“熱氣球”實驗改進

原實驗不足

《我們來做“熱氣球”》一課中，學生通過“熱氣球”模擬實驗，認識空氣受熱后會膨脹上升。教材中的實驗材料主要由三部分組成：模擬熱氣球的塑料袋，加熱的蠟燭，起到防風和快速加熱作用的紙筒（如圖1）。

在實際教學中，我發(fā)現(xiàn)該實驗有以下不足：紙筒口徑太小，塑料袋靠近火源受高溫易熔化；加熱時需要兩名學生撐開塑料袋下方，一名學生拎著塑料袋上方，防止塑料袋遮住紙筒的入氣孔，這導致他們不能專心觀察、記錄實驗現(xiàn)象；蠟燭火焰不夠大，造成熱氣球不夠鼓，從而升空失敗，且蠟燭放置在桌面上容易傾倒，有安全隱患；熱氣球升空后，學生無法直觀地將空氣的冷熱與熱氣球的升降聯(lián)系起來。

實驗改進

用塑料板代替卡紙做成的防風支架，比紙筒口徑更大，塑料袋不易熔化，還可以起到支撐塑料袋的作用。學生不必一直用手撐著塑料袋，他們可以更專注地觀察和記錄實驗現(xiàn)象。

用環(huán)保燃油罐代替蠟燭，能提高加熱效率；用點火器代替火柴，方便學生操作。

在塑料袋上涂上感溫油墨，通過感溫油墨顏色的變化反映塑料袋內(nèi)部空氣溫度的變化，使冷熱變化的過程可視化。

借助紅外熱成像顯示儀記錄熱氣球各個階段的情況，幫助學生更直觀地觀察到空氣受熱上升的現(xiàn)象。

實驗操作

將塑料袋套在防風支架上，觀察加熱前塑料袋的狀態(tài)并做好記錄。

將環(huán)保燃油罐平放在桌面，用點火器點燃。

將套有塑料袋的支架蓋在燃油罐上，一名學生輕輕拎起塑料袋上方，使塑料袋與桌面留有較大的縫隙，以免堵住入氣孔。一段時間后，將手松開。加熱過程中，學生仔細觀察塑料袋的顏色、體積及位置的變化，將觀察到的現(xiàn)象及時記錄在記錄單中（見表1）。

重點討論加熱前、加熱時、降落時觀察到的現(xiàn)象，通過袋子的變化分析袋子里空氣的變化。

表1" 實驗記錄單

實驗效果

通過實驗，學生可以清楚地觀察到加熱前袋子是癟的，感溫油墨是紅色的；加熱時塑料袋變鼓，感溫油墨逐漸變白，說明塑料袋變熱了；降落時塑料袋變癟，感溫油墨又變回了紅色，說明塑料袋變冷了。基于相關現(xiàn)象（如圖2），學生討論袋子發(fā)生變化的原因，由此認識到塑料袋升空和降落實際是由空氣受熱膨脹會上升及冷卻會下降導致的。

根據(jù)紅外熱成像儀下熱氣球各個階段的情況（如圖3），學生可以清楚地看到加熱過程中熱氣球里的熱空氣是向上運動的，當熱空氣的熱量逐漸散失，變得和環(huán)境溫度一樣時，空氣便不再上升，熱氣球在重力的作用下便下降了。可視化的證據(jù)提高了實驗結論的說服力和可信度，也加深了學生對“空氣受熱會上升”這一原理的理解。

（作者單位：浙江省杭州市嘉綠苑小學）