巧用新材料点亮课堂——可变色和显示温度的热传导实验装置

◎山东省威海市文登区文峰小学 田明勇

“热传导”是青岛版小学科学四年级下册“热的传递”单元中的内容。为了使学生理解“热是怎样在固体中传递的”，教材中设计的实验是：先把铜棒固定在铁架台上，将铁架台调节至适当高度。然后取4 根火柴，在火柴头上抹少许凡士林，将4 根火柴分别粘在铜棒的4个凹痕处。最后用酒精灯加热铜棒的外端，观察4 根火柴掉落的顺序，以此来分析热是怎样在铜棒中传递的(如图1)。

图1

原实验的不足

在多年的教学实践中，我发现教材中实验的不足之处主要表现在以下几个方面：

1.实验现象不直观。学生只能看到火柴一根根掉落，无法观察到热传递的整个过程，不能完全理解热传导的概念。

2.操作难度大。实验前,要用凡士林把火柴粘在铜棒上,这对小学生来说有一定的难度。

3.实验效率低。第一次实验结束后，由于铜棒短时间内不能马上冷却，所以凡士林接触铜棒后会处于半融化状态，很难将火柴再次粘到铜棒上。

4.实验成功率低。受火柴质量、凡士林用量及学生操作的稳定性等因素影响，实验时4 根火柴往往不能按照预定的顺序依次掉落。

5.结论不科学。学生只能从4根火柴掉落的顺序感受热传递的方向，缺少数据支撑。

实验创新改进

针对原实验存在的不足，我做了如下改进：

1.制作材料

14 厘米×20 厘米的白铁板、可逆温变油墨、三脚架、酒精灯、3 个数显式温度传感器等。

2.制作过程

（1）将14 厘米×20 厘米的白铁板做成图2 所示形状。

图2

（2）将数显式温度传感器的金属探头焊接在白铁板的适当位置，并使相邻的两个数显式温度传感器的金属探头间隔2 厘米（如图3）。

图3

（3）将3 个数显式温度传感器的显示屏固定在图4 所示的支架上。同时将金属探头上的导线与对应的显示屏上的导线连接好。

图4

（4）将装有数显式温度传感器金属探头和显示屏的白铁板焊接在三脚架上（如图5）。

图5

（5）在白铁板表面均匀地涂刷蓝色可逆温变油墨（如图6）。

图6

3.实验操作

为了保证探究实验的科学性和准确性，我们应多做几次实验，同时做好实验记录。

（1）点燃酒精灯，加热涂有蓝色可逆温变油墨的白铁板中间位置（如图7）。

图7

（2）观察可逆温变油墨变色的现象（如图8）。

图8

（3）观察3 个数显式温度传感器上的数值变化，并做好记录（如图9）。

表1 热传导实验记录表

图9

4.实验结论

蓝色可逆温变油墨从加热点向四周慢慢消失，可见热沿着物体从温度高的部分传到温度低的部分，这种热传递的方式叫作热传导。

实验优点

1.化抽象为具体。借助可逆温变油墨达到预定温度会变色的特性，将抽象的热传导“可视化”，使学生直观、形象地看到热沿着物体从温度高的部分传到温度低的部分。

2.测量精准化。数显式温度传感器可使实验测量精准化，将抽象的实验现象转换成具体的实验数据。

3.激发学习兴趣。教师使用改进后的教具教学，能激发学生的学习兴趣，有利于学生在合作交流中学习。

总结

近两年的课堂教学实践证明，将可逆温变油墨和数显式温度传感器等新材料巧妙应用于课堂，不但能激发学生探究的积极性和主动性，还能提升学生自主探究的能力和创新能力。