教學設計 探究汽化和液化的特點

探究汽化和液化的特點1．教學目標知識與技能⑴能區(qū)別固、液、氣三種物態(tài)。知道什么是汽化和液化，知道汽化吸熱、液化放熱。⑵知道什么是蒸發(fā)和影響蒸發(fā)快慢的因素。⑶知道沸騰現(xiàn)象和沸騰的特點；知道什么是沸點。⑷能用汽化和液化的知識解釋有關的簡單熱現(xiàn)象。過程與方法⑸經(jīng)歷水的沸騰的實驗探究過程，觀察液體沸騰時的現(xiàn)象和特點。⑹經(jīng)歷用圖像描述水沸騰前后溫度隨時間變化的過程。情感態(tài)度與價值觀⑺培養(yǎng)學生良好的觀察習慣，促使學生樂于了解日常生活中的物理知識。2．教材說明本節(jié)主要介紹有關汽化和液化的知識，包括影響蒸發(fā)快慢的因素，探究液體沸騰的特點，使氣體液化的方法，汽化吸熱、液化放熱。汽化和液化是常見的自然現(xiàn)象，與學生的生活聯(lián)系密切：通過本節(jié)課的學習，使學生明白了生活中常見的熱現(xiàn)象中的物理道理。本節(jié)通過觀察水的沸騰，讓學生經(jīng)歷一個較為完整的探究過程，并學會用"溫度-時間"圖像來處理實驗數(shù)據(jù)，為下一節(jié)探究熔化規(guī)律打下基礎。本節(jié)課的編寫思路是：先由水的不同形態(tài)，引導學生感受物質(zhì)的三態(tài)并思考自然界中的物態(tài)變化，并從生活中最常見的汽化現(xiàn)象出發(fā)，通過"活動1"了解影響蒸發(fā)快慢的因素。然后重點探究水的沸騰，學生通過設計實驗、進行觀察、記錄數(shù)據(jù)、描繪圖像、分析論證、得出結(jié)論，再通過"活動2"介紹液化現(xiàn)象及液化的方法，最后通過"活動3"使學生體驗到汽化需要吸熱，液化需要放熱。本節(jié)教學重點：組織學生做好觀察水的沸騰的實驗，在觀察的基礎上，通過分析論證，認識液體沸騰的特特點。本節(jié)教學難點：在探究實驗中要求用"溫度－時間"圖像來處理實驗數(shù)據(jù)，由于數(shù)學知識所限，學生會感到比較抽象，不易掌握，是本節(jié)教學的難點。3．教學建議本節(jié)課讓學生聯(lián)系生活經(jīng)驗認識蒸發(fā)，通過實驗探究認識沸騰，通過觀察活動學習液化。教學的關鍵是組織學生做好探究水的沸騰的實驗，并通過分析論證得出液體沸騰的特點。關于課題的引入：學生對水的三態(tài)有一些生活經(jīng)驗，本節(jié)課可以開門見山，直接引入。如教師提出問題：你知道水有哪幾種狀態(tài)？別的物質(zhì)是否也有這幾種狀態(tài)？請舉例說明。然后，教師總結(jié)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)是自然界物質(zhì)常見的三種狀態(tài)。教材圖4-13中的物態(tài)變化現(xiàn)象，學生在生活中不容易看到，因此，容易激發(fā)學生的好奇心。教學時可通過錄像、幻燈等多媒體手段展示給學生。但這三個例子都是物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)槠渌鼱顟B(tài)，不能使學生全面感受物質(zhì)的狀態(tài)變化。所以，教學時應再補充幾個其它的物態(tài)變化現(xiàn)象，例如物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)（如霧凇現(xiàn)象），或由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)（如水在低溫下結(jié)冰）的例子。展示后要組織學生討論：你觀察到哪些現(xiàn)象？這些現(xiàn)象的共同點是什么？學生通過描述現(xiàn)象后就能總結(jié)出：物質(zhì)的狀態(tài)都發(fā)生了變化，在此基礎上教師再說明：固體、液體和氣體在一定條件下都會發(fā)生狀態(tài)的變化，并讓學生舉出生活中類似的例子加深認識。汽化的一種方式--蒸發(fā)關于汽化的引入，以下兩種教學方法可供參考：⑴在塑料袋中滴入幾滴酒精，排盡空氣后把口扎緊，放入80℃以上的溫水中。讓學生觀察后回答：你看到什么現(xiàn)象？想提出什么疑問？你的想法是什么？該實驗要盡量讓學生自己做，所用塑料袋要透明，且盡量薄，使滴入的酒精清晰可見。為了使塑料袋排盡空氣，可將塑料袋像擰麻花一樣擰緊，再把口用線或橡皮筋扎緊。當把有酒精的塑料袋一角沉入溫水中，塑料袋便馬上鼓起。這時學生看不到液體的酒精，自然會產(chǎn)生"酒精到哪里去了?"的疑問，經(jīng)過思考后，學生會很快意識到：酒精并沒有消失，而是由于受熱變成了氣體，所以看不到了。⑵將少量酒精倒入蒸發(fā)皿，過一會酒精"消失"了：或用蘸有酒精的抹布在黑板上寫字，字很快消失。教師提出問題：你聞到什么味道？酒精到哪里去了？在觀察實驗的基礎上引入汽化的概念，并由學生嘗試給汽化下個定義：物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的現(xiàn)象叫汽化。再讓學生列舉一些汽化現(xiàn)象的例子。然后教師提出問題：要使一杯水汽化，有幾種方法？在學生思考的同時，先出示一杯冷水，問：這些水過一段時間會怎樣？請學生回答。再出示一杯正在加熱的沸水，問：這個燒杯中的水過一會兒會減少嗎？為什么？在學生回答的基礎上總結(jié)：汽化的兩種方式--蒸發(fā)和沸騰。關于蒸發(fā)可讓同學們根據(jù)日常觀察和生活經(jīng)驗討論：1.蒸發(fā)在什么溫度下發(fā)生？2.蒸發(fā)發(fā)生在液體的什么位置？并說出支持你們觀點的理由。對于蒸發(fā)在任何溫度下發(fā)生，學生很容易總結(jié)出，但對于蒸發(fā)是"只在液體表面進行的汽化現(xiàn)象"感到難以理解，可以用以下兩種教學設計方案幫助學生體會：（1）先在一只燒杯中倒入少量香油，請學生聞聞氣味后，回答問題："聞到了什么氣味？為什么能聞到香油的氣味？"（香油氣味。香油蒸發(fā)了。）再把適量酒精倒入燒杯，使之覆蓋在香油上面，請學生回答："還能聞到香油的氣味嗎？為什么會這樣？"（不能。香油被酒精覆蓋在下面，蒸發(fā)不出來了。）然后把香油和酒精攪拌均勻，請學生再次試試是否可聞到香油的氣味。綜合以上步驟，引導學生總結(jié)：蒸發(fā)發(fā)生在液體的什么位置？（2）提前將一只新鮮蘿卜用刀子切為兩段，在空氣中露置數(shù)天，使斷面處變得干癟。上課時讓學生觀察后回答：蘿卜的斷面變干癟的原因是什么？然后教師再把該蘿卜剖開，讓學生觀察到它的內(nèi)部仍舊新鮮，飽含水分。啟發(fā)學生思考：蒸發(fā)發(fā)生在液體的什么位置？（3）利用多媒體教學手段投影土地干裂的圖片，啟發(fā)學生思考：土地為什么干裂？（水分蒸發(fā)）在哪兒干裂？（表面）說明蒸發(fā)發(fā)生在液體的什么位置？（表面）然后總結(jié)出蒸發(fā)的定義：在任何溫度下，只在液體表面進行的汽化現(xiàn)象叫做蒸發(fā)"活動1"的目的是：通過討論，使學生總結(jié)出影響蒸發(fā)快慢的幾個因素。教學中，教師可以先提出問題：試聯(lián)系生活討論，如何使潮濕的衣服很快變干？由于學生對此有一定的生活經(jīng)驗，通過充分討論，可以總結(jié)出：放在太陽下曬--提高液體的溫度；盡量將衣服展開--增大液體的表面積；放在通風的地方--加快液體表面附近的空氣流動。由此總結(jié)出影響蒸發(fā)快慢的因素有：液體的溫度越高，蒸發(fā)越快；液體的表面積越大，蒸發(fā)越快；液體表面附近的空氣流動越快，蒸發(fā)越快。為加強學生對影響蒸發(fā)快慢因素的認識，還可以讓學生以小組為單位，分別對這幾個因素進行實驗驗證。在實驗中要提醒學生注意運用"控制變量法"，即把相同數(shù)量的酒精作為實驗對象，并控制其它的兩個影響蒸發(fā)快慢的因素不變，只改變其中一個因素，對比酒精蒸發(fā)的快慢，得出結(jié)論。請參考下面的實驗記錄表格：表格1同樣大小的兩滴酒精加熱常溫蒸發(fā)情況快慢結(jié)論蒸發(fā)快慢與液體的溫度有關表格2同樣大小的兩滴酒精很扁（表面積大）很鼓（表面積?。┱舭l(fā)情況快慢結(jié)論蒸發(fā)快慢與液體表面積大小有關表格3同樣大小的兩滴酒精強氣流幾乎無氣流蒸發(fā)情況快慢結(jié)論蒸發(fā)快慢與液體表面空氣流動的速度有關關于"地下管道輸水"可減少水的蒸發(fā)、滲漏，在我國的許多地區(qū)已在采用，教學時讓學生討論它的優(yōu)點，既能進一步落實影響蒸發(fā)快慢的三個因素，又能培養(yǎng)學生珍惜水資源的意識。探究汽化的另一種方式--沸騰●提出問題對于沸騰，學生在生活中有充足的感性認識，因此，教師可直接提出問題：對于沸騰現(xiàn)象，你了解哪些？你能描述一下沸騰現(xiàn)象嗎?比一比，看誰說得全面。雖然學生會說出很多現(xiàn)象，但由于對沸騰缺少細致的觀察，所以他們的有些描述會相互矛盾。例如，有的學生認為水沸騰時溫度一直升高，而有的學生會認為溫度不可能一直升高，而且他們只能描述從水面上看到的現(xiàn)象。如果問：水的內(nèi)部又是怎樣的呢？學生就會一時回答不上來。這種先揚后抑的方法，會激起學生的探究欲，使他們意識到在日常生活中自認為熟悉的沸騰現(xiàn)象其實對其認識并不全面。最后師生可共同歸納出：要進一步研究沸騰現(xiàn)象，還需要通過實驗仔細觀察，而觀察的重點有兩個：溫度隨時間的變化情況，氣泡的生成和變化情況?！裰贫ㄓ媱澟c設計實驗明確實驗目的后，學生自己就可說出需要的器材，如：燒杯，水、溫度計、鐵架臺、石棉網(wǎng)、酒精燈、火柴、鐘表等。為讓學生有充分的時間觀察水沸騰時發(fā)生的現(xiàn)象，應盡量縮短水沸騰前的加熱時間。以下方法可大大提高實驗的進程，節(jié)省時間：①減少燒杯中水的質(zhì)量，但為了便于觀察，水還應有相當?shù)纳疃龋s10cm左右），所以建議用小號燒杯，或使用大號試管（水約150ml）做此實驗；②實驗中用熱水進行加熱；③從開始加熱起至95℃左右，必須在燒杯或試管上加紙蓋，95℃以后將紙蓋拿掉；④拉長酒精燈燈芯同時剪斷燒焦的燈芯，在燈芯中加入細銅絲，使火焰比較猛烈；⑤注意調(diào)整酒精燈和石棉網(wǎng)之間的距離，用酒精燈溫度最高的外焰加熱。為了保障安全，實驗前應組織學生回顧酒精燈的使用方法和注意事項。例如：禁止用酒精燈引燃另一只酒精燈：不要碰倒酒精燈，萬一灑出的酒精在桌上燃燒起來，不要驚慌，應立即用濕抹布撲蓋；用完酒精燈必須用燈帽蓋滅等。要為每一個小組準備一塊濕抹布；強調(diào)實驗時要安全操作，培養(yǎng)學生的安全意識。正確測量出熱水的溫度是實驗中的重要步驟。實驗前還應簡單回顧溫度計的使用方法?！襁M行實驗與收集證據(jù)（1）組織學生分組進行實驗。每組兩三位同學分工合作：有的負責看表計時，有的測量溫度，有的記錄數(shù)據(jù)（教科書上要求從水溫達到80℃時開始記錄溫度，每1min記一次，一直記到水沸騰后5分鐘左右停止。也可采用下面的調(diào)整方案：水溫升到90℃時開始記錄溫度，每半分鐘記一次，一直記到水沸騰后3分鐘左右停止。）大家共同觀察水沸騰時發(fā)生的現(xiàn)象，特別是水中氣泡的多少、大小、位置的變化。即實驗小組成員既要分工又要合作，每個成員都要對沸騰的現(xiàn)象進行認真地觀察。教師巡視其間，及時解決學生在實驗中遇到的困難，注意發(fā)現(xiàn)學生操作上的錯誤而給予糾正。還要提醒學生：讀數(shù)時要迅速準確，以減小實驗誤差；注意比較水在沸騰前、后的不同之處；沸騰現(xiàn)象產(chǎn)生后不要立即停止實驗，要繼續(xù)觀察，水溫有無變化。為了做到心中有數(shù)，課前老師一定親自做一遍實驗。下面是一份實驗觀察紀錄，供老師們在備課時參考：加熱時間/min溫度/℃水中氣泡變化情況026器壁上出現(xiàn)小氣泡，小氣泡逐漸變大128248較大的小氣泡開始脫離器壁在水中上浮，氣泡在上升中變小至液面附近下沉，下面氣泡又上升，上下交替362486氣泡在上升過程中體積變大，并開始上浮，附在器壁上的氣泡明顯減少5915.597698器壁上無氣泡，氣泡在上升過程中體積不斷增大，最后升到水面上裂開，放出大量蒸氣。6.5987997.5998998.599998停止加熱，水的沸騰現(xiàn)象立即消失（2）繪制"溫度-時間"圖像。實驗結(jié)束后，讓學生根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，在教科書圖4-16的"水沸騰時的溫度-時間圖像"中標出相應的坐標點，用平滑的曲線把這些點連接起來，就得到水的沸騰圖像。用圖像法分析物理量之間的關系，形象直觀。這個方法在物理學中時常會用到，學生應當掌握。由于8年級學生對函數(shù)圖像還沒有接觸過，教師可適當講解。圖像繪制完成后，利用多媒體、幻燈等手段展示學生繪制的水沸騰的"溫度-時間"圖像（如圖4.2-1所示。各組的曲線雖然不完全相同，但是大致相同），讓學生感受到成功的喜悅。（3）完成以上步驟后，組織學生討論以下問題：①水沸騰時，你從水中和水面各看到什么現(xiàn)象？水中氣泡內(nèi)的氣體是從哪兒來的？②水沸騰時，繼續(xù)加熱，水的溫度變化嗎？③曲線上的哪一段表示水沸騰前的過程？水的溫度怎樣變化？曲線上的哪一段對應水的沸騰過程？水的溫度怎樣變化？④根據(jù)觀察的現(xiàn)象，結(jié)合圖像分析液體沸騰有什么特點？根據(jù)討論，請學生總結(jié)出液體沸騰的特點，填入教科書上的方框中：沸騰是在液體內(nèi)部和表面同時進行的劇烈的汽化現(xiàn)象。沸騰時，繼續(xù)加熱，液體的溫度保持不變。（4）沸點的概念可由教師直接給出--液體沸騰時的溫度。請學生回憶自己在實驗中測得的水的沸點，會發(fā)現(xiàn)幾乎所有的小組測出的都不是100℃。這是什么原因呢?教師可向?qū)W生說明：其部分原因是由于溫度計本身的質(zhì)量問題造成的誤差，還有那是由于本地的大氣壓偏低影響了測量值。引出教科書中的"幾種液體的沸點"表。對于"幾種液體的沸點"，要讓學生學會閱讀表格，并進一步理解沸點的含義，可組織他們討論以下問題，提高他們獲取信息的能力和分析解答簡單問題的能力：①酒精的沸點是多少？能否用酒精溫度計測量開水的溫度？②你實驗所用的溫度計里的工作物質(zhì)是什么？為什么要用這種溫度計？③液態(tài)氫的沸點是－253℃，表示什么含義？常溫下的氫是什么狀態(tài)，為什么？（5）學習蒸發(fā)和沸騰后，為了讓學生對這兩種汽化方式加深認識，可再將蒸發(fā)和沸騰兩種現(xiàn)象加以比較，找出它們的相同點和不同點。蒸發(fā)沸騰共同點由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)不同點發(fā)生地點液體表面液體內(nèi)部和表面溫度條件任何溫度只在一定溫度（沸點）時發(fā)生汽化速度緩慢的汽化劇烈的汽化液化"活動2"觀察液化"活動2"的目的有二：一是讓學生通過觀察感性認識液化現(xiàn)象，二是通過實驗探究氣體液化所需要的條件。該實驗可用試管代替水壺完成。在試管中裝入少量水，大約3cm左右深，等水燒至劇烈沸騰后，拿一塊玻璃靠近管口，會發(fā)現(xiàn)玻璃板上有一層水，并向下滴。為了讓學生真切的體會氣態(tài)水變?yōu)橐簯B(tài)水的過程，可讓學生嘗試描述該實驗現(xiàn)象。描述的過程中一定要提醒學生：水蒸汽是看不見的，管口處的"白汽"是一些小水珠。然后仿照汽化的定義，嘗試給液化下定義，經(jīng)過這個過程，學生就能意識到：液化是汽化的相反過程。氣體液化的條件可由上述實驗經(jīng)討論得出：水蒸氣遇冷，降低到一定溫度時，就會液化?？裳a充幾個練習，提高學生對液化條件的認識，例如：冬天，空調(diào)房間的玻璃上會有一些"水霧"，這些"水霧"是出現(xiàn)在玻璃窗的內(nèi)表面，還是外表面，為什么？再如：牙醫(yī)用小鏡子檢查患者的牙齒時，先要把它放在火上烤一烤，為什么？也可以讓學生列舉生活中看到的液化現(xiàn)象，并解釋原因，進一步體會液化現(xiàn)象及液化的條件。例如：掀開沸水鍋蓋，上面有水滴下；冬天，室外的人講話時呼出"白汽"；戴眼鏡的人從寒冷的室外進入室內(nèi)，鏡片會變"模糊"等。汽化吸熱、液化放熱"活動3"的目的是：通過實驗使學生確認汽化吸熱，液化放熱，并利用這些知識解決一些簡單的問題。活動A器材簡單，易于操作，可組織