对“观察水的沸腾”实验的探究与改进

九年义务教育初中物理教材中(人教版)“观察水的沸腾”实验(如图1)往往达
　　
　　不到预期的实验效果，原因有以下几点：
　　
　　(1)对教科书实验装置存在问题的分析
　　
　　①物理实验室配备用于学生分组实验的烧杯容量为25OmL，故实验时需要的水量就多，加之杯口较大，造成热量散失多，实验耗时较长。如果换用热水做，又会减少汽泡的数量，也不能较好地观察到沸腾现象。
　　
　　②为了缩短实验时间，我们也曾试着用减少水量的办法。但要使温度计的玻璃泡不与杯底接触，杯中至少也要装入1/3的水量，这样杯中水的深度就大大减小，由于水浅，也无法清晰地观察到水沸腾前、沸腾时气泡动态的变化过程，从而影响实验效果。
　　
　　③为了减少热量的损失，教材采用在杯口加盖一张中心有孔的纸板进行实验。这样就会增大水面上方的气压，而使水的沸点升高。同时由于水蒸发逸出的水蒸气弥漫在杯内液面上方，加之杯壁上附着一些被液化的小水珠，会影响到观察的效果。另外，由于组与组之间盖的密封程度不同，会出现沸点温度差异较大的现象。
　　
　　④由于铁架台配套材料的原因，放置石棉网的铁圈很难保证安装水平，均存在一定程度的倾斜，造成盛水的烧杯也随之倾斜，实验中存在一定的危险性，不太安全。
　　
　　(2)对实验装置的探究
　　
　　为了解决问题，我们分别选用了lOOmL烧杯、lOOmL平底烧杯、lOOmL锥形烧瓶和大试管进行了多次对比实验(如图2、图3，实验中用同一支温度计，同一盏酒精灯)。结果如表1：
　　

　　(3)对探究结论的分析及改进
　　
　　①选用lOOmL烧杯虽可以缩短实验时间，能达到教学目的，但实验中仍存在上述烧杯倾斜可能滑落的安全隐患。另外，由于烧杯较易散热，不能较真实地反映沸点温度。
　　
　　②当选用lOOmL平底烧瓶和lOOmL锥形烧瓶时，能大大地缩短实验时间，读数更真实可靠。
　　
　　③选用大试管做该实验，只需要很短的时间就可以让水沸腾，过程较短。但我们认为：一是采用酒精灯对试管直接加热，加热不均匀。二是水沸腾过于剧烈，温度计插在水中难以稳定，甚至与管壁碰撞，读数困难。三是由于沸腾太剧烈，如操作不当，易使沸水溅出管外伤人。
　　
　　④从表中的“沸点”一栏中可以看出，在其他条件都相同的情况下，采用不同的容器，水的沸点差异明显。
　　
　　综合上述分析，教科书上的实验装置由于水量多、杯口大、散热多、耗时长、不安全，致使实验效果不尽人意。所以我们建议改用不易散热，相对安全的平底烧瓶和锥形烧瓶做这个实验，效果会更理想。