学文网新课程要求教师不仅是教学的实施者,更应该是教育教学的研究者｡化学是一门以实验为基础的学科,实验教学在化学教学中占有重要的地位｡实验的成败直接影响学生学习化学的兴趣｡因此,作为化学教师要重视实验教学,要勇于实践､积极探索,创造性地实施新课程｡特别要对新课程中的实验进行研究,多动脑､多动手,在实践中寻求更好的实验方法,改进实验,提高教学质量,提高自身的科学素养,激发学生的学习兴趣｡
在初中化学新课程中演示实验较多,通过演示实验能使学生具体地认识物质的外表特征,物质变化的条件､现象和规律,顺利形成概念和确信理论的真实性｡这就要求教师在演示实验中做到操作规范､实验现象明显､分析表述准确简约｡在初中新课程中的粉尘爆炸实验成功率很低,使学生对该实验产生怀疑｡为消除这种不良影响,我专门对该实验做了研究｡
一､实验原理的研究
世界上会发生爆炸的粉尘有很多种,但常见的粉尘是煤粉､面粉､金属粉(如铝､镁等)､纤维粉(如木粉､纸粉､棉粉)｡粉尘的爆炸属于热爆炸,它不同于氢气与空气混合物的爆炸｡对于固态粉尘的燃烧来说,着火点的高低跟表面积的大小､颗粒的粗细､导热系数的大小有关｡颗粒越细,表面积越大,着火点越低;导热系数越小,着火点越低｡当粉尘(如面粉､煤粉､木粉､细小的棉纤维等)弥散在有限空间中,由于这些悬浮在空气中的粉尘颗粒很细,且有巨大的表面积,粉尘与空气充分接触,着火点就低,只要小小的火星就会导致爆炸的发生｡粉尘爆炸产生的能量较大,为易燃物质的数倍,破坏力较强,温度可上升至2 000~3 000℃,在0.1秒或0.2秒后,粉尘爆炸产生的初期压力波将附近更多粉尘扬起､扩散,火焰或高温粉尘将粉尘云引燃发生第二爆炸,造成更大的破坏｡其形成的表面积就大,具有较高的表面能｡
物体的分散程度很高,如:一克水若成为一个球形水滴,其表面积只有4.84×104,表面能只有3.5×109焦耳,但若将此水珠分散成直径为109m的微小质点,其总表面积就有6 000,表面能为434焦耳｡由于在有限的空间内,粉尘的分散程度很高,悬浮在空气中的粉尘颗粒会形成巨大的表面积,巨有较高的表面能｡当通风条件不好时,温度就会升高或直接遇上小火星,使粉尘表面的氧化反应加速,反应放出的热又迅速加快粉尘颗粒表面的氧化反应并放出更多的热,瞬间使有限的空间中的气体迅速膨胀,引起爆炸的发生｡所以,在煤矿的矿井里,在棉纺厂的车间里,在面粉厂的车间里要有通风设备,工作人员不能穿化纤的衣服和带铁钉的鞋｡因为化纤衣服易产生静电火星,铁钉与地面撞击会引起火星,从而引发爆炸｡
二､常规实验的研究
方法1:在木板上挖一圆洞,塞以孔胶塞固定玻璃漏斗｡漏斗旁适当的位置放一支燃着的蜡烛,漏斗中放少许炒干的面粉,木板上扣一个硬纸盒子,从连接漏斗管的软胶管往里轻轻吹气,可看到有火焰从纸盒四周喷出,但纸盒不能被高高掀起,爆鸣声很小｡实验装置如***1所示｡
实验失败的原因:是面粉粉尘开始燃烧产生的热使盒子掀起,从而使纸盒与木板之间有间隙,容器漏气,部分热散失,并且面粉颗粒大,盒中的面粉粉尘没有完全燃烧｡已燃烧面粉产生的热不能使盒内气体迅速膨胀,爆炸不能发生｡
方法2:剪去金属罐和小塑料瓶的上部,并在金属罐和小塑料瓶靠底的瓶侧各打一个比橡皮管外径略小的小孔｡连接好装置,在小塑料瓶中放入干燥的面粉,点燃蜡烛,用塑料盖盖住罐｡从橡皮管一端快速鼓入大量的空气,使面粉充满罐｡该装置进行实验时达不到预期的效果｡实验装置如***2所示｡
实验失败的原因是金属罐的体积较小,蜡烛燃烧消耗氧气,使罐内的氧气不足,蜡烛容易熄灭,罐内的面粉粉尘也没有完全燃烧就停止了反应,爆炸不能发生｡ x
以上两种是常见的实验方法,我通过亲手实验多次,但实验现象不是很明显｡我对这两个实验失败的原因进行研究分析,得出做好此实验的关键是:①面粉要干燥且颗粒要细小,能迅速雾化,与空气充分接触｡②实验用的爆炸容器要有良好的气密性｡③要有足够的空间和足够的温度｡我在研究的基础上对该实验进行了改进｡
三､实验的改进
方法:用一个装口香糖的透明空塑料大瓶(高为16cm,上口直径9cm,下底直径11cm)和一个剪去一半的一次性塑料杯｡在塑料瓶和塑料杯的侧面开一个比玻璃管略小的孔,在塑料杯中放入4~5药匙的干燥面粉(糯米),将套有橡皮管的玻璃管从外插入塑料杯,在杯子的左前方点燃两根6cm高的蜡烛,然后将盖子盖好,从橡皮管一端快速吹气｡可观察到面粉在瓶内迅速燃烧,产生火焰,把盖子掀翻,并听到爆炸声｡实验装置***如***3所示｡
实验成功的原因:①面粉干燥且颗粒很细｡②使用透明的有盖大瓶子做爆炸容器,便于观察,且气密性良好､空间足够｡③点两根蜡烛可防止气流吹灭蜡烛｡
总之,通过对粉尘爆炸实验的研究,使我感到作为新时代的化学教师要有创新精神,要改变旧的观念,不要再重复旧经验､照搬老方法,对于一些实验现象不明显的实验,要认真钻研教材､勇于实践､积极探索,要做教学的研究者,把教学与研究有机地融为一体｡只有这样,教师才能进步,才能提高教学水平,才能提高自身的科学素养,才能完成教师的使命｡
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