对比热实验的改进

《物质的比热》在2012浙教版新教材中七上第四章第四节，课本中比热实验“加热质量相同的水和沙石”实验装置如图1所示。

使用该装置进行实验的弊端：

（1）教学中该实验若是进行演示实验，温度计的示数变化学生是看不到的，可见性太差。

（2）实验中用两盏火焰相同的酒精灯同时给沙石和水加热相同的时间，目的是使沙石和水吸收相同的热量，实际操作上这是很难做到的，也就是说沙石和水吸收的热量很难达到相等。

（3）该实验用吸热后的沙石和水对比，但因为砂子和水的传热方式不同，沙子主要是热传递，而水主要是对流方式，在加热时受热不均匀，而且边加热边搅拌效果也不好。会导致试验中沙石温度升高比水的还慢。误导学生得出与事实相反的结论。在我进行该实验教学时，每班8-9组的小组探究时，每次约有2-3组的同学观察到沙石温度升高比水的还慢，虽然进行数据分析后这部分学生也能知道正确的结论，但这带有太多被动接受的成分。

这对以上几点，我对该实验进行如下的改进：

（1）用自制的气压温度计代替普通温度计。原理：物质吸收热量后对试管内的气体加热，气体膨胀，管内压强增大使U形管两边出现高度差，高度差越大，说明温度升高越多。具体的做法是将2支微小压强计固定在背景为白色的支架上，加入一定量的红墨水，2支U形管一端分别用橡皮管与带加热的试管相连即可。如图2示：

（2）用在同一烧杯中用热水浴加热，保证色拉油和水吸收到相同的热量。同时因不需要酒精灯加热，减少调节酒精灯火焰大小及火焰距离等操作，节省了时间。

（3）用10克的色拉油代替沙石与10克的水对比。老教材中是用煤油和水对比，现改为沙石，我认为改动的原因是现在煤油这种物质不是学生的生活常见物质，现在市场上很难买到该物质，实验中易挥发，污染空气。色拉油是生活必须品，传热方式与水相同，比热约为2.1*103焦/千克.摄氏度，与水有较大的差距，能够有较为明显的现象。

改进后的实验操作方法：将装置如图3所示连接，将初温相同、各装有10克色拉油和水的两支试管，上端用带有导管的橡皮塞封住，放入烧杯500ML的烧杯，使其不碰烧杯底及烧杯壁，高度相同。导入一定量的热水，水面与试管内液面相平或略低于。进行水浴加热。2分钟后观察记录两只U形管的液面高度差。

自我评价：

实验改进后，确保被加热的物质的吸热方式相同，相同的时间吸收的热量相同，并且在同一烧杯中同时加热，既能做到控制变量，又增加了实验的对比性。同时操作更简单，节省了课堂的时间，是本节课的教学任务得以完成。若是演示实验，还弥补了原实验可见性差的缺点。不足之处：七年级学生还没学气压的知识，对气压温度计的原理理解还有一定的难度。