常溫常壓下測(cè)定水的沸點(diǎn)的探究性實(shí)驗(yàn)研究

一、課題來(lái)源

物理老師正按物理教科書中的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行用酒精燈和溫度計(jì)測(cè)量燒杯中水的沸點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)演示，但實(shí)驗(yàn)測(cè)得水的沸點(diǎn)是94℃。在教科書上明明寫著：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，這是什么原因造成的呢？物理老師解析說(shuō)是由于大氣壓的影響和溫度計(jì)誤差造成的。我們決定研究究竟哪個(gè)因素影響最大？

二、探究過(guò)程

1．提出問(wèn)題

我們首先按照物理教科書上的實(shí)驗(yàn)要求，仔細(xì)檢查實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程及讀數(shù)規(guī)范要求，都沒有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，又選擇其他品牌的酒精溫度計(jì)重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與前面相同。為什么測(cè)量出水的沸點(diǎn)都是94℃呢？

2．猜想

通過(guò)分析認(rèn)為大氣壓、溫度計(jì)在燒杯中的不同位置和燒杯本身形狀，這三個(gè)因素有可能影響水的沸點(diǎn)測(cè)定的準(zhǔn)確性。

3．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

通過(guò)在不同位置高度以及同一高度在晴天與雨天條件下對(duì)水的沸點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，所測(cè)得的水的沸點(diǎn)差異不明顯，所以大氣壓對(duì)水的沸點(diǎn)測(cè)定的影響，不是本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差的主要因素。同樣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)也排除了溫度計(jì)的下端的水銀球部分在水中的位置而導(dǎo)致水的沸點(diǎn)測(cè)量不準(zhǔn)確的可能。

余下只有一個(gè)因素，就是燒杯，那么是否是由于在實(shí)驗(yàn)中使用了燒杯這個(gè)不合理的測(cè)量裝置而造成水的沸點(diǎn)的測(cè)量誤差呢？為了驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)，我改用不同容量的燒杯和圓底燒瓶進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：使用不同容量的燒杯測(cè)量出水的沸點(diǎn)結(jié)果差異不大，而使用燒杯和燒瓶的實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異明顯，而且使用燒瓶測(cè)量出水的沸點(diǎn)剛好為100℃。

4．分析與論證

燒杯和燒瓶的主要差異在口的大小不同和瓶頸的長(zhǎng)短不一樣，通過(guò)比較可以看出燒杯較燒瓶容易散熱。溫度計(jì)的原理是熱脹冷縮，玻璃泡中的酒精會(huì)隨水溫的升高而膨脹，沿著毛細(xì)管上升。而燒杯中溫度計(jì)有2／3部分露在空氣中，所以在酒精上升過(guò)程中與周圍的冷空氣發(fā)生熱交換，使最終的讀數(shù)產(chǎn)生誤差。而燒瓶一方面口小，另一方面瓶頸較長(zhǎng)，溫度計(jì)只有1／4部分露在空氣中，所以熱傳遞對(duì)讀數(shù)產(chǎn)生的誤差較小，能夠準(zhǔn)確測(cè)量出常溫常壓下水的沸點(diǎn)的值。

5．結(jié)論

由于物理教科書上的演示實(shí)驗(yàn)使用的燒杯的散熱效應(yīng)，使溫度計(jì)受周圍空氣的影響而造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正確。改用保溫性能較好的燒瓶以后，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的水的沸點(diǎn)為100℃，與教科書上的結(jié)論一致。所以，建議做這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，改用不易散熱的圓底燒瓶或在燒杯口的上方套一只塑料袋，這樣才能獲得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

三、小結(jié)與反思

我們?cè)诶蠋煹奶崾竞椭笇?dǎo)下開展這次活動(dòng)，分析歸納得出結(jié)論，今后對(duì)課本的實(shí)驗(yàn)敢于質(zhì)疑，挑戰(zhàn)權(quán)威，加深對(duì)知識(shí)的理解和鞏固。

四、提出新的問(wèn)題

對(duì)于課本的同類實(shí)驗(yàn)我們準(zhǔn)備進(jìn)行探究，拓展思路，多方驗(yàn)證其的精確性，為今后老師實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性提供依據(jù)。

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/chuzhong/341781.html

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