【實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)】
1．通過探究冰的融化以及水的融化時(shí)氣溫隨時(shí)間的變化規(guī)律，曉得晶體的融化、凝固特性，了解熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)的意義；
2．通過實(shí)驗(yàn)探究過程，幫助中學(xué)生了解晶體融化、凝固曲線的數(shù)學(xué)涵義，會(huì)從圖象中說明晶體融化、凝固過程的氣溫變化特性；
3．通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)熔化和凝固圖像分析，迸發(fā)中學(xué)生對(duì)自然現(xiàn)象的興趣，形成樂于探求生活現(xiàn)象的情感。
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】
1．實(shí)驗(yàn)名稱：冰的融化、水的融化實(shí)驗(yàn)
2．實(shí)驗(yàn)器材：自制“熔化融化演示器”、自制“低溫源”、燒杯、水、秒表
3．自制器材裝置圖：
圖1“熔化融化演示器”
圖2“低溫源”
【實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)思路】
1．教學(xué)重點(diǎn)：晶體的融化現(xiàn)象；晶體融化、凝固的特性。
2．教學(xué)難點(diǎn)：晶體融化、凝固時(shí)氣溫變化特性；晶體融化氣溫隨時(shí)間變化的圖象。
3．實(shí)驗(yàn)作用：中學(xué)生通過生活經(jīng)驗(yàn)常常覺得，物體放熱氣溫下降，吸熱氣溫增加，對(duì)于晶體融化、再融化時(shí)氣溫不變這一特性缺少感性認(rèn)識(shí)。通過讓中學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程，可以有效地幫助中學(xué)生認(rèn)識(shí)晶體的融化、凝固特性，進(jìn)一步了解晶體融化、凝固曲線的數(shù)學(xué)涵義，有效突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)。
4．教學(xué)策略：形成式教學(xué)策略，在班主任的引導(dǎo)下，中學(xué)生借助自制實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行自主探究活動(dòng)。
5．實(shí)驗(yàn)類型：中學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)。
【實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程】
1.探究冰的融化特性實(shí)驗(yàn)
班主任活動(dòng)
中學(xué)生活動(dòng)
中學(xué)生學(xué)習(xí)情況預(yù)測及應(yīng)對(duì)舉措
引導(dǎo)中學(xué)生提出問題。
提出問題：冰在融化的過程中有哪些特征？
引導(dǎo)中學(xué)生推測冰融化時(shí)氣溫變化及吸、放熱情況。
中學(xué)生提出猜測。
依據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，中學(xué)生很容易錯(cuò)誤地推測冰融化時(shí)氣溫漸漸下降，這并不影響探究過程及對(duì)探究結(jié)果的總結(jié)，反倒更能彰顯認(rèn)知沖突，加深對(duì)晶體融化特性的感知。
巡回指導(dǎo)中學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)。
中學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：
1.從“低溫源”中取出“熔化融化演示器”，觀察記錄體溫計(jì)示數(shù)和冰此時(shí)的狀態(tài)，并開始計(jì)時(shí)；
2.把“熔化融化演示器”放入25℃左右的水底，借助水給冰加熱，然后每隔半分鐘取出，觀察、記錄一次冰的氣溫和狀態(tài)，直至冰全部融化后2min。
此實(shí)驗(yàn)過程中，中學(xué)生須要觀察記錄的內(nèi)容較多，教材原有實(shí)驗(yàn)中為了讓冷水混和物氣溫均勻常常須要不斷攪拌，這對(duì)剛接觸化學(xué)學(xué)科的八年級(jí)中學(xué)生來說，難度較大。自制的“熔化融化演示器”簡化了中學(xué)生的操作過程，并能得到愈發(fā)理想的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，更好地幫助中學(xué)生在自主探究的基礎(chǔ)上得出實(shí)驗(yàn)推論。
介紹描點(diǎn)畫圖的技巧。
1.中學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用描點(diǎn)法勾畫冰的融化圖象；
2.通過數(shù)據(jù)記錄表格和圖象認(rèn)識(shí)到各時(shí)間段物質(zhì)的狀態(tài)和濕度變化情況。
中學(xué)生容易把整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)作冰的融化過程，班主任應(yīng)引導(dǎo)中學(xué)生按照物質(zhì)狀態(tài)確切地找出冰的融化過程，進(jìn)一步發(fā)覺冰的融化特性。
引導(dǎo)中學(xué)生依據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的剖析論證，總結(jié)出相應(yīng)的推論。
中學(xué)生總結(jié)推論：冰在融化時(shí)，氣溫不變，須要放熱。
對(duì)比冰的融化過程和融化前后濕度變化特性，與自己的猜測加以比較，通過認(rèn)知沖突，加強(qiáng)對(duì)化學(xué)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，有效突破教學(xué)難點(diǎn)。
2.探究水的融化特性實(shí)驗(yàn)
班主任活動(dòng)
中學(xué)生活動(dòng)
中學(xué)生學(xué)習(xí)情況預(yù)測及應(yīng)對(duì)舉措
引導(dǎo)中學(xué)生提出問題。
提出問題：水在融化的過程中有哪些特征？
按照冰的融化特性，引導(dǎo)中學(xué)生推測水融化時(shí)氣溫變化及吸、放熱情況。
中學(xué)生提出猜測。
依據(jù)對(duì)冰的融化特性的研究，中學(xué)生相對(duì)容易推測水融化時(shí)氣溫變化特性和吸、放熱情況。
引導(dǎo)中學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。
中學(xué)生在冰的融化實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借助自制的“熔化融化演示器”和“低溫源”設(shè)計(jì)水的融化實(shí)驗(yàn)方案，勾畫實(shí)驗(yàn)記錄表格。
因?yàn)橹袑W(xué)生借助自制學(xué)具早已完成了“冰的融化”探究實(shí)驗(yàn)，所以容易想到借助同樣的器材完成“水的融化”實(shí)驗(yàn)。
巡回指導(dǎo)中學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)。
1.觀察記錄體溫計(jì)示數(shù)和水此時(shí)的狀態(tài)，再把裝有水的“熔化融化演示器”放入“低溫源”中并開始計(jì)時(shí)；
2.以后每隔1min取出，快速觀察、記錄水的氣溫和狀態(tài)，直至水全部融化后2min；
實(shí)驗(yàn)中注意提醒中學(xué)生每1min觀察一次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
引導(dǎo)中學(xué)生按照物質(zhì)狀態(tài)確切的找出水的融化過程，進(jìn)一步發(fā)覺水的融化特性。
1.按照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用描點(diǎn)法勾畫水的融化圖象；
2.通過數(shù)據(jù)記錄表格和圖象認(rèn)識(shí)到各時(shí)間段物質(zhì)的狀態(tài)和濕度變化情況。
中學(xué)生將得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與“冰的融化”實(shí)驗(yàn)作比較，才能比較容易的發(fā)覺水的融化特性。
引導(dǎo)中學(xué)生依據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的剖析論證，總結(jié)出相應(yīng)的推論。
中學(xué)生總結(jié)推論：水在融化時(shí)，氣溫不變，須要吸熱。
此實(shí)驗(yàn)作為課堂實(shí)驗(yàn)的延展，幫助中學(xué)生對(duì)比冰的融化和水的融化特性的優(yōu)缺之處。
【實(shí)驗(yàn)說明】
“探究冰的融化特性”是蘇科版八年級(jí)數(shù)學(xué)教材中的一個(gè)重要探究實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)除了就能培養(yǎng)中學(xué)生的探究能力，同時(shí)培養(yǎng)中學(xué)生借助物理工具（函數(shù)圖象）剖析數(shù)學(xué)問題的能力。
課本中設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案存在四個(gè)缺陷：（1）把該裝置置于空氣中吸收熱量，放熱慢，實(shí)驗(yàn)時(shí)間太長；（2）冰是固體很難與體溫計(jì)充分接觸，另外冰的比熱容較小，從冰柜中取出后氣溫會(huì)很快下降，所以基本上得不到0℃以下的記錄；（3）因?yàn)槔渌旌臀锸覝夭痪鶆颍匀诨^程中檢測的氣溫不能穩(wěn)定在0℃；（4）借助這套裝置未能完成水的融化實(shí)驗(yàn)。
基于上述緣由我設(shè)計(jì)了該實(shí)驗(yàn)裝置，可用于中學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，并能較好地解決上述問題：（1）借助“水浴法”可以推動(dòng)冰的融化過程，減短實(shí)驗(yàn)時(shí)間；（2）課前，把自制的學(xué)具裝入“低溫源”（保溫杯中裝有“鹽冰”），可以讓冰的體溫保持在-10℃左右，并且能保持近1h的時(shí)間，完全可以滿足課堂教學(xué)的須要；（3）用塑膠注射器取代試管，借助兩個(gè)橡膠環(huán)固定濕度計(jì)，使體溫計(jì)玻璃泡在注射器中間不會(huì)左右搖擺。把體溫計(jì)的玻璃泡和水在注射筒內(nèi)融化成一個(gè)整體。因?yàn)樗苣z的彈性及橡膠環(huán)的可聯(lián)通性，可防止水融化過程中容積減小引起體溫計(jì)的受損，還可以保證在冰融化的過程中讓體溫計(jì)的玻璃泡與冰還能充分接觸。另外因?yàn)樗y的比熱容較小，所以選用水銀體溫計(jì)可以有效地降低檢測偏差，因而保證融化過程中氣溫保持0℃不變；（4）將裝有水的“熔化融化演示器”放入“低溫源”中，可以進(jìn)一步完成“水的融化”探究實(shí)驗(yàn)，便捷中學(xué)生對(duì)晶體融化、凝固規(guī)律進(jìn)行對(duì)比。
下邊介紹一下兩種自制器材的制做和使用方式：
自制“熔化融化演示器”
制做材料：
醫(yī)用一次性注射器（5mL）一支，橡膠環(huán)兩枚，水銀體溫計(jì)一支（阻值：－15℃～100℃）
制做方式：
溶化融化演示器
圖3
①把注射器針筒的針尖清除并封口，套在注射器桶上用于密封注射器中的水（如圖3所示）；
②取下注射器活塞后端的橡膠片，再打算一個(gè)同樣大小的橡膠片，兩個(gè)橡膠片中間打孔，制成固定濕度計(jì)的橡膠環(huán)；
溶化融化演示器
圖4
③將兩個(gè)橡膠環(huán)套在水銀體溫計(jì)上（兩環(huán)之間的距離約20mm）(如圖4所示)；
④將套有橡膠環(huán)的體溫計(jì)插入注射器，保證體溫計(jì)玻璃泡距離注射器桶側(cè)壁和頂部的距離相同（約5mm）；
溶化融化演示器
圖5
⑤往注射器中注入2—3mL水，使湖面低于體溫計(jì)玻璃泡5mm左右，蓋好封帽（如圖5所示）。
這樣一個(gè)“熔化融化演示器”就做好了（如圖6所示）
自制“低溫源”
制做材料：
保溫杯一個(gè)（除去杯蓋）、長圓形泡沫紙一張（長為保溫杯的高，寬為保溫杯的邊長）、圓形泡沫紙一張（半徑與保溫杯瓶蓋相同）
制做方式：
①利用膠水，將長圓形泡沫紙包裹在保溫杯周圍，以提高保溫療效；
②在方形泡沫紙中央鉆孔，孔徑與體溫計(jì)半徑相同，作為保溫蓋；
③保溫杯內(nèi)裝入“熔化融化演示器”和已融化的“鹽冰”碎塊（如圖7所示），下端蓋上保溫蓋。
兩種自制器材的使用方式：
①提前將“熔化融化演示器”豎直裝入冰柜冷藏室，使其中的水能均勻的在室溫計(jì)玻璃泡周圍融化，氣溫達(dá)到-10℃以下。上課前將“熔化融化演示器”放入“低溫源”中熔化和凝固圖像分析，將體溫計(jì)從保溫蓋孔中穿過并將保溫蓋蓋在保溫杯上，以降低保溫療效。因?yàn)椤胞}冰”的熔點(diǎn)在-10℃左右，所以它可以讓“熔化融化演示器”中冰的氣溫在1h內(nèi)都能保持在-10℃左右。做探究冰的融化實(shí)驗(yàn)時(shí)取出，讓它在水底放熱，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
②將裝有水的“熔化融化演示器”直接裝入“低溫源”中，讓它在其中吸熱，可探究水的融化特性，作為課堂實(shí)驗(yàn)的有效延展和拓展。
該裝置具有制做簡單、操作便捷，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象顯著，可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，具有實(shí)用價(jià)值和推廣價(jià)值。[1]
參考文獻(xiàn)：［1］龔云良．“探究冰的融化特性”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)．小學(xué)數(shù)學(xué)，2012，30（06）：22-23．
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