“碎冰冰”饮料管的妙用

郭美红

摘 要： 晶体熔化实验是初中科学教学中一个非常重要的实验，是学生掌握晶体熔化特点的重要手段。然而我们在实际教学中很难如教材中一样成功地完成实验，作出理想的熔化曲线。因此结合教学实际，分析了晶体熔化实验失败的原因和实验存在的缺陷，并论述了在改进、优化实验上的尝试。

关 键 词： 晶体熔化实验； 冰熔化；改进； 创新

【分类号】G633.7

浙江省义务教育课程标准实验教科书《科学》七年级上第四章第五节《熔化与凝固》教学中要求能够演示硫代硫酸钠（俗称大苏打或海波）的熔化实验，并每隔一分钟读一次温度记录数据，根据数据描出晶体熔化时温度随时间变化的图像，根据数据和图像总结晶体熔化前、熔化中和熔化后三个阶段温度的特点。为了能使学生从实验中得出较为符合实际而又与理论结果相近的熔化图像，帮助学生准确把握晶体的熔化规律，经过多次实验比较，分析了课本中海波熔化实验难以成功的原因和用海波作为实验材料中存在的缺陷，从材料、器材、实验条件等几方面进行了改进，使实验操作更加简单、方便，实验效果更加明显、直观，可更好地利于教师开展课堂的分组探究教学。现作简要的分析。

一、海波熔化实验失败的原因和存在的缺陷

海波熔化实验除海波的纯度和温度计的精密度等因素外，主要的问题是海波在加热时传热效果不好，从而引起里外温度不同，而温度计测到的仅仅是与温度计玻璃泡接触部分海波的温度，固液共存状态时温度较难稳定。同时海波在学生实际生活中接触较少，学生对此缺少直接地认识，不利于激发学生对知识的学习积极性。无论用海波与萘实验，若要完成熔化与凝固的全过程，一般需要30多分钟，实验时间较长，课堂演示性差，不利于开展课堂教学。海波熔化实验用到酒精灯进行水浴加热，实验器材较多，实验准备和实验过程比较费时费力，不方便开展学生随堂分组探究实验。

二、晶体熔化实验改进及优点

1.材料上的改进

由冰来代替原先的海波，冰的心理认同度高。从心理学的角度来考虑，学生在掌握新知时，必须要在自己原有的认知框架中找到与之相适应的知识结构，在这个知识结构的基础上，实现新旧知识的融合与同化，因海波与学生生活相距遥远，大多数学生对它没有直接体验，学生从思维深处对它持本能的拒绝心态，这对于新知识的吸收与融合是很不利的，而选择冰则有效地克服了海波这方面的缺陷，学生对它的心理认同度很高，学习的兴趣和实验的积极性能得到充分发挥。而且取材容易，纯度理想，性能稳定，安全环保无污染。

2.器材上的改进

（1）将温度计和蒸馏水事先装在“碎冰冰”饮料管中一起冷冻

制冰通常的做法是把水放入冰箱中就可制得块状的冰，把冰块砸成冰屑插入温度计，同时把制得的冰块拿到教室待用，在这过程中冰要从外界吸收热量，温度不断上升，甚至熔化。往往测出的最低温度为O℃左右，这样就难以显示出冰的升温现象。因此能不能把实验时用到的冰的温度降到零下十几摄氏度并保存到实验所需时成为该实验是否成功的关键。为此，在冰的制取方式上作了重大改变：让冰和盐以3：1的质量比混合来进行冰盐浴来制冰。这样上课前用冰盐浴将整支“碎冰冰”饮料管带到教室，开始实验前分发给各实验小组，这样能让学生观察到冰从较低的温度逐渐上升的全过程，能完整地展示冰吸热升温、冰吸热熔化但温度不变、水吸热升温三个阶段，让学生对晶体熔化的前后过程的特点有一个完整的感性认识，加深学生对晶体熔化过程特点的理解。

（2）用“碎冰冰”饮料管取代试管

“碎冰冰”饮料管是透明的塑料，不但能解决试管在冰冻条件下易破碎的问题，而且能方便的来固定温度计，使温度计始终处于饮料管的中间，不与饮料管壁相接触，有利于熔化時温度的稳定。“碎冰冰”饮料管既方便轻巧又与学生的生活有关，可激发学生的学习兴趣。

（3）在蒸馏水中加入一团细铜丝

在蒸馏水中加入一团细铜丝可因为塑料和冰都是热的不良导体，使得熔化、凝固过程均较慢且受热不均匀，使得熔化过程温度不稳定。若不加入铜丝，则熔化到冰还有近一半时温度就开始上升，无法使温度稳定在冰的熔点，容易使学生误认为冰在熔化时温度呈上升的趋势。而加入一团铜丝后，利用铜的良好导热性且不影响冰的熔点的特点，能较好地解决以上问题，不但能起到加快熔化、凝固过程以及均温的作用，而且整个实验过程既不用搅动也不会有冰上浮，使冰能始终包住温度计的玻璃泡，从外到内完整的熔化，让熔化时的温度能保持7分钟左右（注：7分钟左右这是实验时让冰在20℃左右水浴时得到的数据），几乎到冰完全熔化时温度才逐渐开始上升。现象直观而明显，方便学生观察晶体熔化时的温度，理解晶体熔化时的特点。

3.实验条件上的改进

（1）让冰和盐以3：1的质量比混合进行冰盐浴来制冰

研究表明冰盐浴可使温度较长时间的维持在零下20℃左右，使蒸馏水可在很短时间内凝固结冰，而且保存、移动方便，熔化和凝固均可进行，能更方便地进行教学准备工作。

（2）实验时让冰在20℃左右进行水浴

20℃左右水浴只要直接使用自来水就可进行，不但使实验条件更加简单，操作方便，而且可使冰缓慢而均匀地受热，能较好地稳定冰在熔化时的温度和控制实验进行的时间。

改进效果：

三、改进后冰熔化实验的注意点

1. 实验制冰用到的水要用蒸馏水，水量稍超过温度计的玻璃泡即可，这样可使熔化的时间控制在上课所需的时间。

2. 细铜丝要揉成一团球状，尽可能的分布均匀，高度与水面相平为宜。

3. 要在“碎冰冰”饮料管的上端开一个一角硬币大小的缺口，以用来放入细铜丝。

4. 要先放入细铜丝再插入温度计，使温度计处于细铜丝的中间。

5. 若用高于20℃左右的温水进行水浴能加快冰熔化的时间，但冰熔化时的温度保持不够稳定。若采用更低的温度进行水浴则虽能使冰熔化的温度保持稳定，但会使实验进行的时间过长，不利于开展课堂教学。

采取了上述改进措施后，使晶体熔化实验取材容易，操作简单，实验时间缩短，实验现象直观、明显，较好地保证了晶体熔化前后过程的完整展现，特别是让学生从实验中看到晶体熔化时温度保持不变这一特点，从而能够画出基本正确的晶体熔化图像，有助于学生准确把握晶体熔化的普遍规律。如果冰熔化后重新进行凝固，也可在10分钟左右完成，大大地提高课堂效率，可作为学生随堂分组探究而进行推广。

实验是学生感受科学思想、领悟科学精髓的最主要、最有效的途径之一，让全体学生参与并自主完成相关实验正是教材编撰者及教师的努力目标。

参考文献

[1]朱清时.科学七年级上册[M].浙江教育出版社，2012年：143