“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”的实验改进与设计

邵忠芳

摘 要：“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”是学习燃料的热值之前一个很重要的铺垫性实验，很多老师认为该实验简单，往往采用讲解的方法一带而过。由于学生缺乏生活体验，需要用分组实验来体验。笔者经过深入研究得出了较好的解决方案。

关键词：燃料；燃烧；酒精；碎纸片；质量；热量

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）1-0062-2

1 实验教学设计思路

燃料燃烧放出热量的多少不便于直接测量，我们采用的是转换法，让质量相等的燃料完全燃烧时放出的热量被质量相等的水来吸收，通过温度计示数上升的多少来反映燃料放热本领的强弱：温度计示数上升得越多，说明这种燃料的放热本领越强，即这种燃料的热值越大。

2 实验在教材中所处的地位和作用

1.地位：该实验是苏科版九年级物理第十二章第四节的内容，热值概念是教学中的一个难点。不同燃料放热本领是否相同呢？同学们对于这个问题的答案比较陌生，因为他们平时对燃烧现象观察得比较肤浅，缺乏体验和思考，很有必要通过亲自动手实验来证实。本实验的探究过程对学生深入地理解热值的概念有着很重要的作用。

2.作用：

（1）该实验需要学生运用控制变量法和转化法来设计对照实验进行比较，培养学生学会设计对照实验的方法和能力。

（2）通过实验的观察和分析，学生能较好地理解不同燃料完全燃烧时的放热本领是不同的结论，为热值这一概念的得出减小了教学的难度。

3 实验方案的改进及评价

3.1 课本实验呈现及不足之处分析（如图1所示）

1.课本实验呈现

用天平测量出10 g酒精和10 g碎纸片，将其分别放入两个燃烧皿中，点燃后对质量相等的水（约200 g）加热，使酒精和碎纸片充分燃烧。记录加热前后两支温度计的示数（如表1所示）。

2.不足之处

（1）实验器材方面：

①实验所用的容器是烧杯，烧杯没有用专门的夹子来固定，学生在实验过程中很容易碰翻而存在被热水烫伤的隐患。

②所用烧杯体积太大，所盛液体与空气的接触面积也较大，导致蒸发相对较快、散热较多。如果想节省课堂时间而减少燃料的质量，会容易造成温度计示数上升不太明显，而影响实验结论的得出。

③为了使烧杯受热均匀，烧杯下面垫石棉网，但是石棉网先要吸收一部分热量后继续吸热，才能将热量传给烧杯，会浪费时间和燃料。

（2）燃料选择方面：

①燃料质量的选择：10 g酒精和10 g碎纸片燃烧的时间太长，课堂花费的时间太多。

②燃料中的碎纸片在燃烧过程中很难做到完全燃烧，使放出的热量明显减少；而酒精的燃烧程度要远远优于碎纸片，这样不具有可比性。而且碎纸片在不完全燃烧中会产生大量烟雾和气味，会污染教室环境。

③酒精是一种容易蒸发的物质，对于事先准备好的相等质量的酒精和碎纸片，碎纸片的质量不会改变，但酒精容易蒸发，导致实验开始时，酒精和碎纸片的质量已经不相等了，很难做到控制燃料的质量相等。

3.2 实验改进及其优点（如图2所示）

1.实验器材方面

（1）将烧杯改为吸热面较大的圆底烧瓶，并用夹子夹住圆底烧瓶的颈部，不仅安全而且不易碰翻，减小学生被热水烫伤的危险。

（2）较小的烧瓶口减小水与空气的接触面积，从而减少了蒸发和散热，还节省了燃料和加热时间。

2.燃料选择方面

（1）燃料纸的种类的选择：用餐巾纸揉成蓬松的多个小纸团来代替碎纸片，因为餐巾纸比较蓬松，燃烧比较充分，不会因为像碎纸片一样不完全燃烧而放出的热量少，还会产生气味和很多烟雾而污染教室环境。添加餐巾纸团时，可采用逐个添加的方法，防止燃烧的中断。

（2）燃料质量的选择：选3 g酒精和3 g餐巾纸团燃烧就能使温度计的示数变化比较明显，而且还节省了燃料。

（3）燃料酒精的保存：为了减少酒精蒸发，可将酒精放在注射器中。酒精密度是0.8 g/cm3，用量筒事先量好酒精约3.75 mL，即为3 g。实验时再将酒精从注射器中缓缓注入燃烧皿，防止溅出，这样能较好地控制，使燃料的质量相同。

4 实验效果及评价

（1）器材優化简便；

（2）实验安全省时；

（3）效果直观明显。

参考文献：

[1]唐焕芳，段一高.创设物理探究情境，培养学生探究思维[J].物理教学探讨，2002，20（2）：9-10.

[2]谢敏华.浅谈高中物理实验探究性教学[J].物理教学探讨，2009，27（3）：70-72.

（栏目编辑 王柏庐）