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提高实验教学效果的一点尝试
——探究水（盐水）凝固规律的实验教学
一、 从教学中提出问题
1. 怎样在常温下使水凝固？如何观察水凝固时的温度变化？
怎样在常温下使水凝固？这个问题看起来很简单，可是要在水凝固过程中让学生观察和记录其温度变化规律那就不容易了。
我在教学过程中找到了一种简单有效的实验方法，可以利用身边随处可见的废旧材料进行这个实验。
2. 实验方法：
第一步，先制作“能保持低温的冰瓶”。
在饮料瓶B 内插入
玻璃试管A ，试管的直径与饮料瓶B 的瓶口内径一致，刚好能插入且不漏水。
AB 之间加入饱和盐水，试管A 是空的，这就是冰瓶。
如图（1）所示。
把冰瓶放入冰箱中冷冻，经五、六个小时以后从冰箱中取出，饮料瓶中的饱和盐水可以达到零下24℃左右，且完全凝固。
饱和盐水的凝固体熔点在零下15℃左右，所
以冰瓶就可以保持零下15℃左右。
第二步，探究水凝固时的温度变化规律。
从冰箱中取出低温
冰瓶，在试管A 中加水并迅速插入温度计，且设法固定温度计。
冰瓶大量吸热，使试管中的水很快凝固，那么水凝固时其温度变化规律可以由温度计显示出来。
同学们通过观察记录温度计的示数变化来探究水凝固规律。
如图（2）所示。
此方案还存在两个问题：①水凝固时间太长，②温度计破裂。
A B （2）
B A
图（1）
二、改进实验，提高实验效果
（1）如何使冰瓶保持更低的温度？
为了保证实验效果，要求冰瓶能够长时间保持低温零下10℃以下。
这需要使冰瓶中的液体，在-15℃至-20℃时凝固，对比实验发现饱和盐水在零下10-15℃时会完全凝固。
那么饱和盐水的凝固体熔化时可以保持零下10-15℃。
为了降低饱和盐水的凝固点更低，我尝试在饱和盐水中加入酒精，以此进一步降低饱和盐水的凝固点。
加入15%左右的酒精后凝固点可以达到零下20℃左右。
（2）如何减少实验时间？
实验装置中的水完全凝固需要一定的时间，装置中水少凝固时间也少，水多凝固时间就长。
对比发现：普通试管内可以装20-30克水，45分钟内难以完成实验；6-8克水，实验时间约为15-24分钟；2-3克水，探究凝固实验时间需要5-8分钟；如果试管中只装2-3克水，温度计与试管壁之间空隙很小，温度计的玻璃泡与试管壁极易相碰，造成温度计示数不准确，这就需要将温度计用乳胶管固定在试管之中如图（4）所示。
图（4）
（3）如何解决温度计玻璃泡破裂的问题？
水凝固时体积膨胀，极易使试管A中的温度计的玻璃泡破裂而损坏，如何减少温度计的损坏？本人在实验中选用有弹性的透明塑料管代替小试管进行实验从而解决了温度计损坏这个问题。
用金属螺丝封闭透明塑料管的一端，
可以减少实验中的误差。
如图（5）
实物照片如图（6）所示。
三、操作非常方便的实验装置
按照图（5）的思路，我制作了操作非常方便的实验装置。
实验时在冰瓶的试管A 中加入酒精，（冰瓶在冰箱中冷冻，试管中的酒精不会凝固），我们把如图（6）所示的装置插入试管A 的酒精中，就可以探究水的凝固规律，冰的熔化规律，测定水、盐水的凝固点，等。
三、实验项目及实验方法
1．探究水凝固时温度变化规律
将能保持低温的冰瓶（雪碧瓶+饱和盐水）放入冰箱冷冻
4、5小时后，取出包上保温材料后发给学生，实验时将“实
验装置”图（6）插入能保持低温的冰瓶中，如图（7）所示，
让学生注意观察“实验装置”中的温度计示数变化，记录温度，填写表格、分析数据、总结出水的凝固特点并画出水的图6
B
（7）
套上乳胶管减少热传递
图（6）
透明塑料管 密封软胶管 图（5）
凝固图像。
2．探究冰熔化时温度变化规律
完成水的凝固实验后，将“实验装置”取出，此时“实验装置”中的水已完全凝固且温度低于零度（通常为-6℃），取出后让学生观察“实验装置”的温度变化，记录温度，填写表格、分析数据、找出冰的熔化特点并画出冰的熔化图像。
“实验装置”还能直接放入冰箱中冷冻，待其中的水完全凝固后取出，发给学生，让学生观察“实验装置”的温度变化，记录温度，填写表格、分析数据、找出冰的熔化特点并画出冰的熔化图像。
3.在“实验装置”中加入盐水等液体，利用上述方法可以探究盐水的熔化和凝固规律。
4. 利用上述方法探究盐水的凝固点、等。
四、制作方法
在一段透明塑料管内用软胶管固定一支温度计如图（5A ），在另一端用金属和软胶管做成塞子密封管口，在管内封闭2-3g 水，这就做成了“探究冰熔化、水凝固规律的实验装置”如图（5B ）。
透明塑料管 图（5A ）
套上乳胶管减少热传递
图（5） 用金属螺丝做塞子
五、实验中的可能出现的问题和对策
1. 在探究水凝固时，测不到0℃以下
原因主要是①能保持低温的冰瓶中的制冷液体温度不够低，②能保持低温的冰瓶隔热措施不好，③所选透明塑料管太粗，“实验装置”中的水过多。
解决方法：①使能保持低温的冰瓶中的制冷液体温度更低，选用制冷效果更好的冰箱，制冷时间还要更长一些。
②实验时能保持低温的冰瓶从冰箱中取出时要及时使用，用隔热性能好的材料包裹，以减缓了热传递，也可以增加能保持低温的冰瓶中的制冷液体质量。
③控制“实验装置”中的水量：所选透明塑料管不能太粗，“实验装置”预留空间不要太大，以保证“实验装置”中的水不超过5克。
2. 在探究冰熔化时，熔点偏高2℃；探究凝固时凝固点偏低-2℃。
原因是①热传导途径不当造成，这是环境温度高，空气中热量沿温度计传给低温冰水混合物，所以温度计所测的温度高于0℃②煤油温度计不灵敏。
解决方法是：①在“实验装置”B的另一端加金属塞，改变传热途径。
使“实验装置”中的冰在熔化时从金属塞上吸热，凝固时从金属塞上放。
热另外熔化实验时不要用手直接拿温度计，以减少从温度计上的导热，减少熔点测量误差。
②更换水银温度计可以解决上述问题。
对比实验发现使用水银温度计测量误差小，煤油温度计误差最大。
使用煤油温度计以后在探究冰熔化时，熔点偏高约2℃；探究凝固时凝固点偏低约-2℃。
所以，煤油温度计不能使用。
以上是本人在教学过程中的点的经验和教学感受，水平有限，欢迎批评指正。
