作者丨慕予老师
编辑丨珍妮花
测定空气里二氧化碳的浓度，是人教版九年级物理下册第二单元课题1《空气》里的教学内容。
对中学生来说，记住这个实验的仪器、药品、实验步骤、实验现象、实验推论不是难事。难的是：理解实验的原理。
01
首先，选红磷做这个实验的缘由是哪些？
其次，为何步入集钢瓶内水的容积，等于被消耗的二氧化碳的容积？
还有，为何要等反应完毕，冷却到温度，能够打开弹簧夹？
这么之类种种问题，中学生就会倍感困惑。
中学生刚才接触物理，无色透明的空气看不见、摸不着，但是饱含集钢瓶整个空间。当空气中的二氧化碳跟红磷反应后，中学生难以直接观察到二氧化碳被消耗，因而很难判定集钢瓶内各二氧化碳所占容积会发生哪些变化，同时不能理解集钢瓶内气温的变化，对测定空气中二氧化碳容积分数又有哪些影响。
02
我认为，要帮助学生理解这个实验原理，应先解决有关大气浮力的问题。
大气浮力是八年级数学里的教学内容，但中学生把握知识的程度不一，将这一知识迁移到测定空气里二氧化碳的容积浓度的能力各不相同。我们是物理老师，很难系统地备考化学课程里的相关知识，继而提升和统一中学生的认识。
但，我们的实验还得继续。
最快捷的解决办法，就是通过实验，让中学生构建感性认识，晓得某一密闭容器里的二氧化碳被排出后，在大气压的作用下，这部份二氧化碳的容积会被水抢占。并且，步入容器中水的容积，与排出的二氧化碳容积是相等的。
实验室里的胶头滴管，就可以帮助我们解决这个问题。我们可以组织中学生分组实验。比比看，那个组朋友用胶头滴管汲取的水更多，议一议这其中的道理。让中学生感受到：吸入胶头滴管的水的容积，与从胶头滴管中挤出空气的多少相关，并且容积是相等的。
有了这个感性认识，再讨论拉瓦锡研究空气成分所用的装置，只要补充介绍一下，加热条件下，汞能跟空气中的二氧化碳反应生成黄色的氧化汞，消耗了曲颈甑里的二氧化碳，中学生能够明白，二氧化碳约占空气容积的五分之一的推论，是怎样得来的了。
03
同理，胶头滴管的分组实验和讨论测量大气压强实验原理，也为用红磷测定空气里二氧化碳的浓度做好了铺垫。
在燃起的条件下，红磷只跟空气中的二氧化碳反应，生成五氧化二磷固体。借助这个反应可以去除空气中的二氧化碳，因为生成的物质是固体，不会影响倒吸入集钢瓶内水的容积。
但是，因为这个反应会放出大量的热，也会造成集钢瓶内浮力的变化，最终影响倒吸入集钢瓶内的底泥积，所以这个实验一定要等到红磷熄灭装置冷却后，再打开联接集钢瓶与烧瓶导食道上的弹簧夹，在大气压作用下，烧瓶中的水步入集钢瓶内。步入水的容积就等于集钢瓶内被消耗的二氧化碳容积。
有的朋友对木炭、蜡烛燃烧这种实验比较熟悉。那能不能用木炭、蜡烛取代红磷做这个实验呢？
这时，我们老师就可以从反应的产物以及产物的状态，因自私导，引导中学生去剖析和判别。
木炭与二氧化碳反应的产物氢气，是二氧化碳，会抢占一定的空间，影响密闭容器内二氧化碳的浮力变化。影响倒吸入集钢瓶里水的容积，造成难以确切测定空气里二氧化碳的浓度。
同样的道理，蜡烛燃烧消耗二氧化碳，产物是气体和水，也会影响倒吸入集钢瓶内水的容积，造成难以确切测定空气里二氧化碳的浓度。
通过以上例子剖析，中学生除了晓得了，在实验室不能用木炭、蜡烛测定空气里二氧化碳的浓度测量大气压强实验原理，还学会了怎么按照反应产物的状态，选择测定空气里二氧化碳浓度的物质。
在我们物理实验中，所用到的仪器装置，非常是比较小型的装置，时常会涉及到一些数学原理。妥善做好知识的衔接，对于中学生理解物理实验原理，可以起到事半功倍的疗效！
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