巧做冰的熔化实验

包成洲

摘 要：冰的熔化实验不易成功。问题：冰块的制取；温度计的读数。解决方法：实验器材的选择；实验方法的更新；具体操作方法。

关键词：冰；熔化实验；初中物理

初中物理教材苏科版第一册中“冰的熔化实验”是一个对学生的获得熔化知识、激发探究兴趣和掌握基本实验技能有很大作用的实验。实验中学生要正确使用仪器、仔细观测测量、取得资料数据，并亲自分析总结、小组合作完成。课本的编者和很多老师对它也是赞赏有加。综合其优点：（1）冰的熔化实验中牵涉的物理量较多，有时间和温度，都需要测量，有不同的测量工具，且需要同时进行读数，所以一两个学生不易操作。需要几个学生协同完成。体现了学生的团队合作精神。（2）实验要求对实驗的结果分析处理，得到晶体的熔化图像。学生要边观察实验现象，边记录实验数。而有别于一般的实验是实验现象变化很快，如果只顾看现象图热闹，实验结果转瞬即丢。实验对数据收集有一定的难度，既有利于提高学生的注意力和兴奋度，又有利于学生实验能力提高。（3）数据的图像化处理，强调学科间的联系。学习物理过程中图像一直是非常重要的环节。冰的熔化实验开启了物理图像的先河。学生第一次用到直角坐标系，应用时间和温度作为坐标，知道把对应的点标在坐标系中，画出完美的线条。做好冰的熔化图像的教学，并懂得图像描述和分析是物理研究中重要的方法，这对今后的物理知识学习和学科素养的培养打下一个良好的基础。（4）从心理学的角度来考虑，学生在掌握新知时，必须要在自己原有的认知框架中找到与之相适应的知识结构，有关冰的现象，学生心理认同度高，是我们日常生活中经常见过的物质状态。尤其是刚刚经历过炎热的夏季，南方的学生对冰更有一种亲切感。其次，冰的来源较为广泛，教师自己可以制取，也可以动员学生参与制取后带来，不失为一个可以广泛参与的好实验。

我教了几轮下来感受很多。就这样一个非常重要而看似简单的实验，我们实际得到的往往只是学生参与的热情，没有收到应有的效果。因为我们在真正做实验的时候发现与理想的情况有很大的差距，最后只能很尴尬的自己套用一些数据给学生，或者自己找一些托词。

问题：1.按照教材要求，本实验采用水浴法并用酒精灯加热

在实验时，我们照搬教材，因冰熔化太快，实验无一组成功。经过仔细研究发现，南京九月气温在20℃以上，根本无需酒精灯加热，连水浴法都不需要，直接利用周围环境作为热源都能使碎冰的熔化速度非常快。而一旦冰块大一点则熔化得很慢，很难达到预期的效果。根据实验中读出的数据一般不能得到一个理想的晶体熔化图像，其图形与非晶体的熔化图像很类似。老师只能用实验的误差来敷衍过去，重新给学生介绍一组比较合理的数据，最终导致实验缺乏说服力，而真正能使冰块大小恰到好处，得到一些比较准的数据确实很难做到。

问题2.冰水混合物中温度计的读数

实验时温度计玻璃泡埋在冰中，当冰开始熔化时，学生多发现冰熔化时温度计显示为-2℃（与容器的大小有关，也与冰的初温有关），但很快就是4℃，很少有0℃。其中4℃持续的时间最长。经仔细研究发现，玻璃泡四周全部是水。我们知道4℃的水是最稳定的。所以大部分时间温度计的读数都是4℃。这与我们介绍的冰的熔点有较大的出入。

如何克服这些问题，做出我们满意的结论呢？我经过几年的探索找到了一个比较好的方法。现介绍如下：

每小组器材：试管1个规格20ml，如没有大一点也可以，实验需要的时间就会稍长。温度计1只，泡沫塑料用刀切成略大于试管口的1cm厚的方块。本实验准备的难点就是如何使温度计能直立在试管中，且不能碰到试管的底和壁。有的老师用橡皮塞做，结果会挡住温度计的0℃附近的读数，不便于数据的读取和记录。用泡沫塑料则可以根据温度计的液泡长短自己调节固定温度计的位置。

操作：试管中放入水6～8ml必须能浸没温度计的液泡，用烧红的铁丝在泡沫块中间烫一个比温度计直径略小的洞，把温度计插入水中，注意不能碰到试管的底和壁。做好后正立放在试管架上放入冰柜冷冻一夜。

保存：由于上课时的温度较高而制取的冰不能长时间保存，可用保温桶放置带到班级中使用。如没有，则可以找一个塑料泡沫盒子，里面放入自己制取的冰盐水，自制成一个随身携带的保温箱。可以使冰的初温在-5℃左右，且维持的时间可以超过40分钟。

实验时每4人一组，小组协作：一个负责看时间，一个负责看冰的熔化，一个负责读温度计的视数，还有一个负责记录数字。南京地区实验时不需要加热，直接利用空气自然加热即可。全部完成大约需要6min左右。下面是我在课堂上一组学生的实验数据：

实验过程中，冰的熔化过程清晰，且时间适中，融点温度准确。便于学生观察实验现象，并且根据所得数据画出冰的熔化图像，达到实验的目的。为学生掌握冰的熔化现象提供了生动的体验，极大地提高了学习的趣味性和效率。

物理实验是学生感受物理思想、领悟物理科学精髓最主要、最有效的途径之一。初中生刚刚接触物理，让学生亲自动手使用仪器、观测测量、取得资料数据，并亲自分析总结实验现象，经历探究过程，是学生学习物理知识、掌握实验技能、培养良好品德的重要环节。一个成功与完美的实验胜过教师千言万语，我们值得追求。

参考文献：

[1]阎金铎，田世昆.中学物理教学概念[M].高等教育出版社，1999.

[2]郑金洲.教师如何做研究[M].华东师大出版社，2005.

[3]威廉·艾斯勒，玛丽·艾斯勒.走进中小学科学课：全景式教学方法[M].长春出版社，2003.endprint