第 七 讲 教 材 问 题 实 验 研 究 6.1 问 题 实 验 的 提 出 科 学 教 材 中 的 实 验 编 制, 大 部 分 选 用 的 是 理 化 生 学 科 中 的 经 典 实 验, 此 类 实 验 是 在 长 年 累 月 的 反 复 实 践 中 获 得 ; 其 次 部 分 实 验 是 通 过 专 家 根 据 经 典 实 验, 为 了 配 合 教 学 要 求 进 行 实 验 简 化 或 改 良 而 设 计 的, 一 般 实 验 结 果 都 在 预 期 范 围 之 中 但 是, 由 于 种 种 原 因, 在 按 照 教 材 的 实 验 设 计 进 行 实 验 的 过 程 中 也 常 常 会 出 现 无 法 顺 利 进 行 实 验 或 实 验 结 果 与 预 期 结 果 不 一 致 的 现 象, 我 们 称 之 为 问 题 实 验 其 中 主 要 包 括 两 种 情 况 : 实 验 疑 难 和 实 验 异 常 6.2 实 验 疑 难 所 谓 实 验 疑 难 是 指 教 材 编 排 中 缺 少 实 验 方 法 的 指 导, 或 实 验 设 计 不 够 完 善, 亦 或 按 照 教 材 给 出 的 实 验 方 法 步 骤, 使 用 教 材 编 排 的 实 验 装 置 器 具, 不 易 成 功 或 达 不 到 预 期 目 的, 甚 至 存 在 安 全 隐 患 的 实 验 6.2.1 缺 失 必 要 的 实 验 指 导 导 致 的 实 验 疑 难 1 实 验 简 介 : 牛 津 上 海 版 科 学 七 年 级 第 一 学 期 第 11 章 感 知 与 协 调 活 动 11.12 利 用 光 学 仪 器 开 阔 视 野 教 材 要 求 学 生 掌 握 平 面 镜 成 像 的 规 律, 涉 及 到 以 下 四 方 面 的 内 容 : (1) 像 在 镜 后 形 成, 与 镜 子 的 距 离 正 好 等 于 成 像 物 与 镜 子 的 距 离 ; (2) 像 的 大 小 和 成 像 物 一 样 ; (3) 像 是 正 立 的 ; (4) 像 与 成 像 物 左 右 互 换 2 存 在 问 题 : 教 材 编 排 中 要 求 学 生 得 出 上 述 四 个 结 论, 但 又 没 有 给 出 实 验 的 方 法 依 据 学 生 的 年 龄 特 点 和 前 在 知 识 水 平, 以 上 平 面 镜 成 像 的 规 律 中,(3) 与 (4) 学 生 通 过 平 日 照 镜 的 生 活 经 验 是 可 以 得 出 的, 而 (1) 和 (2) 两 个 规 律 的 获 得 显 然 有 些 勉 为 其 难, 相 反, 认 为 平 面 镜 中 的 像 比 成 像 物 小 的 还 大 有 人 在 3 建 议 方 案 : 科 学 课 程 倡 导 从 学 生 被 动 地 接 受 知 识 向 主 动 地 科 学 探 究 方 向 发 展, 重 视 学 生 探 究 过 程 的 体 验 探 究 能 力 与 方 法 的 培 养 因 此 建 议 此 实 验 可 采 用 学 生 分 组 探 究 的 形 式, 让 其 自 行 得 出 结 论 具 体 方 法 如 下 : 实 验 器 材 : 两 粒 大 小 一 样 的 棋 子 ( 建 议 用 国 际 象 棋 或 跳 棋 ) 一 块 平 板 玻 璃 一 张 大 的 白 纸 彩 色 笔 若 干 实 验 步 骤 : (1) 白 纸 平 铺 于 桌 面, 将 平 板 玻 璃 竖 直 放 置 在 白 纸 中 央 ; (2) 将 棋 子 A 竖 直 放 置 在 玻 璃 前 方, 棋 子 B( 像 的 替 身 物 ) 放 置 在 玻 璃 后 方, 移 动 位 置 使 其 与 棋 子 A 的 像 重 合 ; (3) 观 察 并 比 较 棋 子 B 与 棋 子 A 的 像 的 大 小 ;
(4) 在 白 纸 上 标 记 出 玻 璃 棋 子 A B 所 在 的 位 置 并 连 线 ; (5) 分 别 测 量 棋 子 A B 到 玻 璃 的 距 离 以 及 与 玻 璃 的 夹 角 ; (6) 改 变 棋 子 A 的 位 置, 重 复 上 述 步 骤 2 3 次, 并 用 不 同 颜 色 的 笔 进 行 标 记 4 注 意 事 项 : (1) 用 玻 璃 替 代 平 面 镜 进 行 实 验 的 原 理 要 跟 学 生 简 要 说 明 可 以 告 诉 学 生 : 由 实 际 光 线 会 聚 而 成 的, 能 够 用 光 屏 接 收 到 的 像, 我 们 叫 它 实 像, 如 小 孔 成 像, 像 是 有 光 线 投 射 到 光 屏 上 形 成 的 投 影 仪 投 射 到 银 幕 上 的 像 电 影 院 放 映 机 投 射 到 银 幕 的 像 树 林 里 地 面 上 圆 形 的 小 光 斑 是 太 阳 的 像 等 等 而 平 面 镜 的 背 面 有 一 层 漆, 光 线 是 不 能 透 射 过 去 的, 所 以 平 面 镜 成 的 像 是 光 屏 接 收 不 到 的, 不 是 真 实 光 线 相 交 而 成 的 像, 叫 作 虚 像 我 们 看 见 物 体 ( 棋 子 ) 在 平 面 镜 内 成 的 虚 像 是 由 于 物 体 射 出 光 线 ( 或 反 射 ) 经 过 镜 面 的 反 射 进 入 人 眼 的 要 同 时 观 察 到 这 一 虚 像 和 它 的 替 身 物 体, 必 须 要 让 物 体 通 过 镜 面 的 反 射 光 线 和 替 身 物 射 出 的 光 线 都 能 进 入 人 眼, 而 镜 后 的 替 身 物 射 出 的 光 线 被 涂 在 平 面 镜 后 面 的 漆 挡 住, 无 法 透 过 平 面 镜 进 入 人 眼, 所 以 需 把 平 面 镜 换 成 平 板 透 明 玻 璃 进 行 实 验 ; (2) 玻 璃 的 放 置 一 定 要 与 桌 面 竖 直 ; (3) 有 同 学 会 提 出 建 议 用 点 燃 的 蜡 烛 做, 但 实 验 时 间 一 长, 点 燃 的 蜡 烛 烧 短 了, 像 就 比 替 身 物 短 了 ; 其 次 蜡 烛 不 容 易 放 置, 易 倾 斜 甚 至 倒 下, 不 易 操 作 若 觉 得 棋 子 的 像 弱, 看 不 真 切, 只 要 放 置 于 光 线 强 处, 即 可 看 清 6.2.2 实 验 设 计 不 完 善 导 致 的 实 验 疑 难 1 实 验 简 介 : 牛 津 上 海 版 科 学 七 年 级 第 一 学 期 P112 活 动 10.15 观 察 猪 心 的 外 形 及 内 部 结 构 及 上 海 教 育 出 版 社 科 学 七 年 级 第 一 学 期 P105 体 验 与 活 动 了 解 心 脏 的 结 构 与 功 能, 两 个 实 验 的 目 的 与 方 法 都 类 似, 旨 在 通 过 对 猪 心 的 观 察 和 解 剖, 对 心 脏 的 形 态 与 构 造 有 进 一 步 的 感 性 认 识, 并 切 身 体 会 生 物 体 结 构 与 功 能 的 统 一 2 存 在 问 题 : 遵 循 教 材 安 排 的 从 心 脏 外 形 观 察 到 解 剖 观 察 其 内 部 构 造 的 实 验 方 法 和 步 骤, 学 生 的 确 可 以 完 成 心 脏 四 个 腔 及 其 相 连 血 管 以 及 房 室 间 瓣 膜 的 辨 认, 也 可 以 进 行 心 房 和 心 室 壁 动 脉 和 静 脉 管 壁 厚 薄 的 比 较, 但 对 于 瓣 膜 防 止 血 液 倒 流 的 功 能 血 液 流 动 方 向 等 非 直 观 可 及 而 又 需 要 突 破 的 难 点 问 题 在 此 却 没 有 得 到 应 有 的 解 决 3 建 议 方 案 : 为 使 学 生 获 得 对 血 液 流 动 方 向 以 及 瓣 膜 作 用 的 直 观 感 性 认 识, 建 议 使 用 向 与 心 脏 相 连 的 血 管 中 注 水 的 方 法 来 加 以 解 决 具 体 做 法 如 下 : 用 注 射 器 将 清 水 ( 为 便 于 观 察, 也 可 滴 入 蓝 墨 水 或 放 入 高 锰 酸 钾 ) 分 别 注 入 上 下 腔 静 脉 肺 静 脉 肺 动 脉 主 动 脉, 向 上 述 血 管 注 水 的 同 时 观 察 水 的 流 向, 可 见 由 上 下 腔 静 脉 注 入 的 水 从 肺 动 脉 流 出, 由 肺 静 脉 注 入 的 水 从 主 动 脉 流 出, 而 注 入 肺 动 脉 主 动 脉 的 水 从 仍 从 肺 动 脉 主 动 脉 流 出, 并 不 进 入 心 脏, 从 而 引 导 学 生 推 断 出 血 液 循 环 的 过 程, 并 体 会 瓣 膜 的 作 用 通 过 以 上 实 验 的 改 良, 不 仅 借 助 实 验 突 破 了 教 学 难 点, 也 让 学 生 体 验 到 了 科 学 探 究 的 乐 趣, 增 强 了 实 验 的 技 能
4 注 意 事 项 : (1) 心 脏 结 构 复 杂, 实 验 前 关 于 心 脏 结 构 的 理 论 知 识 的 铺 垫 很 重 要, 建 议 可 用 贴 标 签 的 形 式, 将 心 脏 各 部 分 及 与 心 脏 相 连 的 血 管 的 名 称 写 在 标 签 纸 上, 让 学 生 辨 认 猪 心 实 物 后 直 接 贴 于 猪 心 上, 使 后 续 的 注 水 过 程 不 至 于 差 错 ; (2) 实 验 中 需 注 意 扎 紧 不 必 要 的 通 道, 如 向 上 腔 静 脉 注 水 时, 要 把 下 腔 静 脉 扎 紧, 避 免 水 流 失 ; (3) 实 验 中 要 小 心 和 正 确 使 用 注 射 器, 不 能 将 注 射 器 穿 越 瓣 膜 等 结 构, 从 而 干 扰 实 验 结 果 6.2.3 实 验 取 材 不 当 导 致 的 实 验 疑 难 1 实 验 简 介 : 纸 盒 烧 水 是 牛 津 上 海 版 科 学 六 年 级 第 二 学 期 P90 上 的 一 个 实 验 内 容 教 材 编 排 的 实 验 过 程 是 将 一 个 盛 放 有 一 定 量 水 的 纸 盒 置 于 三 角 架 上, 下 方 用 酒 精 灯 对 纸 盒 进 行 加 热, 预 期 的 结 果 是 水 烧 开 而 作 为 易 燃 物 的 纸 盒 却 没 有 燃 烧 其 意 图 是 通 过 学 生 对 实 验 现 象 的 观 察, 思 考 纸 盒 为 何 没 有 燃 烧 从 而 引 出 燃 烧 所 需 的 条 件, 同 时 也 证 明 了 燃 烧 必 须 达 到 某 一 特 定 的 温 度 才 可 发 生 2 存 在 问 题 : 在 实 际 的 实 验 操 作 中, 相 信 有 不 少 老 师 都 遇 到 过 纸 盒 被 水 浸 润 后 纸 张 吸 水 变 软, 燃 烧 过 程 中 纸 张 破 损 滴 水 甚 至 破 洞 泄 洪 的 现 象, 导 致 实 验 的 失 败, 甚 至 发 生 烫 水 伤 人 的 事 件, 以 上 多 为 制 作 纸 盒 的 纸 张 选 取 不 当 所 造 成 的 3 建 议 方 案 : 该 实 验 的 设 计 是 基 于 虽 然 纸 张 本 身 是 可 燃 物, 但 是 燃 烧 必 须 满 足 三 个 条 件, 即 可 燃 物 足 够 的 氧 气 和 达 到 可 燃 物 的 着 火 点 纸 盒 烧 水 就 是 利 用 无 法 达 到 纸 的 着 火 点 这 一 条 件 而 出 现 的 神 奇 现 象, 它 是 通 过 水 的 对 流 作 用, 将 热 量 从 纸 的 表 面 带 离, 使 纸 盒 无 法 达 到 着 火 点 温 度 而 不 至 于 燃 烧 由 于 常 见 的 练 习 簿 纸 张 或 A4 等 普 通 办 公 纸 等 易 吸 水 变 软 导 致 实 验 失 败 甚 至 引 发 伤 害 事 故, 故 我 们 尝 试 使 用 不 易 吸 水 的 蜡 光 纸, 但 由 于 纸 张 太 薄 不 易 承 载 水 的 重 量 而 导 致 中 部 下 坠, 若 改 用 厚 的 硬 板 纸, 实 验 用 时 又 过 长, 因 此 建 议 使 用 大 多 杂 志 封 面 及 彩 图 使 用 的 铜 版 纸, 既 不 易 吸 水 又 具 有 一 定 的 承 重 力, 取 材 也 方 便, 实 验 较 易 成 功 4 注 意 事 项 : (1) 纸 盒 中 盛 放 的 水 不 易 过 多, 只 要 没 过 纸 盒 底 即 可, 既 节 约 时 间 也 不 易 造 成 纸 盒 塌 陷 ; (2) 纸 盒 的 大 小 要 适 中, 边 长 只 要 略 大 于 三 脚 架 直 径 即 可 6.2.4 实 验 操 作 不 当 导 致 的 实 验 疑 难 1 实 验 简 介 : 稀 盐 酸 的 腐 蚀 性 是 牛 津 上 海 版 科 学 七 年 级 第 一 学 期 P21 上 的 一 个 实 验 内 容 实 验 的 目 的 在 于 证 明 稀 盐 酸 与 金 属 反 应 产 生 氢 气, 从 而 说 明 酸 具 有 腐 蚀 性
教 材 编 排 的 实 验 操 作 步 骤 是 将 一 小 块 锌 粒 或 锌 片 放 入 试 管, 然 后 向 试 管 内 注 入 2 毫 升 的 稀 盐 酸, 观 察 两 者 的 反 应, 可 以 观 察 到 有 大 量 气 体 产 生, 之 后 用 燃 烧 的 木 条 在 试 管 口 点 燃 气 体, 应 可 听 见 噗 的 一 声, 从 而 证 明 此 气 体 为 氢 气 2 存 在 问 题 : 上 述 实 验 中 将 酸 与 金 属 反 应 产 生 的 氢 气 直 接 点 燃, 存 在 一 定 的 安 全 隐 患, 在 化 学 实 验 中, 也 是 不 允 许 的 因 为 可 燃 性 气 体 与 空 气 混 合 达 到 爆 炸 极 限, 就 会 发 生 爆 炸, 后 果 不 堪 设 想 因 此, 一 般 在 点 燃 可 燃 性 气 体 前, 我 们 首 先 应 该 检 验 气 体 是 否 纯 净 3 建 议 方 案 : 针 对 上 述 存 在 的 问 题, 同 时 考 虑 到 演 示 实 验 的 易 操 作 性, 建 议 可 将 产 生 的 气 体 用 向 下 排 空 气 法 收 集 到 一 个 小 试 管 里, 然 后 再 进 行 点 燃 4 注 意 事 项 : (1) 收 集 气 体 的 试 管 要 尽 可 能 的 小, 这 样 收 集 的 氢 气 量 少, 既 节 省 时 间, 又 降 低 安 全 隐 患 ; (2) 由 于 试 管 小, 氢 气 量 少, 不 致 发 生 爆 炸 的 严 重 后 果, 所 以 收 集 时, 可 不 必 把 空 气 全 部 排 出, 从 而 让 学 生 可 以 听 到 明 显 的 爆 鸣 声, 增 强 实 验 效 果 ; (3) 因 为 这 样 的 修 改 涉 及 很 多 化 学 中 气 体 制 取 的 实 验 知 识, 但 对 于 七 年 级 学 生 并 不 需 要 其 掌 握 过 多 的 系 统 的 相 关 理 论 知 识, 教 学 时 间 安 排 也 有 限, 因 此 诸 如 气 体 发 生 装 置 收 集 装 置 爆 炸 极 限 概 念 等 都 不 必 展 开 介 绍, 仅 仅 让 学 生 借 助 此 演 示 实 验 观 察 到 实 验 现 象, 得 出 实 验 结 论 即 可 6.3 实 验 异 常 所 谓 实 验 异 常 是 指, 依 据 一 定 的 知 识 与 理 论 基 础, 严 格 按 照 正 常 规 范 的 操 作 步 骤 进 行 实 验, 而 出 现 与 预 期 实 验 结 果 不 一 致 的 实 验 现 象 其 中, 必 须 排 除 因 实 验 器 材 污 染 而 造 成 实 验 异 常 的 现 象 造 成 实 验 异 常 的 原 因 主 要 有 三 方 面, 即 : 实 验 机 理 复 杂 造 成 实 验 异 常 ; 实 验 仪 器 的 选 择 引 发 的 异 常 现 象 ; 以 及 药 品 自 身 的 特 殊 性 质 及 用 量 导 致 实 验 异 常 6.3.1 实 验 机 理 复 杂 造 成 实 验 异 常 由 于 进 行 实 验 的 人 员 对 实 验 的 本 身 了 解 不 够 深 入, 且 实 验 的 机 理 较 为 复 杂, 从 而 引 发 实 验 异 常 的 情 况 较 多 我 们 就 以 具 体 实 验 来 说 明 实 验 1: 找 出 氧 气 在 空 气 中 所 占 的 比 例 该 实 验 属 于 九 年 义 务 教 育 试 用 课 本 上 海 远 东 出 版 社 牛 津 上 海 版 科 学 六 年 级 第 二 学 期 P85 该 实 验 目 的 是 利 用 燃 烧 消 耗 氧 气, 由 水 来 填 充 消 耗 的 氧 气 的 体 积 来 探 究 空 气 中 氧 气 所 占 的 体 积 比 实 验 过 程 是 在 一 个 大 型 集 气 瓶 中 用 木 塞 密 封 集 气 瓶, 同 时 固 定 燃 烧 匙 和 玻 璃 导 管, 玻 璃 导 管 的 另 一 端 伸 入 清 水 中, 玻 璃 导 管 中 间 的 橡 皮 管 用 T 型 夹 夹 住, 防 止 水 直 接 进 入 点 燃 红 磷 消 耗 集 气 瓶 中 的 氧 气, 红 磷 燃 烧 完 毕 后 松 开 T 型 夹, 水 会 被 抽 入 集 气 瓶, 直 至 水 流 停 止, 观 察 水 在 集 气 瓶 中 所 占 有 体 积 的 比 例 即 空 气 中 氧 气 所 占 的 比 例
该 实 验 是 化 学 课 程 的 经 典 实 验, 但 观 察 实 验 结 果 往 往 会 发 现, 水 进 入 集 气 瓶 内 的 体 积 不 足 1/5 的 异 常 现 象 实 验 的 机 理 : 红 磷 的 燃 烧 过 程 就 是 氧 气 的 消 耗 过 程, 反 应 终 产 物 是 五 氧 化 二 磷, 而 五 氧 化 二 磷 是 固 体 颗 粒, 其 所 占 的 体 积 非 常 小, 可 近 似 理 解 为 不 占 有 体 积 因 此 氧 气 缺 失 造 成 瓶 内 气 压 较 低, 因 此 外 界 大 气 压 将 水 压 入 瓶 内, 所 压 入 的 量 可 近 似 理 解 为 消 耗 的 氧 气 的 量 造 成 该 实 验 异 常 的 原 因 很 多, 具 体 有 如 下 3 种 情 况 1 实 验 装 置 的 气 密 性 问 题 引 起 的 异 常 该 实 验 液 体 能 够 进 入 集 气 瓶 内 的 本 质 是 利 用 瓶 内 外 压 差 将 水 压 入 集 气 瓶 中 因 此 该 实 验 的 仪 器 必 须 进 行 气 密 性 检 查 若 出 实 验 仪 器 现 漏 气 现 象, 那 么 集 气 瓶 外 的 气 体 就 能 够 进 入 瓶 内 补 充 燃 烧 消 耗 的 氧 气 的 量, 会 导 致 进 入 集 气 瓶 的 水 量 无 法 达 到 预 期 值 即 集 气 瓶 总 体 积 的 1/5 该 异 常 的 解 决 办 法 是 实 验 进 行 前, 必 须 对 实 验 仪 器 进 行 气 密 性 检 查 若 出 现 漏 气 现 象, 可 在 软 木 塞 与 集 气 瓶 瓶 口 处 涂 上 适 量 的 凡 士 林, 软 木 塞 上 燃 烧 匙 和 玻 璃 导 管 插 入 口 处 用 蜡 进 行 密 封, 来 解 决 因 气 密 性 问 题 造 成 的 实 验 异 常 2 药 品 用 量 引 起 的 异 常 通 过 燃 烧 时 消 耗 氧 气, 就 必 须 达 到 充 分 燃 烧, 才 可 将 氧 气 消 耗 殆 尽 若 红 磷 的 量 较 少, 可 能 在 燃 烧 完 毕 后 导 致 红 磷 消 耗 殆 尽 而 氧 气 还 有 一 定 的 剩 余 那 么, 进 入 集 气 瓶 内 的 水 量 无 法 达 到 1/5 解 决 该 异 常 的 方 法 是, 燃 烧 匙 内 必 须 放 入 过 量 的 红 磷, 燃 烧 时 达 到 充 分 燃 烧, 熄 灭 后 燃 烧 匙 内 还 有 微 量 剩 余 最 宜 此 外, 当 集 气 瓶 中 氧 气 的 量 较 低 时, 红 磷 燃 烧 也 会 停 止, 因 此 即 使 红 磷 过 量 也 不 能 完 全 消 耗 氧 气, 故 实 验 的 最 终 结 果 应 观 察 到 的 现 象 理 论 上 进 入 集 气 瓶 内 水 的 体 积 略 低 于 集 气 瓶 体 积 的 1/5, 但 仅 凭 人 的 肉 眼 是 难 以 分 辨 的 3 气 体 膨 胀 引 起 的 异 常 由 于 燃 烧 的 过 程 会 释 放 大 量 的 热 量 而 气 体 的 性 质 决 定, 气 体 一 旦 受 热, 其 膨 胀 程 度 相 当 大 因 此, 当 燃 烧 刚 完 成 时, 集 气 瓶 内 的 温 度 较 高, 而 空 气 中 的 其 他 气 体 成 分 处 于 受 热 膨 胀 状 态, 其 体 积 超 过 常 温 时 的 体 积 因 此 进 入 集 气 瓶 内 的 水 量 会 不 足 集 气 瓶 的 1/5 解 决 该 原 因 导 致 的 异 常, 只 需 在 红 磷 燃 烧 熄 灭 后, 静 置 一 段 时 间 使 瓶 内 的 温 度 恢 复 到 室 温 后, 再 进 行 观 察, 即 可 获 得 较 为 准 确 的 结 果 此 外, 上 述 实 验 在 人 教 版 中 采 用 的 是 铜 丝 与 氧 气 受 热 后 形 成 氧 化 铜, 其 过 程 也 是 消 耗 空 气 中 的 氧 气 该 反 应 同 样 受 到 气 体 受 热 膨 胀 的 限 制, 因 此 针 筒 的 容 量 需 大, 且 反 应 的 空 气 的 量 要 少, 否 则 会 出 现 针 筒 因 气 体 膨 胀 产 生 的 气 压 过 大 而 喷 射 出 去, 造 成 一 定 的 危 险, 不 建 议 使 用 该 实 验 6.3.2 实 验 仪 器 的 选 择 引 发 的 异 常 现 象 实 验 仪 器 的 选 择 也 是 决 定 实 验 成 败 的 关 键 之 一, 本 书 中 的 部 分 实 验 图 解 仅 仅 是 起 到 便 于 说 明 的 作 用, 而 实 际 操 作 具 有 一 定 的 不 可 行 性 就 以 水 流 弯 曲 实 验 为 例 进 行 说 明
实 验 2: 水 流 弯 曲 实 验 本 实 验 属 于 九 年 义 务 教 育 试 用 课 本 上 海 远 东 出 版 社 牛 津 上 海 版 科 学 六 年 级 第 一 学 期 P28 该 实 验 的 目 的 是 侧 重 在 利 用 绘 图 的 形 式 记 录 实 验 结 果, 同 时 知 道 静 电 具 有 吸 引 细 小 物 体 能 力 的 性 质 实 验 过 程 : 书 上 的 示 意 图 是 使 用 化 学 实 验 室 的 上 端 水 龙 头 打 开 形 成 细 长 水 流, 再 用 毛 皮 摩 擦 过 的 橡 胶 棒, 靠 近 水 流, 使 水 流 发 生 弯 曲 的 实 验 但 实 验 进 行 时 往 往 难 以 观 察 到 水 流 发 生 弯 曲 的 现 象 该 实 验 的 机 理 是, 静 电 具 有 吸 引 轻 小 物 体 的 性 质 当 毛 皮 摩 擦 橡 胶 棒 后, 橡 胶 棒 便 带 有 静 电 将 其 靠 近 水 流 时, 小 水 滴 被 橡 胶 棒 所 带 的 静 电 吸 引, 故 向 橡 胶 棒 的 一 侧 发 生 偏 离 造 成 这 种 异 常 的 原 因 是 毛 皮 摩 擦 过 的 橡 胶 棒 所 带 有 的 静 电 对 水 流 的 吸 引 力 较 弱 因 此 要 求 被 吸 引 的 水 流 必 须 极 细, 流 速 较 慢 才 可 能 观 察 到 水 流 发 生 弯 曲 而 化 学 实 验 室 的 上 端 龙 头 所 释 放 的 水 流 极 难 控 制, 为 了 保 持 线 型 下 流, 会 出 现 水 流 过 于 粗 大, 且 水 龙 头 中 所 释 放 的 水 不 仅 收 到 重 力 的 作 用 还 收 到 水 管 传 输 过 程 中 的 水 压, 因 此 水 流 速 度 也 相 对 较 快 所 以 快 速 流 下 的 水 流 克 服 了 毛 皮 摩 擦 过 的 橡 胶 棒 对 其 的 吸 引 力, 而 不 发 生 弯 曲 的 现 象 该 实 验 可 采 用 自 制 实 验 器 具 来 解 决 该 问 题 利 用 空 的 软 性 的 矿 泉 水 瓶, 在 其 底 部 用 大 头 针 戳 一 个 小 孔, 注 入 清 水 后, 迅 速 用 瓶 盖 盖 紧, 由 于 大 气 压 的 作 用 不 发 生 漏 水 的 情 况 当 需 要 进 行 实 验 时, 打 开 瓶 盖 出 现 细 长 的 水 流, 用 毛 皮 摩 擦 过 的 橡 胶 棒 慢 慢 靠 近, 便 可 观 察 到 水 流 发 生 弯 曲 的 现 象 需 要 说 明 的 是, 由 于 静 电 的 吸 引 力 较 弱, 因 此 并 非 每 次 都 可 以 观 察 到 整 条 水 流 发 生 弯 曲, 即 使 弯 曲 也 仅 仅 是 微 弱 的, 只 需 要 观 察 水 流 周 围 部 分 的 小 水 流 发 生 弯 曲 或 水 滴 发 生 严 重 偏 离 较 为 明 显 此 外, 演 示 实 验 难 以 让 所 有 的 学 生 观 察 到 现 象, 建 议 拍 摄 成 录 像 效 果 较 好 6.3.3 药 品 自 身 的 特 殊 性 质 及 药 品 的 用 量 也 常 常 导 致 实 验 异 常 许 多 化 学 药 品 具 有 一 些 特 殊 的 性 质, 在 不 同 条 件 下 会 产 生 不 同 的 效 果, 从 而 对 实 验 的 结 果 导 致 一 定 的 影 响 以 及 化 学 药 瓶 的 用 量 会 直 接 影 响 某 些 反 应 的 发 生 或 实 验 效 果 因 此, 在 实 验 前 必 须 对 一 些 试 剂 的 性 质 有 一 定 的 了 解 诸 如 紫 色 酚 酞 久 置 后 会 变 红, 仅 需 加 热 片 刻 就 可 恢 复 紫 色, 且 不 影 响 其 酸 碱 指 示 的 作 用 ; 以 及 碘 液 在 不 同 温 度 时 与 淀 粉 发 生 所 变 得 颜 色 不 同 在 天 竺 葵 检 验 绿 色 植 物 在 光 照 条 件 下 制 造 淀 粉 的 实 验 中 则 出 现 这 样 的 问 题 实 验 3: 绿 色 植 物 在 光 照 下 制 造 淀 粉 本 实 验 属 于 九 年 义 务 教 育 试 用 课 本 上 海 远 东 出 版 社 牛 津 上 海 版 科 学 六 年 级 第 二 学 期 P93 实 验 的 目 的 在 于 利 用 碘 遇 淀 粉 变 蓝 的 现 象 证 实 光 合 作 用 的 产 物 是 淀 粉, 同 时 也 证 明 了 光 合 作 用 的 发 生 需 要 光 这 一 条 件 实 验 过 程 是 先 将 碘 液 滴 入 淀 粉 中, 可 发 现 碘 液 遇 淀 粉 变 蓝 再 通 过 比 较 实 验, 即 先 对 天 竺 葵 进 行 暗 处 理, 将 其 放 在 暗 室 中 消 耗 叶 片 中 原 有 的 淀 粉 再 将 部 分 叶 片 用 黑 色 的 卡 纸 或 者 铝 箔 纸 遮 盖, 然 后 将 其 放 在 充 足 的 阳 光 下 进 行 光 合 作 用 接 着, 分 别 取 光 照 的 叶 和 无 光 照 的 叶 也 各 一, 分 别 进 行 酒 精 隔 水 加 热 除 去 叶 绿 素, 最 后 冷 水 清 洗 后, 再 用 碘 液 进 行 淀 粉 检 验
实 验 结 果 表 现 为 光 照 的 叶 遇 碘 液 变 蓝, 而 无 光 照 的 叶 不 发 生 变 色 现 象 然 而, 进 行 实 验 的 过 程 中 可 能 会 出 现 两 种 异 常 现 象 : 1. 检 验 淀 粉 时, 碘 液 不 变 蓝 而 变 红 该 异 常 由 碘 液 的 特 殊 性 质 所 导 致 的 异 常 现 象 碘 液 有 种 特 点, 即 当 溶 液 的 温 度 高 于 55 时, 碘 液 遇 淀 粉 则 呈 现 浅 红 色 甚 至 无 色 的 现 象 由 于 天 竺 葵 叶 在 酒 精 中 隔 水 加 热, 始 终 保 持 在 100 左 右 将 叶 取 出 后 投 入 清 水, 其 目 的 除 了 清 洗 叶 片 外, 还 有 降 温 的 效 果 但 部 分 实 验 者 往 往 仅 将 叶 在 清 水 中 略 微 漂 洗 两 次, 难 以 将 温 度 冷 却 直 至 55 以 下, 所 以 导 致 观 察 到 的 现 象 为 碘 液 变 为 浅 红 色, 而 非 蓝 色 因 此, 要 解 决 该 异 常 现 象, 仅 需 在 冷 水 中 反 复 清 洗 多 次, 使 叶 片 冷 却 即 可 避 免 该 问 题 2. 碘 液 检 验 时, 非 光 照 的 叶 也 出 现 了 变 色 现 象 或 光 照 的 叶 变 色 现 象 不 明 显 (1) 非 光 照 的 叶 也 出 现 了 变 色 现 象 这 种 情 况 是 由 于 暗 处 理 不 充 分, 叶 片 中 原 有 的 淀 粉 没 有 消 耗 殆 尽, 所 以 在 淀 粉 检 验 的 过 程 中 出 现 了 变 色 现 象 (2) 光 照 叶 变 色 现 象 不 明 显 这 种 情 况 与 上 述 正 好 相 反, 因 为 天 气 因 素 的 作 用, 光 反 应 发 生 在 阴 天 或 者 多 云 的 天 气, 光 照 强 度 较 弱 光 照 不 充 分 而 光 合 作 用 速 率 极 低, 导 致 产 生 淀 粉 的 量 也 相 对 较 少, 所 以 难 以 通 过 变 色 检 验 检 出 淀 粉 需 要 说 明 的 是, 由 于 营 养 物 质 ( 淀 粉 ) 会 随 着 叶 中 的 维 管 束 结 构 进 行 传 递, 因 此 不 宜 对 叶 片 进 行 长 时 间 的 光 照 或 充 分 光 照 后 多 日 摆 放 再 进 行 实 验, 尽 可 能 选 择 阳 光 充 足 的 日 期 进 行, 可 以 收 获 较 为 理 想 的 实 验 效 果 上 述 两 种 实 验 异 常 的 处 理 办 法 仅 需 对 植 物 叶 进 行 充 分 的 暗 反 应 和 光 反 应 就 可 避 免 实 验 4: 找 出 空 气 中 的 成 分 本 实 验 属 于 九 年 义 务 教 育 试 用 课 本 上 海 远 东 出 版 社 牛 津 上 海 版 科 学 六 年 级 第 二 学 期 P83 该 实 验 是 一 个 定 性 的 实 验, 实 验 的 目 的 在 于 通 过 氢 氧 化 钙 与 二 氧 化 碳 反 应, 会 产 生 不 易 溶 于 水 的 碳 酸 钙, 使 溶 液 混 浊 来 鉴 定 空 气 中 含 有 二 氧 化 碳 实 验 的 过 程 是 用 吸 耳 球 反 复 向 澄 清 石 灰 水 中 吹 气, 使 空 气 中 的 二 氧 化 碳 与 澄 清 石 灰 水 溶 液 接 触 观 察 实 验 现 象 但 是 实 验 耗 时 较 长, 且 效 果 极 不 明 显, 甚 至 根 本 观 察 不 到 现 象 造 成 该 实 验 异 常 主 要 是 反 应 物 的 含 量 过 低 所 导 致 其 一, 空 气 中 的 二 氧 化 碳 含 量 仅 为 0.03% 含 量 极 低, 且 用 吸 耳 球 对 澄 清 石 灰 水 反 复 吹 气 的 过 程, 二 氧 化 碳 不 能 与 石 灰 水 溶 液 充 分 接 触, 反 应 不 充 分, 因 此 无 法 获 得 预 期 的 效 果 上 教 版 中 对 此 实 验 处 理 较 好 ( 六 年 级 第 二 学 期 P4), 用 带 橡 皮 塞 的 锥 形 瓶, 在 橡 皮 塞 中 分 别 插 入 两 支 玻 璃 弯 管, 一 支 玻 璃 管 深 入 锥 形 瓶 内 的 澄 清 石 灰 水 下, 另 一 支 则 伸 入 瓶 内 的 空 气 中, 再 抽 取 瓶 内 的 空 气, 迫 使 外 界 空 气 进 入 锥 形 瓶, 通 过 长 玻 璃 管 进 入 溶 液 中, 使 二 氧 化 碳 充 分 与 澄 清 石 灰 水 发 生 反 应 效 果 较 为 明 显, 也 可 大 大 缩 短 实 验 时 间 其 二, 即 使 利 用 上 教 版 的 实 验 仪 器 也 无 法 获 得 混 浊 的 现 象 原 因 在 于 澄 清 石 灰 水 中 氢 氧 化 钙 的 含 量 较 低 若 澄 清 石 灰 水 制 备 已 久, 必 然 会 与 空 气 中 的 二 氧 化 碳 发 生 反 应, 在 瓶 内 产 生 一 定 的 乳 白 色 的 沉 淀 物 那 么 石 灰 水 的 澄 清 部 分 中 氢 氧 化 钙 含 量 就 较 低, 在 实 验 过 程 中 产 生 的 碳 酸 钙 也 较 少, 所 以 难 以 观 察 到 混 浊 的 现 象 因 此 建 议 做 该 实 验, 请 制 备 新 鲜 的 澄 清 石 灰 水, 效 果 较 为 显 著
参 考 资 料 : 上 海 远 东 出 版 社 牛 津 大 学 出 版 社 : 科 学 六 年 级 第 二 学 期 教 材 及 教 参 上 海 远 东 出 版 社 牛 津 大 学 出 版 社 : 科 学 七 年 级 第 一 学 期 教 材 及 教 参 上 海 教 育 出 版 社 : 科 学 七 年 级 第 一 学 期 教 材 上 海 教 育 音 像 出 版 社 : 上 海 市 第 二 期 课 程 教 材 改 革 课 堂 教 学 案 例 与 分 析 光 盘 心 脏 ( 七 年 级 科 学 ) 上 海 远 东 出 版 社 牛 津 大 学 出 版 社 : 科 学 六 年 级 第 一 学 期 教 材 及 教 参 上 海 远 东 出 版 社 牛 津 大 学 出 版 社 : 科 学 六 年 级 第 二 学 期 教 材 及 教 参 上 海 教 育 出 版 社 : 科 学 六 年 级 第 二 学 期 教 材