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摘 要：高中物理实验加热装置的改进是一个同时具有一定深度和广度的研究课题，需要我们在学习实践中积极探索，深入思考，并善于总结，本文结合笔者平时的学习体会提出了几点高中物理实验加热装置改进的原则，并以“金属电阻率随温度变化实验”中酒精灯的改进为例进行了详细论述，希望对读者有所助益。
关键词：高中物理实验;加热装置;改进;酒精灯
高中物理实验是物理学习的重要组成部分，随着近几年新课标理念的持续深入落实，物理实验的改进与创新也日渐引发热议。在本文中，笔者仅结合自身学习体会，就高中物理加热装置的改进谈几点看法，希望对读者有所助益。
一、 加热装置改进的主要原则
高中阶段实验的加热装置一般为酒精灯加热和水浴加热两大类，其中又以前者比较常见。通常情况下需要对加热装置进行改进的实验，往往并非是加热装置本身的原因，而是由于采用其他加热方式可以取得更优的实验效果，或者是能够使操作更为简单，或者是更利于实验现象的观察，提高实验成功率，也或者是可以节省实验时间、减小实验误差。这些都需要结合实验情况具体分析，以优化实验效果为侧重点。这可以说是实验加热装置改进的核心原则，除此之外，加热装置的改进也与其他物理仪器或器材的改进一样，还遵循以下几个一般性原则：
首先是科学性原则，即改进装置后能够保证或提升实验的科学性。实验的科学性是指实验原理及操作流程均符合客观实际，实验组织和安排上也符合学生的认知规律，从而便于学生从实验现象的观察和实验结果的分析中获得正确的概念、学会重要的方法。科学性可以说装置改进的最基本的要求。
其次是简易性原则，即取材简单，操作方便，并且能够使得实验现象更明显，实验重点更突出。对此，物理学家麦克斯韦曾有过著名论述：“一项实验需要的材料和器材越简单，学生就越感到亲切，越想彻底地获得所验证的结果，并且也能够相对容易地获得理想结果。这种实验的教育价值往往与仪器的复杂程度成反比。”
再次是稳定性原则，即采用装置后能够使实验现象稳定，以便于我们观察分析并最终得出结论。实践证明，实验的稳定性越高，学生掌握相关知识和方法的效率就越高，反之则容易导致学生对所学知识产生疑惑，对知识的最终内化产生不良影响。考虑到加热过程是一个渐进的过程，因此在改进实验加热装置时就更应充分地考虑实验的稳定性。
最后是低成本原则，即不论哪种实验装置的改进都应力求向低成本的方向发展。尽可能就地取材，从日常生活中找到实用而成本低廉的材料。对于功效相对单纯的加热装置而言更是如此。这样既能避免不必要的浪费，同时也能避免高成本复杂装置分散学生的注意力，以至于对实验现象的观察与分析带来干扰。
二、 例谈高中物理实验加热装置的改进
这里以“金属电阻率随温度变化实验”为例来进行论述，因该例简单而又典型，能够较好地体现上述所论原则。这一实验在学习高中物理第二册必修“电阻定律”时常有老师带领学生做，主要是为了验证“各种材料的电阻率都随温度变化，金属的电阻率随温度的升高而增大”这一知识点，让学生通过直观的实验展示而加深印象，强化学习效果。这一实验需要用到酒精灯加热，但笔者在实验过程中发现这种方式存在一定不足，因此需要适当地加以改进。为了能充分展现改进前后的对比效果，我们先来看一下原来的实验：将一根直径0.3mm、长约0.1m、阻值在1～2Ω之间的细铁丝绕城螺旋状R，然后将其与一个2.5V小灯泡L、两节1.5V的干电池连接成串联电路。然后用酒精灯加热R，以验证“金属的电阻率随温度的升高而增大”。
但在实验过程中笔者发现，由于酒精灯容易被风吹灭，导致实验中断，不易一次成功，更为重要的是，酒精灯往往加热过快，导致实验现象短暂，观察不明显，实验的稳定性不高。针对这种不足，笔者对该实验加热装置进行了如下改进：用水浴加热法代替酒精灯加热，具体取三个大小适中的烧杯A、B、C，分别注满凉白开、50℃热水以及沸水，连接好电路后，依次将三个烧杯移近R，使用烧杯中的水将其淹没，时间均为3分钟（淹没时间不能过长或过短，要保证在水温降低之前R被加热到与水温大致相当的温度，经过反复验证，3分钟是比较合适的）。然后观察到以下實验现象：当烧杯A的凉白开浸泡R时，小灯泡L的亮度最高;当烧杯B的50℃热水浸泡R时，小灯泡L的亮度次之;当烧杯C的凉白开浸泡R时，小灯泡L的亮度最低。这就很好地验证了“金属的电阻率随温度的升高而增大”。
通过以上的论述不难看出，改进后的水浴加热方式要优于原来的酒精灯加热。首先，水的温度在一定时间段内时保持稳定的，不存在酒精灯熄灭导致实验时间拉着的问题;其次，用三个烧杯装三种不同温度的水，加热程度上分了层次，从而避免了酒精灯加热过快导致实验现象短暂的问题，使得实验现象更为明显而易于观察，这就很好地提升了实验效果，提升了实验成功率。可见，对该实验加热装置的改进是符合上文中所说的核心原则的，即“结合实验情况具体分析，以优化实验效果为侧重点”，同时也不难看出，水浴加热法的也符合科学性、简易性、稳定性和低成本原则。这也是笔者选取此案例的主要原因。
三、 结语
综上所述，笔者结合平时的学习体会提出了几点高中物理实验加热装置改进的原则，并以“金属电阻率随温度变化实验”中酒精灯的改进为例进行了详细论述。事实上，高中物理实验加热装置的改进是一个同时具有一定深度和广度的研究课题，需要我们在学习实践中积极探索，深入思考，并善于总结。本文抛砖引玉，尚盼有识者不吝指教。
参考文献：
[1]叶爱娥.高中物理实验仪器的选择与改进研究[J].新课程学习（中），2011（5）：165-168.
作者简介：
程瑜，河南省平顶山市，河南省实验中学。
关键词：高中物理实验;加热装置;改进;酒精灯
高中物理实验是物理学习的重要组成部分，随着近几年新课标理念的持续深入落实，物理实验的改进与创新也日渐引发热议。在本文中，笔者仅结合自身学习体会，就高中物理加热装置的改进谈几点看法，希望对读者有所助益。
一、 加热装置改进的主要原则
高中阶段实验的加热装置一般为酒精灯加热和水浴加热两大类，其中又以前者比较常见。通常情况下需要对加热装置进行改进的实验，往往并非是加热装置本身的原因，而是由于采用其他加热方式可以取得更优的实验效果，或者是能够使操作更为简单，或者是更利于实验现象的观察，提高实验成功率，也或者是可以节省实验时间、减小实验误差。这些都需要结合实验情况具体分析，以优化实验效果为侧重点。这可以说是实验加热装置改进的核心原则，除此之外，加热装置的改进也与其他物理仪器或器材的改进一样，还遵循以下几个一般性原则：
首先是科学性原则，即改进装置后能够保证或提升实验的科学性。实验的科学性是指实验原理及操作流程均符合客观实际，实验组织和安排上也符合学生的认知规律，从而便于学生从实验现象的观察和实验结果的分析中获得正确的概念、学会重要的方法。科学性可以说装置改进的最基本的要求。
其次是简易性原则，即取材简单，操作方便，并且能够使得实验现象更明显，实验重点更突出。对此，物理学家麦克斯韦曾有过著名论述：“一项实验需要的材料和器材越简单，学生就越感到亲切，越想彻底地获得所验证的结果，并且也能够相对容易地获得理想结果。这种实验的教育价值往往与仪器的复杂程度成反比。”
再次是稳定性原则，即采用装置后能够使实验现象稳定，以便于我们观察分析并最终得出结论。实践证明，实验的稳定性越高，学生掌握相关知识和方法的效率就越高，反之则容易导致学生对所学知识产生疑惑，对知识的最终内化产生不良影响。考虑到加热过程是一个渐进的过程，因此在改进实验加热装置时就更应充分地考虑实验的稳定性。
最后是低成本原则，即不论哪种实验装置的改进都应力求向低成本的方向发展。尽可能就地取材，从日常生活中找到实用而成本低廉的材料。对于功效相对单纯的加热装置而言更是如此。这样既能避免不必要的浪费，同时也能避免高成本复杂装置分散学生的注意力，以至于对实验现象的观察与分析带来干扰。
二、 例谈高中物理实验加热装置的改进
这里以“金属电阻率随温度变化实验”为例来进行论述，因该例简单而又典型，能够较好地体现上述所论原则。这一实验在学习高中物理第二册必修“电阻定律”时常有老师带领学生做，主要是为了验证“各种材料的电阻率都随温度变化，金属的电阻率随温度的升高而增大”这一知识点，让学生通过直观的实验展示而加深印象，强化学习效果。这一实验需要用到酒精灯加热，但笔者在实验过程中发现这种方式存在一定不足，因此需要适当地加以改进。为了能充分展现改进前后的对比效果，我们先来看一下原来的实验：将一根直径0.3mm、长约0.1m、阻值在1～2Ω之间的细铁丝绕城螺旋状R，然后将其与一个2.5V小灯泡L、两节1.5V的干电池连接成串联电路。然后用酒精灯加热R，以验证“金属的电阻率随温度的升高而增大”。
但在实验过程中笔者发现，由于酒精灯容易被风吹灭，导致实验中断，不易一次成功，更为重要的是，酒精灯往往加热过快，导致实验现象短暂，观察不明显，实验的稳定性不高。针对这种不足，笔者对该实验加热装置进行了如下改进：用水浴加热法代替酒精灯加热，具体取三个大小适中的烧杯A、B、C，分别注满凉白开、50℃热水以及沸水，连接好电路后，依次将三个烧杯移近R，使用烧杯中的水将其淹没，时间均为3分钟（淹没时间不能过长或过短，要保证在水温降低之前R被加热到与水温大致相当的温度，经过反复验证，3分钟是比较合适的）。然后观察到以下實验现象：当烧杯A的凉白开浸泡R时，小灯泡L的亮度最高;当烧杯B的50℃热水浸泡R时，小灯泡L的亮度次之;当烧杯C的凉白开浸泡R时，小灯泡L的亮度最低。这就很好地验证了“金属的电阻率随温度的升高而增大”。
通过以上的论述不难看出，改进后的水浴加热方式要优于原来的酒精灯加热。首先，水的温度在一定时间段内时保持稳定的，不存在酒精灯熄灭导致实验时间拉着的问题;其次，用三个烧杯装三种不同温度的水，加热程度上分了层次，从而避免了酒精灯加热过快导致实验现象短暂的问题，使得实验现象更为明显而易于观察，这就很好地提升了实验效果，提升了实验成功率。可见，对该实验加热装置的改进是符合上文中所说的核心原则的，即“结合实验情况具体分析，以优化实验效果为侧重点”，同时也不难看出，水浴加热法的也符合科学性、简易性、稳定性和低成本原则。这也是笔者选取此案例的主要原因。
三、 结语
综上所述，笔者结合平时的学习体会提出了几点高中物理实验加热装置改进的原则，并以“金属电阻率随温度变化实验”中酒精灯的改进为例进行了详细论述。事实上，高中物理实验加热装置的改进是一个同时具有一定深度和广度的研究课题，需要我们在学习实践中积极探索，深入思考，并善于总结。本文抛砖引玉，尚盼有识者不吝指教。
参考文献：
[1]叶爱娥.高中物理实验仪器的选择与改进研究[J].新课程学习（中），2011（5）：165-168.
作者简介：
程瑜，河南省平顶山市，河南省实验中学。