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        結(jié)合電學(xué)知識(shí)改進(jìn)固體熱脹冷縮實(shí)驗(yàn)

        2022-08-13 09:08:04山東省陽(yáng)谷縣教育和體育局252300魏玉體
        關(guān)鍵詞:銅球酒精燈鐵環(huán)

        山東省陽(yáng)谷縣教育和體育局(252300) 魏玉體

        青島版四年級(jí)科學(xué)教材上冊(cè)第2單元第8節(jié)“自行車胎為什么爆裂”安排了三部分內(nèi)容,首先是“在炎熱的夏天,自行車胎為什么容易爆胎”,目的是讓學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出猜想,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想;然后是“固體在受熱或遇冷時(shí)體積有什么變化”,目的是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到銅球具有熱脹冷縮的性質(zhì),進(jìn)而推理到一般的固體也具有這一性質(zhì),總結(jié)出一般液體、氣體、固體都具有熱脹冷縮的性質(zhì);最后是“找一找生活中物體熱脹冷縮的現(xiàn)象”,目的是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)與生活的關(guān)系,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用學(xué)到的知識(shí)解釋生活現(xiàn)象,解決生活問(wèn)題[1]。

        1 教材中的實(shí)驗(yàn)

        (1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀察加熱和冷卻后的銅球是否都能穿過(guò)鐵環(huán),探究固體是否具有熱脹冷縮的性質(zhì)。

        (2)實(shí)驗(yàn)材料:酒精燈、銅球、鐵環(huán)等。

        (3)實(shí)驗(yàn)步驟:①將銅球接近鐵環(huán)的環(huán)孔,觀察銅球是否能穿過(guò)鐵環(huán);②點(diǎn)燃酒精燈,加熱銅球。將加熱后的銅球接近鐵環(huán)的環(huán)孔,觀察銅球是否能穿過(guò)鐵環(huán);③將銅球放入水中冷卻后再接近鐵環(huán),觀察銅球是否能穿過(guò)鐵環(huán)。

        (4)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:加熱后的銅球不能穿過(guò)鐵環(huán);冷卻后的銅球能穿過(guò)鐵環(huán)。

        (5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:銅球有熱脹冷縮的性質(zhì)。

        2 原實(shí)驗(yàn)的不足

        上面的實(shí)驗(yàn),存在幾點(diǎn)不足之處:

        (1)實(shí)驗(yàn)成功率不高,銅球體積大,學(xué)生加熱一會(huì)就想試試看能否穿過(guò)鐵環(huán),這樣來(lái)回多次,實(shí)驗(yàn)也不能成功。

        (2)銅球與鐵環(huán)的配合,大小不可調(diào)整,靈敏度不高,加熱短時(shí)間內(nèi)銅球膨脹不大,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

        (3)銅球加熱后,學(xué)生手拿銅球手柄,接觸鐵環(huán)時(shí),銅球易晃動(dòng)、滾動(dòng),容易被燙到。

        3 實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

        3.1 實(shí)驗(yàn)裝置(見(jiàn)圖1)

        (1)用1塊長(zhǎng)方形木板(長(zhǎng)約30 cm,寬約20 cm)作為演示儀底板,在底板的背面用螺絲釘固定一豎板,以加強(qiáng)演示儀的穩(wěn)定性,將底板的右下角挖成1個(gè)直角形狀,便于放置酒精燈。

        圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

        (2)在底板上用螺絲釘依次將電池夾、燈座、2塊銅片固定起來(lái)。在電池夾中裝入1號(hào)干電池,在燈座中裝入小燈泡。用導(dǎo)線依次連接形成串聯(lián)電路。2塊銅片中間斷開(kāi),相當(dāng)于電路開(kāi)關(guān)。

        (3)木板邊緣部位用錫紙裝飾一下,使其美觀。

        3.2 實(shí)驗(yàn)操作

        (1)把固體的熱脹冷縮儀裝置正放在桌面上,在裝置的右下角放置好酒精燈。

        (2)點(diǎn)燃酒精燈,用酒精燈外焰加熱銅片,觀察現(xiàn)象。銅片受熱膨脹,2塊銅片結(jié)合在一起,形成閉合電路,小燈泡發(fā)亮。

        (3)熄滅酒精燈,用吹風(fēng)機(jī)正吹銅片,使其降溫,觀察現(xiàn)象(銅片受冷收縮,電路斷開(kāi),小燈泡熄滅)。

        (4)把銅片換成薄鐵片、薄鋁片等其他金屬材料,重復(fù)上面(2)、(3)的操作。

        3.3 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

        (1)調(diào)節(jié)好2塊銅片(鐵片、鋁片)之間的距離,1 mm左右即可。

        (2)調(diào)節(jié)好2塊銅片的高度,以便用酒精燈的外焰對(duì)其進(jìn)行加熱。

        4 改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

        (1)此實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后,安全性提高,同時(shí)大大降低了外界不良因素對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響。

        (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)間縮短,效率提高,實(shí)驗(yàn)效果更明顯,實(shí)驗(yàn)可視性更強(qiáng)。銅片受熱膨脹,2塊銅片結(jié)合在一起,形成閉合電路,小燈泡發(fā)亮。借助小風(fēng)扇使銅片受冷收縮,電路斷開(kāi),小燈泡熄滅。

        (3)不但用銅做此實(shí)驗(yàn),還增加了用鐵、鋁等材料來(lái)做實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生認(rèn)識(shí)多種固體的熱脹冷縮,使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具說(shuō)服力,易于得出一般固體也具有熱脹冷縮的性質(zhì)這一結(jié)論。

        (4)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,激發(fā)起了學(xué)生對(duì)固體熱脹冷縮的好奇心和探究欲望,同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生愛(ài)科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的良好學(xué)習(xí)品質(zhì),提高了學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作能力。學(xué)生在直觀現(xiàn)象中感受固體熱脹冷縮的奧妙,再結(jié)合生活中的實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生做出科學(xué)合理的解釋,達(dá)到了學(xué)以致用的目的,教學(xué)效果良好。

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