關(guān)于冰熔化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)

沈達(dá)偉

摘? ?要：文章將冰熔化實(shí)驗(yàn)材料碎冰更換為冰箱內(nèi)的霜或利用刨刀來(lái)制作碎冰屑，其優(yōu)點(diǎn)是顆粒小、易準(zhǔn)確測(cè)量溫度。利用鹽水凝固點(diǎn)低的特點(diǎn)，將低溫鹽水放入保溫杯中，可以保持碎冰屑的低溫，方便拿到教室實(shí)驗(yàn)。利用DIS傳感器和電腦外接攝像頭的組合讓學(xué)生直觀地觀察冰熔化實(shí)驗(yàn)的溫度-時(shí)間曲線，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中能更好地觀察狀態(tài)的變化。

關(guān)鍵詞：冰;熔化;DIS溫度傳感器

物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，平時(shí)教學(xué)過(guò)程中需要給學(xué)生呈現(xiàn)可視性好的實(shí)驗(yàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)證意識(shí)、求真意識(shí)。冰熔化實(shí)驗(yàn)在平時(shí)教學(xué)中有很多困難。下面就冰熔化實(shí)驗(yàn)教學(xué)談?wù)劰P者自己的改進(jìn)方法。

1? ? 冰熔化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題及常規(guī)做法

（1）由于課程的安排，一般在十月份進(jìn)行物態(tài)變化的教學(xué)（本文指蘇科版），而此時(shí)教室內(nèi)溫度較高，不容易完成冰熔化實(shí)驗(yàn)。因此，有的學(xué)校改變教學(xué)進(jìn)度，將這一章放到12月份進(jìn)行教學(xué)，這也是一種解決方法。但是，教材的編者將物態(tài)變化放在第二章有一定的道理，雖然這一章知識(shí)要求難度不大，但這一章有多個(gè)第一次：如第一次學(xué)習(xí)測(cè)量器材——溫度計(jì)，為以后的測(cè)量?jī)x器學(xué)習(xí)作鋪墊;第一次學(xué)習(xí)圖像法，為以后的圖像學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)……所以我們最好按照教材的順序進(jìn)行教學(xué)。

（2）由于教室內(nèi)溫度較高，將冰敲碎后利用普通實(shí)驗(yàn)室用的溫度計(jì)測(cè)量溫度時(shí)，一般只能從0 ℃開始，因?yàn)闇囟扔?jì)玻璃泡接觸的是碎冰的表面，而教室中冰的表面已經(jīng)開始熔化，所以無(wú)法測(cè)出冰的升溫部分。而且制作的碎冰比較大，無(wú)法讓溫度計(jì)玻璃泡充分接觸。很多教師為了避免這個(gè)難題，一般的解決方法是在課堂上播放視頻。雖然視頻也是真實(shí)的，但對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)他們眼前的實(shí)驗(yàn)更有說(shuō)服力。

（3）本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是對(duì)冰加熱時(shí)溫度差不能太大，所以空氣加熱更好些。但是在加熱過(guò)程中，要使冰整個(gè)溫度大致相同，需要對(duì)冰進(jìn)行攪拌。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溫度計(jì)不宜作為攪拌器材。若用玻璃棒單獨(dú)攪拌又不想影響溫度計(jì)測(cè)量，則所需冰的質(zhì)量就很大，冰熔化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不適宜在課堂進(jìn)行，這就形成一個(gè)矛盾。

（4）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若作為演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生既要讀數(shù)，又要觀察冰的狀態(tài)變化，往往顧此失彼，可視性較差。若學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，在分給學(xué)生碎冰時(shí)可能冰已經(jīng)熔化，效果較差。

2? ? 相應(yīng)的對(duì)策

（1）碎冰的制作

實(shí)驗(yàn)中使用碎冰的效果較好，可以讓溫度計(jì)玻璃泡與其充分接觸，測(cè)溫比較準(zhǔn)確?？梢蕴崆霸诒鋬?nèi)放水冷卻，然后借助冰箱內(nèi)部的霜來(lái)實(shí)驗(yàn)。冰箱內(nèi)的霜既滿足了冰顆粒小的要求，也滿足溫度低的要求（霜與冷凍室溫度相同），所以冰箱內(nèi)的霜是一種理想的可用材料（如圖1）。

另外，若冰箱內(nèi)的霜不夠，還可以利用平時(shí)家中的刨刀對(duì)冰塊進(jìn)行加工，使其變成碎冰屑。剛制作好的碎冰屑不可直接用來(lái)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樵诓僮鬟^(guò)程中已有一部分熔化，所以將其放在冰箱中進(jìn)行冷凍，冷凍后的碎冰屑方便溫度計(jì)插入內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量。

上述兩種方法獲得的碎冰主要是取材方便，教師花費(fèi)的時(shí)間、精力較少，在各個(gè)學(xué)校均可以完成。

（2）利用冷凍的鹽水和保溫杯讓冰可以保持低溫帶到教室

平時(shí)在教室現(xiàn)場(chǎng)將冰塊利用錘子等變成碎冰，溫度計(jì)測(cè)量時(shí)其溫度總是從0 ℃開始，因?yàn)楸鶋K的表面已經(jīng)熔化。利用鹽水凝固點(diǎn)低的特點(diǎn)，事先配好濃度為20%左右的鹽水，放在冰箱的冷凍室，拿出后測(cè)出其溫度大概為-15 ℃。然后，將低溫的鹽水放入保溫杯中，再將制作好的碎冰放入小燒杯中，連同小燒杯一起放入保溫杯中。這樣帶到教室開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，里面碎冰的溫度可在-7 ℃，方便學(xué)生看到冰的升溫過(guò)程，也糾正了有的學(xué)生認(rèn)為冰的溫度就是0 ℃的錯(cuò)誤前概念。

（3）利用DIS溫度傳感器配合電腦外接攝像頭來(lái)觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程

DIS溫度傳感器前面是金屬，其測(cè)溫探頭主要是前面的橫截面，我們可以用少量的冰做實(shí)驗(yàn)，并且利用傳感器來(lái)進(jìn)行攪拌，讓各處冰的溫度大致相同。傳感器還可以自動(dòng)顯示冰的溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系，特別直觀（如圖2）。而和電腦外接攝像頭的配合，可以讓學(xué)生觀察冰的狀態(tài)變化，輔助熔化曲線，讓學(xué)生對(duì)冰熔化時(shí)吸熱但溫度保持不變印象更加深刻（如圖3）。

在圖2中，我們還可以引導(dǎo)學(xué)生觀察冰的升溫與水的升溫快慢是不一樣的，為初三將要學(xué)習(xí)的比熱容作鋪墊。

3? ? 總結(jié)和拓展

平時(shí)教學(xué)中遇到操作困難的實(shí)驗(yàn)需要我們一線教師利用身邊的器材進(jìn)行改進(jìn)，而更為簡(jiǎn)單的改進(jìn)其推廣的范圍將更大。利用上述DIS溫度傳感器、電腦外接攝像頭和冷凍的鹽水還可以進(jìn)行水凝固的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。希望我們一線教師在教學(xué)之路上不斷去追求，求真、求精、求妙！

參考文獻(xiàn)：

[1]劉炳昇，李容.物理八上教科書[M].南京：江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社，2012.

[2]劉炳昇，李容.物理八上教師教學(xué)用書[M].南京：江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社，2012.

（欄目編輯? ? 王柏廬）