测定某种食物中的能量
“测定某种食物中的能量”实验的教学设计
・
３ ７・
“ 定某 种 食 物 中的能 量 ＂ 验 的教 学 设计 测 实
廖会娇 （ 州 玉 中 ５ ５ ） 广 市 岩 学 １３ ００
摘 要 本文从实验装置修改 、 实验记录和数据处理等方面介绍 了初 中“ 定某种食物 中的能量” 测 实验课的设 计和实施 。
（） ５ 用铁 架 台上的试 管 夹 固定 试 管 ， 并用 透 明胶 将牛奶 盒粘在试管上 ， 以固定整个装置 。
装 置 图如 下 ：
量水
内容
花 生 种 子 质 量
仪 器
托 盘 天 平
数 据
Ｍ ＝
量筒 、 试管 温度计 手表
表 ２ 数 据 处 理
Ｖ ＝ １ ＝ ＂ １ Ｔ ２＝
生物学教学 ２ ０ （ ５ 第２ ０ 年 第３卷） 期 １
反 复再 现 动脉 血 脉 血 实验 探 究 静
黄平 生 （ 海 真 中 ２３ ） 上 市 光 学 ０３ ０３
尽管在学 习人体或动物血液循环 系统 的结构 与功 能时 ， 教师都会组织学 生讨论 “ 么是动 脉血 ， 么是 什 什 静脉血” 等问题 ， 并从外观颜色和气体 的成分 以及 变化 等方面加 以阐明 ， 以图让学生理解什 么是 动脉血 ， 什么
活， 能从多方面培养学生的实验技能 ， 如天平 、 量筒 、 温 度计 、 酒精灯等实验器 具 的正 确使用 和数据读 取 。但
按照教材提供 的实验装 置 ， 实际操作 过程 中可能会 在
出现 以下几个 问题 ： ①易拉罐不容 易剪 孔 ， 一不小心把
整个 易拉罐的顶部 给剪 坏 ； 由于易拉罐剪 口极其锋 ② 利， 容易把手刮 出血 ， 不安全 ； 由于锥 形瓶底 部较 很 ③ 大， 燃烧空间有限 ， 生经常会 熄灭 ， 花 能量散 失多 。笔
测定某种食物中的能量
• 实验创新： • 本实验为人教版生物教材七年级下册第四 单元第二章第一节的探究实验。课本上要求 使用燃烧的花生隔着石棉网对锥形瓶进行加 热，且花生燃烧时不能保证燃烧的稳定性， 热量间接传递给锥形瓶导致热量散失比较大 ，实验结果不理想。所以我改用易拉罐罩住 花生燃烧以此保证花生燃烧的稳定性，并在 易拉罐内部涂上黄泥土减少热量的散失。并 取消原实验的石棉网和锥形瓶加热改用可以 直接加热的试管，变间接加热为直接加热， 减少能量的散失。
• 实验原理：食物中含有化学能。由于能量只 实验目标： 能从一种形式转化为另外一种形式。所以通 1、学生能说出通过测量食物燃烧放出的热 过燃烧的方式将食物中的化学能转化为热能 能，来测定食物中能量的多少。 ，并传递给水，使水的温度升高。再根据一 2、学生能总结出科学测量，避免实验误差 毫升水升高1摄氏度需要吸收4.2焦能量。计 的有效方法。 算出食物中的能量是多少。
初一七下生物实验一测定某种食物中的能量 教案
《测定某种食物中的能量》教学设计一、教材分析《测定某种食物中的能量》是人教版新课程标准实验教科书《生物学》七年级下册第四单元第二章第一节《食物中的营养物质》中的一个探究实验。
实验目的是让学生独立制订实验方案并完成实验操作，测量食物中有能量，明确某些食物中含有能量，进一步地比较实验测量数据，明确不同的食物所含的能量不同。
通过本实验，学生不但能够学习使用温度计、酒精灯，还了解到实验会有误差，分析误差产生的原因，这些可以提高学生的生物学兴趣和生物科学素养。
二、学情分析七年级下学期的学生，已经具备相应的生物学知识基础，并且对本实验中的“能量”有科学的认知，即有机物中的化学能。
但是如何感受到化学能的存在，他们可能并没有思考过。
同时，能量的多少怎样测定更是难点。
学生在七年级上学期已经使用过一些实验器具，但没用过温度计、酒精灯，在本实验中要培训学生使用，条件允许的话可以课下培训。
此外，学生已经具备了生物探究实验一般步骤的知识，对于本实验的进行具有一定的帮助。
三、教学目标1．生命观念：认同食物中含有能量，能够通过燃烧食物的方法，来测定食物中的能量。
2．理性思维：通过开放性的实验问题设计，能够说出有创造性的见解。
能得出科学测量、减小实验误差的有效方法。
3．科学探究：经历探究实验活动的过程，体验、尝试，总结出科学实验探究中的规律和注意事项。
在体验探究实验过程，学会关心、互助、合作、创新的去解决问题。
4．社会责任：通过分析实验误差产生原因，培养科学的、严谨的实验品质。
四、教学重、难点重点：1．学习一种简易测定能量的方法，了解不同食物所含能量是不同的。
2．学会对探究数据的处理，解决如何减少实验的误差。
难点：1．对所测得的数据解读和分析。
2．分析测量误差产生的原因。
五、教学方法根据以上分析，选择启发式科学实验教学作为主要教学方法，综合使用小组合作探究法、分析比较法。
六、课型课时探究性实验课1课时七、教学过程附：板书提纲测定某些食物中的能量一、某些食物中含有能量化学能燃烧光能、热能二、不同的食物所含的能量不同计算公式：1g食物释放的能量=4.2*清水体积*(实验后温度-实验前温度)/食物质量三、减小热能散失的方法附：《生物学实验测定某种食物中的能量》评分要点。
实验创新测定某种食物中的能量
02
03
误差控制
提出相应的误差控制措施，如改进称 量方法、提高温度测量精度等，以提 高实验结果的准确性和可靠性。
06
实验结论与建议
实验结论总结
01 实验成功测定出某种食物中的能量，数据准确可 靠。
02 实验过程中存在一些误差，如称重误差、温度误 差等，需要在后续实验中加以改进。
03 实验结果符合预期，为进一步研究该食物的营养 价值提供了有力支持。
燃烧法
01
通过将食物完全燃烧，测量释放出的热量，从而确定食物中的
能量。
呼吸商法
02
通过测量呼吸过程中消耗的氧气和释放的二氧化碳量，计算食
物中的能量。
间接测热法
03
通过测量动物在消化食物过程中消耗的氧气和释放的二氧化碳
量，计算食物中的能量。
实验操作步骤和注意事项
准备实验材料
样品处理
实验操作
数据处理
注意事项
02
实验原理
食物中的能量来源
碳水化合物
食物中的碳水化合物是主要的能 量来源，通过消化和代谢产生葡 萄糖，为身体提供能量。
脂肪
脂肪也是重要的能量来源，通过 分解产生脂肪酸和甘油，进一步 代谢产生能量。
蛋白质
蛋白质在身体内经过分解产生氨 基酸，部分氨基酸可经过脱氨基 作用生成葡萄糖，提供能量。
能量测定的基本原理
选择合适的实验仪器、 测量工具和试剂，确保 实验的准确性和可靠性 。
将待测定的食物样品进 行粉碎、混合均匀，以 便于后续的测定。
根据选定的测定方法， 按照规定的步骤进行实 验操作，记录数据。
对实验数据进行处理和 分析，计算食物中的能 量值。
在实验过程中，应注意 安全操作，避免意外事 故的发生；同时，要保 证实验结果的准确性和 可靠性，对异常值进行 合理的处理和判断。
测定某种食物中的能量的方法
测定某种食物中能量的方法通常采用卡路里计或热量计法。
这些方法利用化学反应或加热的过程来测量食物中释放出的能量，以卡路里（Cal）或焦耳（J）为单位表示。
另外，也可以通过直接燃烧食物并测量产生的热量来确定其能量含量。
食物里的能量指的是食物的热量，饮食中可以提供热量的营养素是糖类（碳水化合物）、脂肪、蛋白质、酒精、有机酸等。
它们所含的热量，以每克为单位，分别是：糖类（碳水化合物）4大卡、脂肪9大卡、蛋白质4大卡、酒精7大卡、有机酸2.4大卡。
食物热量表：
根据单位数量（如100克）的食物中所含的能量，绘制或列出的一览表便于饮食保健参考。
不同的食物有产生不同的能量。
对于肥胖症、糖尿病、高血压等慢性病患者来讲，控制每天身体所摄取的能量，是减轻他们本身病变的方法。
因此，有必要为每一种食物测量所含的能量，以供患者计算或安排每餐所吃的食物总共含有的能量。
测定某种食物中的能量
测定某种食物中的能量《测定某种食物中的能量》是义务教育课程标准实验教材《生物学》教材生物学七年级下册第四单元第二章第一节的内容，本节课是是第一节《食物中的营养物质》中的一个探究实验，让学生通过独立自主制订实验方案并独立完成实验操作的方法，让学生通过测量直接的感受到食物中有能量，通过比较测量数据直到不同的食物所含的能量不同，通过本实验，学生不但能够对食物中存在能量的事实从感性认识提升到理性认识，还会了解到测量会有误差，实验中往往需要分析误差产生的原因。
通过此实验，可以提高学生的生物学兴趣和生物科学素养。
【目的要求】1、知识目标：通过测定某种食物中所含的能量，了解食物中确实含有能量。
2、技能目标：能使用天平准确称量物体的质量，能运用量筒准确量取水量，正确恰当的设计并实施方案，学会分析误差产生的原因。
【实验原理】食物中含有大量的有机物，有机物储存有大量的能量，能提供人体生命活动的需要，食物燃烧时，有机物内储存的能量会以热能的形式释放出来，这些释放的能量能被水吸收，水在吸收这些热量后水温会升高，通过测量水升高的温度，就可以推算出被燃烧的食物中含有多少能量。
【注意事项】1、选择的试验材料应该是容易燃烧的，如花生种子和核桃种子等。
1、正确使用酒精灯，熄灭酒精灯时用灯罩盖，以免起火或烧伤。
2、玻璃仪器要轻拿轻放，以免破碎扎伤。
3、确保装置不热再接触，以免烫伤。
4、操作要规范。
（1）测量温度时，温度计下端的液体球一定要浸入水中，但不能触到容器壁。
观察温度计的酒精柱，应平视，以免产生误差。
（2）点燃的花生种子要迅速放到容器底部，尽量减少热量的散失，并且保证种子燃烧要彻底。
（3）使用量筒量水时，量筒放在桌面上，眼睛与量筒的凹液面最低点保持水平（称量30ml 水）；锥形瓶内盛30ml 的水。
（4）使用天平称量种子质量时，先在两托盘中垫放一张白纸，将游码归零，然后调节两端螺母，使天平平衡。
称量时，左物右码，先加打发吗再加小砝码，需要的话可移动游码来调平。
“测定某种食物中的能量”探究实验的改进
“测定某种食物中的能量”探究实验的改进
l 材料
教材中给出的两种食物：花生和核桃仁。
要想比较哪一种食物含有的能量多，在中学实验室的条件下是不容易的：花生的能量值是12.47 kJ／g，核桃的能量值是13.68 kJ／g，稍不小心很可能实验结果相反，使学生产生误解，有悖科学真理。
因此应选择能量差值较大的食物相比。
晒干的马铃薯片易于燃烧，而且在北方也十分常见，这样能使实验现象更加明显，结论真实可信。
2 装置
1）教材中的装置，燃烧物容易掉落桌面，再则燃烧空间小氧气量不足，多次点燃能量损耗大，可将另一易拉罐从中部剪开，取下部作底，以透明胶带固定在一起，既美观、稳定又加大燃烧空间，使燃烧完全，减少能量损失。
2）温度计不能直接接触锥形瓶底，更不能待燃烧完全后再测水温，用橡胶塞打孔后将温度计固定在水层中，同时锥形瓶口部加橡胶塞也可以减少热量散失。
3）固定锥形瓶的试管夹可以换成胶皮套，这样不但移动方便而且一经做成不必拆卸，可以多次重复使用，甚至可以留到下一年使用。
3 创新
锥形瓶不能用来直接加热，在实验过程中易被烧炸，发生意外。
将锥形瓶放在石棉网上用三角架支起，三脚架两侧用锡箔纸包围，食物在三脚架和锡箔纸围起的空间内燃烧，可谓一种既简便又安全的方法。
锥形瓶也可以用铝箔纸包起来，底部除外。
优点：简便、安全。
缺点：能量损耗大。
此方法虽然能量损耗大，但在现有的中学实验室条件下，可谓简单易行的方法，同样可以观察到明显的现象，尤其是针对不要求定量计算的探究问题。
探究 测定某种食物中的能量
探究：测定某种食物中的能量一、实验教学目标1. 知识与能力：通过燃烧种子实验，尝试测定某种食物中的能量。
2. 过程与方法：通过对实验结果的分析，引导学生尝试分析测量误差的原因。
3. 情感态度价值观：培养学生不挑食、节约粮食的习惯，以及珍惜他人劳动成果的良好品质。
二、实验原理我们吃的食物中含有大量的有机物。
有机物储存有大量的能量，能供人体生命活动的需要。
食物燃烧时，有机物内储存的能量会以热量的形式释放出来，这些释放的能量能被水吸收，水在加热时吸收这些热量后水温会升高，通过测量水升高的温度，就可以推算出被燃烧的食物中含有多少的能量。
水的吸热特点，在常态下，1ml水每升高1℃，需要吸收4.2焦耳（J）的热量。
所以计算公式如下：Q（该粒种子中含有的能量）=水的容积（ml）×温差（℃）×4.2 J/ml·℃q（每g种子含有的能量）= Q÷种子燃烧前后的质量差（g）三、实验仪器材料1. 材料：花生种子、核桃种子。
2. 用具：铁架台、温度计、酒精灯、天平、镊子、锥形瓶、量筒、滴管、火柴。
四、实验方法1. 取一只250ml锥形瓶，注入100ml水，将他固定在铁架台上。
2. 在锥形瓶里放一支温度计（温度计的下端要浸入水中，但不要接触锥形瓶的瓶底）。
3. 安装好实验装置，并测定水温。
4. 称一粒干燥的花生种子和核桃种子的质量，将这粒种子放在火焰上点燃。
5. 将刚燃烧的花生（核桃）种子尽快放到锥形瓶的底部，待这粒种子完全燃烧后，测量水温。
五、实验数据的采集分析1. 通过数据我们可以看出，同是测定同一种物质为什么测定的数据会不同？学生分析原因。
解析：如果探究同一种食物的各个小组，所得的数据有差距，可能是因为各小组实验测量中，实验器具不一样，能量的损失有差距，也可能是实验操作不规范，测量不准确或计算出现错误等。
2. 我们在做这个实验时，每个小组都是测定几次？这样的实验数据可靠吗？应该怎样做？（应该设置重复组，取其平均值，从而减少误差）六、实验总结反思与修正1. 种子在燃烧的过程中释放的热量，除了被水吸收的部分，还有一部分丧失在空气中了。
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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）
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。