糖和脂肪中卡路里含量的比较——新课程理念下化学课堂学生活动设计一例，本文主要内容关键词为：一例论文,脂肪论文,含量论文,课堂论文,化学论文，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。
《普通高中化学课程标准（实验）》倡导[1]：增强学生主体性，使化学学习贴近生活，通过以实验为主的探究活动，转变学生的学习方式；发挥教师的创造性，通过对课程和教材的开发，促进教师的专业发展。依据这一要求，化学课堂学生活动设计既要充分贴近学生生活，符合学生的认知水平和教学实际，引导学生亲自动手开展活动、进行探索和思考；又能体现教师的专业水平，立足于课标内容创造性地使用教材，开发新的教学资源，从而提升教师自身的教研能力。本文参考国外[2]有关文献并结合我国中学具体条件，设计了这例利用生活中常见物品来近似测量并比较方糖（碳水化合物）和花生油（脂肪）中所含热量的学生活动案例，加深学生对不同食品所含热量差异的认识，以期体现新课程的基本理念。
一、活动设计的背景
随着人们生活水平的不断提高，食品的营养和安全问题越来越受到重视，其中“不同食物中所含热值的多少？”、“如何控制热量的摄入量及防止肥胖？”便是生活中人们普遍关心的话题。人体的日常活动消耗的热量主要来源于碳水化合物、脂肪和蛋白质，食物中的能量通常用卡路里来计量，1卡相当于4.184焦耳，可使lmL水升高1℃。食物中的卡路里等价于1000cal或1kcal，并不是所有食物燃烧或代谢过程中所释放出的能量都是一样的。不同食物所含脂肪、蛋白质和碳水化合物不同，当然所含的热量也会有一些不同。每天减少摄入14kcal热量的食物，就能使体重减轻1磅（约0.454公斤）。对大多数人来说每减轻1磅体重可以延长37天的寿命，也就是说每天减少摄入1kcal的食物可以延长寿命2.5天。本活动通过燃烧蔗糖和植物油加热一定质量的水，再通过测定水温的上升来计算并比较二者所含有的热量，这一活动适用于普通高中化学课程标准中选修模块“化学与生活”中“主题1化学与健康”的“认识食品中对人类健康有重要意义的常见有机物[3]”内容的课堂教学中，可以通过活动让学生认识到碳水化合物和脂肪中所含热值差别，从而引起学生对自身健康的关注、形成正确的营养观、养成良好的饮食习惯。在该项活动中同学们将通过测定每种食物燃烧时产生的热量使水温上升的度数来测量2种不同食物中的能量大小。
二、活动设计的原理
脂肪中含有比碳水化合物更多的能量，脂肪和碳水化合物最终均被氧化为二氧化碳和水，每克脂肪中含有更多的碳原子，因此每克脂肪燃烧释放出的能量约是每克碳水化合物的2倍（碳水化合物产生热能约4kcal/g、脂肪产生热量约9kcal/g）。活动中让学生分组采取燃烧一定质量的蔗糖和花生油，加热一个盛有水的易拉罐的方法；再测量并记录水温的变化，最后通过
［其中Q表示能量(cal)，
是水的比热容(1cal／g℃)，m是水的质量(g)，△T表示水温的变化（℃）］计算Q值，比较其热量差别。由于活动是在非绝热体系中进行，体系与环境有一定的能量交换，加热过程中热量有散失。同时食物含有的热量是在体内消化时释放出来的，用燃烧的方法所得结果与实际值会有误差，因此本活动只能是一个近似的测定。
该活动还可以用来粗略测量或比较其他食品 （如薯条、腰果、花生、爆米花及不同膨化食品等）中的卡路里，以指导学生平时饮食中应注意控制高热值食品的摄入。
三、活动开展的过程
1.活动用品准备
金属易拉罐、冷水、玻璃棒、铁架台（铁圈）、燃烧食物的支撑架（将燃烧匙杆部弯曲后制成如图 1）、天平和温度计、研钵、花生油、方糖、棉线、香烟灰少许。
图1
2.活动步骤设计
(1)设计一个表格用来记录水量、初始温度和最终温度、水温的变化、样品和支撑物在燃烧前后的质量、样品质量的变化等数据；
(2)用小容器取约50mL冷水，将水注入干净的易拉罐中；
(3)搭配如图2装置，从拉环处将玻璃棒插入，将玻璃棒放置在铁圈上使罐体悬挂。测量并记录水的初始温度，温度计不要碰到易拉罐底部；
图2
(4)将一小块方糖放在研钵中研碎，并加入少许香烟灰（对糖的燃烧起催化作用），搅拌均匀后取少量（约0.3g左右）放入燃烧匙内，称量并记录燃烧前样品和支撑物的质量；
(5)将样品和支撑物放在易拉罐底部，调节环的高度，使样品距悬罐约1cm～2cm；
(6)取出样品和支撑物，用酒精灯或打火机点燃样品，当燃烧匙内的糖开始燃烧时，将样品及其支架小心放在饮料罐下（注意防止烫伤）。如果样品在未燃尽之前就停止燃烧，需将样品和支架取出重新点燃样品后，再将燃烧的样品放回罐体下；
(7)在样品燃烧时用一根温度计搅拌水，记录最高水温，注意温度计不能接触到罐底；
(8)在样品几乎或完全燃尽时，冷却后称量并记录样品和支架的最终质量，将易拉罐中的水倒出，洗净并干燥其外部；
(9)燃烧植物油时，将燃烧匙洗净、擦干后倒入少许花生油（约1mL），用棉线引燃，重复(2)至(8)步。
3.数据记录与处理
环境温度：30℃，水的质量：50g
样品及支架质量／g温度／℃
实验燃烧前 燃烧后 燃烧 燃烧
样品 次数样品和 样品和△m前
后 △T
支架质量支架质量（样品）温度 温度
方 1
15.10
14.90
0.20 29.5 34.5 5.0
糖 2
15.35
14.95
0.40 29.5 40.O 10.5
花生
1
14.95
14.55
0.40 30.0 64.5 34.5
油 2
15.00
14.55
0.45 29.5 68.5 39.0
根据，计算出每克方糖和花生油所含的热量分别约为：1281.5cal/g、4322.9cal/g。可得出结论：油脂所含的卡路里比碳水化合物所含的卡路里要多。
四、活动中预设问题的设计
(1)为什么样品质量会减少？它们去了哪里？ （发生了化学反应，食物与氧气反应生成了二氧化碳和水蒸气。）
(2)为什么水温增加了？能量是如何从食品向水传递的？（水温升高是因为它吸收了食物燃烧时所释放的能量，能量通过罐体从火焰传导到水。）
(3)设计一种改进装置以使大多数能量被水吸收（减少能量损失）？（答案是开放的，如：在燃烧物周围和饮料罐底部加一个防风罩。）
(4)为什么花生油的燃烧要比方糖燃烧时产生更浓的黑烟？（花生油属于油脂，方糖属于碳水化合物，前者要比后者分子中含有更多的碳原子。）
(5)为什么在测水温时一定要保持温度计水银球不接触罐底？为什么测水温时必须不断搅拌？ （如果温度计接触到饮料罐底部，测得的是饮料罐的温度而非水温，如果水没有被及时搅拌，测到的水温可能不能代表整体水温，因为局部温度可能高于其他部位。）
(6)哪种物质释放出更多的热量(cal/g)，为什么这种物质比其他类物质释放出的热量多？（单位质量花生油燃烧时释放的热比方糖多，因为方糖主要是碳水化合物，而花生油的主要成分是脂肪。当它们燃烧时，每克脂肪比碳水化合物释放出更多的热量。）
(7)此设计方案得出的测定结果与相应食品实际所含热量相比有一定误差，试分析产生误差的原因？（由于体系开放热量散失、食物的燃烧热与其在体内消化过程中释放的能量有差异、燃烧不充分等。）
五、信息链接
(1)常见食品热量表：http://www.shoumm.com/2001605.htm
(2)热量的基本知识及食物热量表：http:// www.shoushen.com/eatable.htm
(3)食物热量表：http://www.3lian.com/zl/ 114/5t/5t.htm