安徽省太和县第三中学(236600) 刘贺侠

“探究水沸腾时温度变化的特点”是人教版八年级物理上册第3章第3节“汽化和液化”中的一个探究实验。该实验主要探究的是水在沸腾时的温度特点，沸腾前及沸腾后水中生成气泡在上升过程中体积的变化规律，以及水沸腾过程中的吸放热情况。应该说，学生在这之前已经做了“探究海波熔化时温度变化规律”的实验，已经掌握了实验探究过程中的一些要点和实验的细节问题，这就为本节课需要做的这个“新”实验打下了基础。同时，通过对该实验的探究及相关问题的讨论，可以帮助学生解释大量生活生产中的与沸腾现象有关的实际问题，体现了新课程所倡导的物理课教学要“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。

1 教科书实验的不足

根据“探究水沸腾时温度变化的特点”实验总结的结论，可以很好的帮助学生解释生活中的相关现象。但是笔者发现，如果按照教科书设置的实验方案进行探究，会存在一些突出问题，这主要表现在以下几方面：①实验耗时太长，用酒精灯火焰加热烧杯中的水至水沸腾，即便火焰调得很大，也往往需要10 min左右的时间(遇到气温低的天气，需要的时间更长)，花费过多的时间烧水，影响后续内容的学习；②实验现象不明显，主要体现在沸腾前后水中生成气泡上升过程中体积变化规律的特点不明显；③水的沸点与气压的定性关系不能很好地展示，使得课堂效率不高。鉴于此，笔者对该实验进行了优化改进。

2 实验装置及实验方法的改进

2.1 减少加热时间的改进

对“探究水沸腾时温度变化的特点”这个实验，很多物理教辅资料也有减少加热时间的方法介绍，综合起来，大概有4种方法：①减少水的质量;②提高水的初温;③在烧杯上加1个盖子;④增大酒精灯的火焰。笔者认为这些方法虽然可行，但是并不能很好地缩短实验的时间，也不能使实验现象更明显。为此，笔者做了如图1所示的改进，具体如下。

用试管装水加热取代用烧杯装水加热。由于试管的横截面积比烧杯的横截面积小，这样，即便里面的水很深，水的质量也相对比较小，通常情况下，用酒精灯加热1 min左右的时间就可以将水烧开，大大节省了实验时间。同时，用试管装水加热时，水的深度较烧杯中要深得多。在烧杯内装水加热时，为了缩短加热时间，水的深度通常只有3 cm左右，加热过程中形成的气泡，刚发现在水中上升，很快就已经到达水面了，根本看不清气泡在上升过程中体积大小的变化规律。而试管中水的深度较大，可以达到10 cm左右，实验过程中(包括水在沸腾前和水的沸腾过程中)可以非常明显地观察到气泡在水中上升过程中体积的变化规律。

图1 水沸腾时温度变化的特点实验改进装置

改进实验所需的器材分别是：铁架台、酒精灯、打火机、橡胶塞、温度计。

改进实验的步骤：

(1)如图1所示，组装好实验装置(用橡胶塞和夹子固定住温度计的目的是防止水沸腾的过程中温度计与试管壁碰撞)。

(2)点燃酒精灯，观察水沸腾前后水中生成气泡上升过程中体积大小变化规律，记录时间与温度计的相应示数，观察水沸腾时温度变化特点。

改进后的优点：实验时间更短，实验现象更明显。

2.2 沸点与气压定性关系实验的改进

教科书中“小资料”虽然介绍了标准大气压下各物质的沸点，但是并没有说明水的沸点与气压有着怎样的关系，而在后续教学中学生又必须了解水的沸点跟气压的定性关系。为了帮助学生更好地理解这一知识点，笔者对上述已经改进的实验进行再次改进，改进装置如图2所示。

(a) (b)图2 沸点与气压定性关系实验改进装置

实验器材：铁架台、酒精灯、打火机、橡胶塞、温度计、玻璃弯管、橡胶管、注射器、气球。

实验步骤：

(1)将插有温度计与玻璃弯管的橡胶塞盖在装水的试管口，如图2(a)所示，玻璃弯管的外端紧套气球，注意橡皮塞应塞紧。点燃酒精灯观察气球的变化以及水沸腾时温度计的示数，根据实验现象和记录的数据即可总结水的沸点与气压的定性关系规律(应选择劲度系数较大，容积稍小的气球，这样在气球体积变化过程中水面上方压强的变化更为明显)。

(2)停止加热，水沸腾停止之后，让学生观察水中有无气泡生成。之后将气球取下，用橡皮管连接注射器与玻璃弯管的外端，如图2(b)所示，缓慢向外抽气的同时，让学生观察水中的情况(会有大量气泡生成)，并记录温度计的示数，进一步总结和完善水的沸点与气压的关系结论。

改进后的优点：帮助学生直观感知沸点与气压的关系。

改进实验所需器材较少，操作方便。与教科书中的探究水沸腾过程中温度特点的实验相比，改进后的实验，不仅明显缩短了烧水所用的时间，能够腾出更多的时间用于后续内容的教学，而且实验现象非常明显。学生可以直观地观察到水沸腾前后生成的气泡上升过程中体积的变化规律，根据实验现象总结水的沸点与气压的定性关系。