质量守恒定律实验

质量守恒定律实验（精选8篇）

质量守恒定律实验 第1篇

实验探究质量守恒定律教学设计

实验员 周灯学

教学目标:

1、情意目标：通过对质量守恒定律的探究，激发并维持学生的好奇心，不断增强他们对未知世界进行探究的动机。培养学生崇尚科学、拒绝迷信的正确态度。

2、认知目标：通过对一系列实验现象的探索，以及利用分子-原子论从微观角度对化学反应实质的分析，不仅使学生能理解质量守恒定律的含义和成立原因，而且能运用它来解决一些简单的问题。

教学过裎：

[导入新课]：在一定条件下，反应物之间发生化学反应生成新的物质，如蜡烛燃烧生成水和二氧化碳，镁条燃烧生成氧化镁等，化学反应前后物质的质量有没有变化呢？让我们通过实验来探究。

[设疑]：请同学们先预测一下化学反应前后物质的质量有什么变化。

[讨论]：讨论分析后，学生一般可以得到化学反应前后物质的质量是相等的这一假设。[实验一]：取一支蜡烛粘在一小烧杯中，将小烧杯和蜡烛一起放在托盘天平上称量。点燃蜡烛，天平会发生什么变化？

[电脑演示]：在蜡烛上方加一种可吸收二氧化碳和水蒸气的装置，调节平衡后，点燃蜡烛，天平又将如何变化？

[展示问题]：反应物的质量与生成物的质量之间究竟有什么关系？反应后物质的总质量是增加？是减少？还是不变呢？上面两个实验的结果与你的预测相同吗？为什么会出现这样的实验结果？

[学生回答]：通过分析、讨论，学生应该会达成共识：反应前后物质的总质量是相等的，“实验一” 中天平失去平衡是因为生成的气体扩散到空气中去了。电脑演示实验中天平失去平衡是因为没有考虑参加反应的氧气的质量。

[讲解]：如何用实验来证明你的结论的正确性呢？请观察下列实验，要求针对所选实验方案，探究以下问题，并结合实验条件思考和作出分析：

1、反应物和生成物的状态及其他变化，2、实验中观察到质量变化情况。

[实验二]：演示课本P69“实验4-1”。

[讨论分析]：反应物白磷（固体）、氧气（气体）和生成物五氧化二磷（大量白烟，固

体）处在同一体系中，反应前后质量相等。

[小结]：只要设计出能分别称量反应物的总质量和生成物的总质量的实验，就能发现两者是相等的。

[实验三]：为了进一步证实你预测的正确性，请同学们做下面开放体系的实验：用一支小试管装适量的氢氧化钠溶液，放在盛有硫酸铜溶液小烧杯中，用托盘天平称量质量，再将小试管中的溶液倒入小烧杯中(把试管一起放入)，观察现象并称量，填写附件上的实验报告。

[提问]：观察到什么现象？能得出什么结论？

[总结]：以上实验都证明：在化学反应中，参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。这就是“质量守恒定律”。

[提问]：现实生活中你所熟悉的化学反应遵循质量守恒定律吗？举例说明。

[设疑]：通过实验探究，证明了质量守恒定律的正确性，那么能否从理论上进行解释呢？ [电脑动画]：演示碳燃烧和水通电分解的微观反应机理。

[讲解]：在一切化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有改变，所以，化学反应前后各物质的质量总和必然相等。

[形成性练习]：（见附页）[布置作业]：

质量守恒定律实验 第2篇

化学作为一门学科来说，它的实用性还是非常强的，而实验却是化学的命脉所在。 所以说，初中化学实验探究课题是很重要的，也是必不可少的。 研究有关初中化学实验探究课题，在很大程度上有助于提升学生的基础知识，进而不断强化学生的实践综合能力，最终让学生在一个良好的环境中感受到学习的趣味性。

一、质量守恒定律的相关概述

1、质量守恒定律的基本含义所谓的质量守恒定律，其实就是在化学反应中，参与反应的不同物质的质量总合等于反应之后不同物质的质量总合。在通常情况下，简单的化学反应，反应前原子的数目、种类与反应后的一样，这是质量守恒定律的实质。

2、质量守恒定律的历史起源在18 世纪的50 年代末，质量守恒定律就已经被俄国科学家罗蒙诺索夫所察觉，并引起巨大的轰动效应。 一直等到18 世纪 70 年代末，在法国科学家拉瓦锡的实验之后，质量守恒定律才真正被人发现，被人承认。 质量守恒定律在科学的不断发展中得以改进，质量守恒定律可以说是自然界普遍存在的。

二、质量守恒定律在初中化学实验探究题中的作用

如果说进入化学研究有一所大门，那么质量守恒定律就是打开这所大门的钥匙。 质量守恒定律，不仅为化学家对于研究化学变化提供相当准确的理论依据，还为后来的科学家发现有关于化学变化的一些常见的.规律奠定了深刻的基础。 在初中化学知识里，已经有了有关质量守恒定律的相关课程。 这一有关质量守恒定律的课程的引入，也开始使学生真正跃入研究化学变化的大门。

1、正确引导学生要想让学生透彻理解质量守恒定律，教师就应该在化学变化的方面来引导学生，从量的方面引导学生去独立思考有关量变方面的相关问题，利用对于质量守恒定律深入理解和分析，逐渐开始让学生明白和清楚“化学变化中质量守恒关系”的重要科学思想。 因此，要使质量守恒定律的学习在化学教材中起到一个呈上启下的作用，在化学教学过程中、实验探究中起到一些重要作用。 其作用有以下几点：首先要谨记质量守恒定律的有关内容，进一步加深对于质量守恒定律的理解程度，可以快速有效地借助质量守恒定律来分析和研究有关问题，解决一些化学现象和问题，能够使学生从微观角度去认识质量守恒定律。 只有这样，才有助于培养学生的实验操作能力、观察能力，有利于实验的完美进行。 其次，有利于提升学生综合实践分析能力。 教师要让学生加深对于自然科学的了解程度，让相关的实验探究题有良好的处理办法和措施。 最后，让学生树立正确的观点，尤其是借助具体的物理现象，了解事物发展的规律，让学生通过分组进行实验，认识到质量守恒定律在科学实验探究中的关键作用和效果。

2、师生共同参与在化学实验教学过程中，不仅仅需要教师的正确引导，更加需要学生的参与，学生和教师要有效结合，保证教学质量，使教学达到最优化。 要想达到化学教学最优效果，教师的教学方法要实现从教授知识到引导的转变; 学生的学习方法要实现从接受知识到主动探究的转变。 为了引导出学生的特长，就要注重对学生素质的培养，使学生的素质得到全面提高。 教学中要注意以下几点： 首先，学生要学会探究。通过教师组织的一些分组实验，让部分不善于动手的学生自己动手，学习一些化学实验操作所需要的基本方法，掌握一些基本的实验技能。 其次，学生相互之间要学会合作。 在教师分好的小组中进行实验分工合作，让每个学生都适应实验中的每个角色，在小组的合作中体验到学习乐趣。 再次，学生要学会表达。 通过师生的互相交流，每个人都把自己的结果与大家分享，不仅分享到知识，还有利于表达能力的提高。

质量守恒定律实验 第3篇

下面, 笔者从实证、理论、改进等方面对此问题进行探讨。

一、问题的探讨

1. 实验验证

笔者选取“石灰石与稀盐酸反应”的实验作为研究对象, 所选反应装置 (如图1所示) 可以控制反应进行, 从而便于多次实验。

(1) 取一个100 mL的锥形瓶, 倒入不超过其容积1/3的稀盐酸。在跟锥形瓶配套的单孔橡皮塞的导气管上, 扎紧一个小气球。

(2) 将足量的石灰石装入布袋里, 用细线扎好袋口, 再将布袋慢慢吊入锥形瓶里。注意要使布袋离稀盐酸有2～3 cm的距离, 并让细线的另一端留在瓶口外, 然后塞紧橡皮塞 (既固定了细线, 又封闭了瓶口) 。

(3) 按图1装配好仪器, 然后检查装置气密性, 即微热锥形瓶底, 若小气球略有膨胀, 则装置不漏气。

(4) 若装置不漏气, 再用两种不同的天平 (一台是量程为200 g、准确度为0.01 g的电子天平, 另一台是量程为100 g、准确度为0.1 g的托盘天平) , 分别称量整个实验装置的质量。先将实验装置放在电子天平上称量, 及时记录称量值m电1。再将实验装置放到托盘天平的左盘上, 用砝码和游码平衡, 及时记录称量值m天1。

(5) 取下实验装置。将锥形瓶倾斜, 使石灰石与稀盐酸接触, 两者立即发生化学反应, 布袋子表面冒气泡。等到小气球膨胀到合适的大小, 将锥形瓶直立起来, 反应立即停止。再把整个实验装置放到电子天平上进行第二次称量, 发现称量值明显减小, 记录称量值m电2。接着, 将实验装置放到托盘天平上进行第二次称量, 发现天平的指针明显向右偏转, 记录称量值m天2。

(6) 将锥形瓶上的小气球扎好口后取下来, 再浸入盛满水的溢水杯中, 并用量筒测量溢出的水的体积V (气球的体积约等于溢出的水的体积) 。

(7) 更换小气球 (用过的小气球表面潮湿, 影响下一步实验) , 将上述实验再做4次, 把5次实验的数据列于表1。

说明:两种天平两次称量减少的数值虽然不同 (这与两种天平的量程、准确程度和灵敏度等有关) , 但它们减少的趋势基本一致。因此, 使用不同类型的天平对本研究不仅没有不良影响, 反而有助于提高实验结论的可靠性。

2. 理论探讨

根据表1中测量的气球体积, 并利用浮力公式 (F浮=ρV, ρ是空气的密度, 取近似值1.3 g/L;V表示气球的体积) , 理论上可以粗略求出气球在空气中受到的浮力F列于表2 (此处浮力的单位直接用克力表示) 。

通过上表数据容易发现, 气球受到的浮力越大, 天平 (不管是电子天平还是托盘天平) 两次称量减少的质量也越多。不过, 在理论上浮力的数值应该等于反应前后两次称量减少的数值, 但本实验中浮力的数值小于反应前后两次称量减少的数值, 这极可能是由于气球浸入水中受到液体压强的作用, 使得测量出的气球体积数值偏小, 也可能与使用的公式不严密有关系。

3. 研究结论

虽然本实验存在一些误差, 但根据上述实验结果和理论分析数据, 仍可以得出如下结论。

(1) 在做“验证质量守恒定律的实验”时, 若反应有气体生成, 则实验装置中不宜采用气球封闭反应容器的口, 因为气球膨胀后所受空气浮力会明显增加 (初中物理中就有一个研究空气浮力的实验, 用的就是将气球挂在杠杆上, 另一端挂钩码平衡, 气球充气后杠杆就不平衡了) 。

(2) 对于涉及气体放出的“验证质量守恒定律的实验”, 要确保实验装置密闭且反应前后装置外形不变, 笔者认可的一种改进方法是“直接利用PET碳酸饮料瓶做实验” (如图2所示[1]) 。由于PET碳酸饮料瓶的耐压能力为10～20 kg/cm2, 因此只要控制反应产生的气体体积适量 (不超过饮料瓶容积的4.3倍[2]) , 一般不会出现爆瓶事故。

二、命题建议

在命制“涉及气体放出的质量守恒定律实验题”时, 如果题目中使用小气球封闭反应容器的口, 那么设置的问题和答案既要尊重事实, 还可以引导学生开展误差分析, 这样不仅研究了质量守恒定律实验的注意事项, 而且综合考查了浮力、密度公式等物理知识, 提高了学生解决实际问题的能力。

下面就是笔者命制的一道相关的原创实验题:

某校化学兴趣小组的学生在教师指导下, 用图3所示的实验装置验证质量守恒定律 (电子天平没有画出) 。锥形瓶内放有足量的稀盐酸, 小气球里事先装入3 g石灰石, 然后将小气球紧密固定在锥形瓶口上。将实验装置放在电子天平上称量, 称量值为m;然后将气球内石灰石全部倒入锥形瓶内, 溶液里立即冒气泡, 气球逐渐胀大, 等到反应结束后, 第二次称量实验装置, 称量值为n, 且n<m。请回答下列问题:

(1) 此反应是否遵守质量守恒定律?＿＿＿＿＿＿＿ (填“遵守”或“不遵守”) 。

(2) 电子天平显示n<m的原因是 (装置不漏气) ＿＿＿＿＿＿＿。

参考文献

[1]李伟, 李德前.沪教版“碳酸钙与盐酸反应”实验的改进[J].中国现代教育装备, 2011 (24) :63, 70.

质量守恒定律实验 第4篇

关键词：质量守恒定律；实验衍变；导学功能；教学建议

文章编号：1005 - 6629（2015）5 - 0075 - 04

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

1 教材分析

“质量守恒定律”是初中化学的核心知识，是学生从定性到定量认识化学的转折点，是学生学习化学方程式和进行化学计算的理论基石，更是学生理解化学反应实质，形成质量观、守恒观的阶梯。课程标准单独设立了“质量守恒定律”主题，详细阐明其学习的内容标准[1]，各种版本的教科书也十分重视此课题的内容编著，尤其是一线教师特别重视此课题的教学导学设计，视其为学好化学的分水岭。

近十年来，我们学校所在地区初中化学先后使用过“人教版”的三个版本教科书，分别是以“教学大纲”为背景，由程名荣、胡美玲主编的“九年制义务教育三年制初级中学化学教科书（全一册）”[2]（以下简称“大纲版”），以“课程标准”为背景，由胡美玲、何少华、王晶主编的“义务教育课程标准九年级化学实验教科书”[3]（以下简称“课标实验版”），以及以2011年“新课程标准”为背景，由王品，郑长龙主编的“义务教育九年级化学教科书”[4]（以下简称“新课标版”）。通过比较发现，不同背景下的“人教版”教科书的主编关于“质量守恒定律”的章节编写却传承着相同的编写导学思路，见图1。

遵循这个思路，教科书充分发挥实验的导学功能，设计了一系列探究活动，引导学生从宏观事实角度分析“平衡现象”，从微观粒子角度分析理解“守恒的实质”，引导学生用定量分析的方法对化学现象以及内在反应的实质进行探究和归纳，从而得出“质量守恒”这一化学反应基本规律。

在教学中，一线教师需从多角度研究每个实验的目的和意义，力求发挥实验的作用以利于教学。每次新版教科书也有相应改编体现，并呈现出一定的衍变规律。下面结合具体的实验谈谈自己的一些认识。

2 实验的衍变分析

宋心琦教授认为：“一个化学实验，不论是演示实验还是教学实验，都可以归纳为：作为实验对象的物质体系；适当的仪器装置和必要的安全措施；合理的实验步骤和规范的操作技能等三个方面。[5]”比较发现，不同背景下的教科书在实验选择上都具有代表性，但在物质体系、实验装置等多方面存在差异，且呈现“衍生渐变”过程。为了便于陈述和比较，现将三个版本教科书中“质量守恒定律”章节中选择的实验汇集如下（见表1）。

2.1 实验试剂选用呈现渐变

比较对照实验图2、图4与图8，“课标实验版”沿用了与“大纲版”相同的白磷，而“新课标版”将白磷改成了红磷。这种改变是基于安全性的考虑[6]。2007年“课标实验版”教学参考书特别指出：白磷是一种易白燃而义有剧毒的物质，通常储存在水中，切割白磷也应该在水中进行。取白磷要用镊子，不可用手接触，表面的水分要用滤纸吸干，需快速放置在锥形瓶底中间位置，再用玻璃导管引燃。在实验时还要特别注意接触过白磷的工具上往往残留白磷的碎片，不能随意乱放，残留的白磷的碎片和吸过白磷表面水分的滤纸一定要烧掉以保证安全。可见使用白磷进行实验操作要求高、安全注意点多，而红磷着火点高，不易自燃，且无毒，在实验中操作相对简便、从容，安全性高。

比较对照实验图3、图5与图9，实验试剂的变化是将硫酸铜与氢氧化钠的反应改为硫酸铜与铁钉的反应。这种试剂的改变可以使实验中称量和操作更方便，因为原实验中将盛有氢氧化钠溶液的试管取出并倒人硫酸铜溶液，易导致液体外滴在烧杯外，而将铁钉放入硫酸铜溶液就很方便，这种试剂的改变还可以避免“氢氧化钠溶液会不会吸收空气中的二氧化碳”等问题的争论，使引导分析更简明。

2.2 实验装置设计呈现渐变

比较对照实验图2与图4，实验装置中将“导热引燃”的玻璃棒改为玻璃管，并在玻璃管上端增加了一个气球，其修改意图是基于“万一燃烧产生热量引起橡皮塞蹦出或使玻璃容器破裂导致危险”的安全性考虑，对实验做了“缓冲受热膨胀”的改进，使实验更安全。

比较对照实验图5与图9，“新课标版”实验装置变化是将原来的敞口实验体系改为密闭实验体系，原因是该实验中出现了其他反应，酸性的硫酸铜溶液与铁反应产生了氢气，虽然极其微量，在准确度为O.lg的托盘天平也会产生“平衡”，但是将装置改成密闭实验体系，使实验更科学严谨。笔者认为，探究质量守恒定律的“平衡类”实验应该使用密闭体系装置，因为不管与外界是否发生物质的交换或反应，实验过程中水分的挥发总是客观存在的。

以上为防止受热膨胀爆炸所增加的气球装置改进以及由敞口体系装置渐变到封闭体系装置的改进，体现了教科书中的实验在不断进行科学衍变的过程。

2.3 实验的数目与类型发生变化

“大纲版”教科书关于“质量守恒定律”的探究实验只有两个：白磷的燃烧（见图2）、氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应（见图3）。这两个实验现象都是“平衡”的。实验体系呈现两种情况：一个是封闭的，一个是敞口的，没有关于实验“不平衡现象”以及实验体系密封性的讨论等。选择这两个实验的目的就是用既简单义具代表性的实验来阐明“化学反应前后总质量相等”的结论，再用“无数实验证明”一段文字以及教师引导下通过演绎推理的方法得出了质量守恒定理。

为什么“课标实验版”教科书的实验在原“大纲版”的实验基础上要增加两个实验？分析认为，这样通过对不同类型实验的比较与判断，能不断地揭示矛盾和解决矛盾，有利于激发学生强烈的求知欲，也有利于学生知识体系的建构。以“新课标版”为例，学生通过前两个“平衡”实验现象的观察与教师导学分析，已经初步认可了化学反应“质量守恒”的事实。在此认知基础上，“课标版”教科书增加了两个实验，采用敞口的实验体系，出现“实验不平衡”的现象，让学生产生“化学反应难道不守恒吗”的疑问，激发学生更强烈的求知欲和探究意识，使学生透过不同情况下实验结果的表象，思考“是否平衡”与实验体系密封性的内在关系，强化反应物和生成物“一个都不能少”的思维分析方法，构建“守恒是必然的，不平衡是有原因的”的问题分析思想。

3 教学建议

通过对三个版本教科书中实验的衍变分析，可以体会到教科书编著者的用心和智慧。叶圣陶认为：“教材即使编得非常详尽，也不过是某一学科的提要，加上一些必要的范例罢了；因此，教材只能作为教课的依据，要教得好，使学生受到实益，还靠教师的善于运用。”所以教师充分遵循教科书实验选编的意图，发挥实验资源的作用，创新导学方式，既有利于教师的导教，更有利于学生的学习。

3.1 目的清，让学生抓住核心学

在不同的学习情境下，每个实验的意图和导学作用是不同的。根据“质量守恒定律”章节编写的导学思路可以看到，此节四个实验的作用是“验证与修正，体验与运用”；是运用天平等“衡”仪器，用定量化学实验研究的方法作为学生学习过程的体验，从而达到掌握质量守恒定律的目的，并不是从定性的角度引导学生学习新物质的化学性质。所以在进行实验演示或探究导学时，应该重点引导学生关注实验中“质量如何”的现象，如第1～2个实验观察的关键是“前后质量是否平衡”，目的是帮助学生初步形成化学反应中“质量守恒”的思维定势。第3～4个实验观察的重点是“反应前后质量是否发生变化？变化的原因是什么”等，让学生在认知冲突中加深对守恒定律的理解与同化，不能让学生过多地观察分析一些物质化学变化中的性质类现象。例如在红磷燃烧的实验中，不应该让学生把观察注意力放在物质的“放热、发光、白烟、变色”等现象上；在铁钉与硫酸铜的反应实验中，也无需引导学生关注因硫酸铜水解所导致的“是否还有气泡产生”的问题发现；而在碳酸钠与盐酸反应的实验中，却要引导学生观察涉及质量变化因素的现象，如“是否有气体的外泄”等；同样在镁条燃烧的实验中，则要重点引导学生观察“白烟的散逸”等现象。这样教师引导学生观察的重点准，问题分析的目的清，才能集中学生思维注意力，围绕关键问题进行探究，有利于学生核心知识的建构。

3.2 动手做，让学生在体验中学

化学作为一门以物质为研究对象的实验性科学，具有着重实际体验和基于事实进行合乎逻辑地简单推理的特点[7]。而体验是通过实践和亲身参与、亲身经历的一种特殊认知方式，是一种先行而后知的认知方式。化学的体验学习特别强调“做中学”的理念，正如古语说“吾听吾忘，吾见吾记，吾做吾悟”，让学生在实验体验中去感悟。

在教学中，一些教师为图方便，采取全部播放“实验视频”的方式进行教学，如此“快餐式”导学方式虽然增加课堂容量，加快了教学节奏，但是学生会“食而不化”，必然会导致学习效果差。所以我们在“质量守恒定律”的学习过程中，一定要通过教师动手做演示实验或让学生动手做实验的方式使学生或见或做，构建知识，感悟实质。其实教师认真演示实验的“慢过程”，或者学生亲自动手实验的“体验过程”，就是激发学生动脑思维的过程，也是学生不断产生困惑并逐步解决问题的过程。

例如在教科书安排的四个实验中，红磷燃烧实验是最令教师心忧的一个实验，因为该实验准备繁琐，操作繁琐而且耗时，还会因装置气密性等问题导致实验失败。但教师一定要进行实验演示，就是实验失败了也是一个很好的“意外”教学素材，教师可以引导学生对照教科书中的实验步骤以及要求分析失败的原因，在认知冲突中再次体验，一定会有许多感悟。

3.3 变式导，让学生在比较中学

在网络时代的当下，学生观察化学实验视频已成为一个随时性的行为，在课前就可以通过网络观看到教科书中的实验视频，使实验不再具有新颖性和探索性。又由于对自主学习的倡导，许多学生养成了课前预习的好习惯，加之教科书本身可自学的特点，学生通过预习，对教科书的知识包括实验的现象、结论等都已经基本了解，若教师还是按图索骥式地进行实验，课堂教学就会如嚼蜡无味一般，教师唯有变式导学，才能再次激发学生学习的激情和动力。

如红磷燃烧的实验，教师可以在安全操作的前提下，改用白磷并用微热烘烤锥形瓶的方式进行演示实验，通过改变引导学生进行对比分析，感悟实验虽有差异而原理相同的内涵实质。

又如教师在引导学生分析碳酸钠与盐酸反应的“不平衡”实验后，向学生提出一定要设计一个“平衡”的实验要求，引导学生设计出在密闭容器中进行碳酸盐与盐酸反应的实验装置（见图12），让学生在对比分析的基础上，感受实验方案设计的科学性，提升学生思维分析的严谨性。

再如镁条燃烧，其实验结果会因为操作方式和镁条长度不同而产生三种结果，即反应后的物质质量会小于、等于、大于原镁条的质量[8]。但是在课堂上通过一次或几次实验是无法获得三种实验现象的。我们可以采取让学生先根据镁与氧气反应生成氧化镁的原理做一个实验的现象预判，教师再演示或让学生完成一个“质量变小”的实验体验[9、10]（实验时一定要戴护目镜，防止“光性视网膜损伤”发生）[11]，观看一个“质量变大”的“优酷”实验视频（“优酷”中都是“质量变大”的视频），思考一个“质量相等”的客观现实，通过这样不同的方式引导学生积极推理，深入探究分析，寻找分析影响实验质量差异的因素，以期达到提升分析问题解决问题的能力。

总之，教科书上每一处修改必有缘由，任何细微变化都是编写者认真思虑的结晶。无数教学一线的教师也在孜孜研渎一本教科书，年年都会对“质量守恒定律”课题进行重新备课，创新设让教学感悟会不断深入，实验的衍变也会继续进行着。让我们倾心于教学中改革实验，在实践中品味实验，让实验发挥最佳功效。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准（2011版）[s].北京：北京师范大学出版社，2012

[2]程名荣，胡美玲主编.九年义务教育三年制初级中学教科书·化学[M].北京：人民教育出版社，2001

[3]胡美玲，何少华，王晶主编.义务教育课程标准实验教科书·化学[M].北京：人民教育出版社，2006

[4]王晶，郑长龙主编.义务教育课程标准教科书·化学[M]北京：人民教育出版社，2012

[5]宋心琦.化学实验教学改革建议之一[J].化学教学，2012，（4）：3～4

[6]课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.义务教育课程标准实验教科书教师教学用书（化学九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2007

[7]于鹰，宋心琦.关于课堂实验与探究性学习的一点看法[J].化学教学，2008，（5）：1～5

[8]人民教育出版社，课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.义务教育教科书教师教学用书·化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2012

[9]王大华.镁燃烧实验在质量守恒定律教学中的设计[J]化学教与学，2012，（8）：95

[10]宋汉明.对初中化学《质量守恒定律》“实验5-2”操作问题的探讨[J].中小学教学研究，2013，（zl）：32

实验验证机械能守恒定律 第5篇

1．(9分)在“验证机械能守恒定律”的实验中，下列物理量中需要用工具测量的有()；通过计算得到的有()

A．重锤的质量 B．重力加速度

C．重锤下落的高度

D．与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度

sn＋sn＋

1【解析】 重锤下落的高度从纸带上用毫米刻度尺测量．某点速度由公式vn＝或

2T

hn＋1－hn－1vn＝

2T

【答案】 C D

2．(9分)在验证机械能守恒定律的实验中有关重锤质量，下列说法中正确的是()A．应选用密度和质量较大的重锤，使重锤和纸带所受的重力远大于它们所受的阻力 B．应选用质量较小的重锤，使重锤的惯性小一些，下落时更接近于自由落体运动 C．不需要称量锤的质量

D．必须称量重锤的质量，而且要估读到0.01g 【解析】 本实验依据的原理是重锤自由下落验证机械能守恒定律，因此重锤的密度和质量应取得大一些，以便系统所受的阻力和重锤的重力相比可以忽略不计，以保证重锤做自

2由落体运动．本实验不需要测出重锤的质量，实验只需要验证gh＝就行了．

2【答案】 AC 3．(11分)(2009·深圳调研)某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律，实验的简易示意图如图所示，当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．所用的XDS—007光电门传感器可测的最短时间为0.01ms.将挡光效果好、宽度为d＝3.8×10－3m的黑色磁带贴在透明直尺上，从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门．某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间Δti与图中所示的高度差Δhi并对部

2分数据进行处理，结果如下表所示．(取g＝9.8m/s，注：表格中M为直尺质量)

(1)从表格中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用vi简要分析该同学这样做的理由是________．

(2)请将表格中数据填写完整．

(3)通过实验得出的结论是________________．

(4)根据该实验请你判断下列ΔEk—Δh图象中正确的是dti()

【解析】(1)因瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度．(4)因为ΔEp＝mg·Δh，ΔEp＝ΔEk，所以ΔEk＝mg·Δh，所以正确答案为C.【答案】(1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度(2)4.22 3.97M或4.00M 4.01M或4.02M(3)在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量

(4)C

4．(11分)在利用电磁打点计时器(电磁打点计时器所用电源频

率为50Hz)“验证机械能守恒定律”的实验中：

(1)某同学用如图所示装置进行实验，得到如图所示的纸带，把第一个点(初速度为零)记作O点，测出点O、A间的距离为

68.97cm，点A、C间的距离为15.24cm，点C、E间的距离为

216.76cm，已知当地重力加速度为9.8m/s，重锤的质量为m＝

1.0kg，则打点计时器在打O点到C点的这段时间内，重锤动能的增加量为________J，重力势能的减少量为

________J.(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a＝________m/s2.(3)在实验中发现，重锤减少的重力势能总大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用，用题目中给出的已知量求重锤下落过程中受到的平均阻力大小为________N.【解析】 本题主要考查“验证机械能守恒定律”这个实验的基本原理和应用，并且综合了牛顿第二定律．

32.00×10－

2(1)C点速度vC＝m/s＝4.00m/s 4T4×0.02

该过程动能的增加量

112ΔEkmv2C＝1.0×(4.00)J＝8.00J 22

该过程重力势能的减少量为ΔEp＝mg·OC

＝1.0×9.8×(68.97＋15.24)×10－2J＝8.25J.(2)加速度a＝(2T)(16.76－15.24)×10－2

2＝＝9.50m/s2.(2×0.02)(3)由牛顿第二定律得mg－Ff＝ma

即Ff＝mg－ma＝0.30N.【答案】(1)8.00 8.25(2)9.50(3)0.30

5．(11分)利于如图所示的装置验证机械能守恒定律．图中AB是固定的光滑斜面，斜AECE－AC

面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，当光电门中有物体通过时与它们连线的光电计时器(都没有画出)能够显示挡光时间．让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2s、2.00×10－2s.已知滑块质量为2.00kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00cm，光电门1和2之间的距离为0.54m，g取

9.80m/s2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度．

(1)滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，通过光电门2时的速度v2＝

________m/s；

(2)滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为________J，重力势能的减少量为________J.(3)由以上数据，得出的结论是____________________．

L0.05【解析】(1)光电门记录的瞬时速度取经过光电门时的平均速度v1＝m/s＝t10.0

51.00m/s

L0.05v2＝＝m/s＝2.50m/s.t20.02122(2)ΔEkm(v2－v1)＝5.25J

2ΔEp＝mgs12sin30°＝2×9.8×0.54×0.5J＝5.29J.(3)在实验误差允许的范围内，ΔEk＝ΔEp，所以小车沿斜面下滑过程中机械能守恒．

【答案】(1)1.00 2.50(2)5.25 5.29(3)在实验误差允许的范围内，ΔEk＝ΔEp，所以小车沿斜面下滑过程中机械能守恒

6．(11分)如图甲所示，用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之匀速转动，使之替代打点计时器．当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒面的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动．测得记号之间的距离依次为26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.0mm，已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样，由此验证机械能守恒定律，根据以上内容，可得

(1)毛笔画相邻两条线的时间间隔T＝________s.(2)根据乙图所给的数据，可知毛笔画下记号3时，圆柱棒下落的速度v3＝________m/s；画下记号6时，圆柱棒下落的速度v6＝________m/s；记号3、6之间棒的动能的变化量为________J．重力势能的变化量为________J，由此可得出的结论是______________________．(g取9.80m/s2，结果保留三位有效数字)

60【解析】(1)T＝0.05s.1200

(50.0＋74.0)(2)v3×10－3m/s＝1.24m/s 2T

(122.0＋146.0)v6＝10－3m/s＝2.68m/s 2T

112ΔEkmv26－v3＝2.82J 2

2ΔEp＝mg(122.0＋98.0＋74.0)×10－3＝2.88J

在误差允许的范围内，机械能守恒．

【答案】(1)0.05s(2)1.24 2.68 2.82 2.88 在误差允许的范围内，机械能守恒

7．(11分)如图所示，是用自由落体法验证机械能守恒定律时得到的一条纸带，我们选中N点来验证机械能守恒定律，下面举出一些计算N点速度的方法，其中正确的是（）

sn＋sn＋1①N点是第n个点，则vn＝gnT ②N点是第n个点，则vn＝g(n－1)T ③vn＝2T

dn＋1－dn－1④vn＝2T

A．①③B．①②③C．③④D．①③④

【解析】 由于本实验需要的是物体在某一时刻的真实速度，故应使用纸带上的数据求解，利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速率等于这段时间的中间时刻的瞬时速度这一规律求解．

【答案】 C

8．(13分)(2009·荆州调研)如图所示的实验装置验证机械能守恒定

律．实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两

种．重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打

出一系列的点，对纸带上的点痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：()

A．按照图示的的装置安装器件；

B．将打点计时器接到电源的直流输出端上；

C．用天平测量出重锤的质量；

D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；

E．测量打出的纸带上某些点之间的距离；

F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能．

指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的横线上，并说明理由．

________________________________________________________________________.(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值，如图所示．根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为s0，点A、C间的距离为s1，点C、E间的距离为s2，使用交流的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a＝

________.(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动

能，其原因主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小．若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是______．

(4)试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落过程中受到的平均阻力大小为F＝________.【解析】(1)步骤B是错误的，应接到交流电源的输出端；步骤D是错误的，应先接通电源，待打点稳定后再释放纸带；步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含m，可以约去．

(s2－s1)f2224a(2)因为s2－s1＝a)a＝ff

4(3)重锤质量m.由牛顿第二定律mg－F＝ma，所以阻力

(s2－s1)f2F＝m[g． 4

(s2－s1)f(s2－s1)f【答案】(1)见解析(2)(3)重锤质量m(4)m[g44

9．(14分)如图所示的装置可用来验证机械能守恒定律．摆锤

A拴在长L的轻绳一端，另一端固定在O点，在A上放 一个小

铁片，现将摆锤拉起，使绳偏离竖直方向成θ角时静止开始释放

摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动．

(1)为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低

点的速度．为了求出这一速度，实验中还应该测得的物理量是

______________________．

(2)根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v＝________.(3)根据已知的和测量的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式为________．

【解析】(1)铁片离开摆锤后做平抛运动，故要想求出摆锤在最低点的速度，需根据平抛运动的规律：

1s＝v0t ①，h＝gt2 ②，因此需测h、s.2g(2)由(1)中①、②联立求得：v＝.2h

(3)摆锤在下摆过程中只有重力做功，由机械能守恒得：

1mgL(1－cosθ)＝v2，2

2gs把v＝s代入上式得：L(1－cosθ)2h4h

【答案】(1)摆锤A最低点离地面的竖直高度h和铁片做平抛运动的水平位移s

实验报告：验证机械能守恒定律 第6篇

高一()班姓名实验时间

一、实验原理

1．机械能守恒定律

(1)当只有重力做功时，物体的但机械能的持不变．

(2)做自由落体运动的物体，只受重力作用，其机械能是守恒的．

2．实验原理

(1)如右图所示，借助打点计时器打出的纸带，测出物体自由下落的高度h和该时刻的速度

v，以纸带上的第n个点为例，如下图中的纸带，打第n个计数点时的瞬时速度等于以该时刻为中间时刻的某一段时间内的平均速度．即vn＝

(2)物体下落的高度为h时速度为v，则物体的重力势能

11减小量为mgh，动能增加量为mv2，如果mghv2，2

21即＝v2，就验证了机械能守恒定律． 2

二、实验器材

铁架台,，重物(带纸带夹子)，纸带，复写纸，导线，．

三、注意事项

1．安装打点计时器时，必须使两个限位孔的中线严格，以减小摩擦阻力．

2．应选用质量和密度较可使空气阻力减小．

3．实验时，应先接通，让打点计时器工作正常后再松开纸带让重物下落．

4．本实验中的两种验证方法中，均不需要测

5．速度不能用v＝或v＝计算，而应用vn＝进行测量并计算． ．．．

四、探究步骤,数据记录及处理

1．安装置：将打点计时器固定在铁架台上；用导线将打点计时器与

2．接电源，打纸带：把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手提着纸带使重物停靠在打点计时器附近，接通电源，待打点稳定后松开纸带，让重物自由下落．重复几次，打下3～5条纸带．

3．选纸带：选取0,1,2,3….hn＋1－hn－14．数据处理：测出0到点

1、点

2、点3„的距离，即为对应的下落高度h1、h2、h3„；利用公式vn＝，2T

六、实验作业

1．在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，造成这种现象的原因是()

A．选用重锤的质量过大B．空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力

C．选用重锤的质量过小D．实验时操作不仔细，实验数据测量不准确

2.(2011年广州高一检测)某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分．剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图7－9－4中，单位是cm.已知打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2.(1)重物在2点的速度v2＝________，在5点的速度v5＝________，此过程中动能增加量ΔEk＝________，重力势能减少量ΔEp＝________.(2)比较得ΔEk________ΔEp(填“大于”“等于”“小于”)，原因是__________________．由

以上可得出实验结论____________________．

3．某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz．查得当地的重力加速度g＝9.80m/s2．测得所用重物的质量为1.00kg．实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，每两个计数点之间有四点未画出，另选连续的3个计数点A、B、C作为测量的点，如图所示．经测量知道A、B、C各点到O点的距离分别为50.50cm、86.00cm、130.50cm．根据以上数据，计算出打B点时重物的瞬时速度vB＝_____m/s；重物由O点运动到B点，重力势能减少了_______J，动能增加了_______J（保留3位有效数字）． 根据所测量的数据，还可以求出物体实际下落的加速度为_______ m/s2，则物体在下落的过程中所受到的阻力为_______N．

4.(2010年高考课标全国卷)如左图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图．现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平．回答

下列问题：

(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有________．(填入正确选项前的字母)

A．米尺B．秒表C．0～12 V的直流电源D．0～12

V的交流电源

质量守恒定律实验 第7篇

刘佃庆

机械能守恒定律是力学中的一个重要规律。本节由学生小组合作设计验证这个规律的实验方案，并按照设计的实验方案进行实际操作、观察、测量、记录和处理实验数据。因此，本教学设计注重了在过程中培养学生的科学素养。通过积极的创造性活动，使学生参与并体验了设计方案形成的思维过程，从中体会实验设计的乐趣和艰辛，感悟了科学实验的本质和价值，从而使学生形成科学的情感态度与价值观。经过这样的过程，所获得的不仅仅是验证了一条规律，而是像科学家那样经历了一次科学探究的过程，会体验到发现、创造和成功的乐趣。

这节课的流程如下：

1、通过播放生活中三个常见的运动实例，第一个实例为蹦极（自由落体运动），第二个为投篮（抛体运动），第三个为荡秋千（摆动），通过实例情景引入本课内容、回顾机械能守恒的条件及表达式，激发学生的学习兴趣，同时三个物理模型也为下一步学生利用实验验证机械能守恒定律提供了三种不同方案，学生从中选择出最易操作、最简单的运动即自由落体运动。

2、在学生选择了自由落体运动作为研究方案后，设置问题，即质量为m的物体从O点自由下落的过程，通过问题串的形式引导学生自主合作探究出本节课要做什么（即实验目的），怎么做（实验原理），测量那些物理量，如何测量，选择哪些器材测量等问题，通过小组合作在解决了这些问题的同时也就把本节课的实验原理、实验操作、器材的选择等问题解决了，也就设计出了实验方案。

3、学生设计完实验方案后，进行分组实验，分组实验先由组长分配任务，再开始实验操作，在操作过程中每个同学都有事做，而且要在操作过程中发现操作中的困惑，及时提出问题，讨论问题，老师巡回指导，在指导过程中帮助学生解决问题。

4、实验操作完后学生要选择纸带进行数据的记录。引导学生从实验中打出的5、6条纸带中选择一条理想的纸带，并引导学生准确测量数据并记录。

5、实验数据处理，先是让学生提出自己处理数据的方法，学生很容易想到把每一组数据都计算出来后，比较每组数据的gh是否等于v2／2，这种方法固然很好，可以验证。这时老师引导学生用这种方法计算量大且不直观，如何更方便快捷直观的处理数据，继续引导学生利用所学信息技术知识，应用电脑数据处理软件拟合出实验数据的图像，分析如果图像呈现什么特点说明可以验证。学生动手操作计算机，将数据输入电脑软件，拟合图像，教师通过局域网和电脑软件将学生处理数据的过程投放到大屏幕供所有学生观看。这样除了动手操作的学生，每个学生都能看到操作过程，让每个学生都有事做。拟合完图像后再由教师引导学生分析图像，得到结论即在误差允许的范围内，机械能守恒。

6、最后是课堂评价，留给学生3分钟时间，思考反思这节课学到了什么，存在的不做，主要从实验操作和小组合作两个方面进行。小组互评老师点评。结束课程。

这节课的课堂改进点主要体现在以下几点：

1、采用小组合作探究式教学方式。

传统的实验教学是老师讲实验原理、实验步骤、实验操作等，然后让学生按照老师的讲解做实验，老师认为各个细节都讲解到了，学生也该理解了。实际上，在实践中，学生不止一次地暴露这样或者那样的问题，而这些问题在老师看来，自己讲了那么多次，学生的错误实在让他们费解。

于是采用小组合作探究方式，教师设置问题情境，通过问题串的形式，引导学生讨论出实验原理，设计出实验方案。在学生讨论和设计的过程中，同时解决做什么，怎么做，如何做，用什么做等问题，为下一步的分组实验做好准备。

2、提供大量实验器材供学生选择。

这节课提供给了学生大量器材供学生选择，主要因为器材的选取是高考和学业水平考试的考点之一，而且通过学生自主选择器材能加深学生对本实验的理解。实验中实验器材的选择，同样也是在探究完实验原理和实验步骤之后，学生很自然的总结出来的。

3、数据处理采用信息技术辅助处理。

这节课的数据处理原来要占用大量的时间和精力，因为都是测量值，小数点本身就多，而且还要计算平方，计算量特别大，而现在的高考及学业水平考试对数值的计算要求比较低，所以通过计算机数据处理软件来处理数据，学生只需将测量数据输入电脑，就可以拟合出图像，通过分析图像得到结论。再通过局域网的架设，将学生处理数据的过程全程展示给所有学生。现在随着信息技术的普及，越来越多的应用到我们的教学中来，如何实现信息技术与教学的融合，值得我们不断思考和实践，这节在这方面做了大胆那的尝试，效果比较明显。

整节课是以小组合作的方式进行的，通过小组合作探究实验原理，设计出实验方案；通过小组合作分工进行实验、测量数据、分析数据。学生们在合作的过程中相互帮助，通过讨论解决问题，在实验操作中相互协作，共同完成实验。成功的完成了本课的学习任务，达到了实验的效果。通过以上教学过程不仅在课堂形式上进行了改进，而且的确让学生在亲身体验中学到了知识，掌握了实验操作。

质量守恒定律实验课堂生成的探讨 第8篇

2006年北京市初中化学课堂教学大赛的一个课题是质量守恒定律,北京师范大学王磊教授是比赛的评委之一,她观察了20节不同参赛选手的课。根据王磊的观察,比赛有许多亮点,但也存在一些问题。上课之前王磊了解到,学生已经知道质量守恒定律。学生认为:木炭燃烧后生成的二氧化碳质量和燃烧前木炭质量相等。课后王磊又询问同样的学生同样的问题,其中一个学生的回答和课前完全一样,另一个学生回答:“木炭的质量等于生成的二氧化碳的质量与剩余的木炭的质量之和。”

生成的课堂在于把“既定的”目标变成“将成的”目标,课堂成为师生创造生命意义的动态生成的生活过程。要充分认识科学知识的形成过程,强调从学生的纠结点入手,引导学生探究解决问题。笔者根据平常的教学实际情况与有关文献资料,试论质量守恒定律教学生成缺失。

一、教科书中实验设计效度不利生成

浙教版教科书有两个关于质量守恒定律的实验,第一个是白磷燃烧,第二个是氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液。具体装置如2014年浙教版科学教科书(八年级下册)第88页所示。上述两个实验中,白磷燃烧实验更重要,该实验现象和学生的日常观念不一致,容易引起学生的认知冲突。白磷燃烧实验运用得好,有助于学生克服错误概念,建立科学概念。第二个实验没有燃烧现象,但有沉淀生成,是在一个封闭系统内进行,不管里面发生了什么,质量都不会变化,这与学生原有经验一致,不易引起学生的认知冲突。笔者在教学实践中认为,编者在实验设计上存在实验效度问题,不利于教学中有效地激发探究,生成知识,得出结论。

(1)教科书中的实验装置无法显示反应中的质量变化。标准状态下,氧气密度为1.43×10-3克 / 毫升,空气中氧气的体积含量为21%。根据化学反应方程式可以算出,仅仅使0.124克磷和0.16克氧气(反应物总质量为0.284克)完全反应,就需要大约533毫升的空气。但是实验时使用的锥形瓶是150毫升或250毫升。假定实验中使用250毫升的锥形瓶,氧气质量约为0.072克,根据化学反应方程式可以算出磷的质量约为0.054克,那么反应物总质量是0.126克。假设化学反应过程中质量变化了百分之十,就认为质量不守恒,质量变化小于百分之十,则认为质量是守恒的,那么0.126克的反应物发生了百分之十的变化,相当于增加或减少了0.0126克。0.0126克的变化在托盘天平(感量为0.2克)上观察不到。也就是说,即使化学反应中质量有明显的变化,利用教科书的实验装置也显示不出来,实验是无效的。

因此,使用托盘天平,至少能够提供2000毫升的空气,才可以说如果反应物的总质量发生了百分之十的变化,天平的指针就会有明显偏转。但是整个装置的总质量不能超过200克。经过实验探究,我们将1.75升的塑料饮料瓶与250毫升的平底烧瓶相连(篇幅所限,图略),两根玻璃管穿过两个橡皮塞,其中一根从饮料瓶底到烧瓶内口,另一根从烧瓶底到饮料瓶内口,使烧瓶里的热空气与饮料瓶里的冷空气充分对流。烧瓶底部的一侧放一小块导热性能好的金属片,以避免燃烧直接在瓶底发生,白磷放在金属片上,用酒精灯加热瓶底以点燃白磷。如图(篇幅所限,图略),瓶外的气球只是防止燃烧开始的时候体积稍有膨胀,但压强并不大,不会冲开瓶塞。因为燃烧过程中,消耗氧气的体积远大于热膨胀(标准状态下气体的热膨胀系数为1/273)的体积,瓶内的气压小于大气压。所以,瓶外也可以不设气球。

第二个实验也存在效度问题。氢氧化钠溶液或硫酸铜溶液“储存”在胶头滴管内,挤压胶头滴管,里面的溶液滴入锥形瓶,两种液体混合发生反应。胶头滴管里溶液数量很少,溶质质量更小。即使化学反应前后质量有变化,从托盘天平上也观察不出来。第二个实验装置的目的是使反应物和生成物处在一个封闭的环境内,避免学生产生“也许有看不见的物质进来或出去”的疑问。因此,可以将滴管取下,把装有烧碱溶液的试管放在锥形瓶内,倾斜锥形瓶,试管内的烧碱溶液与锥形瓶内的硫酸铜溶液混合而发生反应。

(2)实验操作难以保证。在“白磷燃烧”实验中,白磷放在锥形瓶里,一根玻璃管穿过橡皮塞,露在瓶外的一端套上气球,将处于瓶内的铁丝一端加热后准确地戳到瓶里的磷,同时橡皮塞又要刚好盖住瓶口,使锥形瓶密封,实验中常常出现“白烟”泄漏。

二、实验教学中实验目标“既定”不利生成

为了和现有科学结论一致,将没有办法确定质量是否变化的实验结果当成质量不变,这是非常可怕的。不能使用没有效度的证据来验证现有的科学理论。实验方法错误导致实验数据无效,最终无法确定质量是否变化。有的老师可能会说,因为化学反应中质量肯定是守恒的,即使使用更精确的称量仪器,只要操作正确,工具显示的质量就不会变化,与教科书中的结论恰好吻合。所以,只要化学反应的现象明显,让学生看到反应前后天平依然保持平衡就可以了。

(1)科学态度问题。学生怀疑的是教师用于说明科学结论的实验。他们认为:教师为了让他们接受教科书里的结论,就千方百计地运用各种手段说服他们,实验就是科学教师最常用的一种手段。有时教师会用假的东西欺骗他们。学生的观点不是没有道理,有时候教师的确用不正确的实验现象说明正确的科学原理,有时是教学态度问题,有时是实验技能或教学方法问题。例如:紫色石蕊试液遇到碱性溶液变成蓝色,由于配置的石蕊试液没有经过处理,显示的是蓝色或接近蓝色,不是紫色,但教师告诉学生是紫色。石蕊试液滴入烧碱溶液后,很难看出颜色的变化。学生说没有变,依然是“紫色”,老师就说:你们所看到的紫色实际上就是蓝色。

(2)实验目标问题。实验的主要目的是让学生经历获得科学结论的过程,认识科学知识的形成过程。同时,也是改变过度依赖接受学习的一种方式。学习科学不是接受最终结论的活动,而是探究科学结论的过程,不能将实验简单地看成是收集证据与验证结论的一种手段。

虽然许多学生早就知道质量守恒定律,但是他们的理解并不正确、不深刻,更没有探索质量守恒定律的经历与体验。教学要以学生的认知为起点,让学生在探究中理解科学原理。不能假定学生看不出实验漏洞而用错误的实验应付。大部分老师的目的是通过实验让学生确信质量守恒定律,这样的实验目标是不合理的。学生不是不相信教科书的结论,他们一般不会怀疑现有科学理论。假如学生怀疑现有的科学结论,很可能他们对科学具有好奇心,感到迷惑,或者具有质疑意识,这是有助于科学探究的一种品质。反之,学生往往将现有的科学结论看成是毋庸置疑的真理,只要记住结论就可以了。朱清时院士在七年级科学教科书前言中提出:“科学并不是简单地对自然规律加以揭示,更重要的是找到研究自然规律的方法。”实验就是研究自然规律的重要方法,要一丝不苟,以科学严谨的态度对待实验过程的每一个细节,要用确信有力的数据来证明相应的科学结论。

三、实验探究停留在承认“守恒”上不利生成

学生对质量守恒定律的理解不能停留在承认“反应前后物质总质量保持不变”上,实际上很多学生在课前就知道质量守恒定律。问题在于不会运用质量守恒定律解释具体的现象,不会分析具体化学反应中不同物质的质量关系。

首先,要明确有什么物质参加反应、生成什么物质、反应物有没有全部参加反应。研究质量是否守恒时,是把剩余的反应物质计算在内还是不计算?如果反应物有两种,两种反应物的质量比例关系有没有限制?这些问题都要在实验时考虑到。否则,质量守恒定律的学习和配平化学反应方程式,以及根据化学反应方程式的计算就变得没有内在关联。这是平常质量守恒定律教学的一个缺陷。没有正确理解质量守恒定律,学习根据化学反应方程式进行计算会遇到更大的困难。虽然会模仿例题解答已知一种物质的质量求其余物质的质量,如果给出两种物质质量,学生不知道选择哪一种进行计算。遇到溶液问题,不理解为什么不能直接用溶液的质量计算。

其次,不仅要做反应前后质量不变的实验,也做质量“变化”的实验,如镁带燃烧后质量“增加”、木炭燃烧后质量“减少”,分析质量增加或减少的原因。这里可以融入科学史,教师用燃素说解释燃烧中的质量变化,让学生分析、判断解释的合理性,进一步理解燃烧的本质与质量守恒定律。

四、微观解释停留在“确认守恒”不利于生成

微观解释的教学活动环节所起的作用,停留在进一步确认质量守恒定律,质量守恒定律确实是真的,有根据的。微观层次上对质量守恒定律的理解并没有迁移到运用化学反应方程式的计算上。因此,微观解释活动没有收到应该具有的教学效果,可以尝试通过学生的动手活动来模拟化学反应,让学生拆、拼模型以表示化学变化。

质量守恒定律的微观解释通常采用两种方法。有些教师在得出质量守恒定律之前利用分子和原子模型示意图说明化学反应的微观机制,启发学生对化学反应中质量关系提出猜测。有的教学则在得出质量守恒定律之后,再做出微观解释,帮助学生从物质微观结构层次上理解质量守恒定律。微观解释时一般配合使用模型图或动画演示,很少动手操作,而且两种反应物的分子数或原子数恰好用完,没有“过量”情况出现。

使用模型在微观层次上解释质量守恒定律,与宏观实验结论相互印证,掌握质量守恒定律似乎不成问题。但是,微观层次上对质量守恒定律的理解并没有迁移到运用化学反应方程式的计算上。微观解释的教学活动环节所起的作用,停留在进一步确认质量守恒定律,质量守恒定律确实是真的,有根据的。如前所述,没有必要担忧学生不相信质量守恒定律。因此,微观解释活动没有收到应该具有的教学效果。可以尝试通过学生的动手活动来模拟化学反应,让学生拆、拼模型以表示化学变化。计算反应前后各种原子与分子的数目和种类,得出反应前后的质量关系,同时认识不同反应物的比例关系。需要注意的是,给学生的分子、原子模型数目是随意的,不要刚好与真实反应数目相等,在活动中就会遇到某种模型不够用或太多的情况。如果学生一定把模型使用完,可能会拼出与正确模型不同的模型,编造出实际不存在的物质。然后学生之间互相讨论、比较,为什么有的没有用完模型?为什么有的不够用?这样有助于学生理解化学反应中的不同物质有确定的比例关系,理解配平化学反应方程式的过程,就是根据质量守恒定律确定正确的比例关系的过程。

摘要：质量守恒定律是初中科学中的一个重要内容。文章从实验设计效度、实验教学中实验目标“既定”、实验探究停留在承认“守恒”上、微观解释停留在“确认守恒”上等几个方面阐述教学生成的缺失。