探究物质的熔化和凝固的实验改进

吴爱华

(海安县李堡镇初级中学 江苏 南通 226631)

物理实验是学生感受物理思想、领悟物理科学精髓的最主要、最有效的途径之一，让全体学生参与并自主完成相关物理实验是教材编撰者及物理教师的努力目标，《物理》八年级上册第二章第3节“熔化和凝固中探究熔化和凝固的特点”是初中物理教学中比较难做的实验之一，许多教师都把这个实验改成了演示实验．原因是该实验的目的是使学生通过对固体熔化过程的观察,总结出晶体和非晶体的熔化特点,会区分晶体和非晶体．然而,该实验中要控制晶体达到熔点继续吸热而温度不变是困难的．非晶体吸热温度不断上升,状态逐渐变软,如何让学生感受到这一特点也是比较困难的．物理教材前后将晶体熔化实验材料的选择演变从萘到海波再到冰,目的就是解决这2个关键问题,而这2个关键问题不解决,该节课就难以成功．但该实验做的结果都不理想,怎样突破这个难点,笔者也尝试作了一些探讨，下面就选材优势作分析，并说明笔者用低熔点的合金做晶体熔化实验材料的理由．

在用萘做熔化实验时，水温很高，增加了实验的不安全因素，实验室里充满了浓浓的气味，学生闻了之后很不舒服，影响了实验的正常操作．同时，萘作为一种对人体造血系统毒性很强的化工原料，国家法规已禁止用于日用品的制造，因此，萘用于物理实验，还容易造成师生的身心伤害，另外实验的操作要求比较高，萘的纯度，温度计的玻璃泡的放置位置，试管浸在水中的深度，搅动器何时开始搅动，任一环节稍有差失，都可能导致实验的失败．

在用海波做熔化实验时，海波的化学性质不稳定，易与空气中氧气、二氧化碳、水发生化学反应，在温度升高时又容易分解，在做海波熔化实验时，常因海波的纯度不高而导致实验失败．在实验的操作中对初始水温要求较高，水温过低，因加热时间长海波失去结晶水，使实验失去可信度，水温过高，则因海波的热导性较差，各部分温差大而造成实验结果不能令人满意，

在用冰做熔化实验时，操作是简单易行,但准备工作较难；只能做冰的熔化实验，实验中温差不易控制，由于冰是热的不良导体，传热不方便，实验现象不明显，并且不能做水的凝固实验．

笔者认为熔化和凝固实验的材料选用标准是，材料加热不应该分解，比热、熔解热较小，热的良导体，熔点最好在40～100 ℃之间，最好无毒副作用等．最好能做学生分组实验,因为演示实验可见度不高,笔者经过仔细筛选选用低熔点 (70 ℃左右)的合金做实验材料,它比武德合金寻找方便,且价格低廉,该合金200元左右1 kg,每组实验大约35 g左右,既能做凝固实验，又可多次使用．

具体实验器材的选择及操作过程如下.

材料准备：35 g左右低熔点的合金小颗粒，小试管，两支温度计(-10～100 ℃)，铁架台，加热器(酒精灯)等.

实验过程：把35 g左右合金碎片放入小试管内，进行“水浴法”加热，装置如图1所示．

图1 “水浴法”加热装置

注意温度计液泡位于合金碎片中间偏下，加热至熔化状态，应调整温度计使其没在合金中．注意控制内外两支温度计的示数差始终保持在3 ℃左右至全部熔化，再加热至内外温度计示数基本相等,移开酒精灯，让合金在水浴中自然冷却，也冷却至内外温度计示数基本相等．

优点：器材简单，费用低；效果较理想，若恰当控制，熔化、凝固现象明显，不但可观察到熔点，也可观察到凝固点，熔点及凝固点持续时间达3～5 min.

实验记录：低熔点合金的熔化和凝固实验记录如表1.

表1 低熔点合金的熔化和凝固实验数据

根据实验记录画出低熔点合金的熔化和凝固图像．

目前存在问题：实验中小试管经常容易破裂，实验中测的熔点为70 ℃，而凝固点为69 ℃存在“过冷”现象．

以上是本人对熔化凝固实验的一些看法，因为实验条件及时间问题，做了以上几个实验，实验中的问题可能没有完全暴露，有待以后再做深入的探究．