劉既明

摘 ? 要：探究水沸騰實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生觀察水沸騰的全過程。為讓實(shí)驗(yàn)達(dá)到本真實(shí)驗(yàn)效果，本文對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、器材的選用和組裝、停止加熱方式的改進(jìn)和盛水燒杯的改進(jìn)等方面予以探析。

關(guān)鍵詞：水沸騰;實(shí)驗(yàn);探析問題;注意細(xì)節(jié)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2015）1-0060-2

初中物理“探究水沸騰時溫度變化的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生觀察水的沸騰全過程：沸騰前和沸騰中氣泡的變化情況和水溫變化情況。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時，又要體現(xiàn)既節(jié)約能源又節(jié)約時間的理念。水的沸騰在生活中司空見慣，但其發(fā)生的全過程學(xué)生未必清楚，實(shí)驗(yàn)時稍有不慎，將會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。為此，筆者整合多年的教學(xué)實(shí)踐，就學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中該值得注意的幾個問題予以探析。

1 ? ?水沸騰實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

用酒精燈給水加熱，不久便可以看到在燒杯底部出現(xiàn)越來越多的小氣泡，隨著水溫升高小氣泡逐漸變大，并脫離杯底浮起。但是，這些氣泡在浮起過程中卻逐漸變小，尚未到達(dá)液面便消失了，同時發(fā)出吱吱的響聲。隨著加熱進(jìn)行，水溫繼續(xù)升高到一定時候（沸點(diǎn)），呈現(xiàn)出一種劇烈的汽化現(xiàn)象：水中形成大量氣泡脫離杯底，不斷上升、變大，到水面破裂，里面的水蒸氣散發(fā)到空氣中，即水沸騰了。

水沸騰前，水溫不斷升高;沸騰中，雖然持續(xù)加熱但水溫保持不變。一旦停止加熱，沸騰立即停止，表明液體沸騰中不斷吸熱。

2 ? ?實(shí)驗(yàn)中值得注意的幾個問題

2.1 ? ?選用合適的酒精燈和溫度計(jì)

選用酒精燈：酒精燈的火焰要合適。如果火焰無力，通過石棉網(wǎng)再傳遞給燒杯中的水，將會造成水的溫度上升很慢，給觀察水沸騰的現(xiàn)象和按記錄繪制水沸騰的圖像帶來很大不便。為此，需要選用一個火焰合適的酒精燈（酒精純度要高， 燈芯粗些，外露部分稍長些）。

選用溫度計(jì)：如果實(shí)驗(yàn)室有足夠多的溫度計(jì)可供挑選，課前教師最好把它們放在沸水中檢測一下，盡可能把那些溫度讀數(shù)相差很?。ㄗx數(shù)相同更好）的溫度計(jì)發(fā)給學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，剔除那些讀數(shù)偏離過大的溫度計(jì)，以提高實(shí)驗(yàn)效果。

2.2 ? ?選用溫度適當(dāng)高一些的溫水

實(shí)驗(yàn)中，有些教師為了縮短實(shí)驗(yàn)時間，直接選用曾經(jīng)沸騰過的熱水讓學(xué)生做本實(shí)驗(yàn)。由于熱水曾經(jīng)沸騰過，水中溶有的空氣欠缺，當(dāng)再次沸騰時，便會失去沸騰的原始現(xiàn)象，如失去被加熱的水由平和到劇烈的汽化的轉(zhuǎn)變過程，即便達(dá)到沸點(diǎn)，也只是產(chǎn)生少量氣泡上升變大，到水面破裂，卻難以找到那種在液體內(nèi)部和表面同時產(chǎn)生大量氣泡劇烈的沸騰現(xiàn)象，使學(xué)生對課本上所說的沸騰現(xiàn)象產(chǎn)生質(zhì)疑。為此，即便為了節(jié)省時間，也絕不能用曾經(jīng)沸騰過的熱水，但可選用溫度適當(dāng)高一些的較純凈的溫水來加熱。

2.3 ? ?儀器的組裝和調(diào)節(jié)要合理適中

本實(shí)驗(yàn)儀器較多，組裝較難，實(shí)驗(yàn)中也有一定的危險性。因此，學(xué)生在鐵架臺上組裝儀器時，按照先下后上的原則組裝。石棉網(wǎng)調(diào)節(jié)到酒精燈外焰的位置（用外焰加熱）;燒杯里水量適中，半杯即可;溫度計(jì)的玻璃泡插入水的中部，不可太近杯壁及杯底，否則，其示數(shù)不能準(zhǔn)確反映水的溫度;杯口蓋一張中心有孔的硬紙片，以減少熱損失。另外，實(shí)驗(yàn)前每個實(shí)驗(yàn)組準(zhǔn)備一塊濕抹布備用，萬一酒精灑落在實(shí)驗(yàn)桌上燃燒時予以立刻撲蓋。

2.4 ? ?選擇合適的初溫和時間間隔進(jìn)行記錄

為了直觀地反映水沸騰時溫度變化的特點(diǎn)，一般以時間為橫軸，溫度為縱軸，在方格紙上繪制水沸騰時溫度與時間關(guān)系的圖像。如果選擇記錄的水的初溫和時間間隔不適中，就難以繪制出正確反映水沸騰的圖像。實(shí)驗(yàn)中，選擇記錄的水的初溫和時間間隔應(yīng)根據(jù)火焰情況而定，一般以90 ℃為宜，每隔1 min記錄一次溫度，沸騰后持續(xù)5 min左右即可。切勿讓水接近沸騰時才開始記錄溫度，這樣就不能通過實(shí)驗(yàn)反映出沸騰前水溫的變化情況。

2.5 ? ?選擇端走燒杯來停止給水加熱

為了證明液體在沸騰過程中不斷吸熱，學(xué)生往往用移走酒精燈的方法來停止加熱。但由于火焰直接與石棉網(wǎng)接觸，即便移走酒精燈，石棉網(wǎng)的溫度還是較高，可以在短時間里使水繼續(xù)沸騰，這就會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為此，可以改用端走燒杯來停止加熱：即用一塊抹布包住燒杯，直接一次性將燒杯端走，可以看到燒杯一旦端走，水就馬上停止沸騰。這樣就更能說明：沸騰過程中，雖然水的溫度保持不變，但要持續(xù)加熱，即液體沸騰過程中不斷吸熱。

2.6 ? ?改用大號試管代替燒杯

實(shí)驗(yàn)時，燒杯中水多了，會拖延時間。水少了，又會使燒杯中水較淺，水沸騰前和沸騰中的氣泡在水中上升的過程歷時太短，來不及觀察氣泡上升中的體積變化情況。為此，可以改用大號試管代替燒杯做這個實(shí)驗(yàn)（溫馨提醒：在加熱之初要對試管底部均勻加熱，加熱過程中酒精燈火焰不必太大），即便水少些，裝入試管比裝入燒杯中要深得多。實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：一是氣泡在大號試管的水中上升過程歷時較長，便于觀察到沸騰前氣泡在上升中體積逐漸變小，沸騰中氣泡在上升中體積逐漸變大;二是將水加熱到沸騰所需要的時間短。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 人民教育出版社等.義務(wù)教育教科書教師教學(xué)用書物理八年級上冊[M].北京：人民教育出版社，2012.

（欄目編輯 ? ?王柏廬）