吳愛(ài)華

(海安縣李堡鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué) 江蘇 南通 226631)

物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生感受物理思想、領(lǐng)悟物理科學(xué)精髓的最主要、最有效的途徑之一，讓全體學(xué)生參與并自主完成相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)是教材編撰者及物理教師的努力目標(biāo)，《物理》八年級(jí)上冊(cè)第二章第3節(jié)“熔化和凝固中探究熔化和凝固的特點(diǎn)”是初中物理教學(xué)中比較難做的實(shí)驗(yàn)之一，許多教師都把這個(gè)實(shí)驗(yàn)改成了演示實(shí)驗(yàn)．原因是該實(shí)驗(yàn)的目的是使學(xué)生通過(guò)對(duì)固體熔化過(guò)程的觀察,總結(jié)出晶體和非晶體的熔化特點(diǎn),會(huì)區(qū)分晶體和非晶體．然而,該實(shí)驗(yàn)中要控制晶體達(dá)到熔點(diǎn)繼續(xù)吸熱而溫度不變是困難的．非晶體吸熱溫度不斷上升,狀態(tài)逐漸變軟,如何讓學(xué)生感受到這一特點(diǎn)也是比較困難的．物理教材前后將晶體熔化實(shí)驗(yàn)材料的選擇演變從萘到海波再到冰,目的就是解決這2個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,而這2個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題不解決,該節(jié)課就難以成功．但該實(shí)驗(yàn)做的結(jié)果都不理想,怎樣突破這個(gè)難點(diǎn),筆者也嘗試作了一些探討，下面就選材優(yōu)勢(shì)作分析，并說(shuō)明筆者用低熔點(diǎn)的合金做晶體熔化實(shí)驗(yàn)材料的理由．

在用萘做熔化實(shí)驗(yàn)時(shí)，水溫很高，增加了實(shí)驗(yàn)的不安全因素，實(shí)驗(yàn)室里充滿了濃濃的氣味，學(xué)生聞了之后很不舒服，影響了實(shí)驗(yàn)的正常操作．同時(shí)，萘作為一種對(duì)人體造血系統(tǒng)毒性很強(qiáng)的化工原料，國(guó)家法規(guī)已禁止用于日用品的制造，因此，萘用于物理實(shí)驗(yàn)，還容易造成師生的身心傷害，另外實(shí)驗(yàn)的操作要求比較高，萘的純度，溫度計(jì)的玻璃泡的放置位置，試管浸在水中的深度，攪動(dòng)器何時(shí)開(kāi)始攪動(dòng)，任一環(huán)節(jié)稍有差失，都可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失?。?/p>

在用海波做熔化實(shí)驗(yàn)時(shí)，海波的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，易與空氣中氧氣、二氧化碳、水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在溫度升高時(shí)又容易分解，在做海波熔化實(shí)驗(yàn)時(shí)，常因海波的純度不高而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失?。趯?shí)驗(yàn)的操作中對(duì)初始水溫要求較高，水溫過(guò)低，因加熱時(shí)間長(zhǎng)海波失去結(jié)晶水，使實(shí)驗(yàn)失去可信度，水溫過(guò)高，則因海波的熱導(dǎo)性較差，各部分溫差大而造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能令人滿意，

在用冰做熔化實(shí)驗(yàn)時(shí)，操作是簡(jiǎn)單易行,但準(zhǔn)備工作較難；只能做冰的熔化實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中溫差不易控制，由于冰是熱的不良導(dǎo)體，傳熱不方便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，并且不能做水的凝固實(shí)驗(yàn)．

筆者認(rèn)為熔化和凝固實(shí)驗(yàn)的材料選用標(biāo)準(zhǔn)是，材料加熱不應(yīng)該分解，比熱、熔解熱較小，熱的良導(dǎo)體，熔點(diǎn)最好在40～100 ℃之間，最好無(wú)毒副作用等．最好能做學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),因?yàn)檠菔緦?shí)驗(yàn)可見(jiàn)度不高,筆者經(jīng)過(guò)仔細(xì)篩選選用低熔點(diǎn) (70 ℃左右)的合金做實(shí)驗(yàn)材料,它比武德合金尋找方便,且價(jià)格低廉,該合金200元左右1 kg,每組實(shí)驗(yàn)大約35 g左右,既能做凝固實(shí)驗(yàn)，又可多次使用．

具體實(shí)驗(yàn)器材的選擇及操作過(guò)程如下.

材料準(zhǔn)備：35 g左右低熔點(diǎn)的合金小顆粒，小試管，兩支溫度計(jì)(-10～100 ℃)，鐵架臺(tái)，加熱器(酒精燈)等.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：把35 g左右合金碎片放入小試管內(nèi)，進(jìn)行“水浴法”加熱，裝置如圖1所示．

圖1 “水浴法”加熱裝置

注意溫度計(jì)液泡位于合金碎片中間偏下，加熱至熔化狀態(tài)，應(yīng)調(diào)整溫度計(jì)使其沒(méi)在合金中．注意控制內(nèi)外兩支溫度計(jì)的示數(shù)差始終保持在3 ℃左右至全部熔化，再加熱至內(nèi)外溫度計(jì)示數(shù)基本相等,移開(kāi)酒精燈，讓合金在水浴中自然冷卻，也冷卻至內(nèi)外溫度計(jì)示數(shù)基本相等．

優(yōu)點(diǎn)：器材簡(jiǎn)單，費(fèi)用低；效果較理想，若恰當(dāng)控制，熔化、凝固現(xiàn)象明顯，不但可觀察到熔點(diǎn)，也可觀察到凝固點(diǎn)，熔點(diǎn)及凝固點(diǎn)持續(xù)時(shí)間達(dá)3～5 min.

實(shí)驗(yàn)記錄：低熔點(diǎn)合金的熔化和凝固實(shí)驗(yàn)記錄如表1.

表1 低熔點(diǎn)合金的熔化和凝固實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄畫(huà)出低熔點(diǎn)合金的熔化和凝固圖像．

目前存在問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)中小試管經(jīng)常容易破裂，實(shí)驗(yàn)中測(cè)的熔點(diǎn)為70 ℃，而凝固點(diǎn)為69 ℃存在“過(guò)冷”現(xiàn)象．

以上是本人對(duì)熔化凝固實(shí)驗(yàn)的一些看法，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件及時(shí)間問(wèn)題，做了以上幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題可能沒(méi)有完全暴露，有待以后再做深入的探究．