改進實驗在初中科學中的應用

傅海軍

初中科學教材增加了實驗的數量，但是在教學中我們會發現許多問題和一些困惑，即，按教材里的方法方式進行實驗操作，部分實驗復雜且實驗現象不明顯，有的還達不到預期效果，甚至存在安全隱患。

一、實驗改進下的探索

（一）原實驗中的介紹

教學《內能》一文探究熱傳導方向時，教參是這樣指導教學的：

實驗材料：銅條 酒精燈 火柴 凡士林

實驗步驟：用幾根火柴桿粘上凡士林，然后依次粘在銅絲上，用酒精燈在銅絲的一端加熱，凡士林遇熱會熔化，看看哪根火柴桿先掉下。觀察發生的現象，通過現象就能發現熱是怎樣傳遞的。

實驗原理：通過銅條傳熱的性質讓凡士林熔化，熔化后的凡士林就不能再粘住火柴棍了，火柴棍就會掉落。溫度越高凡士林熔化得越快，火柴棍掉落得也就越快。通過實驗證明銅條的導熱方向，從而推導出熱的傳導方向。

實驗弊端：（1）實驗中在涂抹凡士林的時候，不能做到每根火柴上的量都是相同的。（2）每根火柴的質量不同，所受重力大小不同。（3）火柴與凡士林的接觸面積不完全相同。這樣就導致實驗中有可能兩根火柴幾乎同時掉下來或者后面的火柴先掉下來。

（二）改進實驗方案闡述

1.方案一：

實驗材料：銅片 燒杯 玻璃棒 酒精燈 鑷子 六水合氯化鈷晶體 蒸餾水 白紙條 固體膠

實驗過程：

（1）取少量蒸餾水在燒杯中，一邊加入粉紅色的六水合氯化鈷晶體，一邊用玻璃棒攪拌，一直到加入的晶體不能再溶解為止，制成氯化鈷飽和溶液。

（2）把一張白色小紙條浸沒在氯化鈷飽和溶液中，過一段時間后，用鑷子取出，觀察到原先白色的紙條，變成了粉紅色。

（3）把粉紅色的小紙條用固體膠粘在銅片上。

（4）用鑷子將銅片某端放在酒精燈火焰上加熱，觀察現象。

（5）發現粉紅色的小紙條慢慢變成了藍色。

實驗原理：無水氯化鈷是藍色的，當它吸收了水分變成含結晶水的氯化鈷時卻是粉紅色的。粉紅色的氯化鈷晶體一旦失去了水分（結晶水），又會重新變成藍色。通過銅條傳熱的性質間接對紙加熱，通過粉色氯化鈷顏色變化成藍色的快慢證明銅條的導熱方向，從而推導出熱的傳導方向。

實驗優點：（1）實驗現象十分明顯直觀，加熱后馬上就能觀察到粉紅色紙片變成藍色，且變化過程持續可見。（2）控制相同量比較容易做到，比如紙的大小、厚度，氯化鈷溶液的質量和濃度等。（3）節約實驗材料，待銅片溫度下降后紙片顏色又會由藍色變為粉紅色，可以重復實驗。

2.方案二：

所需用品：銅片 酒精燈 藥匙 玻璃棒 硫酸銅晶體 研缽 鐵架臺

實驗過程：

（1）取少量硫酸銅晶體在研缽中，將硫酸銅晶體磨成細顆粒為止，制成細硫酸銅晶體。

（2）在鐵架臺上放上酒精燈，取長條銅片，固定在鐵架臺的合適位置。

（3）用藥匙把細硫酸銅晶體均勻放在銅片上。

（4）點燃酒精燈，加熱銅片某端，觀察現象。

（5）發現藍色硫酸銅晶體慢慢變成了白色。

實驗原理：通過銅條傳熱的性質間接加熱硫酸銅晶體，硫酸銅晶體在加熱條件下會由藍色的五水硫酸銅變為白色的無水硫酸銅。通過觀察硫酸銅晶體顏色變化快慢實驗證明銅條的導熱是從哪一端到哪一端的，從而推導出熱的傳導方向。

實驗優點：（1）實驗現象明顯，加熱后馬上就能觀察到藍色硫酸銅晶體變為白色，且變化過程持續可見。（2）硫酸銅是之前學過的化學試劑，其晶體受熱顏色會發生變化，學生容易接受。（3）實驗用品可以持續使用，待實驗結束在白色硫酸銅粉末上滴加少量水，白色硫酸銅又重新變為藍色硫酸銅晶體，亦可節省藥品。

3.方案三：

實驗材料：銅片 酒精燈 鐵架臺 學生電源若干 導線若干 開關若干 定值電阻若干 電流表若干 熱敏電阻若干 透明膠帶

實驗過程：

（1）將定值電阻和熱敏電阻串聯成一個電路，準備四組。

（2）將電路中的熱敏電阻用透明膠帶固定在銅片上。

（3）在鐵架臺上放上酒精燈，取長條銅片，固定在鐵架臺的合適位置。

（4）點燃酒精燈，加熱銅片某端，觀察現象電流表示數變化。

（5）發現電流表示數變化，且加熱端先變化。

實驗原理：通過銅條傳熱的性質間接加熱熱敏電阻，熱敏電阻隨溫度的增加而減小，加熱時溫度升高熱敏電阻減小，總電阻變小總電流變大。通過觀察電流表示數變化先后實驗證明銅條的導熱是從哪一端到哪一端的，從而推導出熱的傳導方向。

實驗優點：（1）實驗現象明顯，加熱后馬上就能觀察到電流表示數變化。（2）熱敏電阻在題目中常常出現，通過實驗再次驗證。（3）不需要化學藥劑，電學實驗器材本身可以重復使用。

4.方案四：

實驗材料：銅片 燒杯 玻璃棒 酒精燈 鐵架臺 氯化鈉 水

實驗過程：

（1）取少量蒸餾水在燒杯中，一邊加入氯化鈉固體，一邊用玻璃棒攪拌，一直到加入的粉末不能再溶解為止，制成氯化鈉飽和溶液。

（2）在鐵架臺上放上酒精燈，取長條銅片，固定在鐵架臺的合適位置。

（3）用膠頭滴管將氯化鈉溶液均勻滴在銅片上。

（4）點燃酒精燈，加熱銅片某端，觀察現象。

（5）發現有晶體析出，且加熱端先析出。

實驗原理：通過銅條傳熱的性質間接加熱氯化鈉溶液，加熱時水蒸發，析出氯化鈉晶體。通過觀察析出氯化鈉晶體快慢實驗證明銅條的導熱是從哪一端到哪一端的，從而推導出熱的傳導方向。

實驗優點：（1）實驗現象明顯，加熱后馬上就能觀察到氯化鈉晶體析出且變化過程持續可見。（2）蒸發結晶學生基本已經掌握，容易理解。

二、改進實驗帶來的益處

運用觀察和實驗可以給學生提供精心選擇的、簡化和純化性材料，使學生對科學事實、現象獲得明確、具體的認識，同時由于實驗具有真實、形象、生動的特點，對中學生有很強的吸引力，能喚起他們的直接興趣，激發學生的學習興趣，培養學生的創造性、動手能力和創造能力。

編輯 段麗君