改進(jìn)實驗方法 增強(qiáng)實驗效果
——“物體的熱脹冷縮”實驗改進(jìn)與創(chuàng)新

湖北省襄陽市樊城區(qū)王寨小學(xué)(441000) 張陳琛 王文杰

1 實驗改進(jìn)內(nèi)容

“物體的熱脹冷縮”實驗選自鄂教版小學(xué)科學(xué)3年級上冊第2單元第4課“水位為什么會升高”。由于物體的熱脹冷縮現(xiàn)象不易被學(xué)生發(fā)現(xiàn)和觀察，概念本身和產(chǎn)生原因都較為抽象，教材中的實驗存在一定局限性，要想讓學(xué)生更好地認(rèn)識這一現(xiàn)象，必須增大實驗可見度，突出實驗效果，提高實驗教學(xué)效率。

2 實驗創(chuàng)新設(shè)計

為了使實驗現(xiàn)象更明顯，實驗操作更簡便，筆者將教材中的3個實驗進(jìn)行整合，自制了物體熱脹冷縮演示板，如圖1所示。

圖1 物體熱脹冷縮演示板

實驗材料：PVC板1塊、電池夾、燈泡、導(dǎo)線、鋁片、銅絲、金屬夾、塑料注射器2支、醫(yī)用酒精、螺絲釘若干、膠水等。

制作方法：用螺絲釘將電池夾和燈泡固定在PVC板上，通過導(dǎo)線將其連接，回路一端固定在鋁片上，另一端連接1個金屬夾，便于連接更換實驗中的器材。

另外準(zhǔn)備3個可拆卸的裝置，如圖2所示，液體和氣體實驗都采用普通的注射器，注射器內(nèi)分別密封一定的醫(yī)用酒精(膨脹系數(shù)比水大)和空氣，將銅絲和導(dǎo)線都固定在注射器的活塞上端，注射器固定在演示板的卡槽上后，活塞上的銅絲不能和鋁片接觸。固體的實驗裝置采用2根銅絲，銅絲中間保持適當(dāng)?shù)拈g距，2根銅絲末端分別連接在電路兩端的導(dǎo)線上。

圖2 3個替換裝置

3 使用方法

液體和氣體的熱脹冷縮實驗操作方法一樣，分別將密閉有液體或氣體的注射器固定在演示板的卡槽內(nèi)，金屬夾夾住導(dǎo)線，將注射器的下端沒入熱水中，注射器內(nèi)的液體或氣體加熱后體積膨脹，帶動活塞上移，連通電路，燈泡發(fā)光。將熱水換成冰水后，液體或氣體的體積縮小，活塞下移，電路斷開，燈泡熄滅。實驗過程如圖3所示。

圖3 液體氣體的熱脹冷縮實驗過程

做固體熱脹冷縮實驗時，將固體的替換裝置放在演示板的卡槽內(nèi)，銅絲末端的導(dǎo)線連入電路，通過酒精燈加熱2根銅絲，加熱后銅絲體積膨脹，連通電路，燈泡發(fā)光。移開酒精燈后，銅絲體積縮小，電路斷開，燈泡熄滅。實驗過程如圖4所示。

圖4 固體熱脹冷縮實驗

4 改進(jìn)后實驗裝置的優(yōu)點

(1)可視性強(qiáng)：通過閉合電路中燈泡的亮滅，放大物體熱脹冷縮的細(xì)微變化，現(xiàn)象明顯，可視性強(qiáng)。

(2)一板多用：將液體、氣體、固體熱脹冷縮實驗整合在一個實驗演示板上，節(jié)省實驗器材，縮短操作時間。實驗材料普通，可拆卸的部件設(shè)計巧妙。

(3)操作便捷：實驗中其他材料均固定在演示板上，學(xué)生只需要更換一處材料，操作簡單，非常適合小學(xué)生使用，既節(jié)省時間又安全方便。同時，通過控制燈泡的亮滅還可以激發(fā)學(xué)生的探究欲望。