“热气球”实验改进

原实验不足

《我们来做“热气球”》一课中，学生通过“热气球”模拟实验，认识空气受热后会膨胀上升。教材中的实验材料主要由三部分组成：模拟热气球的塑料袋，加热的蜡烛，起到防风和快速加热作用的纸筒（如图1）。

在实际教学中，我发现该实验有以下不足：纸筒口径太小，塑料袋靠近火源受高温易熔化；加热时需要两名学生撑开塑料袋下方，一名学生拎着塑料袋上方，防止塑料袋遮住纸筒的入气孔，这导致他们不能专心观察、记录实验现象；蜡烛火焰不够大，造成热气球不够鼓，从而升空失败，且蜡烛放置在桌面上容易倾倒，有安全隐患；热气球升空后，学生无法直观地将空气的冷热与热气球的升降联系起来。

实验改进

用塑料板代替卡纸做成的防风支架，比纸筒口径更大，塑料袋不易熔化，还可以起到支撑塑料袋的作用。学生不必一直用手撑着塑料袋，他们可以更专注地观察和记录实验现象。

用环保燃油罐代替蜡烛，能提高加热效率；用点火器代替火柴，方便学生操作。

在塑料袋上涂上感温油墨，通过感温油墨颜色的变化反映塑料袋内部空气温度的变化，使冷热变化的过程可视化。

借助红外热成像显示仪记录热气球各个阶段的情况，帮助学生更直观地观察到空气受热上升的现象。

实验操作

将塑料袋套在防风支架上，观察加热前塑料袋的状态并做好记录。

将环保燃油罐平放在桌面，用点火器点燃。

将套有塑料袋的支架盖在燃油罐上，一名学生轻轻拎起塑料袋上方，使塑料袋与桌面留有较大的缝隙，以免堵住入气孔。一段时间后，将手松开。加热过程中，学生仔细观察塑料袋的颜色、体积及位置的变化，将观察到的现象及时记录在记录单中（见表1）。

重点讨论加热前、加热时、降落时观察到的现象，通过袋子的变化分析袋子里空气的变化。

表1  实验记录单

实验效果

通过实验，学生可以清楚地观察到加热前袋子是瘪的，感温油墨是红色的；加热时塑料袋变鼓，感温油墨逐渐变白，说明塑料袋变热了；降落时塑料袋变瘪，感温油墨又变回了红色，说明塑料袋变冷了。基于相关现象（如图2），学生讨论袋子发生变化的原因，由此认识到塑料袋升空和降落实际是由空气受热膨胀会上升及冷却会下降导致的。

根据红外热成像仪下热气球各个阶段的情况（如图3），学生可以清楚地看到加热过程中热气球里的热空气是向上运动的，当热空气的热量逐渐散失，变得和环境温度一样时，空气便不再上升，热气球在重力的作用下便下降了。可视化的证据提高了实验结论的说服力和可信度，也加深了学生对“空气受热会上升”这一原理的理解。

（作者单位：浙江省杭州市嘉绿苑小学）