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【摘要】晶体的熔化与凝固实验在中学是一个十分重要的演示实验，有助于学生理解晶体熔化与凝固时的特点与性质。主要从教材中的实验方法出发，提出实验中所存在的问题及改进的措施，从而提高演示实验的成功率，使学生更加直观的理解知识。
【关键词】熔化；凝固；海波
1 引言
晶体的熔化与凝固实验是人教版八年级物理上册第三章第二节中的内容[1]。该实验有利于学生理解“晶体熔化和凝固的过程中虽吸热或放热但并不升温或降温”这一实验事实。若简单按照教材上的方法进行实验，却经常出现晶体的“过冷过热”现象，实验无法取得成功。这便无法向学生进行解释，因此必须对常规方法进行改进。
2 原实验装置中所存在的问题
课本上面的实验装置，温度计是插入装晶体试管的中间的。中学现在选取海波为实验时所用的晶体，而没有使用有挥发气味的萘。
2.1 海波内部存在一个温度梯度。
当海波为固体时，它是一种热的不良导体。加热时，试管内部的海波从管壁到试管中心存在温度梯度。若水温和海波之间的温差很大，会出现靠近试管壁的固体海波已经完全熔化成液体了，而靠近试管中心的固态海波还未开始熔化的现象。
已经熔化为液态的海波继续升温达到熔点以上，同时流动性和导热性都增强。这些因素共同作用加快固态海波的熔化。当海波变成固液共存状态时，靠近试管壁的液态海波与靠近温度计的液态海波已有了相当大的温差，加上液态海波流动性和导热性这两个因素使靠近温度计的液态海波的温度迅速上升[2]。这样只能得到温度一直上升的熔化过程曲线。 即“过热”现象。
海波凝固时，同理也会存在“过冷”现象，即在有一段时间的温度一直下降甚至已经低于了晶体的凝固点也没有开始凝固，而后温度又上升到凝固点才开始凝固。不过影响产生“过冷”现象的原因还有：由于海波纯度太高导致凝固过程无凝结核，或虽有凝结核但由于搅拌不充分导致凝结核未均匀移动等。
2.2 海波无法达到热动平衡状态。
实验中所使用的“水浴法”虽然在一定程度上可以使海波受热均匀，但是由于酒精灯加热时，无法真正实现水温均匀，海波均匀吸热，因此会使得海波的温度变化无法处于热动平衡状态。
2.3 玻璃温度计的影响。
玻璃温度计本身会吸收一定热量，从而进一步使传入试管内部海波的热量减少。同时实验中海波不会完全裹住温度计下端，不可避免晶体还未熔化时温度计的玻璃泡会与空气接触，导致实验的不准确。
3 实验改进方法
3.1 不断搅拌。
海波在开始熔化到全部熔化的过程中需要不断搅拌，使海波受热均匀；尤其在凝固过程中当看到有海波晶体析出时更需要搅拌，让海波避免出现“过冷现象”直到海波即将全部凝固时才停止。
3.2 控制温差。
一定要缓慢加热，减小海波内部的温度梯度。可以一直使酒精灯的外焰对烧杯加热，控制酒精灯离烧杯的距离，适当远一些较好。用水浴法加热时，控制水与海波之间的温差始终在小于3℃的范围内。
3.3 对晶体进行研磨。
实验前先将海波研磨成粉，越细越好，使颗粒完全包裹住温度计的下端，从而使测得的晶体的温度更为准确。
3.4 晶体受热均匀。
方法一：可在海波中掺入碎金属丝.若在海波中掺入一些碎金属丝. 可显著地改善实验效果. 具体做法是:将细铜丝剪碎后与海波拌匀后加入试管中备用。
方法二：在海波中加入热的良导体铜丝，铜丝能把热能传递至海波的各个部分。把铜丝弯成螺旋状，大小合适[3]。
3.5 实验中使用搅拌棒的改进：
可选用螺旋形搅拌器, 用此搅拌器，可以上、下翻搅试管中的海波，使其内部温差减小。实际应用时可专门做一个铜（铝）螺旋线，中间留有插温度计的孔实验时上下移动搅拌棒即可。
3.6 实验中不使用搅拌棒的改进：（“水浴法”改为“水浴辐射法”） 。
采用双层密闭式的试管, 即将插有温度计的盛海波的小试管套在大试管中,再用橡皮塞将大试管与小试管之间的空气封闭。
加热时，首先加热大试管中的空气,然后热空气均匀而缓慢地加热小试管中的海波。采用此方法可以有效地减小熔质中的温差。具体操作时只需适当调试酒精灯火焰的大小，即可使晶体均匀受热温度基本平稳上升，并且熔点可维持较长一段时间。
在整个实验过程中不再需要调节火焰的大小和搅拌晶体，仅仅是按一定时间间隔观察记录三支温度计的示数即可，此法操作简便效果十分明显。
3.7 采用数字温度计。
有条件的学校可以将液体温度计改用数字式温度计，在演示时，只要把温度探头插入在海波中，温度数值就能直接显示在数字屏幕上，学生均能看见。
参考文献
［1］ 《物理》八年级上册.[M]人民教育出版社.2011版.
［2］ 徐跃进. 略论晶体的熔化与凝固实验[J]. 铜仁师范高等专科学校学报，2002,9:75-78夏守行. 晶体熔化与凝固实验的改进[J].实验教学与仪器，2010，7-8:55-56［3］ 夏守行. 晶体熔化与凝固实验的改进[J].实验教学与仪器，2010，7-8:55-56
【关键词】熔化；凝固；海波
1 引言
晶体的熔化与凝固实验是人教版八年级物理上册第三章第二节中的内容[1]。该实验有利于学生理解“晶体熔化和凝固的过程中虽吸热或放热但并不升温或降温”这一实验事实。若简单按照教材上的方法进行实验，却经常出现晶体的“过冷过热”现象，实验无法取得成功。这便无法向学生进行解释，因此必须对常规方法进行改进。
2 原实验装置中所存在的问题
课本上面的实验装置，温度计是插入装晶体试管的中间的。中学现在选取海波为实验时所用的晶体，而没有使用有挥发气味的萘。
2.1 海波内部存在一个温度梯度。
当海波为固体时，它是一种热的不良导体。加热时，试管内部的海波从管壁到试管中心存在温度梯度。若水温和海波之间的温差很大，会出现靠近试管壁的固体海波已经完全熔化成液体了，而靠近试管中心的固态海波还未开始熔化的现象。
已经熔化为液态的海波继续升温达到熔点以上，同时流动性和导热性都增强。这些因素共同作用加快固态海波的熔化。当海波变成固液共存状态时，靠近试管壁的液态海波与靠近温度计的液态海波已有了相当大的温差，加上液态海波流动性和导热性这两个因素使靠近温度计的液态海波的温度迅速上升[2]。这样只能得到温度一直上升的熔化过程曲线。 即“过热”现象。
海波凝固时，同理也会存在“过冷”现象，即在有一段时间的温度一直下降甚至已经低于了晶体的凝固点也没有开始凝固，而后温度又上升到凝固点才开始凝固。不过影响产生“过冷”现象的原因还有：由于海波纯度太高导致凝固过程无凝结核，或虽有凝结核但由于搅拌不充分导致凝结核未均匀移动等。
2.2 海波无法达到热动平衡状态。
实验中所使用的“水浴法”虽然在一定程度上可以使海波受热均匀，但是由于酒精灯加热时，无法真正实现水温均匀，海波均匀吸热，因此会使得海波的温度变化无法处于热动平衡状态。
2.3 玻璃温度计的影响。
玻璃温度计本身会吸收一定热量，从而进一步使传入试管内部海波的热量减少。同时实验中海波不会完全裹住温度计下端，不可避免晶体还未熔化时温度计的玻璃泡会与空气接触，导致实验的不准确。
3 实验改进方法
3.1 不断搅拌。
海波在开始熔化到全部熔化的过程中需要不断搅拌，使海波受热均匀；尤其在凝固过程中当看到有海波晶体析出时更需要搅拌，让海波避免出现“过冷现象”直到海波即将全部凝固时才停止。
3.2 控制温差。
一定要缓慢加热，减小海波内部的温度梯度。可以一直使酒精灯的外焰对烧杯加热，控制酒精灯离烧杯的距离，适当远一些较好。用水浴法加热时，控制水与海波之间的温差始终在小于3℃的范围内。
3.3 对晶体进行研磨。
实验前先将海波研磨成粉，越细越好，使颗粒完全包裹住温度计的下端，从而使测得的晶体的温度更为准确。
3.4 晶体受热均匀。
方法一：可在海波中掺入碎金属丝.若在海波中掺入一些碎金属丝. 可显著地改善实验效果. 具体做法是:将细铜丝剪碎后与海波拌匀后加入试管中备用。
方法二：在海波中加入热的良导体铜丝，铜丝能把热能传递至海波的各个部分。把铜丝弯成螺旋状，大小合适[3]。
3.5 实验中使用搅拌棒的改进：
可选用螺旋形搅拌器, 用此搅拌器，可以上、下翻搅试管中的海波，使其内部温差减小。实际应用时可专门做一个铜（铝）螺旋线，中间留有插温度计的孔实验时上下移动搅拌棒即可。
3.6 实验中不使用搅拌棒的改进：（“水浴法”改为“水浴辐射法”） 。
采用双层密闭式的试管, 即将插有温度计的盛海波的小试管套在大试管中,再用橡皮塞将大试管与小试管之间的空气封闭。
加热时，首先加热大试管中的空气,然后热空气均匀而缓慢地加热小试管中的海波。采用此方法可以有效地减小熔质中的温差。具体操作时只需适当调试酒精灯火焰的大小，即可使晶体均匀受热温度基本平稳上升，并且熔点可维持较长一段时间。
在整个实验过程中不再需要调节火焰的大小和搅拌晶体，仅仅是按一定时间间隔观察记录三支温度计的示数即可，此法操作简便效果十分明显。
3.7 采用数字温度计。
有条件的学校可以将液体温度计改用数字式温度计，在演示时，只要把温度探头插入在海波中，温度数值就能直接显示在数字屏幕上，学生均能看见。
参考文献
［1］ 《物理》八年级上册.[M]人民教育出版社.2011版.
［2］ 徐跃进. 略论晶体的熔化与凝固实验[J]. 铜仁师范高等专科学校学报，2002,9:75-78夏守行. 晶体熔化与凝固实验的改进[J].实验教学与仪器，2010，7-8:55-56［3］ 夏守行. 晶体熔化与凝固实验的改进[J].实验教学与仪器，2010，7-8:55-56