陸益鋒

摘要：華師大版科學(xué)教材上的“探究空氣的成分”活動(dòng)，雖儀器簡單、操作簡單、現(xiàn)象也明顯，但存在會(huì)污染環(huán)境、測量誤差大、可視性不高等問題。為此，筆者另加了鐵架臺(tái)、針筒、紅墨水、電阻絲、學(xué)生電源、電流表等一些實(shí)驗(yàn)室常用的器材，采用針筒內(nèi)水量的變化與原等份法一起測量、點(diǎn)燃方式改為“電阻絲通電的內(nèi)引燃”、實(shí)驗(yàn)前后保持針筒內(nèi)液面與集氣瓶內(nèi)液面相平、集氣瓶倒置的狀態(tài)下使用紅墨水染色后的水能形成噴泉現(xiàn)象等方面進(jìn)行了改進(jìn)，減小了實(shí)驗(yàn)誤差更具有說服力，同時(shí)使該實(shí)驗(yàn)更好的激發(fā)了學(xué)生的興致。

關(guān)鍵詞：空氣的成分;實(shí)驗(yàn);改進(jìn)

華師大版（2012）七年級科學(xué)下冊P52，第二章第2節(jié)《空氣的成分》中“探究空氣的成分實(shí)驗(yàn)”（如圖1），在實(shí)際的操作過程中發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)存在以下缺陷：（1）集氣瓶的容積很難平分成5等份，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果;（2）紅磷在酒精燈火焰上點(diǎn)燃，產(chǎn)生有毒物質(zhì)P2O5會(huì)污染大氣及威脅到實(shí)驗(yàn)者與觀察者;（3）將點(diǎn)燃的紅磷送入集氣瓶的過程中，會(huì)使一部分瓶內(nèi)的空氣逸出，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和說服力;（4）要立即塞緊橡皮塞，裝置的氣密性可能很難保證;（5）導(dǎo)管中空氣等打開止水夾時(shí)會(huì)被壓入瓶內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致測量結(jié)果變小;（6）因?yàn)橐壤鋮s后，再打開止水夾，試驗(yàn)時(shí)間長;（7）當(dāng)燒杯中的水不再沿導(dǎo)管進(jìn)入瓶中時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)會(huì)存在一段水柱，這樣會(huì)使瓶內(nèi)剩余氣體的壓強(qiáng)小于燃燒前瓶內(nèi)空氣壓強(qiáng)（等于外界大氣壓），即剩余空氣處于膨脹狀態(tài)，使測量結(jié)果變小;（8）整個(gè)實(shí)驗(yàn)的可視度、觀賞性與震撼程度稍欠火候。

為此，針對實(shí)驗(yàn)中碰到的問題，我通過查閱大量資料與反復(fù)試驗(yàn)后做了以下改進(jìn)：（1）采用針筒內(nèi)水量的變化與原等份法一起測量，增強(qiáng)說服力;（2）點(diǎn)燃方式改為“電阻絲通電的內(nèi)引燃”這樣避免了有毒的P2O5飄散到空氣中，同時(shí)也避免了瓶內(nèi)的空氣跑出和保障了裝置的氣密性;（3）實(shí)驗(yàn)開始前，在導(dǎo)管中灌滿水，避免原導(dǎo)管中空氣對實(shí)驗(yàn)的影響;（4）在瓶底上方放一團(tuán)濕棉球，起到冷卻作用，進(jìn)而縮短了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間;（5）冷卻后打開止水夾，當(dāng)水不再進(jìn)入瓶內(nèi)時(shí)，將針筒升到一定高度，使針筒內(nèi)液面與集氣瓶內(nèi)液面相平。即使燃燒前后的瓶內(nèi)氣壓不變。（6）集氣瓶倒置的狀態(tài)下，用紅墨水染色后的水能形成噴泉現(xiàn)象，易于觀察，增加可視度。

一、實(shí)驗(yàn)的原理

磷燃燒消耗瓶內(nèi)氧氣，生成白色固體，冷卻后瓶內(nèi)壓強(qiáng)小于外界大氣壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力差，促使液體流入容器內(nèi)，及體現(xiàn)了等效替代的科學(xué)方法。

二、實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)物圖（如圖2）

紅磷、藥匙、燒杯、鐵架臺(tái)、鐵夾、集氣瓶、

橡皮塞、滴管、針筒、紅墨水、橡皮管、玻璃導(dǎo)管、

水、止水夾、燃燒匙、兩根硬鐵絲、電阻絲、學(xué)生

電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、老虎鉗、水槽、電流表等。

三、實(shí)驗(yàn)步驟

1.按圖2裝好裝置，倒置的狀態(tài)下，在導(dǎo)管中灌滿水，并打開止水夾檢查氣密性。

2.將紅磷放在燃燒匙中，至蓋住電阻絲，將橡皮塞倒塞入集氣瓶。

3.閉合學(xué)生電源的開關(guān)。觀察集氣瓶內(nèi)的變化。

4.到反應(yīng)停止后，在瓶底上方放一團(tuán)濕棉球，冷卻裝置至室溫。

5.打開夾子。觀察集氣瓶內(nèi)變化。

6.等水不再進(jìn)入瓶內(nèi)時(shí)，將針筒升到一定高度，使針筒內(nèi)液面與集氣瓶內(nèi)液面相平。最后從瓶上的等分線可知進(jìn)入集氣瓶的水體積占集氣瓶的1/5，并結(jié)合看針筒中減少的水的體積，就知道了瓶內(nèi)氧氣的體積，再次得出集氣瓶空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)。

四、達(dá)到的效果

1.利用壓強(qiáng)差形成噴泉很直觀形象，激發(fā)了學(xué)生的興趣。

2.雙重?cái)?shù)據(jù)相結(jié)合，減小了實(shí)驗(yàn)誤差，更具說服力。

五、仍存在的問題及后續(xù)改進(jìn)方向

1.用激光點(diǎn)火等多種方式，讓學(xué)生嘆為觀止。

2.嘗試?yán)镁咧г嚬?，橡皮管和止水夾構(gòu)成一個(gè)密閉的系統(tǒng)，用酒精燈加熱等。最終設(shè)計(jì)開發(fā)出器材簡單易操作，經(jīng)濟(jì)、安全、污染少，效果好的學(xué)生實(shí)驗(yàn)裝置。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《科學(xué)學(xué)習(xí)中100個(gè)疑難問題》.鄭青岳等.浙江教育出版社.

[2] 《基于“輕負(fù)高效”的初中科學(xué)生活化實(shí)驗(yàn)資源庫建設(shè)》.金可澤.

[3] 《從過程與方法維度重構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)》王榮橋（教學(xué)與管理）2016年3月1日.