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【摘要】在探究海波熔化的实验中经常出现温度计的读数尚未达到熔点时,海波已开始熔化,在海波熔化过程中,温度计读数仍继续上升等现象。这样的实验现象不明显,读数实时性差,导致实验结果存在较大误差.针对这些情况经大量实验总结了几种方案。通过实验仪器的改进和替代解决了海波熔化时受热不均匀和熔化时间太短的两大难题。
【关键词】海波熔化实验温度熔点改进替代
一、问题的提出
在新课标物理教材中,“海波熔化”是探究实验。初二学生要通过探究得知晶体熔化的特点理解晶体熔点等难点知识,能亲自观察到较理想的实验现象和测出准确的数据就成为关键。
课本提示学生在试管中盛有海波插入温度计,再将试管放在盛水的烧杯中,用酒精灯对烧杯缓慢加热,观察海波的变化情况及温度计示数的变化。待海波温度升至40℃左右时,开始记录。每隔1分钟记录一次数据,直到海波完全熔化,再过2分钟后停止加热。在实验过程中观察到试管内靠近外壁的海波在温度计示数46℃左右就会出现熔化现象。并且温度值为48℃不变的过程也很短暂只有一、二组数据,学生不易从亲自探究的数据中分析出正确的结论。
出现上述现象的原因如下:首先,海波不纯净不新鲜。由于海波有较强的还原性,可以与空气中的氧气反应。其次,海波在33℃以上的干燥空气中易风化失去结晶水,熔点降低。第三,海波是热的不良导体受热不均匀,而且比热容较小吸热温度升高较快。所以实验时,必须用新鲜的纯净的海波。水浴加热时初温不能太低。最关键的是要控制试管内靠近外壁的海波不要过早熔化,必须减慢海波吸热的速度。加热时要考虑来回移动酒精灯。这就要用两只温度计监测试管内外温差。针对上面的思路我对此实验进行了如下改进。
二、实验的改进
1.实验器材及方案(如图所示):大烧杯(内径约90mm)、小试管(内径约16mm)、40℃温水300ml、温度计2支(玻璃泡中液柱高约1cm)、试管内海波高度2.5cm。装置安装好后就开始计时,每1min记录一次海波及水的温度。,实验中分别在水温为45℃时撤掉酒精灯,在水温为48℃时移回酒精灯;在水温为51℃再次撤掉酒精灯,共三次移动酒精灯。总之内外温度差保持在3℃左右。待观察到海波已开始熔化,就可以撤去酒精灯,利用石棉网与烧杯余热,水会继续升温一段时间,这样也可以满足学生观察的需要。
从现象上来看海波熔化过程特点明显,温度值不变,有约7组不变的数据,海波完全熔化后温度开始升高。
2.海波熔化实验改进建议
通过多次的实验现象观察与数据分析,我认为“探究海波熔化过程”实验可以做如下几方面的改进:
第一,必须用新鲜的纯净的海波。
第二,水的初温可以适当提高到40℃,起到缩短实验时间的目的。通过数据分析及现象观察,加热海波的水初温可以适当提高,但不能高于海波熔点,用手接触感觉微温就可以,否则会导致试管内靠近外壁海波过早熔化。
第三,第一次撤掉酒精灯时间不宜太迟,迟了靠近试管外壁的海波会出现过早熔化的现象。要控制靠近试管外壁的海波不要过早熔化,这就需控制水温不要超过海波的熔点,所以要及时撤走酒精灯。随着海波与水温差变小,升温就会放缓,当观察到海波每30秒升温不足1℃,就再次移入酒精灯。另外,如果有条件此时可以用搅拌器开始搅拌。
第四,内部海波开始熔化后,就可以第二次撤掉酒精灯。由于石棉网、烧杯等的温度高于水的温度,撤掉酒精灯后,水温一般还会上升约3℃,这样海波既能继续熔化,又由于水温不太高而熔化较缓,学生可以观察到多组熔点温度值。
第五,还可以考虑把海波研磨成粉末试管内加铜丝网来进行实验。如果有条件的话,可以让部分学生运用温度传感器来测温度,这样结果会更精确,也可以对比分析普通温度计与温度传感器的测量结果,有利于培养学生的信息意识。
3.改进后的优点:该实验的改进比原实验更容易控制一些量的变化,实验数据误差更小,实验结论更直接,便于学生理解知识和解决实际问题。
本实验还可以把热源进行改进(其它器材不变)。在直径较小的试管上直接绕电热丝约30欧姆并用502胶粘牢,用稳压电源经变阻器对电热丝供电,用电流表测电流控制在200毫安,可组成恒热流源。改进方案还有很多,请老师们不妨一试。
三、实验的替代
如果海波熔化实验现象不明显,温度难以控制。也可改用冰代替海波做熔化实验,因为冰的比热容较大吸热后温度变化不快,用冰做实验效果会较好。
(一)冰做晶体熔化实验取材料时需注意的几点
1.冰的来源及处理。
质量最好的冰来自冰箱冷冻室内的冰霜,它纯度高,由凝华形成,刮下来就是粉状,可直接使用;其次用纯净水自制,在使用前从冰箱中取出,敲成碎块也可。
2.实验器材的选择及使用。
按照教材要求,本实验采用水浴法并用酒精灯加热,但在初次实验时,我们照搬教材,因冰熔化太快,实验无一组成功。经过仔细研究发现,若气温在15℃以上,无须酒精灯加热,连水浴都不需要,直接利用周围环境作为热源,效果十分理想;若气温在10℃以下,可采用水浴法,水温取20℃,酒精灯火焰调小一些,只要能维持住水温就行,效果令人满意。
3.冰量的多少及温度计的放置。
实验时冰的用量不宜太少,放入试管中要达到6cm长,这样才能使熔化过程维持一个比较长的时间,同时,温度计玻璃泡要埋在冰中偏试管下部位置,当冰开始熔化时,玻璃泡很快就能处于冰水混合物之中。
(二)优点:
1.原料不花钱.
2.装置简单易操作.
3.不需热源节约能源.
4.实验现象明显效果好.(下转第107页)如何在中学化学教学中提高学生记忆效果 邵利果
(张家口市张北教师进修学校河北张家口075000)
学生学习成绩的好坏,主要决定于分析问题和解决问题的能力。而要运用知识去解决问题,首先要能够记忆。在化学教学中,常有学生反映:元素符号等化学用语,元素及其化合物的基本知识,化学基本理论及其计算、实验等,太多太难记,记住后也容易忘记。怎样帮助学生提高记忆效率呢?笔者以为可以从两个方面着手:其一是改进教学方法,加强实验教学,直观教学,尽最大努力加深化学知识在学生头脑中印迹的深度,提高记忆效果。其二是掌握学生的遗忘规律,帮助学生与遗忘做斗争。
一、改进教学方法,提高记忆效果
初中生的抽象思维和想象力较之小学生有了较大的发展。他们已经不满足于单纯从老师讲授中获得知识,还爱独立思考,自己发现问题,分析问题。在教学中,利用学生的这些心理特点,循循善诱,解难答疑,对提高记忆效果有很大的帮助。
1、加强实验教学,以各种奇异的化学现象吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,增强记忆。
生动直观的实验,对学生有很大的的魅力可以有效地激发学生的内在动机。如讲授“自燃”这一内容时,开始就演示实验,把白磷溶液滴在滤纸上,一会儿滤纸就自己燃烧起来。这时提出问题,滤纸为什么自行燃烧?这个实验及这个问题,集中了学生的注意力,激发了学生的求知欲和兴趣。这时再引入新课。这样,学习新知识成了学生的迫切要求,学生听讲有目的,对教材内容自然印象深刻。
2、应用直观形象教学,帮助学生加深理解,增强记忆。
初中化学的概念、理论,涉及到微观粒子的结构、组成,运动和变化,它与宏观形象或事实有质的不同,是更为抽象而难于理解的。只有理解了的东西,才有较深刻的记忆,在教学中,科学地把一些概念、理论形象化,可以帮助学生加深理解,提高记忆效果。如讲“电解质的电离”时,出示小黑板的图象,学生对电解质的离解及运动,一目了然,印迹深刻。
3、注意知识的内在联系和概念的完整性,把意义记忆和机械记忆结合起来,提高记忆效率。初中化学知识覆盖面大,内在联系千丝万缕,而化学用语和化学量的规定与运用又千差万别,不少学生由于没有掌握好已学过的知识,在知识系统中失去了线索因而不能把注意力保持在接受新知识上,表示出记忆效果不佳。要帮助学提高记忆效果,就力求在教学中将新旧知识系统化,使学生搞清知识的来龙去脉,真正理解并掌握一个完整的概念如:有关溶解度计算的教学。先复习“溶解度”的概念。而后给出溶解度的计算公式。进一步强调指出:这一个公式必须具备:一定温度下,百克溶剂中,溶解达饱和,溶质克数一定,此时溶质克数即溶解度。这样,加深了学生对概念的理解,增强了记忆效果,又掌握了计算的方法。
4、分析对比,综合归纳,简化记忆。比较是确定现实现象异同的一种思维过程。从比较中就能抓住事物的本质,突出矛盾的特殊性。比较又是概括的前提,只有通过比较,才能确定同类事物的共同特征,把这些事物联合为一组进行概括。在教学中,应用分析对比,综合归纳的方法,可以帮助学生简化记忆。
如:硝酸的化学性质的教学。要求学生将已学过的有关盐酸,稀硫酸的化学性质跟硝酸的化学性质进行比较。硝酸跟硫酸、盐酸都具有酸的一般通性,因为电离时可以生成氢离子。但硝酸的氧化性跟浓硫酸相似而与盐酸不同,这是由于硝酸分子里的氮原子处于最高价态,容易被还原成低价态氮。它的氧化性突出表现在不论稀浓,在不同条件时,硝酸都能发生氧化还原反应。由于硝酸分子的不稳定,极易分解的特征,因此它的化学性质又和硫酸有不同之处。经过这样的对比分析和归纳,简化了学生的记忆,学生不仅能记住硝酸的特性,还能巩固对硫酸和盐酸化学性质的记忆。克服了学生靠死记硬背来学习化学的弊玻
二、帮助学生与遗忘作斗争记忆的大敌是遗忘。
德国心理学家艾宾浩斯对遗忘现象作了系统的实验研究。他的研究结果以著名的“遗忘曲线”表明了遗忘发展的一条规律,即遗忘的进程是先快后慢,先多后少。依次规律,教学中可采取如下措施帮助学生与遗忘作斗争。
1、组织有效地复习。
(1)及时复习。教师要抓好新课前的复习提问。提问的目的首先是减少学生的遗忘,巩固学生的记忆,其是对新课扫平道路。学生平时不复习,临考前“开夜车”和“加班加点”是不符合记忆规律的。
(2)分散复习。教学中要利用一切机会抓好平时的复习、阶段复习、期末复习。
(3)注意复习方法。复习要避免机械重复每次复习都应给以新的信息,提出新的理解要求,激起智力活动的积极性使学生更牢固地掌握知识。
2、排除各种干扰因素。由于干扰而产生的临时遗忘是常见的。如:学生考试时,因为紧张,本来记住的内容,一时怎么也回忆不起来,越急越想不起来,这是一种情绪干扰。为了排除一些干扰,平时要注意给学生一些方法。如考前的临场指导就有着不可忽视的重要作用。
3、经常运用学过的知识、技能,根据对遗忘规律的研究,已经贮存的知识信息、若不反复运用,强化信息的痕迹,将会自动丧失而使得到的知识流失。所以在教学中经常地有计划有目的地让学生运用已学过的知识、技能解决问题,如有代表性让学生做些上节、上章以至上册的习题,增加一定数量的综合题,可多次刺激,强化记忆,减少遗忘。 (上接第106页) 5.贴近生活学生可自己探究完成,既锻炼动手能力又激发了学习兴趣。
以上只是一些粗浅的做法和总结,也有些班门弄斧之嫌。我觉得物理教师要不断学习新的知识和技术,把这些知识和技术大胆地用到教学中来,引导学生求异、求新,而不要拘泥于一种思维定势,能在实验中创出新意。只要有心和用心,一定能为物理实验添光增彩,给物理教学开辟新的思路!
参考文献
[1]《义务教育课程标准实验教科书》.北师大版,八年级上册.
[2]吴烽.《初中物理热现象实验的改进》,《物理教学探讨》.2005年第12期.
[3]景泽强.《探究固体熔化与凝固时温度变化的规律》,《初中物理实验教学指导书》.教育科学出版社,2010.8.
【关键词】海波熔化实验温度熔点改进替代
一、问题的提出
在新课标物理教材中,“海波熔化”是探究实验。初二学生要通过探究得知晶体熔化的特点理解晶体熔点等难点知识,能亲自观察到较理想的实验现象和测出准确的数据就成为关键。
课本提示学生在试管中盛有海波插入温度计,再将试管放在盛水的烧杯中,用酒精灯对烧杯缓慢加热,观察海波的变化情况及温度计示数的变化。待海波温度升至40℃左右时,开始记录。每隔1分钟记录一次数据,直到海波完全熔化,再过2分钟后停止加热。在实验过程中观察到试管内靠近外壁的海波在温度计示数46℃左右就会出现熔化现象。并且温度值为48℃不变的过程也很短暂只有一、二组数据,学生不易从亲自探究的数据中分析出正确的结论。
出现上述现象的原因如下:首先,海波不纯净不新鲜。由于海波有较强的还原性,可以与空气中的氧气反应。其次,海波在33℃以上的干燥空气中易风化失去结晶水,熔点降低。第三,海波是热的不良导体受热不均匀,而且比热容较小吸热温度升高较快。所以实验时,必须用新鲜的纯净的海波。水浴加热时初温不能太低。最关键的是要控制试管内靠近外壁的海波不要过早熔化,必须减慢海波吸热的速度。加热时要考虑来回移动酒精灯。这就要用两只温度计监测试管内外温差。针对上面的思路我对此实验进行了如下改进。
二、实验的改进
1.实验器材及方案(如图所示):大烧杯(内径约90mm)、小试管(内径约16mm)、40℃温水300ml、温度计2支(玻璃泡中液柱高约1cm)、试管内海波高度2.5cm。装置安装好后就开始计时,每1min记录一次海波及水的温度。,实验中分别在水温为45℃时撤掉酒精灯,在水温为48℃时移回酒精灯;在水温为51℃再次撤掉酒精灯,共三次移动酒精灯。总之内外温度差保持在3℃左右。待观察到海波已开始熔化,就可以撤去酒精灯,利用石棉网与烧杯余热,水会继续升温一段时间,这样也可以满足学生观察的需要。
从现象上来看海波熔化过程特点明显,温度值不变,有约7组不变的数据,海波完全熔化后温度开始升高。
2.海波熔化实验改进建议
通过多次的实验现象观察与数据分析,我认为“探究海波熔化过程”实验可以做如下几方面的改进:
第一,必须用新鲜的纯净的海波。
第二,水的初温可以适当提高到40℃,起到缩短实验时间的目的。通过数据分析及现象观察,加热海波的水初温可以适当提高,但不能高于海波熔点,用手接触感觉微温就可以,否则会导致试管内靠近外壁海波过早熔化。
第三,第一次撤掉酒精灯时间不宜太迟,迟了靠近试管外壁的海波会出现过早熔化的现象。要控制靠近试管外壁的海波不要过早熔化,这就需控制水温不要超过海波的熔点,所以要及时撤走酒精灯。随着海波与水温差变小,升温就会放缓,当观察到海波每30秒升温不足1℃,就再次移入酒精灯。另外,如果有条件此时可以用搅拌器开始搅拌。
第四,内部海波开始熔化后,就可以第二次撤掉酒精灯。由于石棉网、烧杯等的温度高于水的温度,撤掉酒精灯后,水温一般还会上升约3℃,这样海波既能继续熔化,又由于水温不太高而熔化较缓,学生可以观察到多组熔点温度值。
第五,还可以考虑把海波研磨成粉末试管内加铜丝网来进行实验。如果有条件的话,可以让部分学生运用温度传感器来测温度,这样结果会更精确,也可以对比分析普通温度计与温度传感器的测量结果,有利于培养学生的信息意识。
3.改进后的优点:该实验的改进比原实验更容易控制一些量的变化,实验数据误差更小,实验结论更直接,便于学生理解知识和解决实际问题。
本实验还可以把热源进行改进(其它器材不变)。在直径较小的试管上直接绕电热丝约30欧姆并用502胶粘牢,用稳压电源经变阻器对电热丝供电,用电流表测电流控制在200毫安,可组成恒热流源。改进方案还有很多,请老师们不妨一试。
三、实验的替代
如果海波熔化实验现象不明显,温度难以控制。也可改用冰代替海波做熔化实验,因为冰的比热容较大吸热后温度变化不快,用冰做实验效果会较好。
(一)冰做晶体熔化实验取材料时需注意的几点
1.冰的来源及处理。
质量最好的冰来自冰箱冷冻室内的冰霜,它纯度高,由凝华形成,刮下来就是粉状,可直接使用;其次用纯净水自制,在使用前从冰箱中取出,敲成碎块也可。
2.实验器材的选择及使用。
按照教材要求,本实验采用水浴法并用酒精灯加热,但在初次实验时,我们照搬教材,因冰熔化太快,实验无一组成功。经过仔细研究发现,若气温在15℃以上,无须酒精灯加热,连水浴都不需要,直接利用周围环境作为热源,效果十分理想;若气温在10℃以下,可采用水浴法,水温取20℃,酒精灯火焰调小一些,只要能维持住水温就行,效果令人满意。
3.冰量的多少及温度计的放置。
实验时冰的用量不宜太少,放入试管中要达到6cm长,这样才能使熔化过程维持一个比较长的时间,同时,温度计玻璃泡要埋在冰中偏试管下部位置,当冰开始熔化时,玻璃泡很快就能处于冰水混合物之中。
(二)优点:
1.原料不花钱.
2.装置简单易操作.
3.不需热源节约能源.
4.实验现象明显效果好.(下转第107页)如何在中学化学教学中提高学生记忆效果 邵利果
(张家口市张北教师进修学校河北张家口075000)
学生学习成绩的好坏,主要决定于分析问题和解决问题的能力。而要运用知识去解决问题,首先要能够记忆。在化学教学中,常有学生反映:元素符号等化学用语,元素及其化合物的基本知识,化学基本理论及其计算、实验等,太多太难记,记住后也容易忘记。怎样帮助学生提高记忆效率呢?笔者以为可以从两个方面着手:其一是改进教学方法,加强实验教学,直观教学,尽最大努力加深化学知识在学生头脑中印迹的深度,提高记忆效果。其二是掌握学生的遗忘规律,帮助学生与遗忘做斗争。
一、改进教学方法,提高记忆效果
初中生的抽象思维和想象力较之小学生有了较大的发展。他们已经不满足于单纯从老师讲授中获得知识,还爱独立思考,自己发现问题,分析问题。在教学中,利用学生的这些心理特点,循循善诱,解难答疑,对提高记忆效果有很大的帮助。
1、加强实验教学,以各种奇异的化学现象吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,增强记忆。
生动直观的实验,对学生有很大的的魅力可以有效地激发学生的内在动机。如讲授“自燃”这一内容时,开始就演示实验,把白磷溶液滴在滤纸上,一会儿滤纸就自己燃烧起来。这时提出问题,滤纸为什么自行燃烧?这个实验及这个问题,集中了学生的注意力,激发了学生的求知欲和兴趣。这时再引入新课。这样,学习新知识成了学生的迫切要求,学生听讲有目的,对教材内容自然印象深刻。
2、应用直观形象教学,帮助学生加深理解,增强记忆。
初中化学的概念、理论,涉及到微观粒子的结构、组成,运动和变化,它与宏观形象或事实有质的不同,是更为抽象而难于理解的。只有理解了的东西,才有较深刻的记忆,在教学中,科学地把一些概念、理论形象化,可以帮助学生加深理解,提高记忆效果。如讲“电解质的电离”时,出示小黑板的图象,学生对电解质的离解及运动,一目了然,印迹深刻。
3、注意知识的内在联系和概念的完整性,把意义记忆和机械记忆结合起来,提高记忆效率。初中化学知识覆盖面大,内在联系千丝万缕,而化学用语和化学量的规定与运用又千差万别,不少学生由于没有掌握好已学过的知识,在知识系统中失去了线索因而不能把注意力保持在接受新知识上,表示出记忆效果不佳。要帮助学提高记忆效果,就力求在教学中将新旧知识系统化,使学生搞清知识的来龙去脉,真正理解并掌握一个完整的概念如:有关溶解度计算的教学。先复习“溶解度”的概念。而后给出溶解度的计算公式。进一步强调指出:这一个公式必须具备:一定温度下,百克溶剂中,溶解达饱和,溶质克数一定,此时溶质克数即溶解度。这样,加深了学生对概念的理解,增强了记忆效果,又掌握了计算的方法。
4、分析对比,综合归纳,简化记忆。比较是确定现实现象异同的一种思维过程。从比较中就能抓住事物的本质,突出矛盾的特殊性。比较又是概括的前提,只有通过比较,才能确定同类事物的共同特征,把这些事物联合为一组进行概括。在教学中,应用分析对比,综合归纳的方法,可以帮助学生简化记忆。
如:硝酸的化学性质的教学。要求学生将已学过的有关盐酸,稀硫酸的化学性质跟硝酸的化学性质进行比较。硝酸跟硫酸、盐酸都具有酸的一般通性,因为电离时可以生成氢离子。但硝酸的氧化性跟浓硫酸相似而与盐酸不同,这是由于硝酸分子里的氮原子处于最高价态,容易被还原成低价态氮。它的氧化性突出表现在不论稀浓,在不同条件时,硝酸都能发生氧化还原反应。由于硝酸分子的不稳定,极易分解的特征,因此它的化学性质又和硫酸有不同之处。经过这样的对比分析和归纳,简化了学生的记忆,学生不仅能记住硝酸的特性,还能巩固对硫酸和盐酸化学性质的记忆。克服了学生靠死记硬背来学习化学的弊玻
二、帮助学生与遗忘作斗争记忆的大敌是遗忘。
德国心理学家艾宾浩斯对遗忘现象作了系统的实验研究。他的研究结果以著名的“遗忘曲线”表明了遗忘发展的一条规律,即遗忘的进程是先快后慢,先多后少。依次规律,教学中可采取如下措施帮助学生与遗忘作斗争。
1、组织有效地复习。
(1)及时复习。教师要抓好新课前的复习提问。提问的目的首先是减少学生的遗忘,巩固学生的记忆,其是对新课扫平道路。学生平时不复习,临考前“开夜车”和“加班加点”是不符合记忆规律的。
(2)分散复习。教学中要利用一切机会抓好平时的复习、阶段复习、期末复习。
(3)注意复习方法。复习要避免机械重复每次复习都应给以新的信息,提出新的理解要求,激起智力活动的积极性使学生更牢固地掌握知识。
2、排除各种干扰因素。由于干扰而产生的临时遗忘是常见的。如:学生考试时,因为紧张,本来记住的内容,一时怎么也回忆不起来,越急越想不起来,这是一种情绪干扰。为了排除一些干扰,平时要注意给学生一些方法。如考前的临场指导就有着不可忽视的重要作用。
3、经常运用学过的知识、技能,根据对遗忘规律的研究,已经贮存的知识信息、若不反复运用,强化信息的痕迹,将会自动丧失而使得到的知识流失。所以在教学中经常地有计划有目的地让学生运用已学过的知识、技能解决问题,如有代表性让学生做些上节、上章以至上册的习题,增加一定数量的综合题,可多次刺激,强化记忆,减少遗忘。 (上接第106页) 5.贴近生活学生可自己探究完成,既锻炼动手能力又激发了学习兴趣。
以上只是一些粗浅的做法和总结,也有些班门弄斧之嫌。我觉得物理教师要不断学习新的知识和技术,把这些知识和技术大胆地用到教学中来,引导学生求异、求新,而不要拘泥于一种思维定势,能在实验中创出新意。只要有心和用心,一定能为物理实验添光增彩,给物理教学开辟新的思路!
参考文献
[1]《义务教育课程标准实验教科书》.北师大版,八年级上册.
[2]吴烽.《初中物理热现象实验的改进》,《物理教学探讨》.2005年第12期.
[3]景泽强.《探究固体熔化与凝固时温度变化的规律》,《初中物理实验教学指导书》.教育科学出版社,2010.8.