資源簡介

人教版初中生物七年級下冊第2章第1節：測定某種食物中的能量實驗改進創新
一、使用教材
人民教育出版社初中七年級下冊生物學第2章第1節
二、實驗器材
干燥的玉米種子、爆米花、清水、細線、溫度計、橡皮塞、棉花、天平、火柴、酒精燈、鑷子、滴管、解剖針、鐵架臺、石棉網、錐形瓶、試管、量筒、易拉罐、紙和筆
三、實驗改進要點
教材中的實驗存在著諸多的問題，如：實驗過程中能量散失嚴重、實驗存在安全隱患等等，給了學生極大的自主改進和創新的空間，因此，在進行實驗之前，讓學生通過自主學生，思考在這個實驗中存在什么問題，以及如何改進實驗，教師進行匯總整理，選擇出其中相對安全、環保、合理、簡便、高效的實驗設計方案，并在課堂上展示補充后，讓學生完成實驗，盡可能地減少實驗中的誤差。
四、實驗原理
自然界中的物質都儲存著能量，但大多數的能量都是不可見的，通過燃燒的方式可以使一種形式的能量轉化為另一種形式的能量，當我們點燃食物，食物中的蘊含的有機物儲存的化學能會轉化為光能和熱能，如果我們用水將此熱能吸收，表現為水的溫度升高，而每一毫升水升高一攝氏度需要吸收4.2焦耳的能量，以此通過測量水升高的溫度，可以計算出食物燃燒釋放的能量，從而計算出不同食物蘊含能量的高低。
五、實驗教學目標
（一）知識與技能目標：
（1）辨別食物中含有能量，不同食物含有的能量不同。
（2）分析實驗過程中可能存在的問題，并加以改進。
（二）過程與方法目標：
（1）掌握生物科學探究的一般過程，進一步提高科學探究能力。
（2）嘗試根據已有知識，制作出改進后的實驗裝置，并測定實驗結果。
（三）情感態度與價值觀目標：
（1）培養學生的創新意識、團隊協作精神和實事求是的科學態度。
（2）關注生活中不同食物的能量差異，養成健康飲食的良好習慣。
六、實驗教學內容
學生通過自主學習，思考在這個實驗中存在什么問題，以及如何改進實驗，教師進行匯總整理，選擇出其中相對安全、環保、合理、簡便、高效的實驗設計方案，并在課堂上展示補充后，讓學生完成實驗，盡可能地減少實驗中的誤差。最后由同學們分組討論，我們課堂上進行的這個實驗是否依然存在改進之處，然后請同學們在課后以小組為單位繼續完成實驗改進，并制作一個簡易的實驗裝置模型，在下一節課進行展示。
七、實驗教學過程
（一）課前自主學習
在進行實驗之前，讓學生通過自主學習，思考在這個實驗中存在什么問題，以及如何改進實驗，想要測定什么食物的能量，教師進行匯總整理，選擇出其中相對安全、環保、合理、簡便、高效的實驗設計方案。
（二）創設情景課堂答疑
創設情景：同學們，在我們的生活中，是不是時常聽到有人發出要減肥的誓言，而想要
減肥，其中一個關鍵點就在于要控制飲食，那么吃什么食物可以減肥呢？什么食物中的能量較高，什么食物中的能量較低呢？我們可不可以通過一個實驗來測定？
課堂答疑：在本節課之前，我們請同學們進行了課前預習，并對教材上的實驗提出了一些問題，思考了一下該實驗的改進措施，我對同學們的預習成果進行了匯總，并整理了一些疑問，我們一起來看一下吧。
學生預習情況
問題一：實驗原理不理解；
問題二：能量的計算公式不清楚。
教材實驗設計的漏洞：部分能量散失在空氣中，存在誤差。
提出的建議：將食物放在密閉容器中點燃。
教師答疑：可以通過測量食物燃燒放出熱能的多少來測定食物中的能量。1毫升水每升高1℃，需要吸收4.2焦的熱量。故可以得出能量計算公式：
（1）教材原版的實驗設計：
（2）同學們改進實驗方案：
（3）教師進一步引導學生改進實驗：
請同學們思考：1、點燃的種子與錐形瓶之間隔了一層石棉網，是否會影響實驗結果？可否直接加熱錐形瓶？
2、溫度計懸掛在空中，是否會受到其他因素的影響？可以用什么方法固定？
（4）教師演示實驗方案：
（5）實驗注意事項：
1、裝置的安裝：從下往上、從左至右。依次為鐵架臺底座，用易拉罐制作的密閉燃燒室，試管，懸掛的溫度計。
2、取一只量筒，量取30毫升的水，因為實驗證明30毫升不僅實驗現象明顯，而且不易沸騰，便于計算。用帶橡皮塞的溫度計插入試管內合適的水層中，讓其紅球浸在水中。記錄燃燒前的水溫。
3、用天平稱量一粒干燥玉米種子和等量爆米花，記錄其質量，然后將這粒種子和爆米花放到火焰上點燃。
4、將剛剛燃燒的玉米種子盡快伸進燃燒室內移至試管底部。待完全燃燒后，溫度計的示數穩定后，記錄試管內的水溫。
5、實驗過程中注意用火安全。
6、花生種子點燃后要迅速移到試管底部進行加熱，防止熱量喪失。
7、用量筒量取清水時，量筒須放平，視線要跟量筒內液體凹液面最低處保持水平再讀數。
8、用溫度計測水溫時，溫度計水銀球要淹沒在液體中但不要碰到加熱容器的壁。當溫度計刻度值不再上升或下降時再讀數。
（四）學生分組進行實驗
學生分小組完成實驗，并計算實驗結果，完成以下表格
種子 種子的質 量（克） 水量（毫 升） 燃燒前的 水溫（℃） 燃燒后的水溫 (℃) 測定出的 熱量（焦） 每克所含能 量（焦）
玉米1
玉米2
玉米3
爆米花1
爆米花2
爆米花3
實驗結果統計表
（五）討論交流繼續改進
（1）若你與他人的實驗數據不同，可能有哪些原因？實驗操作不夠規范、測量不夠準確或計算錯誤等。
（2）這個探究實驗只做一次，結果可靠嗎？應當怎樣做？
只做一次，可能有誤差出現，所以結果不可靠。應該在一切條件都相同的情況下重復做多次，并取這多次的平均值，以便盡量減少誤差的影響。
（3）如何進一步提高實驗結果的準確性？請同學們再思考，并在課后完成進一步的設計方案。
（六）學生課后實踐展示
種子在易拉罐中燃燒，部分能量被易拉罐吸收，因此可以在易拉罐底部加入一定量的清水，使其吸收殘余熱量，將其與試管中清水吸收的熱量合并，可以使結果與實際值更接近。
學生課后改進方案：
八、實驗效果評價
學生實驗效果相對良好，大多數學生能夠根據實驗步驟完成實驗，并得出實驗結果。但是存在部分學生對于實驗的改進不能提出較為切實可行的建議，需要加強學生科學思維和科學探究能力的培養。

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