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测定某种食物中的能量

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探究《测定某种食物中的能量》实验的
改进与创新

盘州市保基中学： 杨勇
一、实验名称：测定某种食物中的能量
二、课时：1课时
三、实验目的：
1、运用科学探究方法测定食物中的能量。
2、通过设计和操作实验，使学生学会科学探究的基本方法，培养学生的实验技能。
四、实验原理：燃烧时有机物中储存的能量会以热能的形式释放出来，这些热量大部分会被水吸收，水在吸热后温度会升高，因此可以通过测量水升高的温度来推算食物燃烧时大致放出的热量。计算方法是根据1毫升水每升高1度能吸收4.2焦的热量，可以计算出每克食物所含的能量。
1、种子燃烧时释放出的热量=4.2×水的体积×（水的末温－水的初温）；（焦耳）
2、每克种子放出的热量=种子燃烧时释放出的热量÷种子的质量（焦耳）
3、每100克种子放出的热量=每克种子放出的热量×100÷1000（千焦）
五、实验材料与用具：
一支大试管50ml（小于饮料瓶口），温度计，大饮料瓶、（防风、减小空气散热），托盘天平，量筒（10ml）、小烧杯、滴管、小刀、剪刀、打孔品、酒精灯、打火机、萝卜或洋芋，废石棉网（剪成细长条形），花生种子或核桃种子。
六、课前准备：
1、收集各种大饮料瓶，2、从各实验室收集废弃的石棉网，3、学生自带萝卜、洋芋或从食堂去找，4、纸巾，5、按分组情况分配摆好各种器具、种子。
七、教材分析：实验在教材中的地位和作用 
《测定某种食物中的能量》是人教版生物七年级下册第二章第一节“食物中的营养物质”中的一个探究实验，本实验是在学生已经了解食物中有六大营养物质的基础上设计的。七年级学生正处于身体发育和智力发展的青春期，各种营养物质的摄入必须全面而均衡，通过本实验能让学生了解食物中确实含有能量以及测定能量的方法。通过引导学生在自己提出探究问题的基础上去设计与完成的，从而培养学生主动探究的能力，激发学生的学习兴趣和创新意识。养成合理营养、关注健康的生活方式。因此本实验是七年级生物中一个非常重要的探究实验。 
八、原实验原型及不足之处
（一）教材中原实验的设计：
1、取一只50ml锥形瓶，注入30ml水，固定在铁架台上。
2、在锥形瓶中放入一支温度计。（温度计的下端要浸入水中，但不要接触瓶底）
3、安装好装置如图，并测定水的初始温度。
4、用天平称出一粒干花生的质量，将这粒花生穿在解剖针或细铁丝上，点燃后尽快放到锥形瓶底部加热，待花生完全燃烧后测量此时的水温。
5、根据1毫升水温度升高1摄氏度需要吸收4.2焦的热量进行计算花生种子燃烧时放出的热量。 
（二） 不足之处：
1、在本实验中，原实验装置最大的不足之处就是热量散失非常多。主要表现在：(1)在原装置中锥形瓶未加瓶塞，易散热；
(2)种子在燃烧过程中没有挡风和保温装置，花生在敞开的环境中燃烧，热损失较多，(3)锥形瓶较大，瓶体石棉网吸热相对较多.从而导致测出的数据误差很大。
2、，花生种子小，解剖针穿插燃烧时容易直接掉在实验桌上。
3、原实验装置组装复杂
4、就目前各乡镇学校的生物实验室来说，很少配备有50ml的锥形瓶，多数是100ml和250ml的，如果以100ml的锥形瓶来作为本实验的器材，装入30ml水后还不足以完全浸没温度计的玻璃泡，导致温度计无法正确使用。
九、实验创新的原因 
1、教材中设置的原实验置组装复杂，测得的实验数据与理论数据相差太大，使学生产生误解。实验成功的关键是要尽量减少实验在测量中的误差和花生种子在燃烧是的热量损失，因此该实验的创新突破点是如何减少燃烧时热量的散失，
2、 使用简易的实验装置测定食物中的能量，增大实验的可行性。
3、 通过对实验装置的改进来减小实验误差 
4、通过对本试验的创新设计，培养学生的创新精神和严谨的科学态度。
十、实验材料与用具：
一支大试管50ml（小于饮料瓶口），温度计，大饮料瓶、（防风、减小空气散热），托盘天平，量筒（10ml）、小烧杯、滴管、小刀、剪刀、打孔品、酒精灯、打火机、萝卜或洋芋，废石棉网（剪成细长条形），花生种子或核桃种子。
 十一、实验操作过程 
学生两一组，共同合作：1、将一个大饮料瓶竖起，在距底部1/5到3/5处的正面剪出一个长三角形，去盖，保留瓶底加入少量的水以便能放稳；
2、萝卜切圆打孔，能穿过温度计（小圆作为试管塞，固定温度计，剩下的处理后可替代试管夹使用，用于固定大试管，放在瓶口上）
3、在大试管中注入20ml水，
4、将温度计穿过萝卜塞子固定于试管口，温度计的玻璃泡在水的中部，
5、将试管穿过萝卜固定于试管的1/5处，将试管从饮料瓶口放入，记下水的初温，
6、用天平称出一定的花生种子或核桃仁的质量，
7、将花生种子放在剪好的石棉网上，点燃后迅速放到试管正下方，等花生种子完全燃烧后记下此时的水温，
8、根据实验原理和实验数据计算出花生种子燃烧时放出的热量，（利用全班的测量结果求平均值）

种子
种子质量（g)
水的体积（ml)
水的初温
水的末温
种子燃烧放出的热量（J）
每克种子的热量（J）
每100克种子的热量（KJ）
花生

计算公式：每克食物所含能量(焦)=水的体积×燃烧前后水温差×4.2÷食物的重量 100克花生所含的能量（千焦）=每克花生能量（焦）×100÷1000
9、采用相同的方法测定核桃仁完全燃烧时放出的热量，并进行对比分析。
讨论：1、实验结果说明了什么？
2、不同食物中的能量一样吗？
十二、实验结果与反思 
（一）实验结果 
1、全班小组的平均值，改进后的装置平均每100克花生所含能量比原装置提高了二到三倍，与理论值也比较接近。 
2、通过对本次实验的改进，增强了学生的实验兴趣和探究欲望，同时也培养了他们的团队合作精神。 
（二）教学反思 
通过改进之后的实验操作简单，材料易得、环保最大限度的减少化学仪器的使用，效果明显易观察，且能有效的减少实验过程热量的损失，增加了实验的准确性和可靠性。培养了学生的动手实践的能力和团队合作能力，学生不仅学到了知识，也学会了如何利用身边现有的材料有效的开展实验，增强了学生环保意识，养成关注食品营养以及身体健康的生活态度。
但在实验过程中还有许多需要改进的地方，比如实验时间过长饮料瓶吸热软化的问题，（可利用硬纸板做成三角台或圆台来替代饮料瓶，如图）如何减少装置自身吸热的问题，如何促进食物完全燃烧等等，实验与创新是一个持续的过程，在以后的教学中还需要和学生一起不断研究与探索。
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