“热在水中的传递”实验改进

原实验不足之处

五年级《热在水中的传递》一课中，教材设计了两个探究活动：一是加热试管中的水，为了观察到水的流动方向，可向试管中加入感温变色粉末；二是加热大烧杯中一侧的水，加热前用滴管往烧杯中注入两滴红墨水。在教学实践中我发现，加热试管中带有感温变色粉末的水时，由于实验现象很快，学生可以捕捉到热水向上流动的现象，但很难捕捉到冷水向下流动的现象。加热有红墨水的烧杯中的水时，由于红墨水本身会扩散且加热后很快一整杯水就变红了，即使学生操作得再好，基本上也只能看到一次热对流的路径，很难理解循环流动，也不能直观地看到向下流动的是冷水。

实验材料

感温粉末、海藻酸钠粉末、乳酸钙粉末、水、酒精、高硼硅玻璃杯、三脚架、酒精灯、点火枪等。

实验改进

为了更好地帮助学生理解“热对流”，针对教材中实验材料的不足，我自制了一种材料，命名为“感温变色球”。为了让实验现象更明显，我采用了可明火直接加热的高硼硅玻璃杯替代需要垫石棉网的烧杯（如图1）。

感温变色球的制作：取2 g感温变色粉末，先用少量酒精溶解，溶解后加入清水至200 mL。在200 mL的感温粉末溶液中加入2 g海藻酸钠粉末，搅拌直至完全溶解。另取一容器，注入500 mL清水并加入10 g乳酸钙粉末，搅拌至溶解。将海藻酸钠溶液用注射器滴到乳酸钙溶液中，沉淀成球形后就捞出来，并过清水。需要注意的是，时间不可太长，时间一长，感温变色球就会变成实心的。制作好的感温变色球可用少量水保存，以便重复利用。

实验操作

向高硼硅玻璃杯中加入少量感温变色球铺满杯底，加入半杯水；放置好三脚架，并将高硼硅玻璃杯置于三脚架上；点燃酒精灯，加热高硼硅玻璃杯底部中心位置；观察感温变色球的颜色变化及流动路径。

实验优点

学生能很明显地观察到感温变色球变色后向上流动，到水面后往旁边扩散，又向下流动到杯底，并逐渐变回原来的颜色。由此，学生能很清楚地明白，向上流动的是热水，向下流动的是冷水（如图2）。流下来的感温变色球又会被加热，重复之前的运动路径。由此，学生也能自然而然地理解热对流是一个不断循环的过程。