用自制教具探索水蒸气凝结的奥秘 科学论文

用自制教具探索水蒸气凝结的奥秘摘要：教科版 小学 小学生如何制作手抄报课件柳垭小学关于三违自查自纠报告小学英语获奖优质说课课件小学足球课教案全集小学语文新课程标准测试题 科学《水珠从哪里来》一课中通过叙述现实生活中的常见现象――装有碎冰的玻璃杯外壁有小水珠产生，让学生思考和探讨''水珠从哪里来”这一问题。 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 中只是让学生观察这一现象，从而进行猜想，然后便给出结论，未用实验去验证结论。教材中，装有碎冰的玻璃杯放置于裸露的环境中，无法排除无关因素是否对水珠产生有影响，使得实验缺乏严谨性；且水蒸气肉眼不可见，无法直观地观察到实验现象，从而无法直接验证水珠是由空气中气态的水蒸气遇冷凝结而成这一结论。本实验旨在利用自制教具解决以上两个问题。特制密封箱体，排除了干扰因素，明确了水珠的来源；湿度传感器将密封箱内水蒸气的变化通过数值直观地展示出来，解决了水蒸气不可见的问题。利用制作的创新实验教具，设定实验组和对照组，观察实验现象，便可直观地得出结果与结论。关键词：自制教具，水蒸气凝结，湿度值，湿度传感器，创新实验教具—'水的形态变化之水蒸气凝结水是日常生活中常见的物质。水在自然界中以三种形态存在，分别是固态、液态、气态。水的三种形态，在一定条件下可以互相转化。三种形态的水相互转化，共有6种方式，分别为：液化、汽化、凝华、升华、凝结、凝固。（见图1）图1水的形态变化图水蒸气的凝结现象，是气态的水遇冷凝结成液态水的现象。这种现象在日常生活中也十分常见，如：冬天在室外呼气，空气中会形成水雾；夏天自来水铁管外壁产生的水珠；冬天进到温暖的室内，眼镜片上会出现一层水雾等。二、教材中未解决的问题关于水蒸气凝结的内容，在2001年审定通过的义务教育课程 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 实验教科书三年级《科学》下册第3单元《温度与水的变化》中的第5课中有介绍。书中通过叙述生活中常见的一种现象一一装满碎冰的玻璃杯外壁上有许多小水珠，引出问题：玻璃杯外壁上的水珠是从哪里来的呢？（见图2）图2教材中关于水蒸气凝结的内容教材中该部分的内容在现象陈述方面过于简单，有失严谨，同时也缺少对问题的详细分析和直观展现，容易给学生造成疑惑，难以很好地理解相关 知识点 高中化学知识点免费下载体育概论知识点下载名人传知识点免费下载线性代数知识点汇总下载高中化学知识点免费下载 。具体来说，教材该部分内容的不足之处主要有以下两个方面。1.对现象的陈述过于简单，缺少科学的严谨性书中在探讨出现在玻璃杯外壁的小水珠从哪里来时，是将玻璃杯置于桌面，让学生进行观察、猜测。玻璃杯外壁与玻璃杯内壁、人体等空间都未做处理和隔离，在这种情况下，玻璃杯外壁产生的水珠，可能是杯内的冰、观察者或其他因素导致，无法排除无关干扰因素，有失推理的严谨性。2.肉眼无法观察到水蒸气，学生无法通过观察得出结论玻璃杯外壁的水珠，实际上是由于玻璃杯外空气中的水蒸气遇到冰冷的玻璃杯凝结形成的。但是，观察者的肉眼无法观察到水蒸气，也就无法直观地观测到水蒸气凝结成水珠的过程。同时，在实验中学生看到杯中有冰，则可能会将玻璃杯外壁产生的小水珠与杯内的冰联系在一起，从而导致无法获得正确的结论。三'创新教具，解决问题特制密封箱体，解决玻璃杯外壁的水珠“从哪里来”的问题要想正确地分析和解答“水珠从哪里来”的问题，就需要有科学、严谨的实验过程,教材中只简单叙述生活现象的不足之处在于玻璃杯的外壁呈开放状态，水珠的来源有很多种可能，无法得出必然的结论。针对这种情况，需要排除其他可能导致水珠出现的干扰原因，具体来说，可以制作一个箱体，在箱体上挖一个圆孔，圆孔大小与即将准备的玻璃杯杯口的大小一致，目的是将玻璃杯刚好能放进箱体，并且玻璃杯的上边缘要高出箱体，这样就可以使玻璃杯外壁处于一个封闭的空间内，该空间体积一定，除了空气没有其他物质，也没有其他接触物。现以笔者教学时制作的长30cm，宽30cm，高20cm的箱体为例做详细介绍。（1）准备一个直径为15cm，高为23cm的大玻璃杯（也可选择高为20cm的玻璃杯,在下方放置垫物使玻璃杯的上边缘高出箱体即可）。（2）准备可以做成既定长方体箱的六块亚克力板，其中顶部要留有直径为15cm的圆孔，各板具体尺寸见图3。（3）将玻璃杯放置在组装好的密封箱体上，见图4。图3箱体各面亚克力板的尺寸图4组装好的密封箱体使用湿度传感器，解决水蒸气“看不见”的问题人类肉眼很难察觉到小于0.1mm的物体，所以我们无法用肉眼观看到气态水分子。看不见就不存在吗？答案当然是否定的。针对仅通过教材提供的文字和图片无法让学生观测到空气中的水蒸气这一问题，可以借助技术手段来解决。在这里我们可以借助湿敏电阻将无法用肉眼观察到的水蒸气通过数据变化检测和反映出来。湿敏电阻是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度［1］。在日常生活中湿度传感器也很常见，如家庭中使用的家用湿度传感器，可以检测室内湿度值，从而合理调整室内干湿度。如果在特制的密封箱体内放置一个湿度传感器，测量一定体积内空气的湿度值，这样就能用数值的形式将空气中水蒸气的含量检测出来，解决水蒸气“看不见”的问题。四、使用教具，探究奥秘在解决了教材中没能准确表达和表现的两个问题后，能否合理组装教具进行实验探究，验证水珠是水蒸气遇冷形成的，就成了本课的重点。现将教具组装如图5。图5组装好的教具理论上：玻璃杯外壁是密封的箱体，箱体内只含有空气，箱体内空气的体积及含量一定，其中的水蒸气含量也一定。将湿度传感器放入后，可测出该密封箱体内的湿度值,为叙述方便，将此时的湿度值表示为A。若在大玻璃杯内放入冰块，随着玻璃杯外壁产生小水珠，湿度传感器上的湿度值也会发生相应的变化，放入冰块后箱体内的湿度值记为B，B为动态值，若实验过程观察到的现象为随着水珠逐渐产生，B值逐渐减小且小于A，则说明随着水珠产生，密封箱体内的湿度值在逐渐减少。即玻璃杯外壁的小水珠是由于密封箱体内空气中的水蒸气遇到冰冷的玻璃杯外壁凝结而成的，则可以验证结论:空气中的水蒸气遇冷会凝结成小水珠。实验：设置对照实验，实验组为装置一，在装置一中的玻璃杯内放入冰块。装置二作为对照组则不放入冰块，即不做处理。在同一个教室内放置两个装置，在其他条件相同的情况下，两个装置中分别装入一个湿度感应器，此湿度感应器也可测出温度。放入湿度感应器后，同时将两个大玻璃杯分别放入箱体，使箱体达到密封状态。静置几分钟，当两个箱体内的温湿度值一致后方可进行实验。仔细观察两个湿度感应器上温度、湿度值的变化情况，并记录。实验现象：随着时间推移，装有冰块的装置一中湿度感应器上的温度、湿度值，随着玻璃杯外壁水珠的产生，都在下降，而装置二中的温度、湿度值没有变化。（见图6）图6实验过程实验结果显示，装置一中湿度值为41%，小于装置二中的湿度值66%。实验现象的解释为：在加入碎冰块的实验组装置一中，随着玻璃杯外壁因加入冰块变得冰凉，玻璃杯外壁有水珠产生，密封箱体内湿度感应器上的数值逐渐变小，也就是测量的密封箱体内空气中水蒸气的含量逐渐减少。水蒸气减少，水珠产生，理论假设成立，成功验证玻璃杯外壁的水珠是由空气中的水蒸气遇冷凝结而形成的这一结论。五、创新，收获，成长，反思该实验教具材料简单、易制作，实验现象直观、严谨，非常适合在小学科学教学中推广使用。该自制教具在教学中使用，打破了水蒸气凝结这一实验中学生无法肉眼观测到水蒸气的僵局，开创了在小学内进行水蒸气凝结实验验证的先河，对帮助学生理解空气中含有水蒸气、水蒸气遇冷凝结成水珠等问题有很大帮助；传感器的引入，打开了新技术辅助教学的大门，让技术服务于社会也服务于教学。该教具曾于2020年参加安徽省实验教学说课大赛中参赛使用，且相关说课获得了安徽省二等奖。同时，该教具已参加科技创新大赛，其独特的创新观念和设计想法，同样获得了评委和一线科学老师的一致认可。科学实验，是小学生科学素养培养的重要途径，是学生科学兴趣形成的重要源头，是科学教师传授科学知识的重要手段。教师应积极思考，不断创新理念和实验教具，在传授知识的同时，潜移默化地培养学生的创新意识和思维，为保障全民科学素质行动在基础教育领域顺利进仃奠疋基础。参考文献：[1]郁有文：传感器原理及工程应用（第4版）[M].西安:西安大学出版社2014年版，第30页