测定食物中的能量实验的改进,本文主要内容关键词为:能量论文,食物论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
在人教版七年级生物教材下册第21页有一个“测定某种食物中的能量”的探究实验,该实验主要探究食物中含有多少能量。 在教学实践中,笔者发现该实验存在以下几个问题:一是30 mL水在锥形瓶中的水位很低,温度计的玻璃泡不能完全浸没于水中,测量的数据不精确;二是30 mL水吸热能力差;三是锥形瓶下垫有石棉网,石棉网会阻止热量的传递;四是教材中提供的实验装置没有隔热装置,热量损失太多。 针对以上问题,笔者通过反复探究实验,对测定食物中的能量实验进行了如下改进。 一、实验器材 18号细铁丝、钳子、石棉网、纸杯、剪刀、单孔橡胶塞、温度计、锥形瓶、100mL量筒、火柴、酒精灯、解剖针、天平、花生种子。 二、实验装置 实验装置如图1所示。 三、实验改进说明 1.制作简易三脚架。将3根长20 cm的18号细铁丝分成7:6:7三部分,用钳子弯成形,两两组合,将竖直部分用钳子拧成麻花状,做三脚架的3个足,再把顶部整理成圆形即可。三脚架在实验中作为锥形瓶的固定装置,这样就不用试管夹来固定锥形瓶了。 2.制作燃烧支架。用3根极细的铁丝拧成如图2所示的形状,放在三脚架上,作为放置解剖针的支架。 3.制作隔热装置。把纸杯的底部用解剖针扎上密集的小孔,按照锥形瓶的口径大小在纸杯底部剪一个圆孔,再在纸杯口部剪一个梯形的孔,这些孔就是燃烧时的通风孔。 4.水的体积由30 mL改为100 mL。 四、实验步骤 1.组装仪器。 2.将温度计插入单孔橡胶塞中,用量筒量取100mL水,倒入锥形瓶中,塞紧橡胶塞,调整温度计,让它的玻璃泡位于水中。 3.将锥形瓶直接放在三脚架上,将纸杯罩在锥形瓶外。 4.用托盘天平称量一粒种子的质量,记录下来。 5.记录水的初始温度。 6.用酒精灯加热点燃种子,并迅速放在锥形瓶下方。 7.待种子燃尽,记录水的最高温度。 8.将各个实验数据记录在表1中。 说明:为保证实验结果的科学性,实验至少重复3次,计算3次结果的平均值。 五、实验改进优点 1.三脚架的优点。 (1)制作简单,学生人人可参与,增加了实验的趣味性、实践性。经过多次试验,笔者发现18号铁丝软硬适中,用钳子很容易剪切、加工,制作过程充满了乐趣,学生参与积极。 (2)当它承重达到1000 g时仍然很稳定,三脚架并没有摇晃和变形。经测量100 mL的锥形瓶质量平均在50 g左右,加上100 mL水(100 g)后,总质量在150 g左右,远远低于三脚架的承受能力。这种三脚架体型小巧,纸杯可以很容易罩在外面。制作成功后可以反复使用。 2.燃烧支架的优点。 (1)保证种子完全燃烧。在燃烧种子时,如果想让种子的能量完全释放出来,就要让种子完全燃烧。能量释放的越完全,实验结果就越接近科学数据。把燃烧的种子放在燃烧支架上,周围气流稳定,种子能安静地燃烧,种子的热量释放完全,实验数据更可靠。 (2)保证火焰稳定。在给物质加热时,应用外焰加热。把燃烧的种子搁置在燃烧支架上,不仅保证了用外焰加热,而且保证了火焰的稳定性,且解剖针不会出现晃动的情况,减少了热量的损失,使实验数据更准确。把燃烧的种子固定在支架上,火焰始终位于锥形瓶底的中央部位,不会偏离中心而引燃纸杯。 3.隔热装置的优点。 (1)材料易得。学生喝完饮料后的饮料杯、豆浆杯稍加清洗即可再次使用。此外,收集纸杯还能激发学生参与探究实验的兴趣。 (2)容易加工、处理。与易拉罐相比,纸杯用剪刀和解剖针处理起来更容易,实验的安全性好。 (3)吸热、散热少。纸是热的不良导体,纸杯吸热和散热能力差,用纸杯做隔热装置能减少热量的损失。 4.水的体积由30 mL增加至100 mL。 (1)吸热更多。一般的一颗花生仁重0.9~1g,经查阅课本可知,1 g花生种子蕴含的能量为12470 J,可以使30 mL水的温度净升高98.97℃。这些能量足可使30 mL水由常温升高到100℃以上。在常温常压下温度达到100℃水就会沸腾,水沸腾后虽然能继续吸热,但是温度不会再升高,因此,温度计就无法测出超出部分的温度,也就无法计算出水沸腾以后所吸收的热量,使测量数据误差增大,测量数据失去科学性。而将水的体积由30mL改成100 mL,可以吸收更多的热量,减少热量损失,使实验结果更加科学、准确。 (2)科学性增强。把水的体积由30 mL改成100 mL后,水位较高,温度计的玻璃泡始终位于水中,不会与锥形瓶底接触,读数准确,保证了实验数据的科学性。 5.除去石棉网。 在教材装置中的锥形瓶下方垫有石棉网,用来保证锥形瓶均匀受热,笔者经过实验探究证实石棉网的阻热能力很强,大约可以使热量损失高达30%。因为一颗花生燃烧释放的热量只有10 kJ左右,这些热量不会使锥形瓶炸裂,所以笔者在该实验中去除了石棉网,以减少热量的损失,减少实验误差,使实验结果真实可信。 六、实验反思 1.改进后的实验装置简单,组装容易,且装置更加稳固。 2.实验可操作性强,便于学生独立完成实验。 3.减少了能量损失,使实验结果更准确、可靠。 4.利用该装置得到的数据与教材提供的数据比较接近,但是仍有差距。针对学生的质疑,根据初一学生的认知特点,教师要让学生了解,种子燃烧时产生的黑烟和在燃烧后残留的灰烬中都蕴含能量,这是产生误差的原因。怎样促进食物完全燃烧,怎样进一步减少实验过程中能量的损失,是笔者下一步的研究方向。食品中能量测定实验的改进_锥形瓶论文
食品中能量测定实验的改进_锥形瓶论文
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