文档介绍：与高温水蒸气有关的初中物理实验组合研究
内容摘要:初中物理学中与水蒸气有关的实验较多,这些实验多用玻璃仪器来进行装置,但由于具有实验危险性,至使一些老师就只用多媒体课件来代替实验,影响教学效果。为此,我们通过调查、研究、论证,设计制作了一套多功能的组合实验装置,它不仅克服了玻璃仪器做实验的缺点,还极大地提高了课堂教学效果和效率。
关键词:水蒸气初中物理实验组合研究制作
漏斗
进水管
水位计
电
热
管
排气管
水
图1
开关S1
开关S3
开关S2
初中物理学中与水蒸气有关的热学实验内容,涉及到《初中物理课程标准》中的3个一级主题:物质、运动和相互作用、能量;3个二级主题:物质的形态和变化、多种多样的运动形式、能量的转化和转移;7个三级主题,分别是:(1)“能区别固、液和气三种物态”,(2)“了解液体温度计的原理,会测量温度”,(3)“通过实验探究物态变化过程”,(4)“能用水的三态变化解释自然界中的一些水循环现象”(5)“能从生活、自然中的一些简单热现象推测分子的热运动”,(6)“通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以互相转化”,(7)“结合实例认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程”。
根据课程标准的要求,各种版本的教材中,都设计了大量的探究实验,特别是与高温水蒸气相关的实验。这些实验装置一般都是用实验室的玻璃仪器来组装,实验中的高温高压具有很大的危险性,并且有些实验装置很多学校根本就没有。我们通过调查、研究和论证,设计制作了一套专用装置,它具有安全、实用、功能齐全、使用方便等特点。本文对该组合装置作一简单介绍。
高温水蒸气发生装置:
查阅各种版本教材,几乎都是用玻璃仪器烧瓶或大试管来给水加热,烧瓶或试管口塞上带导气管的橡胶塞,再用酒精灯作热源。这种装置方法的主要缺点是:,水沸腾时水蒸气产生速度较慢,不易获得高气压的气流而影响实验效果;,容易发生爆炸而出现安全事故;,用时较长,影响课堂教学效率。
为了满足上述要求,需要用安全性较高的金属容器,最好是电热式。我们通过调查发现,家用饮水机用的加热装置正好符合实验要求。其功率一般约在350W—750W,废旧饮水机上很容易找到这种装置,改变部分元件的用途,加装一个水位计、进水漏斗及开关等,一个高压水蒸气发生装置就完成了。结构如图1所示。
使用时,先通过漏斗从进水管向容器内注入适量的水,水量控制在容积的1/3—2/3,如过多会使沸腾的水从排气管排出,过少则容易烧坏电热管,可通过水位计观察容器内的水量。开关S3处于开启状态,注水后,开关S1关闭,S2打开,接入电源(交流220V)且闭合电源开关,很快(大约2分钟)水就会沸腾起来,高温高压的水蒸气从排气管口排出。
蒸气轮机模型及发电装置:
蒸气轮机是重要的热机之一,广泛应用于火力发电和核电中,实际的蒸气轮机结构复杂,为了让学生了解包括蒸气轮机在内的所有热机的工作原理,理解通过做功,内能可转化为机械能,设计一个用高压水蒸气来驱动叶轮转动的实验是十分必要的。用易拉罐的金属皮作原料,很容易就能制作一个叶轮机模型。热机所获得的机械能不仅可直接用于工农业生产及国防、科技等,还可以将它转化为电能带动发电机发