对“液化实验”教学三点质疑

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  “液化”一节是浙教版七年级上册第四章第六节的内容,大部分老师在液化实验教学时都参照浙教版科学课本七年级(上)152页图4-65水蒸气液化实验装置进行实验。下面是一位科学老师在液化实验中的教学片段。
  实验器材烧杯、玻璃片、热水壶(热水)。
  实验活动
  1。将热水壶中的热水倒入烧杯中,用手分别摸盛有热水的烧杯和一干燥玻璃片,比较他们的温度高低。
  2。把冷而干燥玻璃片盖在烧杯上。
  3。观察玻璃片的下表面会有什么变化?
  4。玻璃片下表面的水是怎么来的?
  5。通过实验比较水蒸气的温度和玻璃片的温度,你认为水蒸气液化需什么条件?
  6。用手再摸玻璃片,感受前后温度的变化,说明水蒸气液化时吸热还是放热?
  上述教学片段,看去很简单,实验效果也好像很明显,但仔细分析,笔者认为该实验活动存在三点质疑。
  质疑之一实验时用的是热开水,因温度较高,大量的水汽化成水蒸气后未到达玻璃片下表面就已经液化形成“白气”。因此,玻璃片下表面的大部分水不是水蒸气遇到冷玻璃而液化的,而是在空气中液化的“白气”而聚集在玻璃片的下表面上。所以教师用热开水做该实验,说是水蒸气遇到冷玻璃下表面而液化,有蒙骗学生之嫌,不合实际。教师在做实验时必须要尊重事实,要以客观事实为基础,这是实验教学的前提。
  另外,本节课的一个教学难点是学生往往会把平时生活中看到的“白气”看成水蒸气,这是学生对生活现象一个错误的认识。教师应当重视通过实例分析,使学生确信,水蒸气是肉眼所看不见的,我们平时所看到的“白气”是水蒸气液化后形成的小液滴。如果按上述实验活动进行教学有误导学生对“白气”的理解,不利于解决本节课的教学难点。
  改进方法为了让水蒸气上升到达玻璃片下表面时遇冷才液化,而不是在空气中就遇到冷的空气而液化,实验时把热水改用温水。水温控制要根据环境温度来定,浙教版这节内容上课时间一般在冬天,空气温度相对较低,实验时水温的控制应更稍低些,尽可能做到温水上方不会形成大量“白气”为好。这样,实验时玻璃片下表面形成的水珠大部分才真正是热的水蒸气遇冷玻璃片而液化形成的。
  质疑之二水蒸气液化两种方法之一是降低温度,即相对温度较高的水蒸气遇到相对较冷的物体才会液化,其条件是遇冷,这是本节课的一个教学难点。因此,一定要让学生通过实验形象直观地感受液化这一条件,从而起到突出重点的作用。上述实验时仅用一块相对温度较低的冷干燥玻璃片做实验,不能排除水蒸气遇热不会液化。因此,就不能真正说明水蒸气遇冷才会液化。笔者认为,应通过对比的方法进行实验,这样更有说服力。
  改进方法准备两块玻璃片,最好分别注上记号,一块为A,一块为B,方便区分。然后将A玻璃片放入热开水中加热,将B玻璃片放在冰块中降温。等一段时间,分别拿出两玻璃片,用干毛巾迅速把它们擦干,同时把它们盖在盛有温水的烧杯上,各覆盖一半烧杯口。几秒钟后就会发现B玻璃片下表现有水珠产生,越积越多,而A玻璃片下表面一点水珠都没有。通过对比实验,效果相当明显,学生很容易得出液化的条件。
  质疑之三关于汽化吸热,师生都能举出大量的实例,尤其是蒸发致冷,每个人都深有感触,所以在教学中得心应手。但对于液化放热,学生几乎没有体验,教师虽有一些直观演示方法,但很多方法存在误区,甚至误导。上述实验通过摸玻璃片,玻璃片的温度升高得出水蒸气液化时放热,存在不严密的地方。因为玻璃片放在热水上方,可以通过热传递使玻璃片温度升高,也可以是液化放热造成的。既然热传递和液化放热都可以使低温物体温度升高,那怎能肯定液化是肇事者呢?
  改进方法参照义务教育课程标准实验教材(苏科版)8(上)物理的第二章物态变化中的液化吸热实验:在两个相同的量筒(50 mL)A和B中分别装入等体积、同温度的冷水,并用温度计分别测出冷水的温度。然后直接将沸腾时产生的水蒸气通入量筒A的冷水中,可以看到水蒸气在A中几乎全部液化,同时A中的水面慢慢上升,同时可以用手明显感觉到A量筒的温度比B的高,这时教师提问:A中多出的水哪里来的?学生很容易回答是水蒸气液化得来的,等水面上升到一定高度后,停止通入水蒸气,并测出此时A中水的温度。然后将烧瓶内沸腾的开水慢慢倒入B量筒中,使之跟A量筒中上升后的水面相平,稍作摇晃后,用温度计测出B中水的温度,并跟A量筒中最后的水温度比较。通过比较发现,A量筒中温度要比B量筒的温度高出20℃左右。由此可见A量筒中通入水蒸气要比B量筒中倒入同温度同质量的沸水放出更多的热量,从而说明了水蒸气液化时能放出大量的热量。
  通过对实验的三点质疑和改进,笔者对上述液化实验活动调整如下:
  实验器材烧杯(3)、玻璃片(2)、热水壶(沸水)、凉水、冰块、干毛巾、镊子。
  实验活动
  1。将两玻璃片分别注上记号A和B。
  2。将A和B玻璃片分别放入盛沸水和冰块的烧杯中,再用一烧杯盛装冷热水混合的温水,水温控制在有少量的白气形成为止。
  3。用镊子将A和B两玻璃片迅速拿出,用干毛巾擦干,盖在烧杯上,各占一半烧杯口。
  4。观察两玻璃片的下表面有什么变化?
  5。B玻璃片下表面的水是怎么来的?
  6。为什么A玻璃片下表面没有水珠生成而B玻璃片下表面有水珠生成?
  7。通过实验,你认为水蒸气液化需什么条件?
  8。汽化是吸热的,而液化是汽化的逆过程。你认为液化是吸热还是放热?
  教师在平时教学中学会改进实验,不是一件容易的事,它集理论知识与操作技能于一体,需要教师在实验中不断发现问题并解决。值得注意的是,实验的改进要根据教学内容的重点、难点决定改进方案,改进后要原理正确,具有启发性强、可操作性强的特点,这样才能促进教学效果,收到事半功倍的效果。
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