“探究不同物质的吸热能力”是今年“陕西省第二届初中理化生教师实验操作技能竞赛”物理学科的决赛试题，也是初中物理教学中重要的探究性实验，该实验对物质比热容概念的引入和学生对物质比热容的理解是不可或缺的。由于该实验的实验设计和实验操作需要考虑的问题较多，决赛要求参赛老师在20分钟时间内独立完成，并将实验数据以表格的形式板书，最后总结实验结论，难度较大。作为本次试题的命制者和评委，看到绝大多数参赛者在实际操作过程中都存在这样或那样的问题，笔者想对这一实验从设计到操作做一具体分析，通过这样的总结分析,一方面提升自己，另一方面希望能对同行提供一些借鉴。

一、       实验设计：

1.       物质的吸热能力看不见、摸不着，要用实验比较不同物质的吸热能力就必须用到科学研究方法——“转换法”，即用不同物质升高相同的温度所吸收的热量来反映该物质的吸热能力，而不同物质升高相同的温度所吸收的热量的多少也可以用不同物质吸收相同的热量其温度升高的度数来进行推理，因此，实验的最终数据可以用“不同物质升高相同的温度所吸收热量的多少”或“不同物质吸收相同的热量其温度升高的度数”来呈现。其中第一种呈现方式更合理，因为不同物质升高相同温度吸收的热量多少可以用加热时间反映，加热时间便于测量。而第二种呈现方式要求在同一时刻分别读出两种物质的温度，这显然不合理。

2.       由于物质升温吸收热量的多少可能跟多个因素有关，因此实验设计要充分考虑到“控制变量”， 这也是设计本实验的一个关键点。具体来说，实验中要控制的变量有：物质的质量、相同时间内两物质吸收的热量、加热时间或升高的温度，其中比较难于控制的是“相同时间内两物质吸收的热量”，即加热的热源、实验装置和外界条件要基本相同，而这一点很难控制。以热源为例，首选“功率相同的电加热器”为最好，但一般电加热器功率都较大，物质吸热升温快，实验不易控制，而且被加热物质的质量要求较大。用低压电加热器又存在水导电的问题。本次决赛给出的热源是传统的酒精灯，这就要求酒精灯的火焰大小要基本相同，实验前就需要进行调节，还牵涉到酒精灯的使用，这对物理教师来说是一个冷门，稍有不慎，在实验过程中就会导致手忙脚乱。

3.       实验表格设计：实验表格设计应该在实验操作之前完成，主要用来记录实验数据，表格内容应包括实验次数、测量量，中间量和结果，例如，本实验的表格可设计如下：

表一：水和煤油质量相等（假设水的初温为26℃，煤油的初温为24℃）。

二、       评分细则：

实验操作技能竞赛评分细则见表二。

表二：评分细则。

说明：实验步骤的顺序可自行调整，但必须符合科学原理。     

三、       参赛选手出现的主要问题：

1．  称量质量相等的水和煤油时一个一个称，步骤繁琐，费时费力。

2．  没有事先根据酒精灯火焰的高度调节石棉网的高度，导致加热时再调节石棉网的高度，危险且费时。

3．  没有比较和调整酒精灯的火焰大小就开始加热，无法控制相同时间内物质吸收的热量相同。

4．  加热前没有测量水和煤油的初温，无法控制升高的温度相同。

5．  加热时，没有每隔一定时间将两酒精灯互换，以减小因酒精灯火焰大小不一引起的实验误差。

6．  有一个参赛选手要求用“水浴法”加热，看似合理，其实不然，因为“水浴法”加热的目的是使被加热物体均匀受热，不能保证不同物质在相同时间内吸收的热量相同，这不仅是因为物体吸热速度与温差有关，而且加热时间越长，两种物质的末温越趋近相同，这显然达不到实验目的。

7．  大多数参赛选手都采用“不同物质吸收相同的热量（即加热相同时间）其温度升高的度数”作为实验数据的呈现方式，看似简单，其实操作很难完成。

8．  实验表格设计混乱。

9．  实验超时，主要原因是称质量和装置调整上耗时过多。

10． 操作细节不规范：如用手移动游码、火柴头乱扔、胶头滴管混用等等。

注：上述问题出现在13名进入决赛的选手的操作当中，而且决赛试题是随文件早就公布的。

四、       实验具体操作步骤及注意事项:

1.         用火柴点燃两盏酒精灯，观察酒精灯火焰的大小，若火焰大小不一，则用灯帽盖灭其中一盏酒精灯，调整灯芯，使两盏酒精灯的火焰大小一致。

2.         用灯帽盖灭其中一盏酒精灯，将另一盏燃着的酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯外焰的高度调整铁架台上铁圈的高度，使酒精灯的外焰对着铁圈上的石棉网加热。

3.         熄灭酒精灯，根据已调好的铁圈的高度调节另一铁架台上铁圈的高度。

4.         将托盘天平放在水平台上，取下固定橡皮垫，将两只规格相同的烧杯分别放在天平的左右托盘上，通过调节游码使天平平衡。

5.         取下两只烧杯，分清左右，在左杯中倒入大约125mL的煤油，右杯中倒入大约100mL的水，将两只烧杯分别放在天平对应的托盘上，用胶头滴管增减水的质量，使天平再次平衡，得到等质量的水和煤油。

6.         将装有水和煤油的两只烧杯分别放在铁架台铁圈的石棉网上，调节温度计的高度，分别测出水和煤油的初温，记录在实验表格中，根据他们的初温，温度每升高5℃设置一栏实验记录表格，实验数据除初温外至少还需三组。

7.         点燃两盏酒精灯，同时对两只烧杯加热并用电子秒表开始计时，当煤油和水的温度每升高5℃时，分别记录所用时间，这样的实验数据至少需要记录三组。

8.         每隔一段时间将两盏酒精灯的位置互换，保证水和煤油在相等时间内吸收的热量尽可能相同。

9.         整理实验器材。

10.     分析实验数据，得出实验结论。

               2012年9月