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衡阳市第23届青少年科技创新大赛 常宁市参赛作品 水的沸腾探究活动衡阳市第23届青少年科技创新大赛常宁市参赛作品水的沸腾探究活动常宁八中水的沸腾探究活动小组一、活动目的：1.探究水的沸腾实验原型及不足之处；2.学会科学探究的基本方法。二、问题的提出2008年下期，物理老师在给我们上水的沸腾一课时，出现了许多“意外”：水烧了23分钟才开始沸腾，学生由于好奇，课堂几乎失控；摇晃的实验装置差点倒下，吓的同学们一声冷汗。于是我们提出：这个实验可以改进吗？三、探究实验原型及不足之处(1)对教科书实验装置存在问题的分析九年制义务教育初中物理(人教版)教材中 “观察水的沸腾”实验采用的是（如右图）装置，实践证明实验很难达到预期的效果，其原因分析如下：物理实验室配备用于学生分组实验的烧杯容量为25OmL，故实验时需要的水量就多，加之杯口较大，造成热量散失多，实验耗时长。如果换用热水做，又会减少气泡的数量，影响观察沸腾现象。为了缩短实验时间，我们也曾试着用减少水量的办法。但要使温度计的玻璃泡不与杯底接触，杯中至少也要装入1/3的水量，这样杯中水的深度就大大减小，由于水浅，也无法清晰地观察到水沸腾前、沸腾时气泡动态的变化过程，从而影响实验效果。为了减少热量的损失，教材采用在杯口加盖一张中心有孔的纸板进行实验。这样就会增大水面上方的气压，而使水的沸点升高。同时由于水蒸发时逸出的水蒸气弥漫在杯内液面上方，加之杯壁上附着一些被液化的小水珠，会影响到观察的效果。另外，由于各组使用的盖密封程度不同，会出现沸点温度差异较大的现象。由于铁架台配套材料的原因，放置石棉网的铁圈很难保证安装水平，均存在一定程度的倾斜，造成盛水的烧杯也随之倾斜，稳定性较差，实验中存在一定的危险性，不太安全。(2)对实验装置的探究为了解决问题，我们学校成立了“水的沸腾探究活动小组”，我们分别选用了lOOmL烧杯、lOOmL平底烧杯、lOOmL锥形烧瓶和大试管进行了多次对实验(如图1、2、3，实验中用同一支温度计，同一盏酒精灯)。结果如表1仪器（100ml）水量（ml）初温（）至60时所用时间至80时所用时间至90时所用时间至95时所用时间至沸点时所用时间沸点烧杯8019272s420s565s668s668s95平底烧瓶8019205s243s431s480s550s96锥形烧瓶8019220s382s394s445s508s98大试管8019119s178s225s240s240s97 (3)对探究结论的分析及改进选用lOOmL烧杯虽可以缩短实验时间，能达到教学目的，但实验中仍存在上述烧杯倾斜可能滑落的安全隐患。另外，由于烧杯较易散热，不能较真实地反映沸点温度。 当选用lOOmL平底烧瓶和lOOmL锥形烧瓶时，能大大地缩短实验时间，读数更真实可靠。选用大试管做该实验，只需要很短的时间就可以让水沸腾，过程较短。但我们认为：一是采用酒精灯对试管直接加热，加热不均匀。二是水沸腾过于剧烈，温度计插在水中难以稳定，甚至与管壁碰撞，读数困难。三是由于沸腾太剧烈，如操作不当，易使沸水溅出管外伤人。从表中的“沸点”一栏中可以看出，在其他条件都相同的情况下，采用不同的容器，水的沸点差异明显。综上所述：九年制义务教育初中物理(人教版)教材中水的沸腾的实验装置由于水量多、杯口大、散热多、耗时长、不安全，致使实验效果不尽人意。改用不易散热，相对安全的平底烧瓶或锥形烧瓶做这个实验，尤其是锥形烧瓶效果更好。四、实验报告探究水的沸腾现象目的探究水的沸腾现象器材铁架台、温度计、锥形烧瓶、细线、酒精灯、气球猜想猜想1：在烧水过程中，水的温度变化规律是_。猜想2：在烧水过程中，声音的变化规律是_。猜想3：在烧水过程中，水中气泡的变化规律是。猜想4：在烧水过程中，还存在的其他变化规律有 。记录 水的温度随加热时间变化记录表时间/min1234567温度/结论五、“探究水的沸腾现象”实验教学过程教学环节教学活动设计意图趣味实验火烧气球。创设情境，激发求知欲提出问题为什么气球不破？猜想。猜想假设1、判断、猜想2、归纳猜想情况激发求知欲过渡引入加热水时，水有什么变法？引入课题。实验猜想猜想1：在烧水过程中，水的温度变化规律是_。猜想2：在烧水过程中，声音的变化规律是_。猜想3：在烧水过程中，水中气泡的变化规律是 。猜想4：在烧水过程中，还存在的其他变化规律有 。创设探究目标，使探究活动有的放矢设计实验 1、点拨：迁移探究固体熔化规律的学习经验，直接观察水的沸腾现象，从而探究发现其特征和规律。实验中，要分工合作，对其变化做好观察记录，还要注意安全，避免烫伤。2、设计：各组根据猜想的内容设计实验，选择器材，通过探究，得出水沸腾的规律。明确操作注意事项制定探究程序，选择器材，增强探究活动的科学性。进行实验1、将实验器材放置好。用酒精灯给锥形烧瓶加热，观察水中发生的变化（包括水的温度、水发出的声音、水中的气泡等）。2、当水温升到90时，每隔1min读一次温度计的示数，记载表格中。同时注意观察烧杯中水发生的温度变化，直到水沸腾5min后停止读数。水的温度随加热时间变化记录表时间/min1234567温度/3、移开酒精灯，停止加热，观察水是否沸腾。4、仿照固体的熔化曲线做出水沸腾时温度和时间关系曲线。激发学生探究问题的欲望，提高学生解决问题的能力。收集数据点拨：设计好表格，细心观察，搜集所有信息，排除干扰信息，实事求是，忠实记录数据。增强实事求是的科学态度。分析论证1、点拨：实验结束时对数据进行分析，看看是否存在什么规律或趋势，思考这些数据说明了什么，他们能不能支持你的猜想。2、小组内部、小组之间分析论证通过探究，可得到水的沸腾现象的特征 。培养学生归纳总结和逻辑表达能力。评价交流1、实验时，存在什么问题。你能改进一下实验吗？2、把盛水的试管放入烧杯中，对烧杯加热，试管中的水会沸腾吗？3、俗话说“开水不响，响水不开”，这是真的吗？其中蕴含了什么道理？评价好坏对错，交换看法、分享信息。实现共同进步和提高。发展空间1、探究水沸腾前的水温的变化规律。2、探究高压锅做饭快的原因。巩固拓宽知识，发展提高能力。实验报告探究水的沸腾现象目的探究水的沸腾现象器材铁架台、温度计、锥形烧瓶、细线、酒精灯、气球猜想猜想1：在烧水过程中，水的温度变化规律是_。猜想2：在烧水过程中，声音的变化规律是_。猜想3：在烧水