁或容器底的溫度。（5）從圖象可看出，0min對應溫度為開始加熱時的溫度，然后隨時間溫度逐漸升高，BC段溫度不變，為晶體的熔化過程，對應溫度為熔點，熔化過程中處于固液并存狀態，需要吸收熱量。D點后隨時間溫度逐漸降低，EF段為晶體的凝固過程，處于固液并存狀態，需要放出熱量。

故答案為：①偏大；晶體；②均勻受熱；低于；③高；④230℃；液體。

點評：此題是探究物質的熔化規律，在熔化過程中需要用溫度計測量溫度的變化，所以需要掌握溫度計的使用及讀數。同時考查了晶體和非晶體的區別：是否有一定的熔點或凝固點。并能通過圖象得出物理信息：晶體的熔點、熔化和凝固過程所用時間以及各段物質對應狀態等。

練習1. 如圖甲所示，是“探究物質的熔化規律”的實驗裝置。實驗時先將固體物質和溫度計分別放入試管內，再放入大燒杯的水中，觀察固體的熔化過程。

1. 實驗中，將裝有固體的試管放入盛有水的燒杯中加熱，試管在水中的深度要適當。其“適當”的含義是：試管中裝有固態物質的部分完全浸沒在水中和試管不接觸燒杯底。

2. 在該物質熔化過程中，如果將試管從燒杯中拿出來，該物質將停止熔化；將試管放回燒杯后，該物質又繼續熔化。說明固體熔化時需要吸收熱量（選填“吸收熱量”或“放出熱量”）

3. 某同學根據實驗記錄的數據描繪出該物質的溫度隨時間變化的圖象，如圖乙所示，則可知該物質是晶體（選填“晶體”或“非晶體”），物質在第3min時處于固液共存態。在第6min時處于液態。

4. 該物質的熔點為 0℃，仔細觀察圖象發現，該物質熔化前（AB段）升溫比熔化后（CD段）升溫快（選填“快”或“慢”）。

5. 另一個小組為了使物質更快受熱，實驗裝置如圖丙所示，你認為該裝置存在的不足是固態物質受熱不均勻。

考點：熔化和凝固的探究實驗。

專題：實驗題；探究型實驗綜合題。

分析與解答：（1）用水浴法加熱固態物質時，試管中的固態物質能夠全部浸沒到水中，且不能碰到燒杯底部；（2）為了能使試管中的晶體均勻受熱，需要將試管中裝有晶體的部分全部浸沒在水中，但試管不能接觸燒杯底部。（3）熔化過程雖然溫度保持不變，但需不斷吸熱；（4）根據晶體在熔化過程中溫度保持不變的特點進行分析；若在熔化前，則為固態，若熔化過程，則為固液共存態，若完全熔化完后，則處于液態；（5）熔點是指晶體熔化時的溫度；熔化前為冰，熔化后為水，由于比熱容不同，所以吸收相同的熱量，溫度變化不同，可根據圖象分析得出；（6）在加熱固態物質時，不能直接加熱，這樣會使固態物質受熱不均勻。

故答案為：

①試管中裝有固態物質的部分完全浸沒在水中；試管不接觸燒杯底；②吸收熱量； ③晶體；固液共存；液； ④0；快； ⑤固態物質受熱不均勻。

點評：此探究晶體的熔化特點，需要加熱固態物質，所以要掌握水浴法，有時要用到空氣浴法，這樣才能使固態物質均勻受熱，同時要掌握晶體和非晶體在熔化過程中的區別。

例2. 在學習"熔化和凝固"一課時，小雪把-5℃左右的適量碎冰放入試管中，把溫度計插在碎冰中，再把試管插在室溫下（15℃左右）裝適量水的燒杯中，探究冰的熔化過程。

1. 實驗過程中，還需要的測量工具是秒表。

2. 當冰開始熔化時，能夠觀察到的現象還有溫度計示數不變。

3. 冰在熔化過程中是否伴有吸、放熱現象發生呢？請你在題中已有器材的基礎上，再增加一個溫度計，進行探究，簡述你的探究思路。（水的蒸發忽略不計）

4. 通過上述探究，小雪得出的實驗結論是：晶體在熔化過程中，要不斷吸收熱量，溫度不變。

5. 請你對小雪的探究過程及結論進行合理評價。

考點：熔化和凝固的探究實驗。

專題：實驗題；探究型實驗綜合題。

分析與解答：（1）該實驗是探究冰的熔化和凝固隨時間變化的規律，故還需要測量時間的器材。（2）冰是晶體，在它熔化過程中，盡管不斷加熱，但溫度保持在熔點不變。（3）觀察新溫度計的示數變化即可。（4）根據在熔化過程中，溫度計的示數變化可得出結論。（5）物理規律探究性實驗中，只憑一組實驗數據得出結論具有偶然性，為使結論更具普遍性，要進行多次測量。

故答案為：①秒表；②溫度計示數不變；③將新溫度計放在水中，觀察當冰熔化時，溫度計的示數是否降低（或改變）；④不變；⑤小雪只探究了冰的熔化過程，結論不具有普遍性。

點評：此題主要考查的是熔化和凝固的探究實驗，考查學會分析并解決問題的能力。

練習2. 用如圖所示的裝置“探究冰的熔化特點”的實驗。

1. 裝有碎冰的燒杯直接放置在空氣中，不用酒精燈加熱。這樣做，不但能使燒杯均勻受熱，而且冰的溫度升高較慢。（選填“快”或“慢”），便于記錄各個時刻的溫度。為了使燒杯內各部分受熱均勻，還需要進行的操作是用攪拌棒攪拌。

2. 實驗中，應始終注意觀察燒杯中冰的狀態變化，并每隔0。5min記錄一次溫度計的示數，該物質熔化過程的特點是吸熱，溫度不變（選填“升高”或“不變”或“降低”）。

考點：熔化和凝固的探究實驗。

專題：實驗題；探究型實驗綜合題。

分析：（1）為了能使固體物質均勻受熱，常用水浴法，若物質的熔點較低，可以不對其加熱即空氣浴法，還可以用攪拌棒進行攪拌，這樣不僅能夠使燒杯均勻受熱，而且冰的溫度升高較慢，便于記錄數據；（2）在探究物質的熔化特點時，不僅要記錄其溫度的變化情況，還要觀察其狀態的變化情況；（3）冰是晶體，在熔化過程中溫度保持不變。

故答案為：①慢；用攪拌棒攪拌；②狀態；不變。

點評：此題是探究冰的熔化特點，考查了學生對水浴法的應用及理解，同時考查了熔化圖象的畫法及晶體熔化時的特點。晶體與非晶體最大的區別就是看是否有一定的熔點，從圖象上分辨，最大的不同就是晶體有一段時間只吸熱而溫度不變，我們應該學會區分。

綜合以上題目可知，熔化實驗主要考查的是確保物體受熱均勻的注意事項、測量工具溫度計的使用方法、實驗過程中學生的觀察品質以及實驗設計的能力等。而這些唯有通過實驗才能逐步提高學生的物理素養和良好的物理實驗意志。對于冰的熔化實驗因為條件限制可能實驗結果不太理想，但正因其不易成功方能激發學生反思和改進冰的更好加熱方法，這與新課改目標——不斷激發學生的創造力相吻合。

（作者單位：江蘇省泰州泰州市姜堰區勵才實驗學校 225500）