沪科版物理九年级第十三章第一节“物体的内能”为“做功可改变内能”这一知识点设计了两个实验：如
图1所示，在“图13-3 空气被压缩，内能增加”（
图1）中，向下压活塞，则活塞压缩玻璃筒内的空气，对筒内空气做了功，空气温度升高，达到硝化棉的着火点，硝化棉燃烧，说明做功可以改变物体的内能；在“图13-4 铁丝反复弯折处会发热”（
图1）中，将一根铁丝快速反复弯折数十次，铁丝弯折处会发热，表明铁丝弯折处温度升高，铁丝的内能增大。这两个实验都说明了对物体做功，物体的内能会增加的原理。那么，物体对其他物体做功，其内能如何变化，该教材没有涉及。
笔者查阅人教版教材，发现该教材设计了甲乙两个实验（
图2）。其中：甲实验说明了对物体做功，物体的内能会增加；乙实验是用打气筒向瓶内打气，瓶内空气把塞子顶开，同时瓶口伴有白雾出现，这是因为瓶内空气将塞子顶出并对塞子做功，空气的内能减少，温度降低，瓶内水蒸气遇冷液化成小水珠，说明物体对外做功，物体的内能会减少。两个版本的教材都选用了对空气做功这一实验，其优点是易于完成，且现象明显，视觉冲击力较强。但在实际教学中发现，当快速向下压活塞时，硝化棉燃烧的成功率不高，而这与硝化棉量的多少、按压速度等因素有关。倘若吸收教材的成功做法，能不能把实验加以改进，既体现对物体做功，物体的内能增加，又体现物体对外做功，物体的内能减少呢？
1 第一次改进
（1） 改进说明。本着上述改进思路，经反复论证，笔者制作了如
图3所示的实验装置。
①用胶水将温度计固定在可乐瓶中，再将凸透镜固定在温度计附近，温度计通过凸透镜成正立、放大的虚像，便于观察。
②用带气门芯的塞子将可乐瓶密封，通过气门芯向瓶内打气，打气筒对瓶内空气做功，空气的内能增大、温度升高。
③温度计示数的上升，反映了瓶内空气内能增加，当瓶内空气充到一定程度时，塞子被瓶内空气顶开，瓶内出现大量“白气”。
④温度计示数的下降，说明瓶内空气对外做功，内能减少
［1］。
⑤第一次的改进装置（
图3）将“对物体做功，物体内能增加；物体对外做功，内能减少”正反两个实验整合在一起，且物体内能的变化通过温度计示数的变化反映出来，现象明显，解决了对现象的分析、解释问题。
（2） 第一次改进的不足。
①向瓶内打气，必然会使瓶内空气温度上升，但多次实验后发现，虽然每次温度上升2～3 ℃，但温度计的分度值为1 ℃或2 ℃，导致反应不灵敏。
②瓶内空气把塞子顶开，随机性大，要求在观察温度计的示数时，不仅需要精力高度集中，而且橡胶塞被弹出后容易碰到学生，实验安全得不到保证，存在一定的安全隐患。
2 第二次改进
（1） 改进说明。针对以上不足，笔者又进行了第二次改进。
①用电烙铁在可乐瓶底部钻一小孔，将温度传感器的探头固定在可乐瓶底部
［2］。
②先将T形玻璃管的下端插入可乐瓶的瓶盖上并固定，再将该管的右端借助耐压塑料管与气门芯连接，而该管的左端则借助耐压塑料管与阀门相连。
③将通过阀门的塑料管出气口对准小风扇，最后将整套装置固定在支架上，如
图4所示。
④实验时，将阀门关闭，用打气筒通过气门芯向瓶内打气，显示器会准确地显示出温度，且温度升高，说明对物体做功，物体内能增加。
⑤当空气达到一定程度时，记下温度传感器上显示的温度。
⑥打开阀门，电风扇转动，此时瓶内温度下降，说明物体对外做功，内能减少。
（2） 改进特点。
①通过改进，原对外做功的不确定性变为可控，且瓶内空气对小风扇做功，易于观察，现象明显。
②实验时，学生还有一个发现，即：对瓶内空气做功后，瓶内空气内能增加，温度升高，但阀门没有打开，故瓶内空气没有对外做功。但一段时间后，瓶内温度却下降，由分析可知，瓶内空气没有对外做功，内能却减少，说明除了做功，还有其他方式可以改变物体内能，从而为引入热传递的知识奠定了基础。
3 改进优点
通过两次改进，该实验具有如下优点。
（1） 对实验器材的改进，既整合了不同版本教材内容，又整合了两个实验方案，锻炼了学生的整合思维，提高了课堂教学效率，从而为生活中利用整合思维进行发明创造奠定了基础。
（2） 装置制作简单，特别是温度传感器的应用，大大提高了实验的直观性，弥补了实验现象不便观察、实验过程呆板、僵化和不可控的不足。
（3） 取材容易，变废为宝。“瓶瓶罐罐皆器材，拼拼凑凑做实验。”制作材料选取了最常见的可乐瓶、废旧的气门芯、坏了的小电风扇。同时，温度传感器在网上购买很便宜，取材方便，组装简单。
（4） 实验器材的改进遵循了从生活走向物理的课程理念，符合绿色环保、安全可控的要求，让学生感受到创新和创造就在身边，给学生树立了发明创造的信心。
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