探究“测定某种食物中的能量”实验创新设计方案

本实验是人教版义务教育实验教科书《生物学》七年级下册第二章第一节“人体的营养”中的探究实验。

一、实验设计原理

食物燃烧释放的能量（J）=食物的克数（g）×每克食物含有的能量（J/g）（1式）；

水升高一定温度吸收的能量（J）=水的体积（mL）×水升高的温度（℃）×4.2（2式）；

假设食物燃烧释放的能量全部用于使水升高一定温度，即1式=2式；

每克食物含有的能量=水的体积×水升高的温度×4.2÷食物的克数。

二、教材上实验设计存在如下问题

1.直接给锥形瓶加热，容易炸裂。

2.食物燃烧释放的热量很容易从易拉罐管壁和下面散失。为此在教学实践中应对此实验进行探究改进。

3.创新点介绍：

（1）将锥形瓶换成八宝粥罐

（2）在下面的易拉罐中加水：由于食物燃烧释放的热量在下面散失的较多，会造成很大的误差，通过测量计算下面的易拉罐中水所吸收的热量，可以有效减少误差。

（3）在罐外包裹保温层：减少热量的损失。

三、实验过程

1.实验材料和仪器：烧杯（100ml）、酒精灯、火柴、天平、温度计2个、解剖针、八宝粥空罐1个，杏仁露罐一个、核桃仁，水。

2.实验装置。（如图）

3.实验过程：用天平称量一块核桃的质量，在上面的罐中放100 ml水，盖上塑料盖（带温度计）测量水温，在下面八宝粥空罐中倒入50 ml水，测量水温，按图中要求固定好，在下面的易拉罐上口剪出缝隙。用解剖针插住核桃仁，放在酒精灯上点燃后，迅速插入下面易拉罐的方孔中，给上面的罐底部加热，完全燃烧后，将烧后的炭放入下面易拉罐的水中，测量水温。

4.重复测量3次，取平均值。

5.实验数据：

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6.创新点分析：

（1）下面易拉罐里放水吸收了一部分热量，减少了热量的损失，减少了误差。

（2）八宝粥罐外面包上保温层，减少了装置散热。

（3）将燃烧后的炭放入罐里的水中，减少热量损失。

（4）装置除温度计外，其余都可以自备。

四、实验分析：本实验受多种因素的影响

1.实验数据与燃烧的食物多种因素有关，如产地、含水量、各种成分的百分比等。

2.与容器的受热底面积有关系，底面积大则热量被水吸收得多；

3.与环境温度有关，环境温度高则实验散失的热量少一些。

4.食物燃烧不充分，如产生黑烟也损失一部分能量。

所以在做实验时，特别是做第二次、第三次重复实验时，因装置温度还没有降到室温，可能与第一次实验数据有一些差距。