演示實驗說明力的指向性

黃忠武

(廣西壯族自治區欽州市靈山縣金龍中學 535400)

有這樣一道選擇題：

如圖1所示的實驗，下列說法正確的是( ).

A.這個實驗說明做功可以改變物體的內能

B.這個實驗說明物體內能可以對外做功

C.在這個實驗的過程中內能轉化為機械能

D.這個實驗基本反映出了熱機的工作過程

分析此實驗的本質是加熱試管中的水，沸騰后，產生的大量的水蒸氣推動軟木塞做功，將軟木塞彈出.該演示實驗揭示的是通過做功，水蒸氣的內能可以轉化為軟木塞的機械能.

在四個答案里“B”和“C”；是毫無異議的了，有疑問的是：A和D.

首先來說D答案，“D這個實驗基本反映出了熱機的工作過程”，準確的來說這個實驗反映了熱機的工作原理，D答案里說是反映了工作過程，這一點首先是不同的，下面來說說A答案，“這個實驗說明做功可以改變物體的內能”，乍一看，做功可以改變物體的內能，這個沒問題啊，但關鍵是這個實驗的說明力在哪里，剛才已經分析，該演示實驗的現象是：水蒸氣推動軟木塞做功，將軟木塞彈出，所以，該實驗的說明力在于：揭示“通過做功，水蒸氣的內能可以轉化為軟木塞的機械能”，而非揭示：做功后內能減小.就本實驗的表面現象來說，也不能說明做功可以改變內能.所以筆者認為A答案是錯誤的.

筆者最初接觸這個題目時，曾經很困惑，曾在網上搜索該題答案，結果發現網上眾說紛紜，有說A對，也有說A錯，各有各的理由；故本人對這個情況進行了深入思考，認為焦點在于對演示實驗說明力的指向性上面.

認為A對的人是這樣想的：該實驗中，水蒸氣做功推出軟木塞后，試管口將會出現白霧，由此說明水蒸氣推動軟木塞做功后內能減小，溫度降低，液化而出現白霧，故而可以說明“做功可以改變內能”這一觀點.

從該實驗內含的知識來說，“水蒸氣推動軟木塞做功后內能減小，溫度降低，液化而出現白霧”這點肯定是有的，但是單從實驗表面的現象來說，即使是加熱一壺水(不蓋蓋子)水蒸氣在壺口外也會形成白霧，那是因為水蒸氣遇到壺口外的冷空氣放熱發生液化而形成.或者用手拿開熱水壺的塞子，也會在壺口處出現白霧，也是同樣的道理(上面兩例子都是不用做功，就能在瓶口處出現了白霧)，因此，在該實驗里，說“觀察到軟木塞被彈出后出現白霧，說明做功后內能減小”這一結論顯然是無法令人信服的.

我們先來看看教科書第二節《內能》里是安排那個實驗來演示做功改變內能的.

第9頁圖13-2-5做功改變內能兩個演示實驗里的乙圖，如圖2：在燒瓶里放入少量水(注意：是常溫下的水，并非加熱水)，然后往瓶子里打氣，當瓶塞跳出時，會觀察到瓶口出現了白霧，教科書里為什么不用上圖那個加熱過程的高溫水而用常溫水，就是在于高溫水產生的水蒸氣在離開瓶口時即使不用做功也會由于發生液化而出現白霧這一現象，但用常溫水產生的水蒸氣是不可能出現的，這就是演示實驗的指向說明力，只有這樣來做，才能說明做功后改變了內能.而用加熱高溫水產生的水蒸氣出現的白霧根本不能說明做功可以改變內能.在這一點上，教科書的審定顯然是考慮到了這樣的情況.也從側面反映出教科書編寫的嚴謹性.

例1如圖3，閉合開關，觀察到金屬棒ab往右運動，實驗說明：

A.金屬棒ab周圍沒有磁場

B. 閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動會產生感應電流

C.通電導體在磁場中受力的作用

D.導體AB有電阻

這個演示實驗揭示的是：閉合開關后形成閉合電路而產生電流，使通電導體在磁場中受電磁力的作用而運動.故很明顯選擇C.

而如果按照前面所說的那些人的觀點的話：實驗里，金屬棒ab肯定有電阻啊，所以D答案，這個實驗說明金屬棒ab有電阻也是正確的啊.

金屬棒ab有電阻，這個是肯定是對的，也是在這個實驗中存在的，但是這個演示實驗說明的指向性在于：“閉合開關后形成閉合電路而產生電流，使通電導體在磁場中受電磁力的作用”；而實驗本身的表面現象并不能說明導體有電阻，所以“D.金屬棒ab有電阻”看起來沒錯但其實并不符合題意.

筆者認為，我們現在出題講究一個“發散性”，但無論如何發散，也不能夠將演示實驗所要表現的知識點搞混亂，教科書上的演示實驗顯然是經過專家深思熟慮之后確定的.學生，特別是對學習物理還剛入門的學生來說，觀察一個演示實驗能揭示出什么知識，應當具有明確的指向性，以便于學生學習掌握知識；而不是似是而非，從而發生指鹿為馬的事情，造成學生學習上的無所適從.