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        小學科學熱的傳導實驗反思與改進

        2016-04-12 01:32:07中山市阜沙鎮(zhèn)阜沙中心小學馬成海
        師道(教研) 2016年10期
        關鍵詞:木方金屬棒熱傳導

        文/中山市阜沙鎮(zhèn)阜沙中心小學 馬成海

        小學科學熱的傳導實驗反思與改進

        文/中山市阜沙鎮(zhèn)阜沙中心小學馬成海

        小學四年級科學課程 “熱的傳導”實驗,是小學階段熱學的重要實驗,也是每年科學實驗考核內容之一。傳統(tǒng)的熱傳導實驗,火柴棒用凡士林粘在金屬棒上,加熱金屬棒一端,凡士林熔化,火柴依次脫落,用視覺間接地感知 “熱”從高溫物體向低溫物體傳遞的過程,反映熱傳導方向。每次做熱傳導實驗,會有各種狀況出現(xiàn):由于凡士林用量不均,后面的火柴可能比前面的先脫落,或一齊脫落,等待全部脫落的時間很長等,各點溫度的變化情況怎樣就更不清楚了。

        一、對傳統(tǒng)實驗的反思

        熱的傳導傳統(tǒng)實驗現(xiàn)象會給學生學習熱傳導知識造成一定的困惑,熱的傳導不是從高溫處傳到低溫處嗎?怎么后面的反比前面的火柴棒先落下?實驗只有做成功了,才能使學生認識熱傳導的特征。因此,結合數(shù)字實驗,運用溫度傳感器、采集器等儀器,對實驗裝置進行了改進設計。

        二、數(shù)字化實驗設計過程

        1.設計思路:熱與溫度有關,熱量從高溫處向低溫處傳導,溫度超高,吸收的熱量就越多,可以用溫度來顯示熱量傳導的情況。溫度傳感器,可以直接測量金屬棒的溫度,通過采集器收集,把溫度顯示在屏上,并有曲線圖像反映溫度變化的情況,使實驗數(shù)據(jù)具體形象。

        2.金屬棒的改進思路:為測量不同處的溫度情況,至少需要三個溫度傳感器,分別裝在金屬棒前、中、后間隔相同的位置。如何使溫度傳感器準確地測量金屬棒的溫度?溫度傳感器的感應點在桿的頂端,直接把傳感器與金屬棒垂直接觸,可以測量此處的溫度,感應點頂端,是圓面,而金屬棒也是圓面,圓面對圓面,接觸面小,且不穩(wěn)定,易松脫,時觸時離,影響測量結果。如何能使它們充分接觸?由木質家具的榫卯結構聯(lián)想到,在金屬棒側面用電鉆鉆出小凹,使之與傳感器頂端大小相同,凸面對凹面,就可以解決接觸的問題,使兩面完美結合。

        3.木方架的構想:如何使溫度傳感器能豎直并穩(wěn)固地與金屬棒接觸呢?還是學生提醒了我:有東西架著傳感器,就不用我們那么累了。用木方做架最簡單,把木方鉆孔,固定成架,把傳感器插入孔,垂直放置,就起穩(wěn)定作用。

        三、實驗制作材料

        金屬棒長40cm,木方長25cm,溫度傳感器3支,采集器1個,酒精燈1盞,鐵架臺及鐵夾。

        四、裝置制作方法

        1.截取直徑0.4cm,長40cm金屬棒,取寬3cm,高2cm,長25cm的木方。

        2.因溫度傳感器的溫度感應點在頂端,為使與金屬棒充分接觸,在金屬棒側面相同間隔處,用電鉆鉆出與感應點大小相同的小凹;木方從上到下鉆孔,間隔與金屬棒的小凹相同,涂上顏色,增加美感,標注頻道序號。

        3.把木方、金屬棒分別用鐵夾夾住,并固定在鐵架臺上,再把溫度傳感器插入木方小孔中,并與金屬棒小凹對應接觸,這樣,就把溫度傳感器垂直固定,并與金屬棒充分接觸,再把溫度傳感器接頭插入采集器的插口就可使用了。

        五、實驗方法

        1.把溫度傳感器插入木方架,觸點與金屬棒小凹接實,連接采集器。

        2.閉合采集器開關,使它正常顯示,用采集器觸筆點擊采集器上 “=”均衡鍵,設置三支溫度傳感器的初始溫度相同,設置采樣數(shù):10個/秒,再設置測量時間,5分鐘為宜,可在屏上收集到完整的溫度曲線。

        3.點燃酒精燈,在一端加熱金屬棒,同時按開始鍵,溫度傳感器開始測量數(shù)據(jù),傳到采集器,就可以觀察采集器上的溫度變化及曲線圖了。

        4.換用不同的金屬棒,還可以探究不同金屬熱傳導的快慢情況,發(fā)現(xiàn)物質熱的性質。

        本裝置學生可以自己做分組實驗,也可以與電腦連接,用Addestation v5.0顯示數(shù)據(jù),投影到屏幕,老師做演示實驗,方便學生觀看。

        六、改進實驗的亮點

        本次實驗改進,克服了傳統(tǒng)實驗的缺陷,從另一角度完成熱的傳導實驗,更科學地進行探究,達到預期目的。有如下亮點:1.改進后的實驗裝置,有兩個巧妙之處:一是金屬棒上的小凹,能使溫度傳感器的觸頭與金屬棒充分接觸;二是木方架的作用。2.運用數(shù)字化儀器到實驗裝置中,使現(xiàn)象數(shù)字化、圖像化顯示。3.數(shù)字化實驗測量數(shù)據(jù)以數(shù)字顯示,并有坐標曲線圖,可連續(xù)測量,數(shù)字顯示也是連續(xù)變化的,并自動保存記錄,生成記錄表,具體形象地顯示實驗過程。4.增大成功率。數(shù)字儀器由傳感器測量,采集器收集數(shù)據(jù),能準確測量相關的數(shù)據(jù),從數(shù)據(jù)反映實驗規(guī)律,大大提高實驗的成功率。

        責任編輯鄒韻文

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