论文部分内容阅读
习题教学是物理教学的重要组成部分，其重要作用勿须言表。在习题教学中值得关注的问题是：用笔写出来的答案貌似滴水不漏，而拿到实践中检验的结果却是此路不通！现借贵刊一角，对几道热学题的探究结论简介如下，以期跟同行进行交流与探讨。
题1：能否使用酒精温度计测量开水的温度？
原答：因为酒精的沸点为78℃、低于100℃，所以不能用酒精温度计测开水温度。
点评：“开水”不是科学的物理用语！比如：是要想测量常温常压下沿海边的“开水”温度、还是要测出青藏高原上的“开水”温度？
探究1：选用经过消毒的、瓶壁薄而均匀的玻璃药瓶，向瓶内装80℃的热水，盖上打有小孔的胶盖，把大注射器前端的乳头直接插进孔内，然后用力向外多次拉推管，小瓶内的热水会连续地沸腾起来、直到小瓶内的热水不再沸腾时。用温度计测出，在大连地区小瓶内的水温将会低于50℃！
探究2：用上述小瓶盛装多半瓶95％医用酒精，盖上插有一支温度计并用细绳拴牢的瓶盖，然后将小瓶浸没于烧杯内的水中，再用酒精灯给烧杯加热，当杯里的水持续沸腾、温度保持104℃不变时，瓶内酒精的温度虽然高达100℃、但始终观察不到瓶内酒精有沸腾现象！
探究3：观察玻璃泡破损几年的温度计，管内液柱上端仍有空间，说明制作温度计时，液柱上端并没抽成真空！
众所周知：液体的沸点是随液面上方气压的增大而升高的。有的资料介绍：当酒精液面上方为2个大气压时，酒精的沸点可达120℃以上！上网搜索量程为“－10～110°C”的酒精温度计仍有出售！
结论：有的酒精温度计能够测量100℃沸水的温度！
题2：甲和乙两盆水里都有冰块，甲盆里的冰块多些、放在阳光下；乙盆里的冰块少些、放在背阴处。两盆里的冰块都未完全熔化完。那么：
A.甲盆水的温度比乙盆的高；
B.两盆水的温度都是0℃；
C.乙盆水的温度可能比甲盆高；
D.不能判定，必须用温度计测量后才能知道。
原答：选“B”。
探究1：当碎冰跟水交融在一起达到热平衡时，在通常条件下不论容器大或小、不管周围的气温高或低，冰跟水交融处水的温度均为0℃！
探究2：用大可乐瓶改制的大水杯内装碎冰和水、室温为10℃：冰水交融处的温度为0℃；在冰熔化过程中，当杯内水面以下1/3没有冰时，杯底的水温可达2℃；当杯内水面以下2/3没有冰时，杯底的水温高达4℃！但杯内上部冰和水交融处的水温始终为0℃！只要杯内有冰，杯底水温不会超过4℃！
探究3：用塑料盆装碎冰和水、水温为0℃，室外气温为8℃。当碎冰大部分已经熔化、把漂浮在水面上的碎冰用竹针轻拨到一边，使1/3的水面被阳光照射到时，几分钟后水温能升高到1℃；把漂浮的碎冰轻拨到一边、当2/3的水面被阳光照射到时，几分钟后水温可达2℃！但碎冰间隙的水温仍为0℃！
我们认为：由于水在4℃时的密度最大，水温低于4℃时水的对流停止，而水和冰又是热的不良导体，因此，当盆内的冰大部分已经熔化、但“两盆里的冰都未熔化完”时，放在阳光下的那盆水温肯定要高些！
结论：实测表明应选“D”！
题3：装水的试管悬挂在杯内水中、试管没有触到杯壁和杯底，管内水面低于杯内水面。用酒精灯给杯底加热，使杯内的水持续沸腾，则管内的水会〔 〕
A.不能达到沸点不能沸腾；
B.能达到沸点不能沸腾；
C.能达到沸点能沸腾；
D.多用几个酒精灯同时加热可以沸腾。
原答：选“B”。
探究与结论：数次探究表明：管内水温始终低于杯内水温约1.5℃以上！这是因为管内水温高蒸发快、带走的热量由杯内的热水通过管壁补给，而玻璃又是热的不良导体。根据热传递的定义和规律可知，管内的水温要低于杯内的水温。据此正确选项是“A”。
题4：设计一个从酒精和水的混合液中分离出酒精的办法。
原答：把混合液加热，酒精先达到沸点而先沸腾，将酒精蒸气收集起来再液化、便可以得到纯酒精，剩下的混合液主要是水了。
探究1：我们按照V水：V酒精=8：1～1：8做实验，结果混合液在沸腾过程中是持续吸热升温的，不仅观察不到“酒精的沸点”，就连混合液的本身也不存在沸点！故靠原答给出的“分馏法”，是不能提纯酒精的。
探究2：1998.5.《物理教师》曾经载文，提出可以采用“冷冻法”分离出酒精：“把混合液冷冻，使水结冰，剩下的主要是液态酒精了”。多年来我们一直是让学生自由结合，课后自己配制酒精跟水的混合液，装进塑料药瓶里，旋紧瓶盖后放进电冰箱里冷冻。结果第二天早晨，所有学生都没发现混合液里有水结冰现象！据说，在没有“冷却剂”产品年代的冬季，有的汽车司机就是采用向冷却水里加酒精的办法，能够防止内燃机里的冷却水结冰。
分析：为什么上述两种方案均不能达到提纯酒精的目的？从旧版高中化学课本里不难找出答案：酒精跟水按任何比例相混合，均能形成“氢键”！因此酒精跟水的混合液，不再保持混合前“酒精的沸点”和“水的凝固点”等热学性质！
新解：正如旧版高中化学课本第二册P129所述：“把工业酒精跟新生成的生石灰混合加热蒸馏，才能得到99.5%的酒精”：它主要是利用新生成的生石灰具有极强的吸水性质，才达到提纯酒精的目的，该法称作“蒸馏法”。
2003年《物理通报》3期P28，录登了我们的敝作《“分离出酒精”的浅见》，並加了“编者按”、以此做为拙文的结束语：“我国教学改革的《课程标准》，不仅把‘科学探究’作为一种方法，而且作为课程内容，足见其意义重大。但是物理毕竟不同于技术。物理学研究的是自然界物质运动的最普遍的规律，而技术面对的才是实际问题。而物理又是技术的基础。因而在提出探究课题、特别是对课题的解决方案时，切忌‘想当然’地应用一般物理原理，必须要亲自调查、实践才能得出正确结论。这也正是新课程理念提倡的‘从生活到物理 从物理到社会’的真意。苏福河等三位老师在此文中所提出来的问题意义深远，欢迎大家来稿深入讨论”。以上谬误难免，敬请各位师长斧正！
题1：能否使用酒精温度计测量开水的温度？
原答：因为酒精的沸点为78℃、低于100℃，所以不能用酒精温度计测开水温度。
点评：“开水”不是科学的物理用语！比如：是要想测量常温常压下沿海边的“开水”温度、还是要测出青藏高原上的“开水”温度？
探究1：选用经过消毒的、瓶壁薄而均匀的玻璃药瓶，向瓶内装80℃的热水，盖上打有小孔的胶盖，把大注射器前端的乳头直接插进孔内，然后用力向外多次拉推管，小瓶内的热水会连续地沸腾起来、直到小瓶内的热水不再沸腾时。用温度计测出，在大连地区小瓶内的水温将会低于50℃！
探究2：用上述小瓶盛装多半瓶95％医用酒精，盖上插有一支温度计并用细绳拴牢的瓶盖，然后将小瓶浸没于烧杯内的水中，再用酒精灯给烧杯加热，当杯里的水持续沸腾、温度保持104℃不变时，瓶内酒精的温度虽然高达100℃、但始终观察不到瓶内酒精有沸腾现象！
探究3：观察玻璃泡破损几年的温度计，管内液柱上端仍有空间，说明制作温度计时，液柱上端并没抽成真空！
众所周知：液体的沸点是随液面上方气压的增大而升高的。有的资料介绍：当酒精液面上方为2个大气压时，酒精的沸点可达120℃以上！上网搜索量程为“－10～110°C”的酒精温度计仍有出售！
结论：有的酒精温度计能够测量100℃沸水的温度！
题2：甲和乙两盆水里都有冰块，甲盆里的冰块多些、放在阳光下；乙盆里的冰块少些、放在背阴处。两盆里的冰块都未完全熔化完。那么：
A.甲盆水的温度比乙盆的高；
B.两盆水的温度都是0℃；
C.乙盆水的温度可能比甲盆高；
D.不能判定，必须用温度计测量后才能知道。
原答：选“B”。
探究1：当碎冰跟水交融在一起达到热平衡时，在通常条件下不论容器大或小、不管周围的气温高或低，冰跟水交融处水的温度均为0℃！
探究2：用大可乐瓶改制的大水杯内装碎冰和水、室温为10℃：冰水交融处的温度为0℃；在冰熔化过程中，当杯内水面以下1/3没有冰时，杯底的水温可达2℃；当杯内水面以下2/3没有冰时，杯底的水温高达4℃！但杯内上部冰和水交融处的水温始终为0℃！只要杯内有冰，杯底水温不会超过4℃！
探究3：用塑料盆装碎冰和水、水温为0℃，室外气温为8℃。当碎冰大部分已经熔化、把漂浮在水面上的碎冰用竹针轻拨到一边，使1/3的水面被阳光照射到时，几分钟后水温能升高到1℃；把漂浮的碎冰轻拨到一边、当2/3的水面被阳光照射到时，几分钟后水温可达2℃！但碎冰间隙的水温仍为0℃！
我们认为：由于水在4℃时的密度最大，水温低于4℃时水的对流停止，而水和冰又是热的不良导体，因此，当盆内的冰大部分已经熔化、但“两盆里的冰都未熔化完”时，放在阳光下的那盆水温肯定要高些！
结论：实测表明应选“D”！
题3：装水的试管悬挂在杯内水中、试管没有触到杯壁和杯底，管内水面低于杯内水面。用酒精灯给杯底加热，使杯内的水持续沸腾，则管内的水会〔 〕
A.不能达到沸点不能沸腾；
B.能达到沸点不能沸腾；
C.能达到沸点能沸腾；
D.多用几个酒精灯同时加热可以沸腾。
原答：选“B”。
探究与结论：数次探究表明：管内水温始终低于杯内水温约1.5℃以上！这是因为管内水温高蒸发快、带走的热量由杯内的热水通过管壁补给，而玻璃又是热的不良导体。根据热传递的定义和规律可知，管内的水温要低于杯内的水温。据此正确选项是“A”。
题4：设计一个从酒精和水的混合液中分离出酒精的办法。
原答：把混合液加热，酒精先达到沸点而先沸腾，将酒精蒸气收集起来再液化、便可以得到纯酒精，剩下的混合液主要是水了。
探究1：我们按照V水：V酒精=8：1～1：8做实验，结果混合液在沸腾过程中是持续吸热升温的，不仅观察不到“酒精的沸点”，就连混合液的本身也不存在沸点！故靠原答给出的“分馏法”，是不能提纯酒精的。
探究2：1998.5.《物理教师》曾经载文，提出可以采用“冷冻法”分离出酒精：“把混合液冷冻，使水结冰，剩下的主要是液态酒精了”。多年来我们一直是让学生自由结合，课后自己配制酒精跟水的混合液，装进塑料药瓶里，旋紧瓶盖后放进电冰箱里冷冻。结果第二天早晨，所有学生都没发现混合液里有水结冰现象！据说，在没有“冷却剂”产品年代的冬季，有的汽车司机就是采用向冷却水里加酒精的办法，能够防止内燃机里的冷却水结冰。
分析：为什么上述两种方案均不能达到提纯酒精的目的？从旧版高中化学课本里不难找出答案：酒精跟水按任何比例相混合，均能形成“氢键”！因此酒精跟水的混合液，不再保持混合前“酒精的沸点”和“水的凝固点”等热学性质！
新解：正如旧版高中化学课本第二册P129所述：“把工业酒精跟新生成的生石灰混合加热蒸馏，才能得到99.5%的酒精”：它主要是利用新生成的生石灰具有极强的吸水性质，才达到提纯酒精的目的，该法称作“蒸馏法”。
2003年《物理通报》3期P28，录登了我们的敝作《“分离出酒精”的浅见》，並加了“编者按”、以此做为拙文的结束语：“我国教学改革的《课程标准》，不仅把‘科学探究’作为一种方法，而且作为课程内容，足见其意义重大。但是物理毕竟不同于技术。物理学研究的是自然界物质运动的最普遍的规律，而技术面对的才是实际问题。而物理又是技术的基础。因而在提出探究课题、特别是对课题的解决方案时，切忌‘想当然’地应用一般物理原理，必须要亲自调查、实践才能得出正确结论。这也正是新课程理念提倡的‘从生活到物理 从物理到社会’的真意。苏福河等三位老师在此文中所提出来的问题意义深远，欢迎大家来稿深入讨论”。以上谬误难免，敬请各位师长斧正！