7.跨学科实践：探究厨房中的物态变化（大单元教学课件）物理人教版2024八年级上册

7.跨学科实践：探究厨房中的物态变化问题 第三单元 物态变化 主讲：XXX 知识目标 1.能准确识别厨房中各种物态变化的现象，如冰的融化（固态变为液态）、水的沸腾（液态变为气态）、水蒸气在窗户上的凝结（气态变为液态）等。 2.理解物态变化的条件和特点，例如知道熔化需要吸热、凝固需要放热等。 3.掌握物态变化过程中的能量转移情况，如汽化吸热、液化放热等。 技能目标 1.能够设计简单的实验来观察厨房中的物态变化，如通过加热冰块观察熔化过程、在锅盖上观察水珠的形成（液化现象）等。 2.学会正确使用厨房中的测量工具（如温度计等）来记录物态变化过程中的温度变化。 3.提高实验操作的规范性和安全性，如正确处理加热设备、避免烫伤等。 跨学科思维目标 1.运用物理学知识解释厨房中的物态变化现象，同时理解这些现象对烹饪和食品保存的影响。 2.结合化学知识，了解在物态变化过程中可能发生的化学变化，例如水的硬度对物态变化的影响等。 3.从生物学角度思考物态变化对食物中微生物生长的影响，如冷冻可以抑制微生物生长等。 知识回顾 自然界的物质有固、液、气三种状态，这三种状态在一定条件下可以相互转化 引 入 同学们，在我们的日常生活中，厨房是一个充满奇妙现象的地方。当我们烹饪美食、储存食物时，常常会看到各种有趣的变化。今天，就让我们一起走进厨房，开启一场跨学科的实践之旅，探究厨房中的物态变化问题。 首先，我们来思考一个常见的场 景。当我们把水烧开时，会看到壶口 冒出 “白气”。这 “白气” 是怎么 产生的呢？其实，这就是水从液态变 为气态的汽化过程，以及气态的水蒸 气遇冷又变为液态的液化现象。 引 入 再看看冰箱，我们把食物放进冰箱冷藏或冷冻，食物的状态会发生改变。这涉及到物质从液态变为固态的凝固，以及从固态变为液态的熔化过程。 厨房中的盐、糖等调料，在潮湿的环境中有时会结块，这与物态变化中的什么现象有关呢？这就涉及到吸收空气中的水分而潮解的过程。 从物理学的角度来看，物态变化与温度、热量密切相关。而在化学中，物质的性质也会影响物态变化的发生。同时，从生物学的角度，物态变化还会影响食物的保鲜和微生物的生长。 接下来，让我们通过一系列的实验和观察，深入探究厨房中的物态变化问题，看看这些神奇的现象背后隐藏着哪些科学奥秘。 一、项目的提出 厨房不仅是加工食材的场所，也是日常生活中充满物态变化的“实验室”。烹饪过程涉及各种物态变化，例如，水的沸腾、食用油从液态到气态的蒸发、冰冻水饺中的冰在热水中的熔化等。这些变化不仅是烹饪过程中的自然现象，也是我们掌握烹饪技巧、提高烹饪效率、提升食物品质的关键。我们可以从物理学的视角观察、分析这些现象，了解食材烹饪中的问题，并提出改进的建议。 二、项目分析 厨房中都有哪些现象涉及的物态变化，并分析这些现象中物理问题，具体实施可分为以下几个步骤： 1.观察厨房中的物态变化，分析这些物态变化对烹饪的影响。 2.从物理学、化学和生物学的视角，对烹饪过程中发现的一些问题提出改进建议或总结认识体会。 3.实施改进建议，描述实施后的情况，并评估其效果。 三、项目实施 实验1.煮速冻饺子 从物理学角度来看，当我们把速冻饺子放入锅中的冷水时，饺子的温度很低。随着水温逐渐升高，热量从水传递给饺子，饺子中的冰开始吸热熔化，从固态变为液态。这个 过程中，饺子的温度逐渐升高，与水的 温度趋于一致。当水沸腾后，大量的热 量被水吸收用于汽化，变成水蒸气。水 蒸气在饺子表面遇冷又会发生液化，形 成小水珠。 三、项目实施 实验1.煮速冻饺子 从化学角度来说，饺子的面皮主要由淀粉等物质组成。在煮的过程中，淀粉可能会发生一些微小的化学变化，使得面皮的口感和质地发生改变。同 时，饺子中的馅料可能含有各种 调料和食材，在高温下也可能发 生一些化学反应，影响饺子的味 道。 三、项目实施 实验1.煮速冻饺子 从生物学角度考虑，煮饺子的过程实际上是通过加热来杀死可能存在于饺子 表面和内部的微生物，保证 食品安全。高温可以使微生 物的蛋白质变性，从而失去 活性。 三、项目实施 实验1.煮速冻饺子 （1）为什么要在水微微冒泡、即将沸腾的时候放入饺子？ 因为速冻饺子表面有冰粒，当水沸腾后加入饺子时，饺子表面的冰粒因受热而熔化，同时，饺子表面面皮因受骤热而迅速膨胀，而饺子内部温度还很低，饺子将会因 内外受热膨胀不均而破裂；若温 水放入饺子，将会使饺子受热缓 慢均匀，防止破皮。 三、项目实施 实验1.煮速冻饺子 （2）为什么水沸腾后，要关小火，同时加少量冷水，反复两到三次？ 因为水沸腾后，持续加热，温度不变，关小火可以节约能源；同时，水刚沸腾时，饺子内部的温度还没有达到沸点，需持续一段时间才能将饺子内、外温度升到相同，煮熟。若不加冷水降温， 会使饺子破皮，甚至煮不熟。加入冷水， 一方面可以降低水温，避免饺子皮因过 度受热而破裂；另一方面可以让饺子内 部的馅料熟透得更加均匀。 三、项目实施 实验1.煮速冻饺子 （3）如何判断饺子是否煮熟？ 判断饺子是否煮熟的方法有三： ①观察饺子形态：当饺子变得饱满，浮在水面上时，说明饺子基本煮熟。但这并不完全准确，因为有些饺子可能因为馅料的原因，即使没熟透也会浮起来。 ②检查饺子皮颜色：煮熟的饺子皮会变得透明，隐约可以看到里面的馅料。如果饺子皮还有发白的部分，说明还需要继续煮一会儿。 ③尝试口感：最可靠的方法是捞出一个饺子，用筷子轻轻夹开，观察馅料是否熟透。如果馅料颜色均匀，没有夹生的感觉，且口感软糯，说明饺子已经煮熟。 三、项目实施 实验1.煮速冻饺子 （4）煮饺子的过程中，需注意哪些安全事项？ ①防止烫伤：在煮饺子的过程中，要小心热水和蒸汽。揭开锅盖时，应远离蒸汽喷出的方向，因为蒸气的温度高于100℃，遇到温度较低的皮肤，液化放热，烫伤更严重。 ②注意炉灶安全：使用炉灶时，要确保周围没有易燃物品。煮完饺子后，及时关闭炉灶阀门，防止燃气泄漏。 三、项目实施 实验1.煮速冻饺子 煮速冻饺子的步骤如下： 1.在锅中加入适量的水，打开炉灶加热。 2.当水还未完全沸腾，呈现微微冒泡的状态时，将速冻饺子轻轻放入锅中。这样可以避免饺子因水温过高而破裂。 3.随着水温继续升高，用勺子轻轻搅拌饺子，防止它们粘连在一起。 4.当水沸腾后，加入少量凉水，重复这个过程两到三次。这样可以使饺子受热更加均匀，煮出的饺子口感更好。 5.观察饺子的状态，当饺子变得饱满，浮在水面上时，说明饺子已经煮熟。可以用漏勺将饺子捞出，沥干水分，即可享用。 三、项目实施 实验2.食物的潮解 在厨房中，我们常常会发现一些食物出现结块、变软的现象，这其实就是食物的潮解。那么，食物为什么会潮解呢？潮解过程中又涉及哪些物态变化呢？让我们通过跨学科的视角来探究这个问题。 从物理学角度看，潮解是一种物态变化现象，当空 气中的水蒸气分压大于某物质饱和蒸气压时，该物质就 会吸收空气中的水分，从固态逐渐变为液态或半液态， 这个过程伴随着热量的变化。可以通过湿度与饱和蒸气 压的关系来解释潮解的发生条件。湿度越高，空气中的 水蒸气分压越大，越容易满足潮解的条件。 三、项目实施 实验2.食物的潮解 从化学角度看，不同的食物成分对潮解有不同的影响。例如，盐（主要成分是氯化钠）、糖（主要成分是蔗糖等）等易潮解的食物中含有一些极性分子，这些分子容易与水分 子相互作用，从而吸收水分发生潮解。 某些食物中的杂质也可能会促进潮解的发 生，因为杂质可能改变物质的结晶结构，使其 更容易吸收水分。 三、项目实施 实验2.食物的潮解 从生物学角度看，食物的潮解可能会影响食物中的微生物生长。潮湿的环境有利于微生物的繁殖，可能导致食物变质更快。 一些保存食物的方法，如干燥、密 封等，就是通过控制物态变化来防止食 物潮解和微生物生长。 三、项目实施 实验2.食物的潮解 不同食物的潮解现象 观察到盐、糖、奶粉等食物在潮湿环境中逐渐吸收水分，出现结块、变软的现象。通过比较不同食物的潮解速度，可以发现糖的潮解速度相对较快，盐次之，奶粉较慢。 从化学角度分析，这可能是因为糖的分子结构中含有较多的羟基，容易与水分子形成氢键，从而更容易吸收水分；盐的潮解主要是由于氯化钠与空气中的水分结合形成水合离子；奶粉中含有蛋白质、脂肪等成分，其潮解过程相对复杂，可能与多种因素有关。 三、项目实施 实验2.食物的潮解 影响食物潮解的因素 环境湿度：在潮湿环境中的食物潮解速度明显快于干燥环境中的食物。这说明环境湿度是影响食物潮解的重要因素。 温度：在较高温度下，食物的潮解速度也会加快。这是因为温度升高会使空气中的水蒸气分压增大，同时也会使食物分子的运动加快，更容易吸收水分。 食物成分：不同成分的食物潮解速度不同，这与食物的化学性质和分子结构有关。 三、项目实施 实验2.食物的潮解 干燥剂的作用 放入干燥剂的容器中，食物的潮解速度明显减慢。这表明干燥剂可以吸收空气中的水分，降低环境湿度，从而减缓食物的潮解。 不同的干燥剂效果也有所不同。例如，硅胶干燥剂的吸湿能力较强，而生石灰干燥剂在吸湿过程中会放出热量。 典例精析 典例1、（2024·新疆·中考真题）用水壶将水烧开时，在壶盖内表面发生的主要的物态变化是（　　） A．液化 B．汽化 C．升华 D．凝华 典例2、（2023·湖北宜昌·中考真题）如图所示，夏天从冰箱中 拿出的鸡蛋放置一段时间后表面会出现许多小水珠，下列关于 小水珠形成的原因说法正确的是（　　）   A．冰箱中的水蒸气液化形成的 B．鸡蛋内部冒出的“寒气”液化形成的 C．鸡蛋内部的水渗出壳外 D．空气中的水蒸气液化形成的 【解析】烧开水的壶盖内会有水滴，是液化现象，水遇热变为水蒸气，但壶盖温度较低又由水蒸气液化变为小液滴。 故选A。 A D 典例精析 典例3、（2023·湖北荆州·中考真题）在研学旅行活动中，某同学运用所学物理知识，将一瓶结了冰的矿泉水与食物一起放在泡沫塑料箱中给食物保鲜。下列说法正确的是（    ） A．矿泉水结冰是凝华现象 B．食物保鲜利用了冰熔化放热 C．食物外包装上出现小水珠是液化现象 D．一段时间后食物外包装上的小水珠消失了是升华现象 【解析】A．矿泉水结冰，液态变为固态，是凝固现象，故A错误； B．食物保鲜利用了冰熔化吸热，降低温度，故B错误； C．食物外包装上出现小水珠是水蒸气遇冷液化形成的，故C正确 D．一段时间后食物外包装上的小水珠消失了，是水珠吸热汽化成水蒸气，故D错误。故选C。 C 典例精析 典例4、（2024·陕西渭南·模拟预测）小昕看到妈妈为她炖汤时，先用大火加热，汤沸腾后调为小火，了解其中原因。 （1）小昕观察到如图1中 （选填“乙”或“丙”）图所示的现象时，说明此时水尚未沸腾； 【解析】（1）[1]沸腾时，水温达到沸点，有大量气泡 生，气泡在上升过程中，不断有汽化的水蒸气进入气泡，气泡越来越大，所以图乙是沸腾时的现象， 图丙中，气泡在上升过程中不断变小，因此是沸腾前即水尚未沸腾的现象。 丙 典例精析 典例4、（2024·陕西渭南·模拟预测）小昕看到妈妈为她炖汤时，先用大火加热，汤沸腾后调为小火，了解其中原因。 （2）小昕同学点燃酒精灯，待水温升至90℃时，每隔1min在表格内记录温度计示数。请根据表格中数据，在图2的坐标系中描点并用光滑曲线将点连起来 ； t/min t温/℃ 0 90 1 92 2 94 3 96 4 98 5 99 6 99 7 99 【解析】（2）[2]根据表格中的数据描点连线，如图 典例精析 典例4、（2024·陕西渭南·模拟预测）小昕看到妈妈为她炖汤时，先用大火加热，汤沸腾后调为小火，了解其中原因。 （3）从数据可知，水的沸点为 ℃，水沸腾时继续加热，水的温度 （选填“升高”“不变”或“降低”）。小洋发现他将水加热至沸腾的时间比小昕长，原因可能是 ；（写出一个合理原因即可） 【解析】（3）[3]水在沸腾过程中吸热，但温度保持不变，水从第5min开始沸腾，所以水的沸点为99℃。[4]根据沸腾特点可知，水沸腾后温度保持不变。[5]小洋发现他将水加热至沸腾的时间比小昕长，可能是水的质量较多。 99 t/min t温/℃ 0 90 1 92 2 94 3 96 4 98 5 99 6 99 7 99 不变 水的质量较多 典例精析 （4）妈妈在汤沸腾后调为小火，汤 （选填“会”或“不会”）继续沸腾； （5）小昕在家为妈妈煮饺子。当水烧开准备下铰子时，妈妈提醒她锅里的水量少了，于是小昕又往锅里迅速加了一碗冷水（质量比锅里少），图3中能正确反映小昕烧水过程中温度随时间变化的是 ； 【解析】（4）[6]水的沸点与气压有关，与酒精灯的火焰的大小无关，温度保持不变，也不能提高水温和使食物煮熟得快，浪费了燃料，等汤烧开后调为小火慢慢炖。 会 典例精析 （4）妈妈在汤沸腾后调为小火，汤 （选填“会”或“不会”）继续沸腾； （5）小昕在家为妈妈煮饺子。当水烧开准备下铰子时，妈妈提醒她锅里的水量少了，于是小昕又往锅里迅速加了一碗冷水（质量比锅里少），图3中能正确反映小昕烧水过程中温度随时间变化的是 ； 【解析】（5）[7]水沸腾之后，温度保持不变，加了一碗冷水，锅内水的温度立即降低，之后水吸热温度逐渐上升，达到沸点后又重新沸腾，温度不变，在此过程中，气压没有变化，所以水的沸点与原来相同故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 会 A 典例精析 （6）如图4，细心的小昕发现家里烧开水的水壶是铝材料做的，查阅资料发现铝的导热性能好，但铝的熔点只有660℃，而燃气火焰的温度可高达1000℃，那水壶为什么还能用铝做呢？小昕分析后发现：水沸腾时需要 （选填“吸收”或“放出”）热量，使铝的温度 （选填“低于”或“高于”）铝的熔点。 【解析】（6）[8][9]当锅内的水沸腾时，需要吸收热量，温度保持不变，根据热传递的条件是水和铝锅存在温度差，但水沸腾以后铝锅 的温度低于锡的熔点。 吸收 低于 课堂反馈 1．（2024·江苏扬州·一模）火锅，古称“古董羹”，因食物投入沸水时发出的“咕咚”声而得名，倍受大家的喜爱。关于吃火锅涉及的物理现象，下列说法中正确的是（　　） A．红锅先开说明油的沸点比水低 B．火锅沸腾后，继续加热，温度升高 C．火锅内汤汁越来越少是发生了液化现象 D．火锅上方“白雾缭绕”，其中“白雾”的形成是液化现象 2．（2024·辽宁抚顺·三模）如图在盛水盆里放两块高出水面的砖，砖上有一篮子，里面装有食物，用纱布袋罩在上面，且袋口边缘浸入水里，把它放在通风的地方，一天里面的食物也不会坏。试着分析简易冰箱的工作原理（　　） A．汽化吸热 B．液化吸热 C．熔化吸热 D．升华吸热 D A 课堂反馈 3．（24-25八年级上·全国·课前预习）“炖汤”因味道好而深受人们喜爱。如图所示“炖汤”就是把汤料和水置于炖盅内，而炖盅则浸在大煲的水中，并用蒸架把盅与煲底隔离，下面说法错误的是（　　） A．打开煲盖时，不小心被热气烫伤，比开水烫伤更严重，是因为水蒸气温度更高 B．若汤的沸点与水的沸点相同，当煲中的水沸腾后盅内的汤不会沸腾 C．喝汤时用嘴吹气可以使汤迅速降温，是因为蒸发吸热 D．沸腾后加大火焰，但是汤的温度不变 4．（2024·山东淄博·一模）暑假里，小明从电冰箱的冷冻室内拿出一根棒冰，发现包装纸上有一层“霜”；撕开包装纸后，棒冰冒出“白气”。关于这些现象，下列说法中正确的是（　　） ①“霜”是水蒸气凝华形成的                 ②“霜”的形成需要吸热 ③“白气”是水蒸气汽化形成的               ④“白气”的形成需要放热 A．①③ B．②③ C．①④ D．①③④ A C 课堂反馈 5．（23-24九年级下·河南周口·阶段练习）有关厨房里的物理现象，下列说法正确的是（    ） A．冻肉解冻是一个熔化放热的过程 B．高压锅气阀冒出的“白气”是水汽化成的水蒸气 C．电冰箱是利用制冷物质迅速凝华吸热，使电冰箱内温度降低 D．食物油炸比水煮熟得更快，是由于油的沸点比水的沸点高 6．（23-24八年级上·湖南邵阳·期中）国庆节假期里，小明主动帮妈妈做家务。在厨房里，他看到水烧开时壶嘴上方冒“白气”：他打开冰箱门也冒“白气”。对于这两种“白气”的认识，正确的是（　　） A．都是水蒸气 B．都是小水珠 C．前者是水蒸气，后者是小水珠 D．前者是小水珠，后者是水蒸气 D B 课堂反馈 7．（23-24九年级下·云南曲靖·阶段练习）小华血糖低去学校卫生室看医生，医生给他拿了葡萄糖粉末，他发现把粉末放在水中，慢慢就不见了，他想知道葡萄糖粉末熔化时温度的变化规律，他把剩余的葡萄糖粉末带到实验室，按照自下而上的顺序组装了如图甲所示的装置进行探究。 （1）图甲中没有用酒精灯的外焰直接对试管中的葡萄糖粉末加热，而是采用水浴法加热试管中的葡萄糖粉末，好处是 ； （2）某时刻温度计的示数如图乙所示，其示数为 ℃； （3）根据实验测得的部分数据作出图像如图丙所示，由 图像可知葡萄糖粉末是 （选填“晶体”或“非晶体”）， 其熔点和凝固点为 ℃，第5min时处于 态； （4）善于观察的小华发现加热过程中烧杯的内壁上 出现水珠，这是由水蒸气 （填物态变化）而形成的，继续加热，发现烧杯中的水沸腾后（一个标准大气压下），撤去酒精灯，试管中未熔化完的少量葡萄糖粉末 （选填“会”或“不会”）熔化； （5）实验后，小华联想到冬天在冰雪覆盖的路面上撒盐，原因是 。 使物体受热均匀，且温度变化较慢 58 晶体 84 固液共存 液化 会 撒盐可以降低冰雪的熔点 课堂小结 作业 1.完成分层练习。