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“探究水的沸腾”实验:反思与重构

2021-10-15刘旭

物理教师 2021年9期
关键词:实验

刘 旭

(首都师范大学附属苹果园中学分校,北京 100144)

1 传统教学中的逻辑循环

传统“探究水的沸腾”实验教学中,使用酒精灯对水加热,并用温度计测量水温,当水温较高时(一般取80℃或90℃)开始每隔一段时间(一般取30 s)记录一次温度计示数,并将其绘制成如图1所示的图像.然后将水温保持不变的过程定义为沸腾,又得出“沸腾时水温保持不变”的结论,造成逻辑循环.

图1 沸腾的温度-时间图像

其实,从上述实验现象中只能分析得出“水持续加热,最终温度保持不变”的结论,而将沸腾的概念与之建立联系,则有待商榷.

2 沸腾的判断标准

在实验中,持续对水加热,会观察到3种气泡现象:(1)首先,可以观察到容器底部和温度计处会逐渐产生一些微小的气泡,并且气泡基本保持静止,如图2所示,这是溶解于水中的空气受热析出而产生的气泡;(2)当加热一段时间后,可以观察到容器底部有气泡持续产生,但气泡在上升过程中体积逐渐减小,如图3所示;(3)再继续加热一段时间后,可以观察到容器底部持续产生的气泡在上升过程中体积逐渐增大,如图4所示.

图2 空气析出

图3 开始沸腾

图4 完全沸腾

传统教学中,普遍认为现象(2)这一段时间内水并未处于沸腾状态.究其原因,在于此状态下的水温仍处于上升之中,若认为此时水沸腾了,则与“水沸腾时温度不变”的结论相悖.而这正是用结论指导实验,导致逻辑循环的根本原因.

蒸发是只发生在液体表面的汽化现象,水内部……

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