改进实验方法 增强实验效果——“物体的热胀冷缩”实验改进与创新

湖北省襄阳市樊城区王寨小学(441000) 张陈琛 王文杰

1 实验改进内容

“物体的热胀冷缩”实验选自鄂教版小学科学3年级上册第2单元第4课“水位为什么会升高”。由于物体的热胀冷缩现象不易被学生发现和观察，概念本身和产生原因都较为抽象，教材中的实验存在一定局限性，要想让学生更好地认识这一现象，必须增大实验可见度，突出实验效果，提高实验教学效率。

2 实验创新设计

为了使实验现象更明显，实验操作更简便，笔者将教材中的3个实验进行整合，自制了物体热胀冷缩演示板，如图1所示。

图1 物体热胀冷缩演示板

实验材料：PVC板1块、电池夹、灯泡、导线、铝片、铜丝、金属夹、塑料注射器2支、医用酒精、螺丝钉若干、胶水等。

制作方法：用螺丝钉将电池夹和灯泡固定在PVC板上，通过导线将其连接，回路一端固定在铝片上，另一端连接1个金属夹，便于连接更换实验中的器材。

另外准备3个可拆卸的装置，如图2所示，液体和气体实验都采用普通的注射器，注射器内分别密封一定的医用酒精(膨胀系数比水大)和空气，将铜丝和导线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，活塞上的铜丝不能和铝片接触。固体的实验装置采用2根铜丝，铜丝中间保持适当的间距，2根铜丝末端分别连接在电路两端的导线上。

图2 3个替换装置

3 使用方法

液体和气体的热胀冷缩实验操作方法一样，分别将密闭有液体或气体的注射器固定在演示板的卡槽内，金属夹夹住导线，将注射器的下端没入热水中，注射器内的液体或气体加热后体积膨胀，带动活塞上移，连通电路，灯泡发光。将热水换成冰水后，液体或气体的体积缩小，活塞下移，电路断开，灯泡熄灭。实验过程如图3所示。

图3 液体气体的热胀冷缩实验过程

做固体热胀冷缩实验时，将固体的替换装置放在演示板的卡槽内，铜丝末端的导线连入电路，通过酒精灯加热2根铜丝，加热后铜丝体积膨胀，连通电路，灯泡发光。移开酒精灯后，铜丝体积缩小，电路断开，灯泡熄灭。实验过程如图4所示。

图4 固体热胀冷缩实验

4 改进后实验装置的优点

(1)可视性强：通过闭合电路中灯泡的亮灭，放大物体热胀冷缩的细微变化，现象明显，可视性强。

(2)一板多用：将液体、气体、固体热胀冷缩实验整合在一个实验演示板上，节省实验器材，缩短操作时间。实验材料普通，可拆卸的部件设计巧妙。

(3)操作便捷：实验中其他材料均固定在演示板上，学生只需要更换一处材料，操作简单，非常适合小学生使用，既节省时间又安全方便。同时，通过控制灯泡的亮灭还可以激发学生的探究欲望。