关于冰熔化实验教学的改进

沈达伟

摘   要：文章将冰熔化实验材料碎冰更换为冰箱内的霜或利用刨刀来制作碎冰屑，其优点是颗粒小、易准确测量温度。利用盐水凝固点低的特点，将低温盐水放入保温杯中，可以保持碎冰屑的低温，方便拿到教室实验。利用DIS传感器和电脑外接摄像头的组合让學生直观地观察冰熔化实验的温度-时间曲线，让学生在实验中能更好地观察状态的变化。

关键词：冰;熔化;DIS温度传感器

物理是一门以观察和实验为基础的学科，平时教学过程中需要给学生呈现可视性好的实验，从而培养学生的实证意识、求真意识。冰熔化实验在平时教学中有很多困难。下面就冰熔化实验教学谈谈笔者自己的改进方法。

1    冰熔化实验教学中存在的问题及常规做法

（1）由于课程的安排，一般在十月份进行物态变化的教学（本文指苏科版），而此时教室内温度较高，不容易完成冰熔化实验。因此，有的学校改变教学进度，将这一章放到12月份进行教学，这也是一种解决方法。但是，教材的编者将物态变化放在第二章有一定的道理，虽然这一章知识要求难度不大，但这一章有多个第一次：如第一次学习测量器材——温度计，为以后的测量仪器学习作铺垫;第一次学习图像法，为以后的图像学习打基础……所以我们最好按照教材的顺序进行教学。

（2）由于教室内温度较高，将冰敲碎后利用普通实验室用的温度计测量温度时，一般只能从0 ℃开始，因为温度计玻璃泡接触的是碎冰的表面，而教室中冰的表面已经开始熔化，所以无法测出冰的升温部分。而且制作的碎冰比较大，无法让温度计玻璃泡充分接触。很多教师为了避免这个难题，一般的解决方法是在课堂上播放视频。虽然视频也是真实的，但对学生来说他们眼前的实验更有说服力。

（3）本实验的关键是对冰加热时温度差不能太大，所以空气加热更好些。但是在加热过程中，要使冰整个温度大致相同，需要对冰进行搅拌。实验过程中温度计不宜作为搅拌器材。若用玻璃棒单独搅拌又不想影响温度计测量，则所需冰的质量就很大，冰熔化时间过长，不适宜在课堂进行，这就形成一个矛盾。

（4）实验过程中，若作为演示实验，学生既要读数，又要观察冰的状态变化，往往顾此失彼，可视性较差。若学生分组实验，在分给学生碎冰时可能冰已经熔化，效果较差。

2    相应的对策

（1）碎冰的制作

实验中使用碎冰的效果较好，可以让温度计玻璃泡与其充分接触，测温比较准确。可以提前在冰箱内放水冷却，然后借助冰箱内部的霜来实验。冰箱内的霜既满足了冰颗粒小的要求，也满足温度低的要求（霜与冷冻室温度相同），所以冰箱内的霜是一种理想的可用材料（如图1）。

另外，若冰箱内的霜不够，还可以利用平时家中的刨刀对冰块进行加工，使其变成碎冰屑。刚制作好的碎冰屑不可直接用来实验，因为在操作过程中已有一部分熔化，所以将其放在冰箱中进行冷冻，冷冻后的碎冰屑方便温度计插入内部进行测量。

上述两种方法获得的碎冰主要是取材方便，教师花费的时间、精力较少，在各个学校均可以完成。

（2）利用冷冻的盐水和保温杯让冰可以保持低温带到教室

平时在教室现场将冰块利用锤子等变成碎冰，温度计测量时其温度总是从0 ℃开始，因为冰块的表面已经熔化。利用盐水凝固点低的特点，事先配好浓度为20%左右的盐水，放在冰箱的冷冻室，拿出后测出其温度大概为-15 ℃。然后，将低温的盐水放入保温杯中，再将制作好的碎冰放入小烧杯中，连同小烧杯一起放入保温杯中。这样带到教室开始实验时，里面碎冰的温度可在-7 ℃，方便学生看到冰的升温过程，也纠正了有的学生认为冰的温度就是0 ℃的错误前概念。

（3）利用DIS温度传感器配合电脑外接摄像头来观察实验过程

DIS温度传感器前面是金属，其测温探头主要是前面的横截面，我们可以用少量的冰做实验，并且利用传感器来进行搅拌，让各处冰的温度大致相同。传感器还可以自动显示冰的温度随时间的变化关系，特别直观（如图2）。而和电脑外接摄像头的配合，可以让学生观察冰的状态变化，辅助熔化曲线，让学生对冰熔化时吸热但温度保持不变印象更加深刻（如图3）。

在图2中，我们还可以引导学生观察冰的升温与水的升温快慢是不一样的，为初三将要学习的比热容作铺垫。

3    总结和拓展

平时教学中遇到操作困难的实验需要我们一线教师利用身边的器材进行改进，而更为简单的改进其推广的范围将更大。利用上述DIS温度传感器、电脑外接摄像头和冷冻的盐水还可以进行水凝固的实验教学。希望我们一线教师在教学之路上不断去追求，求真、求精、求妙！

参考文献：

[1]刘炳昇，李容.物理八上教科书[M].南京：江苏凤凰科学技术出版社，2012.

[2]刘炳昇，李容.物理八上教师教学用书[M].南京：江苏凤凰科学技术出版社，2012.

（栏目编辑    王柏庐）