用海波做晶體熔化實驗的改進(jìn)裝置

1、海波做晶體熔化實驗的改進(jìn) 長期以來中學(xué)生對物理學(xué)中的晶體在熔化中要繼續(xù)吸收熱量而溫度保持不變的現(xiàn)象感到困惑。-那么怎么來探究晶體熔化規(guī)律？物理教材“熔化和凝固”一節(jié)通過晶體熔化實驗說明，但在多數(shù)老教師眼里做學(xué)生實驗探究晶體熔化時的溫度變化規(guī)律是很難做成功的。首先是晶體的選擇就不好選，在做實驗時我們不能選擇高于100熔點的晶體，一方面因為它的溫度太高不易加熱，做實驗費時?。ㄒ驗橐还?jié)課總共40分鐘，你要在有限的時間內(nèi)做是很難的?。┝硗庖环矫嫠疁靥叱鲇趯W(xué)生的安全考慮，水溫太高初中學(xué)生一不小心水溢出來可能會燙傷學(xué)生！那么我們選擇低于或等于0熔點的晶體比如“冰”來做實驗行嗎?不行！原因是很簡單的，常

2、溫下冰的保存、實驗儀器的選取、溫度計的放置等仍存在一些問題我們當(dāng)?shù)貙嶒炇覘l件有限，實驗室的室溫一般在16左右，環(huán)境溫度就限制了你要迅速用“冰”去做熔化實驗，不然它很快在室溫下就已經(jīng)開始熔化了，這就要求做實驗必須迅速，而實驗室是不能夠提供足夠低的環(huán)境溫度的。另外冰水混合物的溫度它受環(huán)境溫度因素影響很大，我們這又不在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，所以測得冰水混合物的溫度是2左右！那么根據(jù)我們實驗現(xiàn)有的只有兩種晶體是符合的，分別是萘和海波。中學(xué)物理教學(xué)中，曾經(jīng)用萘來做晶體熔化實驗教材中考慮到萘不但有毒、氣味難聞對人體具有傷害性，而且萘的熔點80.5也較高，不太適合做實驗。新教材中選用了海波（硫代硫酸鈉）來代替萘來做

3、晶體熔化實驗，認(rèn)為海波無毒、容易買到、常溫下為固態(tài)，且其熔點不高，用來演示晶體的熔化特性有其優(yōu)點，但用海波做晶體熔化實驗，常常出現(xiàn)下面的問題： ）海波遲遲不熔化有時會出現(xiàn)溫度比其熔點要低。 ）熔化過程溫度不穩(wěn)定，有時會出現(xiàn)大幅度的變化，顯示不出晶體的熔化特性。 ）實驗操作時間過長一節(jié)課時間不夠還有如果方法掌握不好，那么實驗現(xiàn)象很不明顯，極容易失敗因此用它來說明：晶體有一定的熔點，并且在熔化過程中雖然繼續(xù)吸熱但溫度保持不變是有一定難度的?！昂２ㄈ刍瘜嶒灐笔且粋€作為晶體在熔化過程中溫度保持不變的典型學(xué)生分組實驗 ,通過這個實驗可以使學(xué)生清楚地認(rèn)識晶體在熔化過程中溫度的變化規(guī)律 ,由此建立物質(zhì)的“熔

4、點”等概念 ,澄清晶體熔化過程中要吸熱而溫度不變的困惑。但是 ,此實驗做成功的難度很大 ,教師不愿做 ,僅用課堂講授或視頻代替實驗。其次，常規(guī)實驗裝置又不容易成功。我們分析實驗難以完成的主要原因有二個：一是海波的導(dǎo)熱性能差 ,實驗中受熱不均勻；二是海波的比熱容小，受熱后升溫快，熔化過程持續(xù)時間很短 ,約 2 0秒左右 ,學(xué)生不易觀察。針對上述問題 ,我通過查閱資料，向老教師請教，自己在下面親自動手做大量實驗研究，對比和綜合多種方法 , 通過較為系統(tǒng)的鉆研分析我們得出要解決上面的問題，關(guān)鍵要設(shè)法做到緩慢、均勻地加熱若加熱過快，海波內(nèi)的水蒸氣來不及放出而使海波、氧氣、水發(fā)生反應(yīng)改變了海波晶體的結(jié)構(gòu)

5、而板結(jié)變硬，熔點發(fā)生變化受熱不均，部分熔化并開始升溫，而有些部分還來不及熔化經(jīng)過反復(fù)試驗改進(jìn)實驗器材，最后取得較為滿意的實驗結(jié)果。實驗器材小燒杯，大燒杯，攪拌器，海波粉，熱水，中間開有圓洞的橡膠蓋，溫度計兩只，酒精燈，石棉網(wǎng)，帶有鐵夾子鐵架臺，火柴等試驗方法把裝有海波的小燒杯放入盛有水的大燒杯中，并用開有圓洞的橡膠蓋及夾將小燒杯固定在支架上。因小燒杯底淺、口徑大，加熱海波時容易攪拌均勻、延長了海波在熔化過程中溫度不變的時間，而且發(fā)生的時間也便于觀察。我們只有改進(jìn)實驗裝置。用小燒杯代替試管，就能克服這一難關(guān)！探究固體熔化時溫度的變化規(guī)律。我們以海波做為晶體的代表做晶體熔化的實驗，研究晶體熔化時溫

6、度的變化規(guī)律。但是在實際操作時，要不需要的時間較長，要不觀察到海波沒有固定的熔點，在熔化過程中溫度一直升高。而本節(jié)課中，海波熔化實驗既是教學(xué)中的重點，又是難點。因此確保實驗的成功將成為探究教學(xué)的關(guān)鍵所在。為了提高實驗的成功率，我對實驗裝置做了如下改進(jìn)：1選擇純凈新鮮的海波，量加到30-50克左右為宜。由于海波有較強的還原性，可以與空氣中的氧氣反應(yīng)，因此， 海波應(yīng)密閉保存，存放于陰涼處，不能高溫和光照，避免因存放時間過長而引起變質(zhì)。尤其在炎熱的夏季更應(yīng)注意。若晶體不純，則不宜再用。更不應(yīng)重復(fù)使用海波。2選擇兩支量程為0100的溫度計只用一支溫度計插入試管測量海波的溫度，另一支溫度計插入燒杯只在開

7、始時用來測水的初溫。3選擇合適的水的初溫和量海波在33以上的干燥空氣中易風(fēng)化失去結(jié)晶水，熔點降低。實驗中用水浴法加熱時，可先調(diào)節(jié)燒杯中的水溫在40左右，再把盛有海波晶體的試管放入燒杯中加熱，這樣可縮短實驗時間，避免因加熱時間過長而使海波失去結(jié)晶水，從而解決了溫度未達(dá)到48海波就開始熔化的問題。4給海波加熱要緩慢均勻-采用水浴加熱法并用鐵絲圈不停止對海波的攪拌實驗中如果加熱太快，試管中各部分晶體受熱不均勻，與外壁接觸部分先熔化變?yōu)橐后w，且溫度繼續(xù)升高，而中間固態(tài)部分還未熔化，這樣會嚴(yán)重影響實驗結(jié)果，導(dǎo)致錯誤結(jié)論。水浴應(yīng)緩慢加熱時，在海波熔化過程中應(yīng)保證水溫不超過51。由于海波是熱的不良導(dǎo)體，當(dāng)試管中有液態(tài)開始出現(xiàn)時，為了保證管壁處和中間部分的溫度一致，要不斷攪拌海波。5及時調(diào)整溫度計的位置溫度計測得的溫度只能反映溫度計玻璃泡周圍樣品的溫度，而不能反映整個樣品的溫度變化。當(dāng)試管中外圍的海波開始熔化時，玻璃泡的附近的溫度有可能沒有達(dá)到熔點，這時學(xué)生就觀察到溫度尚未達(dá)到熔點，海波已經(jīng)熔化的現(xiàn)象；有時溫度計玻璃泡的附近的海波已熔化完成，并且溫度已開始上升，但整個樣品還沒有完全熔化，學(xué)生就會認(rèn)為，海波還沒有熔化完，而溫度已經(jīng)上升。所以在海波熔化過程中應(yīng)及時調(diào)整溫度計的位置，使玻璃泡始終處于固、液的交界處。實驗中注意到以上幾點，那么海波熔化過