3.3汽化和液化 -2024-2025学年人教版物理八年级上册

第3节 汽化和液化 【教学目标】 物理观念：理解汽化和液化的概念，知晓汽化吸热、液化放热，形成物质状态变化与能量转化的认知。 科学思维：通过实验探究影响蒸发快慢的因素，培养分析归纳能力；对比汽化和液化过程，发展比较思维。 科学探究：设计并实施蒸发实验，观察现象、记录数据，提升实验操作与探究能力。 科学态度与责任：体会物理知识与生活紧密联系，激发探索热情，养成严谨科学态度。 【教学重难点】 重点：汽化和液化的概念、特点及条件；蒸发和沸腾的区别与联系。 难点：理解汽化吸热、液化放热原理；用分子动理论解释汽化和液化现象 。 【教学过程】 一、课程导入 老师：同学们，在上课之前，老师先给大家展示一个有趣的现象。（老师在讲台上放置一个透明的玻璃容器，里面装有一些温水，然后将一个装有冰块的小塑料袋放入温水中）大家仔细观察，看看会发生什么。 学生：老师，我看到塑料袋外面出现了好多小水珠。 老师：非常棒，观察得很仔细！那大家想想，这些小水珠是从哪里来的呢？为什么塑料袋放在温水中就会出现小水珠呢？其实，这背后就涉及到我们今天要学习的两种物态变化 —— 汽化和液化。在生活中，我们也经常能看到类似的现象，比如烧开水时，壶嘴会冒出 “白气”；夏天，从冰箱里拿出的饮料瓶外壁会有一层水珠。这些现象都和汽化、液化有关。那到底什么是汽化和液化呢？它们又有哪些特点？今天，我们就一起来深入探究一下。 二、汽化概念讲解 （一）汽化定义 老师：我们先来学习汽化。同学们，回忆一下，在生活中，有没有看到过液体变成气体的现象呢？来，靠窗的那位同学，你说说看。 学生：烧水的时候，水会慢慢变少，变成水蒸气跑掉了。 老师：非常好，这就是一个典型的液体变成气体的例子。当物质从液态变为气态的过程，我们就把它叫做汽化。就像刚才烧水，液态的水变成了气态的水蒸气，这个过程就是汽化。大家还能想到其他汽化的例子吗？ 学生 1：酒精擦在手上，一会儿就干了，酒精变成气体跑掉了。 学生 2：地上的积水过一段时间也会干，水变成水蒸气了。 老师：同学们都很善于观察生活，举的例子都非常恰当。那汽化有哪些方式呢？接下来，我们就通过实验来探究一下。 （二）沸腾实验探究 提出问题 老师：我们以水为例，来研究汽化的一种方式 —— 沸腾。大家在生活中都烧过水，那在烧水过程中，你们有没有注意到水在沸腾时有哪些特点呢？思考一下，水沸腾后停止加热，水会不会继续沸腾？持续加热，水的温度会不会越来越高？ 猜想假设 学生 1：我觉得水沸腾后停止加热，就不会沸腾了，因为没有热量了。 学生 2：我猜持续加热，水的温度会一直升高，因为一直在加热呀。 老师：同学们都有自己的想法，那我们的猜想对不对呢？这就需要通过实验来验证。 介绍实验装置和方法 老师：（展示实验器材：铁架台、酒精灯、石棉网、大烧杯、温水、温度计、停表、火柴等）现在，老师给大家介绍一下我们今天实验要用的器材。铁架台用来支撑和固定其他器材；酒精灯是我们的加热工具，使用酒精灯时要注意安全，绝对不能用嘴吹灭，要用灯帽盖灭；石棉网的作用是让烧杯受热更均匀；大烧杯里装着温水；温度计用来测量水的温度，大家要注意温度计的正确使用方法，玻璃泡要完全浸没在水中，不能碰到烧杯底和烧杯壁；停表用来记录时间。那实验具体怎么做呢？我们把装有温水的大烧杯放在石棉网上，用酒精灯加热，同时将温度计插入水中，每隔 1 分钟记录一次温度计的示数，观察水的温度变化和水的状态变化，直到水沸腾后继续观察一段时间。在实验过程中，大家要注意仔细观察水在沸腾前、沸腾时的现象，比如水中气泡的变化等。 小组讨论实验方案 老师：现在，请同学们以小组为单位，讨论一下具体的实验步骤，等会儿每个小组派代表来说一说。 （学生小组讨论，教师巡视指导） 小组代表 1：我们觉得应该先把铁架台搭好，然后放上石棉网和大烧杯，往大烧杯里加入适量温水。再把温度计插入水中，点燃酒精灯开始加热，每隔 1 分钟记录一次温度。 老师：基本步骤都说对了，其他小组还有补充吗？ 小组代表 2：我们觉得在加热过程中，要不断搅拌水，让水受热更均匀，而且记录温度的时候，还要同时观察水中气泡的变化情况。 老师：补充得非常好。大家清楚实验步骤了吗？开始动手实验吧，要注意小组分工合作，认真记录数据哦。 进行实验 （学生分组实验，教师巡视，提醒学生注意安全，规范操作，及时纠正问题） 老师：同学们，在实验过程中一定要仔细观察，看看水在加热过程中温度是怎么变化的，气泡是怎么产生和变化的。同时，要注意酒精灯的使用安全，不要触碰加热的仪器。 实验数据记录与处理 老师：好啦，同学们，实验差不多结束了。现在请大家把实验记录的数据整理一下，我们要根据这些数据来绘制温度随时间变化的图象。每个小组在方格纸上把水的温度变化情况画出来。 （学生绘制图象，教师指导，选取部分小组的图象展示在黑板或大屏幕上） 分析论证 老师：大家看，我们绘制出了水在加热过程中的温度随时间变化的图象。从图象中，我们能发现什么规律呢？来，小组之间互相讨论一下。 小组代表 1：我们发现水在加热过程中，温度一开始不断上升，当达到一定温度时，温度就不再上升了，水开始沸腾。而且水沸腾后，即使继续加热，温度也保持不变。 小组代表 2：我们还观察到，水在沸腾前，气泡比较小，而且是从底部往上越来越小；水沸腾时，气泡很大，从底部往上越来越大，到水面破裂。 老师：同学们分析得非常准确。通过实验我们可以得出，水在沸腾时，温度保持不变，这个温度我们就叫做沸点。在标准大气压下，水的沸点是 100℃。但是，在实际生活中，由于气压的不同，水的沸点也会有所不同。比如在高山上，气压比较低，水的沸点就会低于 100℃，所以在高山上做饭不容易煮熟。那大家想想，水沸腾需要满足什么条件呢？ 学生 1：温度要达到沸点。 学生 2：还要继续加热，不断吸收热量。 老师：非常好！水沸腾的条件就是温度达到沸点，并且继续吸热。大家理解了吗？那我们再来总结一下沸腾的特点：沸腾是液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象，在沸腾过程中，液体不断吸热，但温度保持不变。 （三）蒸发 蒸发的引入 老师：我们学习了沸腾这种汽化方式，其实汽化还有另一种方式，那就是蒸发。大家想想，生活中还有哪些现象属于蒸发呢？ 学生 1：晾衣服的时候，衣服上的水会慢慢变干，这就是蒸发。 学生 2：夏天，在地上洒水，一会儿水就干了，也是蒸发。 老师：非常好，同学们都能结合生活实际举例。蒸发是在任何温度下都能发生的汽化现象，而且只发生在液体的表面。比如说，我们把一杯水放在桌子上，即使不加热，过一段时间，水也会变少，这就是因为水在常温下发生了蒸发。 影响蒸发快慢的因素 老师：那大家思考一下，蒸发的快慢和哪些因素有关呢？我们可以结合生活中的经验来猜想一下。 学生 1：我觉得和温度有关，温度越高，蒸发越快。比如夏天衣服干得比冬天快。 学生 2：我觉得和液体的表面积有关，表面积越大，蒸发越快。像把衣服摊开晾就干得快。 学生 3：我觉得和空气流动有关，空气流动越快，蒸发越快。比如用电风扇吹，水干得更快。 老师：同学们都很有想法，提出了这么多可能影响蒸发快慢的因素。那这些猜想对不对呢？我们还是要通过实验来验证。现在，请同学们以小组为单位，设计一个实验来探究影响蒸发快慢的因素。老师给大家准备了一些实验器材，有滴管、酒精、玻璃片、扇子、热水、冷水等，大家可以根据自己的设计选择合适的器材。 （学生小组讨论，设计实验方案，教师巡视指导） 小组代表 1：我们组想探究温度对蒸发快慢的影响。我们用滴管在两片相同的玻璃片上各滴一滴相同体积的酒精，一片放在常温下，另一片放在热水上方稍微加热一下，观察哪滴酒精先干。 老师：这个设计很不错，控制了酒精的体积、表面积和空气流动等因素相同，只改变温度。其他小组呢？ 小组代表 2：我们组探究液体表面积对蒸发快慢的影响。用滴管在两片相同的玻璃片上各滴一滴相同体积的酒精，把其中一滴酒精摊开，增大它的表面积，另一片保持原状，观察哪滴酒精先干。 老师：非常好，思路很清晰。还有小组要分享吗？ 小组代表 3：我们组探究空气流动对蒸发快慢的影响。用滴管在两片相同的玻璃片上各滴一滴相同体积的酒精，用扇子对着其中一片玻璃片上的酒精扇风，另一片不扇，观察哪滴酒精先干。 老师：大家的实验设计都很合理。现在就按照自己设计的实验方案开始动手实验吧，注意仔细观察实验现象，记录好实验结果。 （学生分组实验，教师巡视，指导学生实验操作，提醒学生注意安全） 老师：同学们，在实验过程中要认真观察，看看不同条件下酒精蒸发的快慢有什么不同，思考一下这说明了什么。 实验结果汇报与总结 老师：好啦，同学们，实验结束了。现在请每个小组派代表来汇报一下你们的实验结果。 小组代表 1：我们组探究温度对蒸发快慢的影响，发现放在热水上方加热的那滴酒精先干，说明温度越高，蒸发越快。 小组代表 2：我们组探究液体表面积对蒸发快慢的影响，把酒精摊开的那片玻璃片上的酒精先干，说明液体表面积越大，蒸发越快。 小组代表 3：我们组探究空气流动对蒸发快慢的影响，用扇子扇风的那滴酒精先干，说明空气流动越快，蒸发越快。 老师：非常好，通过大家的实验，我们验证了我们的猜想。影响蒸发快慢的因素有三个：液体的温度、液体的表面积和液体表面空气的流动速度。温度越高，液体表面积越大，液体表面空气流动速度越快，蒸发就越快。那大家想想，在生活中，我们可以如何利用这些知识呢？比如说，我们要想让衣服干得快一些，可以怎么做？ 学生 1：可以把衣服放在阳光下晒，提高温度。 学生 2：把衣服摊开晾，增大表面积。 学生 3：放在通风的地方，加快空气流动。 老师：同学们都很聪明，能够学以致用。那蒸发除了快慢和这些因素有关，还有一个重要的特点，大家知道是什么吗？老师给大家一个提示，夏天，我们从游泳池里出来，身上有水，会感觉有点冷，这是为什么呢？ 学生：是不是因为水蒸发的时候会吸收热量，所以我们感觉冷？ 老师：非常正确！蒸发过程是一个吸热过程，液体蒸发时要从周围物体吸收热量，从而使周围物体的温度降低，这就是蒸发具有制冷作用。比如说，在夏天，我们在地面上洒水，水蒸发会吸收热量，让周围环境温度降低，感觉更凉爽；还有，医生给病人擦酒精降温，也是利用了酒精蒸发吸热的原理。 （四）沸腾与蒸发的对比 老师：我们学习了汽化的两种方式 —— 沸腾和蒸发，它们有什么相同点和不同点呢？大家可以结合我们刚才学习的知识，小组讨论一下。 （学生小组讨论，教师巡视倾听） 小组代表 1：相同点是沸腾和蒸发都是汽化现象，都要吸收热量。 小组代表 2：不同点是沸腾是在一定温度下，在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象，而蒸发是在任何温度下，只在液体表面发生的缓慢的汽化现象。而且沸腾有沸点，蒸发没有沸点。 老师：总结得非常全面。沸腾和蒸发虽然都是汽化，但它们在发生条件、剧烈程度等方面都存在差异。大家要理解并记住这些特点，这样在遇到相关问题时就能准确判断和分析了。 三、液化概念讲解 （一）液化定义 老师：我们学习了汽化，知道物质可以从液态变为气态。那反过来，物质能不能从气态变回液态呢？其实是可以的，这种物质从气态变为液态的过程，我们就叫做液化。就像我们一开始做的实验，装有冰块的塑料袋放在温水中，塑料袋外面出现了小水珠，这就是气态的水蒸气遇冷变成了液态的水，发生了液化现象。大家还能想到生活中哪些液化的例子呢？ 学生 1：冬天，戴眼镜的人从室外走进室内，眼镜片上会出现一层小水珠。 学生 2：夏天，打开冰箱门，会看到有 “白气” 冒出来。 老师：非常好，同学们举的例子都很典型。那液化是怎么发生的呢？接下来我们一起探究一下。 （二）液化的方式 降低温度使气体液化 老师：大家想想，我们刚才举的这些液化的例子，都是在什么情况下发生的呢？ 学生：好像都是气态的物质遇到冷的东西就液化了。 老师：非常对！降低温度是使气体液化的一种重要方法。当气体的温度降低到足够低的时候，气体就会液化。比如说，自然界中的雾和露的形成，就是空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴。雾是在低空形成的，露是在地面物体表面形成的。那大家想想，在生活中，我们还有哪些地方利用了降低温度使气体液化的原理呢？ 学生 1：家里的空调，空调制冷时，室内机的蒸发器表面温度很低，空气中的水蒸气遇到它就会液化成小水珠，流到室外。 学生 2：冬天，我们呼出的 “白气”，也是我们呼出的热的水蒸气遇到外面冷的空气，液化成了小水滴。 老师：同学们都观察得很仔细，理解得也很到位。 压缩体积使气体液化 老师：除了降低温度，还有一种方法也可以使气体液化，那就是压缩体积。大家看，老师这里有一个注射器，里面装有一些乙醚气体（展示注射器，里面有少量乙醚液体，抽取空气后密封）。现在老师慢慢推动注射器的活塞，压缩里面的气体，大家仔细观察，看看会发生什么现象。 （老师推动活塞，学生观察到注射器内出现了液态的乙醚） 老师：大家看到了吗？原本气态的乙醚，在被压缩体积后，变成了液态。这说明压缩体积可以使气体液化。在生活中，我们也能看到很多利用压缩体积使气体液化的例子，比如液化石油气，它是在常温下通过压缩体积的方法，把石油气液化后储存在钢瓶里，这样可以方便运输和使用。还有我们使用的打火机，里面装的丁烷气体也是通过压缩体积的方式液化后储存的。大家明白了吗？ 学生：明白了！ 老师：所以，使气体液化有两种方法，一种是降低温度，另一种是压缩体积。有时候，我们还可以同时使用这两种方法，让气体更容易液化。 （三）液化放热 老师：我们知道汽化是一个吸热的过程，那液化呢？大家想想，在液化过程中，物质的能量是怎么变化的呢？我们还是以烧水为例，水烧开后，壶嘴会冒出大量的 “白气”，这些 “白气” 其实是水蒸气遇冷液化成的小水滴。那这些水蒸气在液化成小水滴的过程中，是吸收热量还是放出热量呢？我们可以这样想，如果水蒸气不放出热量，它能从气态变成液态吗？ 学生：不能，应该是放出热量。 老师：非常正确！液化是一个放热的过程。当气体液化时，会向周围环境放出热量。比如说，冬天，我们在室内洗澡，浴室的玻璃上会有很多小水珠，这些小水珠就是热的水蒸气遇到冷的玻璃液化形成的。在这个过程中，水蒸气放出热量，使玻璃的温度升高了一些。如果我们用手摸一下玻璃，会感觉玻璃比周围的空气要热一些。大家能理解吗？ 学生：能理解！ 老师：那大家再想想，在生活中，还有哪些地方利用了液化放热的原理呢？ 学生 1：蒸馒头的时候，水蒸气在馒头表面液化，放出热量，把馒头蒸熟。 学生 2：暖气里的水蒸气在暖气片里液化，放出热量，让房间变暖和。 老师：同学们都能举一反三，非常好！通过学习，我们知道了液化是物质从气态变为液态的过程，有降低温度和压缩体积两种方式，并且液化过程会放出热量。 四、课堂总结 老师：好啦，同学们，今天这节课我们学习了汽化和液化的知识。我们知道了汽化是物质从液态变为气态的过程，有沸腾和蒸发两种方式，沸腾是在一定温度下，液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象，蒸发是在任何温度下，只在液体表面发生的缓慢汽化现象，它们都要吸收热量。同时，我们还学习了液化是物质从气态变为液态的过程，使气体液化的方法有降低温度和压缩体积，液化过程会放出热量。这些知识在我们的生活中应用非常广泛，希望大家课后能继续观察生活中的物理现象，用我们所学的知识去解释它们。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$