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2019-2020年八年級(jí)物理上冊(cè) 5.3《汽化和液化》教案 教科版 一、本節(jié)三維目標(biāo)要求 1．知識(shí)與技能 知道什么是汽化、液化。 了解沸騰現(xiàn)象，知道水的沸點(diǎn)。 知道蒸發(fā)可以致冷。會(huì)對(duì)蒸發(fā)和沸騰進(jìn)行比較，找出它們的區(qū)別。 知道汽化是吸熱過(guò)程，液化是放熱過(guò)程。 會(huì)用汽化和液化的規(guī)律解釋自然界或生活中的一些簡(jiǎn)單的物態(tài)變化現(xiàn)象。 2．過(guò)程與方法 通過(guò)探究活動(dòng)了解水沸騰時(shí)的溫度特點(diǎn)。 經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的基本過(guò)程，了解科學(xué)探究的基本環(huán)節(jié)。 3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀 把生活現(xiàn)象和自然現(xiàn)象與物質(zhì)的沸點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，樂(lè)于探索自然現(xiàn)象和日常生活中的物理道理。 了解電冰箱的基本原理及生產(chǎn)“無(wú)氟冰箱”的意義，有環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。 二、重點(diǎn)與難點(diǎn) 本節(jié)的重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)探究水沸騰的規(guī)律。 本節(jié)的難點(diǎn)是水沸騰的溫度（沸點(diǎn)）與氣壓的關(guān)系。 三、教學(xué)過(guò)程 1.實(shí)驗(yàn)探究（水）沸騰的規(guī)律 （1）“水開(kāi)了嗎？”這是在每家庭幾乎天天都會(huì)聽(tīng)到的一句問(wèn)話?！伴_(kāi)水不響，響水不開(kāi)”也許是學(xué)生很小就學(xué)來(lái)的判斷水是否“開(kāi)”了的依據(jù)?；緦W(xué)生擁有豐富的生活經(jīng)驗(yàn)，但并未認(rèn)真觀察過(guò)水沸騰的全過(guò)程，并未探入思考過(guò)與水沸騰相伴隨的氣泡、聲音、水量、溫度等相關(guān)特征的變化規(guī)律的教學(xué)背景，教師宜按照教科書(shū)的提示，利用透明容器構(gòu)造水沸騰過(guò)程的真實(shí)情境，激勵(lì)學(xué)生：你看到了什么？你想到了什么？引發(fā)并確認(rèn)實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題。 學(xué)生探究的問(wèn)題，應(yīng)達(dá)成某種共識(shí)，例如，探究水沸騰與溫度的關(guān)系，但也應(yīng)鼓勵(lì)附帶探究其他問(wèn)題，諸如沸騰前后的聲音變化、氣泡變化、沸騰時(shí)水量的變化等。這些附帶探究的問(wèn)題，對(duì)學(xué)生進(jìn)一步深化認(rèn)識(shí)沸騰現(xiàn)象和汽化現(xiàn)象、形成對(duì)多種現(xiàn)象聯(lián)系與思考的意識(shí)，十分必要。 （2）遷移探究固體熔化規(guī)律的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，在燒水過(guò)程中直接觀察水的沸騰現(xiàn)象，從而探究發(fā)現(xiàn)沸騰的特征和規(guī)律，應(yīng)成為課堂教學(xué)中的“轉(zhuǎn)知成識(shí)”、“轉(zhuǎn)識(shí)成智”的良好契機(jī)，同時(shí)成為教師引領(lǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的指南。 教師還應(yīng)提醒學(xué)生：在實(shí)驗(yàn)中，要分工合作，做好觀察記錄（包括水的溫度隨中熱時(shí)間變化的記錄、水發(fā)出的聲音、水中的氣泡隨加熱時(shí)間變化的相關(guān)記錄），更要注意安全，避免燙傷。 （3）在學(xué)生得出水沸騰的溫度和加熱時(shí)間的關(guān)系曲線后，應(yīng)及時(shí)組織分析論證和交流討論： 該圖像與晶體熔化圖像有什么相似之處？有什么不同之處（沸點(diǎn)概念得以生成）？ 沸騰前、沸騰時(shí)用酒精燈加熱水的作用有什么不同？移開(kāi)酒精燈，停止加熱，水還沸騰嗎？ 水的沸點(diǎn)是100℃嗎？如果不是100℃，究竟是實(shí)驗(yàn)誤差，還是另有原因？ 沸騰前后，水中氣泡變化、聲音變化有什么特征？沸騰中減少的水跑到哪去了？ 水沸騰需要什么條件？這個(gè)結(jié)論是否可推廣到所有液體？為了檢驗(yàn)?zāi)愕呐袛?，你認(rèn)為是否有必要換用其他液體再做實(shí)驗(yàn)？ （4）由水沸騰時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和水沸騰曲線學(xué)生可以認(rèn)識(shí)到水有確定的沸點(diǎn)。鑒于沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系在生產(chǎn)技術(shù)和日常生活上的重要應(yīng)用（壓力鍋就是一個(gè)典型），引導(dǎo)學(xué)生探究水的沸點(diǎn)溫度與氣壓的關(guān)系，十分必要。 移開(kāi)熱源，停止對(duì)水加熱，沸騰則停止。這是學(xué)生已經(jīng)親歷的事實(shí)。要探究水沸騰的溫度與氣壓的關(guān)系，需在改變氣壓（增大或減小氣壓）的前提下，使水重新沸騰，同時(shí)測(cè)量對(duì)應(yīng)溫度。 如何改變液面上方的氣壓，這是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)和關(guān)鍵。以往利用封閉的燒瓶或燒杯，采用冷水淋浴或用抽氣機(jī)抽氣減壓的方法實(shí)現(xiàn)“復(fù)沸”，要么安全性差，要么設(shè)備復(fù)雜，而且推理解釋復(fù)雜，因而不適于學(xué)生探究。改用封閉大試管、用注射器緩慢抽氣減壓的方法實(shí)現(xiàn)“復(fù)沸”，不僅效果明顯、設(shè)備簡(jiǎn)單、便于解釋?zhuān)疫€可利用來(lái)進(jìn)行增壓（推進(jìn)柱塞）“止沸”，為學(xué)生完善探究設(shè)計(jì)提供了可行的選擇。的確，要證實(shí)水沸騰的溫度與氣壓有關(guān)，不僅需要考察氣壓降低時(shí)水的沸點(diǎn)怎樣變化，而且需要考察氣壓升高時(shí)水的沸點(diǎn)怎樣變化。 （5）將汽化的兩種方式——蒸發(fā)和沸騰對(duì)比分析顯然是必要的。而且，蒸發(fā)在物態(tài)變化中，尤其在水的循環(huán)中的重要作用，要求我們?cè)诮虒W(xué)中賦予它應(yīng)有的地位。 除了在表現(xiàn)特征上對(duì)兩種汽化方式予以辨析外，還可利用分子動(dòng)理論的分子運(yùn)動(dòng)模型給出初步解釋。 影響蒸發(fā)快慢的諸種因素：液面面積，環(huán)境溫度、濕度、氣壓，周?chē)諝饬鲃?dòng)快慢等，都應(yīng)納入教學(xué)視界?；蚧仡櫺W(xué)《科學(xué)》，或組織學(xué)生討論（餐廳衛(wèi)生間裝的熱風(fēng)干手器就是一個(gè)好例子），甚至組織相應(yīng)實(shí)驗(yàn)探究，應(yīng)視學(xué)生知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)決定。 本段教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)圍繞蒸發(fā)和沸騰這兩種汽化方式的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)展開(kāi)。“為了使洗過(guò)的衣服干得快些，可以采用哪些措施？”就是一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?dǎo)入話題。 2.氣體的液化 與凝固是熔化的相反過(guò)程一樣，液化是汽化的相反過(guò)程。具體教學(xué)操作可以著手于以下兩個(gè)方面。 （1）水蒸氣液化成水的現(xiàn)象，學(xué)生十分熟悉。冷玻璃窗上的水滴，眼鏡片上的“霧汽”，燒水時(shí)壺嘴噴出的“白霧”，從冰箱中取出的冰鎮(zhèn)汽水瓶外壁上的“淚珠”……要注意在教學(xué)中調(diào)動(dòng)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)積累，引導(dǎo)他們關(guān)注水蒸汽液化的細(xì)節(jié)。例如，冷玻璃窗上的水滴和眼鏡片上的霧氣出現(xiàn)在哪一面上？水壺嘴噴出的“白霧”緊挨壺嘴嗎？……這些細(xì)節(jié)對(duì)于學(xué)生理解液化和汽化規(guī)律大有幫助。 （2）氣體液化的歷史，尤其是空氣液化的歷史，是物理學(xué)發(fā)展的縮影，也是科學(xué)技術(shù)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的典型。極低溫度的獲得，真空技術(shù)的提高，熱力學(xué)第三定律的發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)、超流和完全抗磁性的發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)電性的唯象和微觀理論，高溫超導(dǎo)材料的研究……都與氣體的液化直接或間接有關(guān)。教師應(yīng)利用各種文本資料，展現(xiàn)人類(lèi)探索氣體液化的艱難歷程和美好的前景，概述氣體液化的兩種途徑：降低溫度和壓縮體積。5.1中的人工造“雨”就是通過(guò)降低溫度使水蒸氣液化成“雨”的。教學(xué)中還可增加用注射器壓縮乙醚蒸氣的體積使之液化（反之則汽化）的學(xué)生小實(shí)驗(yàn)。 所有氣體在溫度降到足夠低時(shí)都可以液化。不存在“永久氣體”?！?908年，荷蘭物理學(xué)家卡末林昂內(nèi)斯（H.K.Onnes,1853－1962）領(lǐng)導(dǎo)的低溫實(shí)驗(yàn)室使最后一種“永久氣體”——氦實(shí)現(xiàn)了液化，同時(shí)獲得了4.2K的低溫。 在一定溫度（臨界溫度）下，壓縮氣體的體積也可以使氣體液化。事實(shí)上，到了1854年，通過(guò)包括法拉第在內(nèi)等人的工作，除了氫、氧、氮等幾種氣體外，當(dāng)時(shí)已知的其他氣體都能被液化了。早期氣體液化大多是通過(guò)壓縮氣體的體積實(shí)現(xiàn)的。 3.汽化、液化過(guò)程中的吸放熱 伴隨氣體和液體過(guò)程的能量變化的表現(xiàn)形式是吸放熱。本板塊的教學(xué)應(yīng)該注重以下幾個(gè)方面。 （1）沸騰過(guò)程中吸熱而溫度保持不變；停止加熱，沸騰隨即停止。對(duì)此，學(xué)生已有實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷。 蒸發(fā)過(guò)程吸熱的例子也很普遍。在溫度計(jì)測(cè)溫泡上裹上用水或酒精浸濕的棉球，溫度計(jì)的讀數(shù)有什么變化？在手背上涂些酒精，感受如何？對(duì)此，學(xué)生更有足夠的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。 氣體液化放熱的現(xiàn)象，學(xué)生雖有感悟，但體會(huì)欠真切。因此有必要組織學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐。教科書(shū)第103頁(yè)圖5-3-8是一個(gè)很好的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。教師應(yīng)認(rèn)真組織好學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)和觀察討論。左右試管初始狀態(tài)相同，左管加熱沸騰、水量減少（溫度維持在沸點(diǎn)）；右管通入從左管中導(dǎo)入的水蒸氣，溫度升高，水量增加。典型地展示了物態(tài)變化過(guò)程伴隨著能量的轉(zhuǎn)化這一物理現(xiàn)象。倘若使兩管中的水循環(huán)流動(dòng)，它就是蒸氣傳熱的模擬裝置。 在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)結(jié)合“發(fā)展空間”欄中有關(guān)電冰箱的閱讀材料，提醒學(xué)生注意循環(huán)工作物質(zhì)（R134a等）物態(tài)變化過(guò)程典型地伴隨著工作物質(zhì)能量的變化：在冷凍室汽化吸熱（使冰箱內(nèi)溫度降低）；在冷凝器液化放熱（使冰箱外的空氣變熱）。這里的壓縮機(jī)相當(dāng)于教科書(shū)圖5-3-8中的酒精燈，沒(méi)有它，不可能完成R134a的循環(huán)流動(dòng)；這里的R134a相當(dāng)于圖5-3-8中的水，不同的是，圖5-3-8中的水未能循環(huán)流動(dòng)，而R134a比水更容易汽化、比水蒸氣更容易液化。 （2）自然界中的物態(tài)變化（含熔化和凝固、汽化和液化、升華和凝華）事實(shí)上都伴隨著能量的變化，不僅僅限于水的三態(tài)變化。教師應(yīng)在本節(jié)之末、5.4和復(fù)習(xí)課中予以強(qiáng)化。 三、發(fā)展空間 （一）“自我評(píng)價(jià)”參考答案 1.采用“分餾法”，利用水和酒精的沸點(diǎn)不同，使混合液（即甘蔗酒）沸騰，可以從甘蔗酒中分離出酒精。事實(shí)上，由于水的蒸發(fā)，這樣分離出的酒精純度較低，倘若利用生石灰的極強(qiáng)的吸水性質(zhì)，將混合液跟生石灰（CaO）混合加熱蒸餾，即可達(dá)到提純酒精的目的。 2.減慢盆栽花卉的水分蒸發(fā)，自然可以從減小花卉葉表面積（通過(guò)修剪）和花盆液表面積、降低周?chē)諝鉁囟取⒃黾又車(chē)諝鉂穸?、減少周?chē)諝饬魍ㄖT種因素考慮。但這同樣是一個(gè)實(shí)際問(wèn)題，切忌在設(shè)計(jì)澆水方案時(shí)“想當(dāng)然”應(yīng)用所學(xué)一般物理原理。例如，花卉生長(zhǎng)需要一定的溫度、濕度、陽(yáng)光、水分、空氣、肥料條件，不能顧此失彼，要統(tǒng)籌兼顧。 學(xué)生的設(shè)計(jì)方案不宜統(tǒng)一要求，重要的是設(shè)計(jì)思路和原理的運(yùn)用。 （二）“家庭實(shí)驗(yàn)室”指導(dǎo) 依據(jù)教科書(shū)第104頁(yè)所提供的資料，可安排兩項(xiàng)家庭實(shí)驗(yàn)或課外實(shí)踐活動(dòng)： （1）探究電冰箱里的物態(tài)變化。要求學(xué)生提出自己想研究的問(wèn)題，設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行探究，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告。 （2）制作簡(jiǎn)易“冰箱”。要求學(xué)生調(diào)查訪問(wèn)家長(zhǎng)或社會(huì)人士，了解“土”法致冷保鮮的多種方法，并制作一臺(tái)袖珍式簡(jiǎn)易“冰箱”，展示給大家。 （三）“物理在線”和“走向社會(huì)”指導(dǎo) 天氣圖：利用氣象衛(wèi)星捕獲的信息，借助計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以生成滿足各種用戶要求的天氣圖。天氣圖是天氣預(yù)報(bào)的重要依據(jù)，可限定在天氣現(xiàn)象中涉及水的三態(tài)及三態(tài)變化的簡(jiǎn)單天氣圖知識(shí)，進(jìn)行查詢。