“观察水的沸腾”实验改进

河北省兴隆县三道河乡中学 管余 林凤宇

河北省兴隆县蓝旗营乡中学 李海艳

“观察水的沸腾”实验改进

河北省兴隆县三道河乡中学 管余 林凤宇

河北省兴隆县蓝旗营乡中学 李海艳

一、问题的提出

“观察水的沸腾”实验是初中物理教学的重点，利用该实验可以说明水沸腾的规律。在现行的教材中，人教版和沪科版都是利用如图1所示的装置进行实验的，而北师大版和沪粤版则只是在此基础上将烧杯口上的盖子去掉了。但利用上述装置的弊端仍有很多：①所需器材多，组装麻烦；②为了更好地观察气泡的变化过程，实验时一般采用的是凉水，加之学生分组实验的烧杯容量大，造成实验时间过长；③沸腾前后现象不够明显：沸腾前后均未听到响声，在水沸腾后也未见大量气泡冒出；④个别实验现象与理论不符。

首先，针对烧杯口较大造成热量散失较多的情况，人教版和沪科版在杯口盖上纸盖，但这导致杯内气压高于外界大气压，因此水的沸点升高；其次，在撤去酒精灯后，由于铁圈和石棉网的余热，水还要继续沸腾一段时间，这与理论上的“停止加热，沸腾停止”不符。

除了利用烧杯进行实验外，在教科版物理教材中用粗试管代替烧杯进行实验，如图2所示。这虽然克服了部分弊端，但该装置中依然存在铁圈和石棉网，故还是没有解决“停止加热，沸腾停止”的问题。

我们利用化学实验器材中的试管夹，对教科版实验装置稍作改进，就能观察到水的沸腾规律，实验操作简单，现象明显，教学的效度非常高。

二、实验设计和验证

器材选择：酒精灯、温度计、试管夹、长约18 cm直径为1.7 cm的试管、火柴。

实验方法：①用试管夹夹住试管，并向试管中倒入5 mL～10 mL的冷水；

②用酒精灯将水加热至沸腾，如图3所示，每隔30秒记录一次水的温度，并注意观察实验现象（注意小组合作：一人用试管夹夹着试管加热，另一人拿着温度计测量温度，尽量将玻璃泡放置在水面以下2 mm～3 mm处）；

③作出水沸腾时温度和时间关系的图像，分析水沸腾时温度随时间变化的特点。

图1

图2

图3

三、实验改进后的优点

（1）实验所需器材少，易于操作。

（2）加热时间大大缩短，从开始加热到沸腾只需3分钟左右。

（3）实验现象明显：①仍可选用冷水，便于学生观察试管壁和试管底气泡的形成；②沸腾前后气泡的体积变化明显；③沸腾前后声音的变化明显：既可以听到声音的变化特征，又可以通过沸腾前后水的振动情况来感知声音的变化规律。

（4）不需盖盖子，保证不同小组实验环境客观一致。

（5）解决了原实验中现象与理论不符的问题：用试管进行加热，撤去酒精灯后，试管中的水立刻停止沸腾。

四、实验改进后的缺点

（1）加热至沸腾的时间过短，不利于记录水沸腾前的时间和温度。

（2）水沸腾时过于剧烈，温度计在水中难以稳定，读数不方便。