基于多版本教材中“比较不同物质的吸热能力”实验的设计分析与改进

摘要：不同版本教材的编者对“比较不同物质的吸热能力”的实验设计方案有所不同，但实验设计的目的却非常一致——让学生在实验探究活动中有效的理解比热容概念的涵义。通过综合分析各版本教材设计实验方案优点及不足之处，特在原来实验方案的基础上加以合理的改进，使实验现象更加理想，实现实验效果最优化，从而更好的为教学服务。

关键词：比热客；综合分析；改进；实验误差

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2013）10（S）-0025-2

“比较不同物质的吸热能力”是初中物理教学热学内容部分的一个重要探究性实验，它是进一步构建比热容概念的基础，有效的降低了学生对比热容概念理解的难度。现行的各版本教材编者设计了实验探究方案，但对该实验方案的设计思路又不尽相同，笔者对其进行了比较与分析。希望教师们在教学中能够灵活的处理，运用最优化的实验方案开展教学，以期达到最优的教学效果。

“教科版”教材的实验方案如图1所示，在两个相同的金属盒（用易拉罐自制）内，分别加入质量相等的水和沙子，同时放在用酒精灯加热的铁板上，比较沙子和水的吸热情况。该实验的优点是：第一，利用同一盏酒精灯加热，有效的控制了沙子和水在单位时间内所吸收的热量相同；第二，利用铁板间接的将热量传递给金属盒中的水和沙子，使水a53370cae3dc3d79bfcf5794902d0509和沙子能均匀受热。缺点是：第一，尽管沙子和水的吸热能力相差很大，但沙子是不透明的颗粒状固体，温度计玻璃泡很难与其充分接触，且温度计玻璃泡在沙子中的深度不易控制和观察；第二、水是液态的，在加热的过程中能形成对流，使上下部分的水温相差不是很大；但是沙子则不能，温度计玻璃泡所处的位置不同会造成温度计的示数差别很大。因此，若采用沙子实验必须不断的搅拌，使其受热均匀，从而减小实聆误差。

“沪科版”教材的实验方案如图2所示，取一定量的水或煤油盛入容器中，用温度计分别测出它们的温度。再用同一型号的电加热器加热相同的时间，断电后并反复提拉搅拌器，待液体温度均匀后，分别测出液体的温度。通过比较温度的变化量判断液体的吸热能力的大小。该实验方案的优点是：第一，选择水和煤油作为受热物质有三点好处。①加热物质都是液体，受热特点相同；②温度计玻璃泡的深度易控制，便于观察；③水的比热容和煤油的相差较大，且是2倍的关系，通过观察温度计的示数变化易得到它们之间的规律。第二，反复提拉搅拌器能使所加热的液体温度均匀，减小实验误差。缺点是：实验装置构造比较复杂，所应用的电路知识对学生来讲理解起来有一定的难度。因此，此实验只能够由教师演示，且演示之前还要作辅助性的讲解。

“苏科版”教材的实验方案如图3所示，将相同质量的沙子和水分别装入相同的小烧杯中，放在石棉网上加热，并用搅拌棒不断的搅拌。观察沙子和水温度升高20℃和升高40℃所需要的时间。该实验方案的优点是：第一，利用小烧杯放在石棉网加热，能够使被加热的沙子和水底部均匀受热；第二，用搅拌棒不断的搅拌水和沙子，使其受热均匀，使温度计所测温度是沙子和水吸收热量后平均温度，从而减小实验误差。缺点是：第一，由于酒精灯火焰大小及外焰距烧杯底高度不一定完全相同，即被加热物质单位时间内所吸收的热量不一定完全相同：第二，沙子是不透明的颗粒状物体，温度计玻璃泡很难与其充分接触，且温度计玻璃泡在沙子中的深度不容易控制和观察；第三，水是液态的，在受热过程中形成对流，而沙子是固态的，不能形成对流，即受热时特点不一样。

通过综合比较和分析后，笔者认为从以下几个方面设计可以使实验效果最优化。第一。选择比热容相差较大同种状态的物质加热，最好吸热能力成倍数关系，有助于规律的总结，如水和煤油。第二，要从安全的角度考虑，易燃和有剧毒的物质不能选用；第三，要使被加热物质能够均匀吸热，采用尽可能的增大受热接触面积的方法。

基于以上几个方面的考虑，笔者对本实验进行了如下改进，按图4所示将试验装置安装好，取少许相同质量的水和煤油装入小试管里，下端浸入盛有水的大烧杯中，使试管中的液面低于烧杯中的水面，便于让试管中的液体受热均匀：选择的水和煤油液体均属于透明液体，便于观察和控制温度计玻璃泡的位置；采用同一个大烧杯进行水浴加热，有效的控制了单位时间内水和煤油吸收的热量相同。

改进后的实验方案使实验现象更加显著，为后面比热容概念的教学作了铺垫，收到了不错的教学效果。

参考文献：

[1]吴祖仁，刘峰，梁树森，刘树杰，物理九年级上册『M]，四川：教育科学出版社，2010

[2]廖伯琴，何润伟，王继珩，杨恩锋，李跃红，物理9年级[M]，上海：上海科学技术出版社，2011

[3]刘炳升，李容，贾克钧等，物理9年级上册[M]，南京：江苏科学技术出版社，2008。

（栏目编辑 刘荣）