在初中物理《比熱容》一節(jié)中,為了幫助學(xué)生理解比熱容的概念,教科版教材上是用“探究比較水和沙子吸熱本領(lǐng)的大小”實驗來研究不同物質(zhì)的吸熱能力的,實驗裝置如圖1。在此實驗中,用酒精燈加熱時間的長短來表示物質(zhì)吸熱的多少。相同質(zhì)量的沙子和水用相同的酒精燈加熱相同的時間,沙子的溫度上升得多,說明沙子的吸熱本領(lǐng)弱,水的吸熱本領(lǐng)強,水的比熱容比沙子的大。但是我在按照教材上的實驗設(shè)計做實驗時,發(fā)現(xiàn)實驗存在兩點缺陷:(1)由于酒精燈的火焰很難控制到一樣大,熱量散失也不一樣多,會導(dǎo)致實驗誤差太大;(2)實驗中,由于沙子的導(dǎo)熱性能較差,開始加熱時,沙子受熱不均勻,沙子上部溫度低于下部溫度,溫度計示數(shù)升高得較慢,現(xiàn)象與事實不符。因此,為了提高課堂實驗效果,防止學(xué)生形成錯誤結(jié)論,我在教學(xué)中對該實驗進行了如下改進:
圖1
【實驗器材】食用油、水、火柴、酒精燈、燒杯、相同的試管2 支、相同的溫度計2 支、鐵架臺、石棉網(wǎng)、天平、秒表。
【實驗方法】(1)控制變量法:實驗采用相同質(zhì)量的水和食用油;(2)轉(zhuǎn)換法:加熱相同時間,通過觀察溫度變化的多少來判斷物質(zhì)的吸熱能力,溫度變化少的物質(zhì)吸熱能力強(或者通過觀察升高相同溫度所需要的加熱時間長短來判斷吸熱能力的強弱,加熱時間長的物質(zhì)吸熱能力強)。
圖2
加熱時間/min溫度/℃ 水食用油0 1 2 3 4 5 6 20.0 20.0 20.8 21.5 21.4 22.8 21.9 23.8 22.3 24.8 22.6 25.2 22.8 25.4
【實驗步驟】(1)用已經(jīng)調(diào)好的天平稱出相同質(zhì)量的水和食用油,分別裝入兩支相同的試管中;(2)在燒杯中加入適量的水,把裝有水和食用油的兩支試管放入燒杯內(nèi)的水中,再把兩支溫度計分別放入兩個試管中,使溫度計的玻璃泡完全浸沒在水和食用油中,實驗裝置如圖2;(3)點燃酒精燈進行加熱,觀察實驗現(xiàn)象并記錄溫度計的示數(shù)(實驗數(shù)據(jù)見下表)。
【實驗現(xiàn)象】食用油中的溫度計示數(shù)升高得快。
【實驗結(jié)論】食用油吸熱能力差,水吸熱能力強,水的比熱容大。
【注意事項】(1)燒杯中的水面高度要高于試管中水和食用油液面的高度;(2)安裝實驗器材時注意自下而上,確保能用酒精燈外焰加熱。
【裝置優(yōu)點】(1)用食用油代替沙子,避免因沙子導(dǎo)熱性能差而導(dǎo)致學(xué)生得出錯誤結(jié)論;(2)用水浴的方法給水和食用油加熱,可以使它們受熱均勻,同時避免了酒精燈的火焰不一樣大,造成相同時間內(nèi)兩種物質(zhì)吸收的熱量不同;(3)燒杯中的水面高于試管中水和食用油的液面,減少了水和食用油的熱量散失,從而減小了實驗誤差。