“测定食物中的能量”实验装置的改进

何永全

(广东省广州市黄埔区九佛中学 510700)

“测定某种食物中的能量”是人教版《生物学》七年级下册中安排的学生探究实验，这个实验主要通过引导学生在自己提出探究问题的基础上，动手操作来增强感性认识，加深对所学知识的理解。在实施教学的过程中，发现教材上介绍的实验装置存在一定不足。故笔者尝试对探究测定食物中的能量实验装置进行了改进。

1 实验装置的设计与制作

1.1 实验器材 核桃(称量好)、废弃的易拉罐、解剖针、三脚铁架、石棉网、试管夹、温度计、锥形瓶(100 mL带刻度)、量筒、单孔橡皮塞、蜡烛、打火机。

1.2 装置制作(图1) ①将易拉罐的面盖彻底剪掉(尽量只剪掉面盖,图1A)；②离底部高2 cm处，根据三脚架的形状对称剪三个3 cm×3 cm的缺口(提供足够的氧气，使核桃完全充分燃烧，图1B)；③用剪刀将易拉罐壁分别剪开，然后将剪开的罐壁面呈放射状扒开，固定在三脚铁架上(图1C、D、E)；④用带单孔的橡皮塞固定温度计，温度计插入单孔的橡皮塞固定后，塞在锥形瓶口处，既能固定温度计，也可以防止温度计接触到瓶底影响实验效果和加热时防止瓶内水分热量的散失(图1F)；⑤在三脚铁架上放置石棉网，锥形瓶放在石棉网上，用试管夹夹在锥形瓶颈部，避免挪动锥形瓶时烫伤手部。

2 实验操作

图1 实验装置制作步骤

准备好实验用的简易装置后，用天平称出核桃质量；用量筒取50 mL水倒入锥形瓶内，并放入固定好的温度计(注意温度计的下端要进入水中，不能直接接触瓶底);测定并记录水的温度T1;取核桃插在解剖针上，用蜡烛点燃后迅速移至锥形瓶下方;待核桃完全燃烧后，测定并记录锥形瓶内的水温T2。

重复做3次。注意：换水时要等锥形瓶的温度下降后，才能进行第二次实验。

3 数据计算

取三次实验的平均值计算食物所释放的能量。根据常态下，1 mL水升高1℃，需要吸收4.2J热量的 原理，计算公式：释放能量=水量×温差×4.2 J 。

4 反思

(1)教材上提供的方法，点燃的花生米在开放的>环境下直接燃烧，热量散失比较多，而且学生不能感知散失的热量。本装置将核桃放在易拉罐这个相对有限的空间内燃烧，减少热量的散失。

表1 核桃燃烧所释放出来的能量计算

(2)教材上的锥形瓶口是敞开的，热量损失多。改成用单孔橡皮塞塞紧锥形瓶口，这样既可以减少热量散失，同时也可以固定温度计，还可以防止温度计触碰锥形瓶底，影响数据精确性。

(3)教材上介绍的实验用水30 mL太少，可能有部分学生的温度计下端不能完全进入水中或接触瓶底，测量的温度就会有误差；同时，食物燃烧很容易会使30 mL水沸腾，无法测得整粒花生米所放出的热能。经过多次实验，水量宜在50 mL，既可以防止以上问题的发生，又可以保证燃烧后水温升高约25℃～45℃，达到预期效果。