胡瑜涵

（衢州市實(shí)驗(yàn)學(xué)校，浙江 衢州324000）

1 引 言

在新浙科版《科學(xué)》七年級上冊第四章第六節(jié)“汽化與液化”的備課、教學(xué)以及課后反思過程中，筆者對教材中“水的沸騰”實(shí)驗(yàn)有幾點(diǎn)新的認(rèn)識.在“沸騰”這節(jié)課中，筆者以探究水的沸騰實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，主要圍繞以下3個核心問題展開教學(xué)：1）水沸騰有什么特征；2）水沸騰需要什么條件；3）水沸騰后，如果再繼續(xù)加熱，水溫會不會發(fā)生變化.課前筆者按教材實(shí)驗(yàn)裝置做了多次預(yù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)4個影響實(shí)驗(yàn)時(shí)間以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的問題，并對此作出分析及改進(jìn).

2 問題1：實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間過長

初次實(shí)驗(yàn)用60mL約60℃的溫水.從給水加熱直到水沸騰，用時(shí)近13min.實(shí)驗(yàn)用時(shí)過長，將影響課堂進(jìn)度.分析其原因：1）水初溫較低；2）實(shí)驗(yàn)室中只能提供酒精燈加熱，加熱強(qiáng)度有限；3）當(dāng)時(shí)室溫16℃，實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度較低，燒杯中的水向外界環(huán)境傳遞熱量，即使用紙片將燒杯口蓋上，熱量也容易散失.根據(jù)問題產(chǎn)生的原因，筆者做出的改進(jìn)措施如下：1）提高水溫，將60℃左右的水換為剛煮沸的開水；2）減少水量，將水量由60mL減少至40mL.再次實(shí)驗(yàn)用時(shí)7min.

3 問題2：實(shí)驗(yàn)中氣泡量過少

水的沸騰實(shí)驗(yàn)探究的問題之一：水沸騰有什么特征？故水沸騰前后氣泡的變化現(xiàn)象是本實(shí)驗(yàn)主要觀察現(xiàn)象之一.然而根據(jù)問題1中的解決措施改進(jìn)后，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中氣泡的量較少，導(dǎo)致水沸騰前后氣泡變化現(xiàn)象不明顯.氣泡是由溶解在水中的空氣或是附著在水中雜質(zhì)、燒杯壁上的空氣以及水受熱形成的水蒸汽產(chǎn)生的［1］.空氣在水中的溶解度隨著溫度的升高而降低，同理附著在雜質(zhì)或燒杯壁上的空氣亦隨著溫度的升高而減少.因此問題1改進(jìn)措施中使用剛煮沸的水有些不妥.筆者又做如下改進(jìn)措施：1）用加熱到80℃左右的熱水代替剛煮沸的開水，以減少水中空氣的流失；2）在燒杯底部放入約2cm3的碎瓦片，通過增加水中雜質(zhì)，從而增加空氣附著量.按上述改進(jìn)措施實(shí)驗(yàn)，氣泡量明顯增加，有利于對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察.

4 問題3：氣泡上升時(shí)間過短

在觀察氣泡時(shí)，最主要觀察氣泡上升時(shí)其體積的變化過程.要使觀察者清楚地觀察到氣泡體積的變化過程，氣泡需有較長的上升距離.而教材上實(shí)驗(yàn)裝置用燒杯裝水，燒杯橫截面積大，且為了提高課堂效率不得不減少水的量.這就意味著燒杯中水的深度淺，氣泡上升距離短，上升過程歷時(shí)短，不便于對氣泡體積變化的觀察.

針對此問題，可以將用于制取氧氣的大試管代替燒杯.大試管橫截面積相對小，裝入相同體積的水，水的深度相對燒杯中水的深度明顯增加.大試管中相同體積的水在沸騰前后氣泡上升的距離大，歷時(shí)長，且試管底部與試管上部水的壓強(qiáng)變化相對而言較大，學(xué)生可以更好地觀察到氣泡的變化現(xiàn)象.實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，試管口塞上雙孔橡皮塞，一孔用于固定溫度計(jì)，另一孔用于平衡試管內(nèi)外氣壓.有關(guān)氣泡的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與預(yù)期的效果一致，氣泡變化現(xiàn)象非常清晰.

圖1 實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖

對筆者任教的班級調(diào)查顯示，在家關(guān)注水沸騰前后現(xiàn)象的學(xué)生很少，學(xué)生對水沸騰前后聲音的變化認(rèn)知模糊.筆者將改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置用于課堂實(shí)踐.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能很好地觀察到水在沸騰前后聲音的變化，并辨別出水在沸騰前后聲音.水沸騰之前，從試管底部產(chǎn)生的小氣泡經(jīng)歷了先膨脹再收縮的過程，引起水的振動.當(dāng)大量的小氣泡從試管底部上升時(shí)，發(fā)生嘶嘶的聲音.水沸騰時(shí)，蒸汽泡穩(wěn)定地升至水面，不再收縮，這時(shí)只發(fā)出低沉的沸騰聲音，不再發(fā)出嘶嘶的聲音.通過該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠深刻體會到“響水不開，開水不響”.就這一現(xiàn)象，只有在大試管中才能清楚地被觀察者辨別，而在燒杯中則很難觀察.

5 問題4：沸騰后溫度持續(xù)上升

用圖1裝置做實(shí)驗(yàn)，雖然能夠更清楚地觀察到水沸騰前后的現(xiàn)象，但是也有弊端.使用雙孔橡皮塞的目的是一個孔用于固定溫度計(jì)，另一孔用于平衡大試管內(nèi)外氣壓.想法是正確的，但在實(shí)際課堂的實(shí)驗(yàn)過程中，試管中水沸騰后，溫度計(jì)內(nèi)液體柱不斷上升，即水沸騰后繼續(xù)加熱，溫度會升高.這與事實(shí)真理相違背，易誤導(dǎo)學(xué)生，不利于探究水沸騰的條件以及沸點(diǎn)的引出.問題原因：大試管內(nèi)水汽化速度快，橡皮塞上1個孔不足以平衡大試管內(nèi)外氣壓.從而導(dǎo)致大試管內(nèi)氣壓不斷增大，使得水的沸點(diǎn)不斷升高.相應(yīng)改進(jìn)措施：在橡皮塞上多打幾個孔或在剛好能塞住試管口的形狀規(guī)則的泡沫上打1個小孔用于固定溫度計(jì)，再打1個直徑約為1cm的孔用于平衡試管內(nèi)外氣壓，使其不影響試管內(nèi)外氣流的運(yùn)動，消除試管內(nèi)外壓強(qiáng)差.

課堂中，對水的沸點(diǎn)受氣壓的影響這一知識點(diǎn)的引出稍顯生硬.在學(xué)生探究得出水的沸騰條件之后，不妨可以讓學(xué)生試試將多孔橡皮塞換成雙孔橡皮塞，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.學(xué)生會得出與問題4中一樣的答案，用雙孔橡皮塞導(dǎo)致水溫不斷上升.學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，這與之前得出水沸騰時(shí)溫度保持不變的結(jié)論不符.從而自然地引發(fā)學(xué)生思考出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因.通過這個小小的附加實(shí)驗(yàn)可以順其自然地引出水的沸點(diǎn)受氣壓的影響，更有意義的是能夠有利于學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng).

6 結(jié)束語

通過4次改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置能夠使實(shí)驗(yàn)更好地進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)用時(shí)短，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象正確、明顯.學(xué)生能夠更清楚地觀察到水沸騰前后溫度、氣泡、聲音3個方面的變化現(xiàn)象，掌握水沸騰的條件.在教學(xué)過程中，非常有必要對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行客觀地分析，以實(shí)事求是的精神究其原因并進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和創(chuàng)新，從而為學(xué)生提供一個又一個更準(zhǔn)確直觀的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)用切身的實(shí)際行動為學(xué)生在科學(xué)探究精神方面做榜樣.

［1］史偉杰.對水的沸騰實(shí)驗(yàn)中非正常現(xiàn)象的分析及改進(jìn)［J］.新課程（上旬），2011（4）：20.