课堂演示实验的改进(共12篇)
课堂演示实验的改进 篇1
随着计算机技术应用的普及, 课堂教学的多媒体化成为一种风气。特别是在理科教学中, 由于教学场地和技术的限制, 很多教师用多媒体模拟代替了传统的课堂演示实验, 甚至用来代替学生实验。这种做法可以使实验的演示效果更加明显、规律突出。但是我们也要看到:长此以往却可能潜移默化地使教师和学生养成惰性, 动手能力下降, 更何况这种“实验”的可信性也大成问题。
在理科课堂教学中, 有些课堂演示实验确实存在对实验器材、实验环境要求较高, 实验现象不易观察等问题。长期以来, 我们已经在传统演示方法上进行了很多改进, 但效果仍不尽理想 (如物理有关电磁感应现象的演示等) 。许多老师就想到用计算机动画模拟的方式来演示, 这已成为一种普遍现象。
在高中物理第二册第十六章《电磁感应》一节中, 有三个电磁感应现象的演示实验。这三个实验的演示, 对学生理解电磁感应的帮助是很大的。物理教师在本章教学中, 对这三个实验的演示都非常重视。
在课堂实验的条件下, 本实验中产生的感应电动势很小, 演示的可见性较差。许多物理教师和专家都针对问题做过研究, 对实验采取了一些改进措施。如利用放大器放大感应电流, 增大磁场的面积和磁感强度等。经过这些改进, 特别是采用电流放大器后, 实验的演示效果确实提高不少。但改进也带来了一些新的问题, 如电流放大器的保养问题和使用的可靠性问题等。笔者就曾为一台破旧的电流放大器而大伤脑筋, 调试许久仍不能可靠工作。而且电流放大器本身需要电源, 遇到较真的同学, 仍不能使其很好的信服。
能不能利用学校现有条件来改进实验效果呢?为了在忠实原实验的前提下, 更好的演示本实验, 笔者做了一些尝试。
“工欲善其事, 必先利其器”。笔者首先在检测仪表上想办法, 学校原有的演示电表存在转动惯量较大、灵敏度不高的问题。笔者手边刚好有从工厂淘汰下来的光电检流计, 就将其改造一番替代演示电表。光电检流计的指示是利用投射光影的办法完成的, 其转动惯量相当小, 灵敏度极高。为了使其指示亮度增加, 笔者换用了更大功率的光源, 采用外接电源的方法使其更适于课堂演示教学。令笔者想不到的是:使用这台光电检流计来演示电磁感应现象, 可谓“毛毫毕现”。以前根本不可能检测的电磁感应现象, 如教材第195页第3题涉及到的线圈面积变化引起的感应电流, 都能在这台光电检测计中明显的显示出来。这大大地丰富了电磁感应现象的实验演示范围, 使学生对知识的认知面得以扩展。这使得课堂教学效果令人相当满意。
毕竟并不是每所中学都配有光电检流计, 那么还有别的方法吗?笔者在看到教室里配备的实物投影仪时, 眼前一亮:如果使用普通的灵敏电流计 (不是演示电流计) , 利用投影仪的放大投影, 是不是也能解决问题呢?如果可行, 既能解决仪表的灵敏度问题, 又能提高实验的可见度。
通过实际的课堂实践, 这个想法得以证实。从实验演示的过程来看, 普通学生电流计几乎没有延迟地反映了电磁感应发生的条件和规律, 课堂可见性极高。看来以后演示电磁感应现象, 再也不需要搬动和调试那笨重的演示电表了。后来, 笔者无意中看到电脑城里出售的摄像头时, 设想用摄像头替代实物投影仪, 那么观察的角度将更加随意、灵活。经实地操作取得圆满成功。虽然使用普通灵敏电流计比光电检流计效果差一些, 不能很好地演示微小的磁通量变化所发生的电磁感应现象, 但用作一般的教学课堂演示已足够了。
第二个改进, 是制造一个足够大、尽可能强的磁场。根据电磁感应规律, 较大的磁场范围即可有较大的演示范围, 又有利于产生较大的感应电动势。查阅资料后, 笔者选定了两个方案, 如下图一所示。也可以用电磁铁代替永久磁铁。经实验验证, 效果十分理想。
另外, 笔者还“巧妙”地利用长软导线制成的“多匝线圈”来代替单根导线切割磁感线, 演示电磁感应现象, 如图二。经实验确定:演示时使用普通蹄型磁铁的话, 线圈只需十匝左右即可取得很好的效果。
在实验的准备过程中, 笔者发现:多数学校的实验室存在磁铁保管上没有注意磁路的闭合, 长时间随意放置的磁铁的磁性衰减很快。我们在改进实验的同时, 也要关注实验器材的使用和保管问题。
在教学中, 注重科学性的培养, 尊重事实, 按客观规律办事, 是通过教师的言传身教来完成的。一味地使用可以自行设计和修改的实验模拟、仿真实验是达不到这个效果的。我对电磁感应实验的改进, 希望能抛砖引玉, 引起广大教师的思考, 为切实践行素质教育而开动脑筋。老师和同学共同挖掘课堂资源、想方设法改进理科实验的效果, 既能够解决实验本身的问题, 又能加深学生对知识的理解和运用, 提高学生的动手能力。这不失为开展学生课外活动和开发校本课程的理想内容。
课堂演示实验的改进 篇2
【问题的提出】
现行人教版高中化学第二册《硝酸》一节中铜与稀硝酸反应的演示实验,笔者认为有以下不足:
⑴演示实验前未充分考虑到一氧化氮极易被氧化的性质,装置内的空气没有排除,反应后试管内会有一定量的红棕色气体生成,使实验的对比性不强,效果不甚理想。教师往往需要引导学生再作讨论分析,才能消除学生疑惑,得出正确的结论。
⑵使用教材中的装置进行实验演示,反应一旦开始,就只好任其将反应进行下去,直到反应物铜或稀硝酸消耗完为止。常常是师生活动已告段落,化学反应仍激烈进行着。有经验的教师会注意到限量使用反应物以控制反应的进行,但不能保证每次控制都恰到好处。⑶每进行一次课堂实验演示,教师都必须从头再来,重复进行的仪器安装和取加试剂的操作既繁琐又耗时,对平行班级较多的学校来说,造成的试剂浪费和环境污染也是显而易见的。
鉴于此,笔者对此实验认真进行了分析探讨,对实验装置及操作方法进行了改进。
【实验改进】 【方案一】
实验说明:
装置的气密性完好与否,是演示实验成败的关键,必须在装置的气密性检查完好后,方可进行后续操作。
【改进后的实验优点】
5.本实验现象明显,能充分体现演示实验的直观性,功能性,目的性。
6.通过该演示实验的改进,能培养学生对实验设计的科学性、安全性、可行性、严密性的了解和认识,为今后学习《化学实验方案设计》形成铺垫。同时,能积极调动学生对实验仪器功能应用的探索兴趣,对无氧条件下进行实验的制备也得到一定的启发。
7.改进后的实验省时、省料、无污染。
总之,改进后的该演示实验,有较好的推广使用价值。【方案二】
取一支洁净的100毫升注射器,在注射器的细管口接一小段5厘米长的橡胶管。抽出针栓,加入3-5块铜片。用弹簧夹夹紧橡胶管,再加入约15毫升稀硝酸。将针栓推入后使橡胶管一端朝上,打开弹簧夹,推动针栓至注射器内空气排完为止。夹上弹簧夹,铜与稀硝酸反应。产生气体后,再把弹簧夹打开抽入空气。实验完毕,将注射器插入盛有稀碱溶液的烧杯中,终止反应。
课堂演示实验的改进 篇3
【关键词】演示实验有效教学效果
实验是物理学的基础,中学物理教学必须以实验为基础,在课堂教学中,实验是最活跃最具生命力的部分,它包括教师演示实验和学生实验。演示实验是指为配合教学内容由教师操作表演示范的实验,它能化抽象为具体,化枯燥为生动,把要研究的物理现象清楚地展示在学生面前,达到“事半功倍”的效果。
一、增补演示实验和增强演示效果
根据教材,有时为突破难点,可大胆增补一些现象明显、生动有趣的演示实验,创设新的情景,从而刺激学生思维的兴奋点,使学生进入心求通而未得、口欲言而不能的愤悱状态,激发内在学习动力和求知欲,有利于培养学生的探究兴趣。
比如在初二物理《浮力》一节中,为了说清楚浮力是液体或气体对物体向上的托力,可以在原演示实验基础上,再增添以下两个实验:
1.把一可乐瓶底部去除,倒置,把乒乓球放入后加水,尽管乒乓球浸没在水中,但由于水不能到达乒乓球的底部,它不会浮起。
2.把刚才的可乐瓶口摁入水槽里,当乒乓球底部与水接触时,球马上浮起。这几个实验串联在一起,学生很容易理解浮力是向上的,可以收到事半功倍的效果,让学生在思考中掌握知识点。知其然并知其所以然。
二、将验证性演示实验改为探索性演示实验
因为探索性实验可使学生处于不断的思考状态中,重视对演示实验过程及结果的分析讨论,教师结合对实验现象的分析、加以科学的诱导、点拨,引导学生积极思维,从现象到本质,追求知识真谛。在实验教学中,要尽量再现实验的设计过程,多让学生想想:“为什么要这样做?”“换种方法行不行?”
比如:初三《磁体与磁极》中显示永磁体周围的磁场。
整个过程分三部分,第一如何证明有磁性,第二用小磁针的偏转来表明磁场对它产生磁力的作用。用一排小磁针绕着磁体放置,发现它们的偏转方向各不相同,引出磁场。第三研究磁场。为了更好的研究,提出疑问,学生自然会想到用更小的磁针,从而引出用铁屑,这些铁屑在磁力的作用下,顺从地按照一定的次序排列着,让我们看到那些依着曲线从一极走向另一极的方向。可以看出铁屑怎样从磁铁的每一极辐射开来,又怎样在两极中间连接起来,形成一些短弧和长弧。这样,铁屑就让我们亲眼看到了物理学家所想象的情景,就是每一块磁铁周围存在着的看不见的磁场情景。
三、变演示实验为学生实验,培养感觉兴趣和操作兴趣
陶行知先生曾说过“要创造,非你在用脑的时候用手去实验,用手的时候,同时用脑去想不可,手脑在一块用,是创造教育的开始,手脑双全是创造教育的目的。”
例如:初二物理《速度》一节中活动:哪张纸片先落地。
实验器材:取两张16开的白纸,一张对折一次,另一张对折两次。注意两边要向上叠起一部分。将它们从同一高度自由释放,哪张纸片下落得会快一些?
让两张纸片从同一高度落下,哪张纸片下落得会快一些?或许个人有个人不同的见解,怎么样才能证明各自的结论呢?那就用事实说话,让学生养成用实验的方法证明结论。
这个实验器材简单,效果明显,完全可以让学生自己完成,自己动手又动脑之后印象就比较深。同时可培养学生实验技能,观察能力,分析问题和解决问题能力,养成科学态度和学习科学方法。
四、把演示实验改为微型实验
由于课堂就这么点地儿,如果说上文中的学生实验动作幅度比较大,最好在走廊上完成,可能对别的班级产生一定的影响。那么现在说的微型就是小的,坐在位置上就可以完成的。
比如初二《声音是什么》一节中活动:固体可以传播声音吗?我们可以改成学生微型实验:手指轻轻叩击桌面,听声音的强弱。再把头放在桌面上,使耳朵贴着桌面,再用同样大小的力叩击桌面,听声音的强弱并进行比较。本实验可以独立完成,也可以两人合作完成。效果明显。
五、利用多媒体术手段来优化演示实验
中学物理实验应加强多媒体计算机在教学活动中的应用;由于多媒体计算机可将声音、图像、文字等集于一体,促使视听一体化,学生借助观看多媒体计算机上播放的难以亲身体验的物理现象的图片资料。比如初二物理《人眼看不见的光》中,为了说清楚红外线和紫外线的应用,可以借助多媒体播放视频和图片来完成。再比如《分子运动》中,为了演示分子运动,我们除了做红墨水在热水和冷水中的扩散实验,也可添入显微镜下的分子运动视频作为辅助,更具有说服力。
总之,演示实验在物理教学中有不可替代的作用。教师只有明确了演示实验的重要性,掌握了正确的方法,才能使学生的观察和思维活动紧密地结合起来,逐步掌握物理概念和规律,促进课堂的有效教学。
【参考文献】
[1] 万小军. 物理演示实验在课堂教学设计中的应用.《实验教学与仪器》2004年11期.
[2] 郑秀梅. 化学演示实验的改进对化学教学的促进.《新思考》2009年07期.
课堂演示实验的改进 篇4
关键词:演示实验,实验改进,教学效率
化学实验教学是整个化学教学中重要的、不可分割的组成部分, 理解和做好化学实验是化学教学的前提和基础。在教学中, 化学教师应对化学实验 (包括演示实验、学生实验、课外小实验) 进行研究, 根据教学的实际进行实验改进和创新, 以求达到化学教学的最佳效果。所以, 正确处理教材中提供的演示实验, 精心地选择、设计演示实验是提高课堂教学效率的关键。
一、对教材中现成的演示实验的处理
1.放大实验现象
明显直观是演示实验的基本要求, 所以教师选择实验时, 首先应该自己做一做, 观察实验现象是否明显, 从而更好地改进实验器材与操作方法。
(1) 分子运动实验的改进:如图1, 原课本上的实验存在两点不足:一是氨水易扩散, 污染空气;二是实验药品用量多, 实验时间过长, 现象不明显。针对以上缺点进行改进 (如图2) : (1) 把大烧杯改为大塑料瓶; (2) 把“用烧杯盛酚酞溶液”改为“把酚酞溶液滴在棉花团上, 用细铁丝做成花状”; (3) 把盛浓氨水的烧杯改为细口瓶。改进后, 实验在相对密闭的容器中进行, 不会污染空气;实验药品用量少, 时间短, 实验现象明显;实验器材简单易得, 增加学生动手探究实验的欲望。
(2) 水净化过程中的过滤、吸附实验:如图3, 原课本的过滤实验, 学生通过浑浊的水变澄清这一现象得出过滤能除去液体中的不溶性杂质, 但印象并不深刻。如果事先在水中加入少量红墨水, 就可以让学生清楚地观察到过滤只能除去溶液中的不溶性杂质, 却不能除去可溶性杂质的实验现象;再把过滤好的红墨水放入盛有活性炭的试管中, 搅拌, 随后塞入棉花, 用玻璃棒将其推入试管底部 (如图4所示) , 立刻可以观察到红墨水变成无色, 从而说明活性炭的吸附作用。实验时间短, 现象明显。
2.灵活设置实验
在实验教学中, 我们要关注学生的感觉和直觉, 注重启迪学生的智慧, 想办法抓住差异, 让学生发现知识、创造知识, 积小智慧成大智慧, 创建智慧型课堂。如二氧化碳制取的研究:实验室制取二氧化碳应该利用石灰石和稀盐酸反应。而用石灰石和浓硫酸反应或碳酸钠与盐酸反应来制取CO2是不适合在实验室进行的。如果直接按课本的顺序讲课和做实验, 课堂平静, 难见跌宕起伏, 效果自然不会很好。那么, 如何让学生信服和领会呢?可让学生先做石灰石和稀盐酸反应、石灰石与稀硫酸反应及碳酸钠和稀盐酸反应的实验进行对比, 接着老师提出疑问并讲解, 学生自然而然就能弄清楚。因此, 面对课本中现成的实验, 教师利用时应该加以适当的处理。
二、教师要有创新意识, 亲自动手设计演示实验
要培养有创新能力的学生, 教师自身首先要有创造力。教师要对化学教学中的疑难实验进行专题学习和研究, 对一些实验进行改进。在课堂教学中, 除了直接利用教材提供的实验之外, 教师亲自动手精心设计实验是提高教学效果的有效途径。
(1) 改进碱溶液与二氧化碳反应的实验。如图5所示, 在玻璃管一端系一个气球, 再向装满二氧化碳的锥形瓶中滴加氢氧化钠溶液, 振荡, 气球变大, 与利用塑料瓶做实验相对比, 增强了实验的科学性、可控性、可见度, 效果直观清晰。
(2) 物质导电性的实验。用一个带有两根电极和扩音器的电源装置测定物质的导电性, 如图6所示, 当两根导线接触到溶液时, 指示灯亮并发出响声。实验操作简单, 视觉效果好, 可重复使用。
演示实验在生物课堂教学中的作用 篇5
生物学是一门以实验为基础的自然科学,实验教学在课堂教学中占有极其重要的地位。演示实验选择的内容是否恰当,实验的构思是否合理,实验的过程是否清晰有效,这一切直接影响课堂教学的质量。
一、充分调动学生学习积极性,提高学习效率
演示实验通过看得见、感受得到、又与原有经验存在强烈反差的现象,很容易引起学生的“眼球”,提高学生的学习兴趣,激发他们的求知和探索欲望。如在讲“组成生物体的化合物”时,为了调动学生的积极性,笔者先做了两个演示实验:第1个实验时“加热试管中的干种子”,当学生看到试管口上方的玻璃片上凝结了不少水滴时,表情就由最初的好奇变为惊讶了——干种子中竟然有这么多的的水分!从而激发他们的求知欲望。第2个实验时“干种子的吸水能力”,先向学生说明实验过程(取2个培养皿,每个培养皿放大豆、小麦各2粒,向一个培养皿中加少量清水,另一个不加水。实验需提前1d由兴趣小组完成),然后展示结果,学生们会惊呼:两种种子膨胀倍数差别这么大!从而产生疑问,依次引入新课。
二、强化实验技能,明晰科学实验方法
在进行演示实验教学过程中,根据教学需要,教师一般要向学生介绍有关的演示实验的设计方法、实验注意事项、设备的准备、仪器的使用、药品的配制和使用等相关知识。通过演示实验教学,学生可以初步了解和掌握生物学实验的基本思路、方法和技能。在演示实验的教学过程中,通过教师的认真讲解,一丝不苟的认真操作,将会使学生逐步养成良好的科学态度,从而使其科学实践能力也将逐步得到发展。
改进断电自感演示实验的尝试 篇6
一、断电自感现象的原理
1.自感现象
自感现象是一种相对而言比较特殊的电磁感应现象,主要是指在导体中的电流发生一定的变化的时候,导体周围的磁场就会随之产生相应的变化,继而磁通量也会随之发生相应的改变,并产生自感电动势,而其自感电动势往往会阻碍导体中原本的电流变化。自感现象往往通过自感电动势来体现,而自感电动势的主要影响因素就是自感现象发生的过程中电路中电流的变化。同时,自感现象主要发生在接通电路或者断开电路的瞬间,这是因为,这时电路中的电流变化比较大,通电自感和断电自感的表现往往不尽相同,而断电自感的现象更加明显,更加便于观察和演示。
2.断电自感
在电路中的电源被切断时,电路中的电流会迅速发生变化,使电感线圈产生相应的自感电动势,进而阻碍元电流的变化,即,使原电流减少的速度变慢。此时,电感线圈就相当于整个电路中又产生的另外一个电源,并且在断电发生的瞬间,自感电动势所产生的电流与电路中本来存在的电流大小一致,之后再逐渐减小直至变为零,另外,自感电动势产生的电流尽管是阻碍原来电路中的电流发生变化的,但是,其电流的方向是与原来的电流方向保持一致的。而在断电自感的演示中,由于电路等设计的不同,实验电路中的灯泡在断电瞬间往往会保持一定的亮度,甚至会在断电的瞬间闪亮一下,然后再逐渐熄灭,这使我们能够直观地感受到断电自感现象的发生及其作用的体现。
二、断电自感演示实验的改进
1.传统的演示方法
图1 传统的断电自感演示实验电路
如图1所示,传统的断电自感演示实验只用了一个灯泡,在演示的过程中,在切断电源的瞬间,电灯泡似乎直接熄灭而没有发生断电自感现象,同时也没有对比,因此该实验的形象性很难得到体现,没有直观的实验效果,从而也很难产生相应的理解。因此,在老师的帮助下,通过查阅文献等方法,对该实验采取了一定的改进措施,使断电自感的现象能够更加直观地得以体现。
2.改进后的演示方法
如图2所示,改进后的断电自感演示实验电路采用的是发光二极管,其中的开关仍然采用电路的电键,而非电源开关。实验过程及现象如下:
图2 改进后的断电自感演示实验电路
(1)组装电路,将二极管按照正确方向进行连接;
(2)闭合开关,二极管不发光;
(3)当电路稳定后,突然切断开关,此时二极管瞬间发亮,之后其亮度逐渐降低,直至消失。
改进后的实验表明,二极管在电源断开后,其亮度的变化与教材中描述的断电自感现象吻合,并且其实验效果比较明显。这说明在电源断开的瞬间,该电路中的线圈发生了自感现象,并且产生了一定的自感电动势,从而使线路中电流消失的速度变慢,即阻碍了电流的减小。在切断电源之后的过程中,自感线圈起到了二极管的电源的作用,为其提供电流,进而使其亮度逐渐变暗。同时,二极管的发亮也说明了电源断开前后,通过二极管的电流其方向并没有发生改变,即自感线圈中的电流与整个电路中原来的电流方向是一致的,并没有发生方向上的改变。这也使我们对断电自感现象的理解更加直观,同时,对整个过程中的电流变化及方向问题也有了更加清晰而明确的理解。
三、自感现象的实际应用
自感现象在实践中也有很多用途,例如,日光灯中的镇流器就是利用线圈的自感现象,使得电压增加,进而与启辉器共同作用使灯管发光。另外,煤气灶的点火装置,汽车的点火装置,电风扇的电动机线圈,收音机的调频装置等都利用的了线圈的自感现象。但是,在实践中,断电时的自感现象也具有一定的负面影响,例如,大型的电机等在电源被切断的瞬间会产生瞬时高压,在开关附近形成极为不利的影响,严重时甚至会危及相关人员的生命安全。因此,我们应学会利用物理中的知识指导相关的生产和生活实践。
改进化学演示实验的视角 篇7
一、为增强可视性所作的改进
高中化学教材必修2“化学能与热能”一节, 是通过用温度计测量用砂纸打磨光的铝条与盐酸反应的温度变化和用手触摸试管外壁, 来说明该反应是放热反应。这样做的可视性不佳, 只有少数学生通过自身的参与可以获知结论, 其他学生则兴趣不大。为此, 该实验可作如下改进:用蒸发皿熔化适量红色蜡烛, 趁热用毛笔均匀涂抹于试管底部的1/3部分, 冷却备用。实验时, 反应放出的热量迅速使红烛成“泪”, 所有学生都可以直观感知该反应中的能量变化, 顺理成章地得出反应放热的结论。
二、为增强对比性所作的改进
在高中化学教材必修1“几种重要的金属化合物”一节中, 鉴别碳酸钠与碳酸氢钠的演示实验是利用两者热稳定性的差异来进行的。但原有实验存在对比性差、说服力不强的缺陷。而改用套管实验 (图1) 可使碳酸钠与碳酸氢钠同时受热, A处碳酸钠尽管受热充分, 但因为碳酸钠受热没有变化, 所以A试管处澄清石灰水没有变化;B处碳酸氢钠受热后放出二氧化碳, 使B试管处澄清石灰变浑浊。改进后的实验现象明显, 增强了两种盐在热稳定性方面的对比, 说服力更强, 也更节省时间。
三、为减少污染所作的改进
高中化学教材选修5“乙醇的消去反应”的演示实验较之原版本作了一些改进, 将副反应生成的SO2气体用10%的Na OH溶液吸收后再进行性质实验。这样做, 既减少了对环境的污染, 又造成了溴的四氯化碳溶液以及高锰酸钾酸性溶液褪色。但由于酒精灯产生的热量少, 利用课本所给装置进行实验, 温度不能迅速升至170℃, 演示时间较长, 副反应多。而改用如图2所示的装置后, 温度能在短时间内迅速升至170℃, 可以更好地防止产生乙醚的副反应发生, 无论是收集乙烯还是进行性质实验都能节省时间。
四、为增强同步性所作的改进
高中化学教材必修1有关碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸的反应实验, 如果利用教材装置分步完成, 把这两个实验分开做既不安全, 也难以做到同步。
改进后的实验装置如图3所示:首先, 该装置克服了实验分开做难以同步的缺陷, 气球膨胀的速度一目了然, 对比性强。其次, 实验完毕后气球的体积明显不同, 可说明同质量的Na HCO3和Na2CO3固体与盐酸反应产生气体的体积不同。该实验与原实验相比, 装置简单且效果更好, 说服力更强。
五、为防止产物氧化所作的改进
高中化学教材必修1有关Fe (OH) 2的生成实验, 虽然可采取用新制备的硫酸亚铁溶液, 并将盛有氢氧化钠溶液的长胶头滴管深入硫酸亚铁溶液液面以下的措施, 但是仍然无法完全与空气隔绝, 无法避免制得的氢氧化亚铁存在时间短暂、易被氧化的缺陷, 很难观察到白色絮状沉淀的生成。为此, 可在液面之上再滴加大约1m L的苯或植物油, 以起到隔绝空气的作用, 这样就对来自外部的氧化原因作了进一步的改进, 待需要观察氧化现象时再用吸管吸走苯或植物油.
六、为增强功能所作的改进
高中化学教材必修l有关SO2的漂白性实验的实验目的单一, 只能说明SO2的漂白性, 同时也没有给出SO2的尾气处理装置。改进后的实验装置 (图4) 结构简单, 操作方便, 药品消耗少, 且一次可完成两个实验, 有利于节约实验药品。通过增加SO2使湿润的蓝色石蕊试纸变红 (不褪色) 的实验, 有利于突破教学难点, 防止产生的SO2污染空气。较之原来的实验, 该实验的功能得到了强化和提升, 如能配合实物投影仪进行演示则效果更佳。
七、为控制反应进程所作的改进
原版本高中化学教材第二册有关硝酸氧化性的演示实验, 铜与硝酸的反应若用教材装置完成, 则该反应一开始就无法控制反应的进程, 只有待一种反应物完全消耗后方可自行终止反应。为此, 高中化学教材必修1已经将该反应中所用的铜片改为前部弯成螺旋状的铜丝, 从橡胶塞侧面凹槽中穿入, 当观察到实验反应欲终止时, 可向上抽动铜丝, 使之与硝酸脱离接触来达到终止反应的目的。笔者认为铜丝从橡胶塞中部穿入会使密闭性不好, 因此可在铜丝上方的橡胶塞外部再穿上一个橡胶垫, 便可使密封效果更好。
八、为完善反应原理所作的改进
原高中化学教材第三册 (2004年版) 有关乙二酸晶体分解的实验, 在可行性与实验原理方面均存在明显的不足。首先, 乙二酸晶体熔点为100.1℃, 分解温度约为175℃, 故在加热时, 晶体在分解之前就已熔化为液体而流向试管口, 使实验无法继续。其次, 烧杯中的澄清石灰水变浑浊的实验现象, 不能说明一定是乙二酸晶体受热分解产生的CO2与Ca (OH) 2反应生成Ca CO3白色沉淀所致, 也可能是乙二酸受热熔化后产生的乙二酸蒸气与烧杯中的Ca (OH) 2反应, 生成难溶于水的草酸钙白色沉淀所致, 从而使实验结论不具有说服力。对于该实验, 2007年版教材把其实验装置改为如图5所示的装置。
将试管口的倾斜方向改为略向上, 同时, 增加了冷凝装置可检验产物中的水。但是, 乙二酸晶体受热分解除生成CO2和H2O外, 还有有毒的CO生成。改进后的实验装置不能检验乙二酸分解的全部产物, 同时装置中缺少尾气处理装置, 不符合绿色化学实验设计的要求。为此, 我们可进一步改进实验装置 (图6) 。
对“断电自感”演示实验的改进 篇8
连接图1所示的实验电路, 闭合电键S, 待灯泡D正常发光后, 断开电键S, 在断开的瞬间, 将观察到灯泡D猛一亮, 随即熄灭, 几乎看不到“过一会儿熄灭”的现象, 延时效果很差.
另外, 这个演示实验也不能显示断开电键后, 流过线圈L和灯泡D的电流方向.
二、“断电自感”演示实验的改进设计
1. 需要配备的器材
J1201型低压电源、J2425型变压器原理说明器、发光二极管 (绿色效果较好) 、电键、导线若干.
2. 实验电路及器材使用的有关说明
实验电路如图2.低压电源输出的电压为4V或2V (没有低压电源也可用两节电池串联代替) ;L用J2425型变压器原理说明器的1600匝红色线圈代替, 并把它套在闭合铁心上;D为发光二极管;电键S用闸刀开关较好.
3. 实验步骤
⑴简述二极管的单向导电性, 并用低压电源直流输出2~4伏档与二极管串联, 分正向和反向两次通电证实二极管的单向导电性.
⑵按器材要求连好电路.
⑶闭合电键S, 二极管不发光, 表示二极管处在反向截止状态.
⑷断开电键, 让学生注意观察断开电键的瞬间发光二极管出现的现象.
4. 实验现象
断开电键的瞬间, 二极管突然发光, 且由亮变暗, 有明显的延时性.
5. 实验结论
⑴电键断开的瞬间, 线圈所在的电路中发生了自感现象, 线圈上产生了自感电动势, 线圈和二极管所在的回路中有自感电流.
⑵结合如图3所示的电路分析, 可知断开电键后, 线圈中的电流方向仍与断开前相同, 且与二极管D构成闭合回路.
⑶电键断开的瞬间, 线圈上产生的自感电动势阻碍了原电流的变化, 延长了电流减小的时间.
⑷电键断开前后, 二极管与线圈两端的电势高低关系都发生了变化, 如图3所示, 断开前, Ua
6. 实验注意事项
⑴不能用低压电源开关代替电路电键, 否则由于电源内电路的影响会观察不到自感现象.
⑵发光二极管在电路中连接时, 极性要接正确.若接反, 实验过程中的二极管可能被过高的自感电势反向击穿.
⑶断开电键时, 动作要迅速.
7. 与教材中的实验效果相比较
⑴发光二极管在电键闭合时不发光, 电键断开后突然发光, 可以更形象、更直观地说明自感现象的发生.
⑵实验现象结合电路分析, 突出自感电流的延时性和方向性, 能使学生更加容易地理解自感电动势的作用.
对摩擦力演示实验的改进 篇9
传统的摩擦力演示实验, 都是用弹簧秤拉着一个木块在一“水平面”上运动, 通过增加压力、更换“水平面”来研究与摩擦力有关的因素。这种方法存在着如下不足:一是弹簧秤位于水平面上, 只有前排少数学生能看到, 可见度差;二是弹簧秤是运动的, 学生不容易看清其读数;三是人拉动弹簧秤时很难保证真正“匀速”运动, 这样就会使木块的速度忽大忽小, 致使木块的加速度a不等于零, 根据牛顿第二定律F拉-f=ma, 此时木块受到的摩擦力和拉力就不再是一对平衡力 (即摩擦力f不等于拉力F拉, 而弹簧秤的示数等于F拉) , 在实验中的表现就是弹簧秤指针不停地跳动, 并不能稳定地指在某一刻度处, 这进一步增加了学生读数的困难。
二、原因分析
笔者通过认真分析发现, 该实验效果不好的原因在于“弹簧秤水平放置;弹簧秤和木块是运动的, 且不能保证运动的匀速性”, 造成学生看不到指针, 少数学生围拢过来后, 看到的弹簧秤是运动的, 并且指针也不稳定, 造成读数困难。假如把弹簧秤固定下来, 并且面向学生, 学生读数就方便了;假如把移动“木块”改为移动“水平面”, 那么只要“木块”和“水平面”有相对运动 (或相对运动趋势) , 当“木块”静止时, 它受到的摩擦力f和弹簧秤的拉力F拉就是一对平衡力, 即弹簧秤的拉力永远等于“木块”受到的摩擦力, 而与“水平面”的运动是否“匀速”无关, 弹簧秤的指针也能稳定地指在某一刻度处而不再跳动。
基于上述分析, 笔者对实验进行了改进, 制作了摩擦力演示仪, 有效地克服了上述缺点, 取得了很好的实验效果。
三、仪器的制作
本仪器的主体结构就是一个竖起来的弹簧秤, 如图1所示。
1. 制作思路
把一个弹簧秤固定在一个支架上, 用定滑轮改变力的方向, 实验时拉动长木板, 使木块和木板之间产生相对运动或相对运动趋势, 用细线拉动弹簧秤挂钩, 使弹簧秤产生读数。
2. 所需器材
(1) 光滑长方形木板:60cm×20cm×1cm的木板一块 (标记为A, 用作底座) , 36cm×9cm×1cm的木板一块 (标记为B, 用作支架的前面) , 36cm×3.5cm×1cm的木板两块 (标记为C、D, 用作支架的两侧) , 39cm×9cm×1cm的木板一块 (标记为E, 用作支架的后面) , 40cm×2.5cm×1cm的木条两根 (标记为F、G, 用作底板上的限位条) , 120cm×10cm×2cm的木板一块 (标记为H, 用作摩擦面) 。
(2) 羊眼圈一个。
(3) 量程为5牛顿的弹簧秤一支。
(4) 轻质滑轮两个, 轴两个。
(5) 粗糙程度不同的布料两条, 1号砂布三张。
(6) 10cm×8cm×4cm的木块一个;细线若干;青霉素小药瓶中的橡皮帽四个。
3. 制作方法
(1) 制作支架。首先, 把B平放于操作台上, 把C、D立于B之上, 一端对齐, 用钉子固定;再把E放于C、D之上, 用钉子固定, 形成没有上下底的方形盒子, 用做弹簧秤支架。如图2-a、2-b所示。其次, 用A4纸打印弹簧秤刻度, 贴于前面板正中位置。第三, 在支架前面板的顶端中线上固定一个羊眼圈, 用来悬挂弹簧。
(2) 组装底座。首先把上述“弹簧秤支架”用铁钉竖直固定于木板A的一端, 使作为摩擦面的长木板H正好能在底座A的中间左右抽动。支架的总厚度正好使其前面板落在长木板H的中线上。如图1-b所示。为增加其稳定性, 可在支架背后与A联接处固定一木块。其次, 在底座A上固定限位木条F、G, 形成一个滑槽。第三, 把四个小橡皮塞固定于底板A下面的四个角处, 作为支脚。
(3) 安装弹簧。取下成品弹簧秤的弹簧、挂钩及指针, 挂在顶端的羊眼圈上。
(4) 安装定滑轮A、B。把作为摩擦面的木板H置于滑槽中, 把木块平放在H上, 在拉环上拴好细线并拉紧。定滑轮A的位置, 应该正好使拉动木块的细线处于水平位置, 拉弹簧的细线处于竖直位置。把木块竖起来放置, 定滑轮B的位置, 仿照定滑轮A安装。如图1-a。
至此, 整个仪器制作完毕。
四、实验方法
实验1、研究滑动摩擦力与接触面积大小的关系
把木块水平放置在摩擦面H上, 细线跨过定滑轮A, 拉动木板H, 待木块静止后, 读取弹簧秤读数;把滑块侧放在摩擦面H上, 细线跨过定滑轮B, 再次读取读数, 比较可知, 两次读数相同。
实验2、研究滑动摩擦力与正压力的关系
把木块水平放置在木板H上, 细线跨过定滑轮A, 拉动木板H, 待木块静止后, 读取弹簧秤读数;在滑块上放置不同质量的砝码, 再次实验, 分别读取弹簧秤读数。比较各次读数和压力的关系, 即可得出摩擦力与正压力成正比。
实验3、研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系
在木板上分别固定薄布、绒布、砂纸, 把滑块水平放置在木板上, 拉动木板, 待木块静止后, 分别读取弹簧秤读数。比较三次读数, 即可得出摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。
实验4、研究静摩擦力的大小和方向、静摩擦力存在最大值
把木块置于木板上, 缓慢拉动木板, 使木板和木块间有相对运动的趋势, 并保持木块和木板间相对静止, 观察弹簧秤读数;逐渐加大拉力, 保持木块和木板间的相对静止, 再次读取弹簧秤读数, 直至达到最大静摩擦力。由于在这期间木块总是处于平衡状态, 且水平方向只受到拉力和静摩擦力的作用, 所以很容易地就能突破“在达到最大静摩擦力之前, 静摩擦力的大小总是和外力的大小相等 (随外力的变化而变化) , 其方向总是和相对运动的趋势方向相反”这一力学中的难点。
进一步增大拉力, 在达到最大静摩擦力之后, 木块和木板间开始出现相对滑动, 说明静摩擦力存在一个最大值。
五、说明
当木块和木板之间出现相对滑动后, 弹簧秤读数与拉动木板的速度大小无关, 但不能太慢。不能出现最大静摩擦和滑动摩擦之间变换的情况。
参考文献
[1]物理通报杂志社.九年义务教育三年制初级中学教科书物理 (第一册) .北京:北京教育出版社, 2001.
[2]人民教育出版社物理室.九年义务教育三年制初级中学教科书物理 (第一册) .北京:人民教育出版社, 1993.
初中物理演示实验教学的改进 篇10
一、发掘、设计一些演示实验, 以满足教学需要
某些重要的物理概念和规律, 需要演示实验来帮助学生认识, 课本上如果缺少这样的实验或者效果不好的, 就需要教师进行研究和设计以填补空白。对学生感到抽象不易理解的难点知识, 教师应结合教学实际设计、发掘一些新的演示实验来满足教学需要。
例如, 静摩擦力方向的判别是学生学习中的难点, 其主要原因是学生缺乏对日常生活的感性认识, 很难想象两个相对静止而又有相对运动趋势的物体接触面间静摩擦力的方向。在教学中可取两个毛刷, 将其中一个固定在台面上, 另一个叠放在它的上面, 并水平推动该毛刷, 可清楚地看到上下物体间毛刷形变的方向, 由此可以推想出上下毛刷所受静摩擦力的方向。这一实验可以帮助学生化抽象为具体, 易于解决教学中的一些难点问题。
二、对已有的实验进行改进, 提高演示实验的效果
教材中有些演示实验的效果不是很好, 此时教师可不拘泥于教材的安排, 对演示实验进行改进, 从而使得实验更易操作, 现象更明显、更富有感染力。
例如, 课本中演示点火爆炸 (内能转化为机械能的实验) 实验用的塑料盒子容积小, 酒精气化产生的气体也少, 而且要求盒子密封性好, 故实验成功率不高。我们对该实验改进后, 从饮料瓶瓶盖上挖个小孔 (孔大小和电火花发生器的放电针管配套) , 然后向瓶内滴入酒精或煤油, 用手将瓶子晃动, 让酒精充分汽化。把电火花发生器的放电针管插入瓶盖上的小孔中, 然后掀动电火花发生器的按钮。实验效果很明显, 能将瓶子射出很远。
在演示光的直线传播的实验时, 通常向空中喷水雾, 但水雾在空中持续时间短, 可视时间不长。我们可以采用一些可密闭的透明容器先在底部点一盘蚊香, 等容器中充满烟雾后用激光灯照射, 可以清楚地看到在烟雾中有一条红色的光线。
三、通过对比实验, 使学生全面认识物理规律
学生对事物的观察往往是表面的、片面的, 有时甚至是错误的。同时, 物理规律的表现形式是多层次、多侧面的, 教材中提供的往往是单层次、单侧面的实验内容。从培养学生创新能力的角度来看, 教师有必要进行适当的拓展和补充, 尽量让学生能多层面、全方位去认识物理规律的全貌。
例如, 在进行验证大气压存在的“覆杯实验”时, 教师简单的把厚纸片盖在装满水的杯口再倒过来, 实验做完即了事, 让学生目睹了一个“理所当然的事实”, 但不少学生认为硬纸片不掉下来不是大气压托住的, 而是被水“粘”住了。这时我们可以通过对比实验来说明问题。教师在塑料杯底部钻一个小孔, 做实验时先将孔堵住, 然后问学生硬纸片不掉下来的原因。当学生回答硬纸片不掉下来是被水“粘”住了, 你再将孔松开, 让空气进去, 这时水和硬纸片“哗”的一下全掉下来。通过这样的对比实验就可以解决学生的疑惑。
四、将演示实验改为随堂的探索性实验
美国心理学家布鲁纳的发现理论认为:教学过程应在教师的启发、引导下, 让学生亲自去发现问题, 培养学生发现的习惯和能力。教师可以把某些演示实验设计为随堂的探索性实验, 以达到不同层次的创新能力的培养目标, 因为探索性实验教学比演示实验教学有更广阔的活动空间和思维空间, 可以极大地激发和满足不同层次学生的探索与创新欲望, 学生在自己探索物理规律的实验过程中可以把动手和动脑结合起来, 锻炼和培养自己的创新能力。
例如, “蒸发”一节的教学, 为了弄清影响蒸发快慢的因素有哪些, 教师可设计三组问题让学生自己去研究解决, 并得出有关结论。问题1.取相同两滴酒精分别滴在课桌和手背上, 观察谁先变干。这说明了什么?问题2.取相同两滴酒精滴在课桌上, 用塑料尺只将其中一滴酒精展开, 观察谁先变干。这说明了什么?问题3.取相同两滴酒精滴在课桌上, 只对其中一滴酒精用纸筒吹气, 观察谁先变干。这说明了什么?如此进行教学设计, 学生们便立即投入到实验活动中去, 动手与动脑相结合, 很快自己找出了影响液体蒸发快慢的三个因素。同时, 也让学生在相对独立的实验活动中体会到创新的艰辛与愉悦。
五、用计算机模拟演示实验
多媒体作为现代教育的辅助手段, 可显示传统演示教具中无法涉及的地方。例如, 某些物理实验条件不易控制, 或存在某些干扰而无法演示;实验时动作太快无法看清实验过程, 只能看到最后结果, 而结果很难反映原理, 用传统的教学手段也很难表现“动”和“变”的结果, 此时可用计算机来模拟演示实验, 并将实验过程进行重放、定格、缩放、慢镜头, 让学生观察物理实验全过程。用多媒体作为辅助演示实验的工具, 既充分发挥它的优势, 也可弥补学生直观感觉的不足, 减少其抽象思维的难度, 有益于创新能力的培养。
例如, 电容器充电放电过程、两球先压缩后恢复过程中两球速度、加速度变化都可以通过计算机进行情景创设、实验过程的模拟、物理进程速度调节、微小过程放大、实验现象的动态分析。对于有些演示实验, 我们一般只能看到其最后结果, 而其形成结果的原理却很难反映, 而用计算机可以显示实验的中间过程。例如, 在讲解显微镜原理时, 用计算机显示光线一步步折射的过程和最后结果, 清晰明了。
另外, 用计算机还可很方便地扩大演示实验的内涵和外延, 展现一些演示实验的原理在现代技术中的应用, 让学生初步涉猎一些物理学的前沿问题, 这对于开阔学生视角, 活化他们的知识有着重要的意义。
乙酸乙酯制备演示实验的改进 篇11
关键词:乙酸乙酯;制备;演示实验;实验改进
文章编号:1005–6629(2015)2–0059–04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
乙酸乙酯的制备方法比较多[1],适用于中学化学课堂演示的一般是用乙酸和乙醇的酯化反应来制备乙酸乙酯。关于该反应所用催化剂以及加热方法,不同的资料或教科书均有不同的方式方法。目前鲁教版[2]、苏教版[3]、人教版[4]高中化学必修2均采取浓硫酸作催化剂、酒精灯加热法;上科版[5]采用水浴加热法,并且针对该法还有文章作出了改进[6]。通过教学实践,这些方法仍存在一些值得商榷的地方。笔者就上科版、苏教版等教材关于乙酸乙酯制备课堂演示实验结合自己教学实践谈一些看法。
1 催化剂的选择
酯化反应原理是:
质子(H+)是反应中的催化剂,就一般中学实验室条件而言,浓硫酸是最常用易得的催化剂,事实上大多数教材也都首选浓硫酸作催化剂。浓硫酸既是催化剂也是反应中的吸水剂,加快速率也能使酯化反应正向移动,利于酯的生成,但使用浓硫酸作催化剂的缺点一直为人诟病:容易出现反应物碳化现象,生成乙醚、二氧化硫等,副反应较多、影响观察。实践证明减少浓硫酸用量能有效减少副反应,对酯的生成影响也不大。选用固体酸、杂多酸、无水四氯化锡(路易斯酸)做催化剂虽然效果不错,但受成本和药品来源等因素影响,事实上并不易成行。稀硫酸(8 mol/L)或其他无机酸也可以作为催化剂,催化效果也不错。
2 加热方式的对比
如果侧重于考虑酯的产率和质量,先回流后蒸馏法无疑是首选,酯的产率高、纯度好但操作较繁琐。为减少反应步骤节省课堂授课时间,目前符合课堂演示“短平快”特点的较普遍的制备方法是连续操作的酯化蒸馏法,即酯的生成和酯的蒸馏在同一装置中不间断进行,但这存在着在反应温度较高情况下酯化反应未达到平衡反应物就被蒸出反应器影响酯的产率问题,如酒精灯加热法(如图1)。选择水浴加热法(如图2),虽易于控制温度且给热均匀,能够大大减少酸、醇的蒸发,但受到水浴温度低(最高100℃)、给热环境开放、玻璃材质不易导热、蒸气流过线路长(用于反应器的大试管一般20cm)等限制,反应液实际受热温度难以达到酯化反应温度的要求,反应慢,时间长,特别是成酯后不容易被蒸出,实际出酯较少,反应现象大打折扣。实验证明,在近100℃水浴中,反应液不易沸腾,加热较长时间后,反应器壁上才有油状物回流,很少有馏出液,在接收试管中收集到的酯微乎其微,因此敞开环境下的水浴加热法不十分理想。李嘉改进后的套管水浴加热法效果不错,值得推广[7]。油浴加热法也见诸一些文章,油浴法温度高、加热均匀但缺少可操作性和安全性,作为课堂演示实验一般也不宜采用。而酒精灯加热法虽然给热不很均匀,但操作方便,可保证反应和蒸馏的温度要求,耗时少、出酯快。利用温度计控制酒精灯加热时间,在加热的试管下方垫石棉网(热容大),采用空气浴、间歇式加热等方式可避免温度过高、受热不均匀等缺陷。同时,调整反应装置,将导气管竖直方向设计长一点,也可有效减少酸和醇的挥发。这种加热法实用性强,实际使用效果利大于弊(如图3)。
3 用料量的确定
乙酸和乙醇理论用量为1:1(物质的量之比),考虑酯化反应为可逆反应,增大一种反应物浓度可提高酯的产率。研究资料表明[8],等物质的量酸和醇反应酯的产率最低,酸或醇过量均可提高酯的产率,但醇过量的产率优于酸过量的产率,当乙醇对乙酸过量1.5倍时产率最高(如表1),所以选n(乙醇):n(乙酸)=3:2,由无水乙醇57.20 mL/mol,冰醋酸62.13 mL/mol,可得V(乙醇): V(乙酸)=1.38:1,鉴于演示实验常用试管规格、考虑取用方便以及应取得明显的现象等要求,确定3mL乙醇和2mL冰醋酸为宜。这也是大多数教材演示实验所确定的用料量。
4 几组实验数据的比较
每组用料:3mL无水乙醇+2mL冰醋酸+5mL饱和碳酸钠溶液(加几滴酚酞)
装置如图3:反应器试管规格2cm×20cm,接收酯试管规格1.4cm×15cm,除第8组外,每组停止收集馏出液以控制90℃左右时馏出液不再明显滴入为准,以减少对比误差。
5 实验条件的综合考量
5.1 温度
与先回流后蒸馏法不同,采用连续操作的酯化蒸馏法演示酯的生成既要考虑加快速率,又要尽可能减少反应液的挥发确保一定量酯的生成,决定了反应温度不宜太高或太低。温度太低则反应慢,成酯等待时间长,酯难以被蒸出;温度太高,副反应多,原料蒸发严重,酯的产率反而大大降低。实践证明,在演示实验现有条件下(药品用量、反应器试管长度等)进行酯化反应的温度大约在70~80℃之间为宜,这个温度是减少乙醇(沸点是78.4℃)挥发的最高温度区间。从1、4、5、7四组实验来看,情况基本类似:反应液受热不到1分钟,温度迅速上升,70℃左右微沸,80℃左右剧烈沸腾,83℃左右温度上升较慢(酯被蒸出),由于反应液与蒸气出口有段空间距离且部分馏出液被冷凝回流,到85℃左右才有大量馏出液。控制反应液温度停留在85~90℃足够长时间(实际上此时蒸气出口温度在80℃左右)。待酯蒸出后,馏出液会骤然减少,这是停止收集馏出液的时刻,如果让温度继续攀升越过85~90℃温度区间延长收集馏出液时间则会影响酯的产率和纯度,第8组实验数据证实这点。准确控制温度是本次试验的关键,这是在装置中加入一支温度计的原因,使用温度计控制温度也使实验更安全。由于100℃水浴作为热源不能保证馏出液的蒸出,酒精灯加热法便成为一种可靠的热源,但加热过程中要处理好反应快慢和化学平衡间的关系。在低温段(70~80℃)控制温度停留时间尽可能长一点,以保证酯化反应的平衡状态的形成,提高酯的产率;在控制高温段(85~90℃)足够长时间(保证酯的浓度减少)后,一旦发现馏出液明显减少即可停止反应。所有温控要求都是通过温度计调节酒精灯焰大小以及间歇式加热操作方式来实现。
5.2 催化剂
“3mL无水乙醇+2mL冰醋酸+2mL浓硫酸”这种配比物料的催化剂用量确实值得商榷[9~11],从实验结果看,2mL浓硫酸给酯的制备带来较多的副反应,既造成环境污染也造成原料浪费。而减少浓硫酸的用量(0.2mL浓硫酸)、降低浓度(8 mol/L 2mL硫酸)来作催化剂并不显著减少酯的产率,且经济环保、简约安全,应该得到推广和应用。第5组实验是为了验证无水硫酸钠在反应中能否显示吸水作用,从第4、5、6组实验对比结果看,其吸水性并不明显。而值得注意的是,从第1、7组数据结果来看,相对于8 mol/L硫酸,等体积的浓硫酸的吸水作用并不明显,其中原因有待于继续研究。
5.3 其他改进
在接收酯的装置中,如果导管口置于饱和碳酸钠溶液液面上,馏出物蒸气难免逸散到空气中,造成产品损失和空气污染;直接插入吸收液中又容易引起倒吸。如果导管上接入一个干燥管浸在吸收液中,可以起到冷凝馏出物使蒸气完全吸收和防止倒吸问题。
6 演示实验的改进措施
实验改进装置如图3。
乙酸乙酯制备演示实验是为了演示酯的生成原理和过程,在一般情况下,能有目的地引导学生观察实验中酯的生成状态,认识酸、醇、酯的性质,培养学生实事求是的科学态度、安全环保意识和绿色化学思想。笔者提出的改进措施使乙酸乙酯课堂演示制备实验具有较好的实用性、可操作性和科学性,更符合课堂教学的要求。
参考文献:
[1]丁爱军,王金龙.制备乙酸乙酯的新研究和反思[J].化学教育,2010,(5):13.
[2][9]王磊主编.普通高中课程标准实验教科书·化学2(必修)[M].济南:山东科学技术出版社,2007:80.
[3][10]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·化学2(必修)[M].南京:江苏教育出版社,2007:71.
[4][11]宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书·化学2(必修)[M].北京:人民教育出版社,2004:69.
[5]姚子鹏主编.化学(高中二年级第二学期)[M].上海:上海科学技术出版社,2004:13.
[6][7]李嘉.制备乙酸乙酯演示实验的改进[J].实验教学与仪器,2013,(1):27.
谈焰色反应演示实验的改进 篇12
焰色反应是高中必做的演示实验, 其目的是通过灼烧钾、钠等金属化合物或单质, 观察火焰的颜色以验证钾、钠等金属化合物及单质的焰色反应的颜色, 从而让学生理解不同的碱金属元素会有不同的焰色, 进而学会通过焰色判断常见碱金属元素的能力。按现行教材做焰色反应实验会遇到下列诸多问题:
1.铂丝价格非常昂贵。一般县城中学实验室都没有, 更别说乡村中学了。
2.铂丝使用寿命短。在反复灼烧、弯曲的情况下, 容易折断。
3.实验现象不明显。铂丝即使在弯曲后, 附着面也很小, 很难在酒精灯的外焰上灼烧出较大、便于观察的火焰来。
4.浪费时间。每次检验后要用盐酸清洗铂丝, 并在火焰上灼烧到没有颜色为止, 一般需清洗很多次才能达到目的, 很费时。
5.钾的化合物灼烧时, 紫色不易观察, 需透过蓝色钴玻璃才能看到, 做演示实验可见度低, 可见面小。
笔者对本实验稍加改进, 使之不但便于操作、简单易行, 而且现象明显。不但能克服以上所有弊端, 而且不受条件的限制, 使所有乡村中学的学生都能亲眼目睹焰色反应的美丽现象。
教材中之所以用铂丝, 主要是铂元素没有明显的焰色。基于前面分析的弊端, 我想, 究竟有没有其他的物品可以替代铂丝呢?既没有明显的焰色, 又易于附着被检测物?在我的反复试验之后, 我发现, 浸湿的棉花团完全可以代替铂丝, 而且在代价、操作、耗时、现象等方面更优于铂丝。故对本实验进行如下改进:
实验用具及试剂
若干个小棉花团、铁坩埚、坩埚钳、70%的酒精、蒸馏水、CuCl2晶体、NaCl晶体、KCl晶体、石棉网、铁架台、烧杯、铁圈、打火机等。
实验过程
在铁坩埚中加入适量的酒精, 直接将其点燃 (可观察到几近无色的火焰) 。用坩埚钳夹住棉花团并用蒸馏水浸湿后, 直接在火焰上点燃, 可以看到并无焰色反应 (目的是向学生说明湿润的棉花不能使火焰变色) 。然后分别蘸上CuCl2晶体, NaCl晶体和KC晶体等在火焰上燃烧, 观察各种晶体的焰色反应。该实验中在每次蘸取不同样品时, 要更换棉花团。
实验现象
由于浸湿的棉花团在酒精火焰上直接灼烧时不会使焰色发生任何变化, 且浸湿的棉花团极易粘附大量的被检物, 因此, 当将粘附大量被检物的湿棉花团在酒精火焰上灼烧时, 可以观察到铁坩埚上空的无色火焰变为绿色 (铜的化合物) 、黄色 (钠的化合物) 或紫色 (钾的化合物) 的火焰。
实验小结
【课堂演示实验的改进】推荐阅读:
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化学课堂演示实验09-03
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