内容正文:
第3节 汽化和液化
1.物理观念:
(1)知道什么是汽化、液化。知道汽化是吸热过程,液化是放热过程。
(2)知道沸腾与蒸发是汽化的两种方式,了解水在沸腾前后温度变化的特点。
(3)知道蒸发可以制冷。会对蒸发和沸腾进行比较,找出它们的区别。
2.科学思维:
(1)会用汽化和液化的规律解释自然界或生活中的一些简单的物态变化现象。
(2)会用图像描述水在沸腾前后温度变化的特点,进一步体会图像在探究物理规律中的作用。
3.科学探究:
(1)通过探究水在沸腾前后温度变化的特点,培养学生根据实验现象归纳物理规律的能力。
(2)经历实验探究的基本过程,了解科学探究的基本环节。
4.科学态度与责任:了解电冰箱的基本原理及生产“无氟冰箱”的意义,增强环境保护的意识。
教学重点:探究水沸腾前后温度变化的特点。
教学难点:了解汽化吸热、液化放热。
塑料袋、酒精、铁架台、温度计、秒表、烧杯、陶土网、酒精灯、硬纸板、一张光滑的厚纸、扇子、投影仪、毛玻璃片。
情境展示 按照教材中的实验,在透明塑料袋中滴入几滴酒精,排尽空气后把口扎紧,放入80 ℃以上的热水中,过一会儿再从热水中拿出塑料袋。
提出问题:你看到了什么现象?从热水中拿出塑料袋,过一会儿又有什么变化?怎么解释这些变化?你有什么疑问?你的想法是什么?
学生讨论:“酒精到哪里去了?”“为什么塑料袋会鼓起来?”“酒精为什么会失而复得?”
学生交流:塑料袋中的液态酒精受热后变成了气态酒精,降温后气态酒精又变成了液态酒精。
设计说明:该实验要尽量让学生自己做,所用塑料袋要透明,且尽量薄,使滴入的酒精清晰可见。为了使塑料袋空气排尽,可将塑料袋像拧麻花一样拧紧,再把口用线或橡皮筋扎紧。
归纳总结:物质的液态和气态可以相互转化。
物质从液态变成气态的过程叫作汽化。
物质从气态变成液态的过程叫作液化。
日常生活中还有哪些现象和这个类似?我们这节课就来研究物质的液化和汽化现象。
探究点一 沸腾
过渡提问 烧水时如果不断加热会发现壶里的水会沸腾。
你在家烧过水吗?水烧开时你发现了什么?对于沸腾现象,你了解哪些?你能描述一下沸腾现象吗?
结论 物理学中把液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象称为沸腾。
实验 探究水在沸腾前后温度变化的特点
实验思路:与上一节的固体熔化实验类似,我们可以通过将水加热至沸腾,测量水的温度,根据记录的数据绘制图像,得出水在沸腾前后温度变化的特点。
实验过程:如图所示,用酒精灯(或家庭常用的电磁炉、电热水壶等)将水加热,使其沸腾。用实验室用温度计测量水温,当水温接近90 ℃时开始计时,每隔0.5 min读数一次并将温度填入下表中,直到水沸腾4~5 min后为止。
时间/min
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
…
温度/℃
实验结论:(1)绘制“温度—时间”图像。
实验结束后,根据记录的数据,在教材“水沸腾前后温度变化的图像”中标出相应的坐标点,用平滑的曲线把这些点连接起来。
(2)展示学生绘制的水沸腾前后的“温度—时间”图像。
结论 (1)沸腾是在液体内部和表面同时进行的剧烈的汽化现象。沸腾时,继续加热,液体的温度保持不变。
观察阶段
观察要求
水沸腾前
水沸腾时
气泡
出现少量气泡,上升过程中由大变小
内部出现大量气泡,上升过程中由小变大
温度
逐渐升高
保持不变
声音
大
小
(2)沸点的概念:液体沸腾时的温度叫作沸点。
自主学习 观察教材P74“一些液体的沸点”表,练习查表
一些液体的沸点(标准大气压)
液体
沸点/℃
液体
沸点/℃
液体
沸点/℃
液态铁
2750
甲苯
111
液态氧
-183
液态铅
1740
水
100
液态氮
-196
水银
357
酒精
78
液态氢
-253
液态碘
184
液态氨
-33
液态氦
-269
(1)酒精的沸点是多少?能否用酒精温度计测量开水的温度?
(2)你实验所用的温度计里的工作物质是什么?为什么要用这种温度计?
(3)液态氢的沸点是-253 ℃含义是什么?常温下的氢是什么状态?
想想做做 教材P75
“纸锅”为什么遇到火不燃烧呢?
“纸锅烧水”的实验现象出乎学生意料,可以很好地说明由于水蒸发吸热,使纸的温度低于着火点,纸锅也能够烧开水。
探究点二 蒸发
过渡提问 汽化的另一种方式是蒸发,这节课开始老师在黑板上写下的那两个字慢慢消失就是这种现象。你能说出一些生活中的蒸发现象吗?
湿衣服变干就是一种蒸发现象,请同学们思考并讨论一下:
1.湿衣服上的水蒸发发生在液体的什么部位?
2.湿衣服上水的蒸发现象是缓慢的还是剧烈的?
3.只有炎热的夏天能把衣服晾干吗?气温较低的季节,衣服能晾干吗?
结论 蒸发是在任何温度下都能进行的并且只在液体表面发生的缓慢的汽化现象。
想想做做 教材P75
1.用棉签蘸酒精擦在手上,有什么感觉?
2.取两个温度计,一个玻璃泡沾上酒精,另一个不沾,分别用纸板对着两个玻璃泡扇风,观察两个温度计的示数有什么变化?你认为造成这种现象的原因是什么?
知识运用
1.夏天在地面上洒水会感到凉快,这是为什么?
2.人们在高温的天气里大汗淋漓,汗液起到什么作用?
3.人游泳之后刚从水中出来,感觉特别冷;天热时,狗常把舌头伸出来。你能解释这些现象吗?
过渡提问 要想让湿衣服干得快一些,你有哪些好办法?
学生讨论交流:对比以下三幅图,你发现了什么?
结论 影响蒸发快慢的因素。
第一幅图:液体的温度越高,蒸发越快。
第二幅图:液体的表面积越大,蒸发越快。
第三幅图:液体表面上的空气流动得越快,蒸发得越快。
学生讨论交流:比较蒸发和沸腾两种现象,找出它们的相同点和不同点。
项目
蒸发
沸腾
相同点
物态变化
都属于汽化现象
吸、放热情况
都是吸热过程
不同点
发生的位置
只在液体表面进行
在液体内部和表面同时进行
发生的快慢
缓慢
剧烈
发生时的现象
不容易观察到
迅速产生大量气泡
发生需要的温度条件
任何温度下都能进行
只在一定的温度——沸点下进行,且与气压有关
液体自身温度变化情况
液体自身温度降低,具有制冷作用
液体温度保持在沸点处不变
主要应用
洒水降温
蒸汽机
探究点三 液化
过渡提问 刚才讨论了物质从液态变成气态的过程,那么物质能不能从气态变成液态呢?
(1)人被100 ℃的水蒸气烫伤要比被100 ℃的开水烫伤的更厉害,为什么?
(2)冬天手冷时,用嘴向手上“哈气”(缓慢吹气),手会感到暖和。若用劲向手上吹气,手不但不会暖和,反而觉得更冷。都是从嘴里出来的“气”,为什么会有不同的感觉呢?
(3)火箭发射时,为了保护发射底架,需在发射塔底部修一个大大的水池,为什么?火箭发射时产生的白色气团是什么?
(4)冬天,戴眼镜的人从外面进到屋里来,眼镜上立刻会有一层小水珠。这些小水珠是怎样产生的?这些现象包含了什么物理知识?如何去解释呢?
演示 电加热器烧开水
下面请同学们认真观察一个实验,杯里的水已经开了,从导管口喷出了什么?再认真观察导管口附近有什么特征?你还观察到了什么?
引导学生观察:在导管口位置什么也看不到,在离导管口一小段距离的位置才看到“白气”,同学们看到的“白气”到底是什么呢?冬天嘴里会呼出“白气”,而夏天却不会,这是为什么呢?请同学们先跟老师一起用汤勺做两个小实验。
学生探索实验:
1.先观察汤勺的凹面,然后用嘴对着汤勺哈气,再观察,比较有何不同。
2.将汤勺的背面用酒精灯烧一烧,再用嘴对着汤勺凹面哈气,观察是否有变化。
学生讨论原因:第一次是嘴里呼出的热的水蒸气遇冷汤勺凝结成的小水珠;第二次汤勺温度较高,水蒸气不会凝结成小水珠。
结论 (1)将物质从气态变成液态的过程叫液化。(2)水蒸气遇冷,降低到一定的温度时,就会液化。
过渡提问 我们把热的水蒸气放入冷的环境中使它液化的方法称为冷却法。那么除此之外还有没有别的办法可以使气体液化呢?
想一想:家中使用的液化石油气是通过什么方法将石油气变成液体装在钢瓶里的呢?
回答:通过压缩体积的方法使气体液化,这种使气体液化的方法称为加压法。这种方法使气体的储存和运输变得更方便。生活、生产中常用此方法使气体液化。(如液化石油气、打火机中的液化气、液态氢等)
自主学习 教材P77科学·技术·社会·环境,回答下列问题。
(1)电冰箱是人们普遍使用的家用电器。如图所示,冰箱的制冷设备由蒸发器、压缩机、冷凝器、冷冻室等部件组成。电冰箱工作时,液态制冷剂在蒸发器中迅速________(填物态变化名称),并________热量,使冷冻室内温度降低,气态的制冷剂经压缩机压缩后,送入冰箱外侧的冷凝器,在此冷凝剂________(填物态变化名称),并________热量,使冰箱外侧温度升高。液态的制冷剂通过很细的毛细管回到蒸发器,又开始了新的循环。
(2)青藏铁路是世界海拔最高、线路最长的高原铁路,也是全球穿越高寒及多年冻土地区最长的铁路,修建青藏铁路最难解决的是冻土问题。我国科学家采用了热棒解决了这个世界难题(如图甲)。“热棒”相当于一个制冷机,解决了“千年冻
土”。“热棒”就是在中空的铁棒里装适量的液态氨,当路基的温度上升时,传热给“热棒”里的液氨(如图乙),液氨吸热________(填物态变化名称),上升到热棒上端,通过散热片冷却后________(填物态变化名称)成液态氨,又沉入了棒底。
第3节 汽化和液化
一、汽化:物质从液态变为气态的过程。
1.沸腾:(1)是剧烈的汽化现象;(2)在液体的内部和表面同时发生;(3)沸腾过程要继续吸热,温度保持不变。
沸腾的两个必要条件:(1)温度达到沸点;(2)继续吸热。
2.蒸发:在液体的表面进行的汽化现象。
特点:(1)在任何温度下都能发生;(2)只在液体表面发生;(3)缓慢的汽化现象;(4)要从周围吸收热量,制冷性。
二、液化:物质从气态变为液态的过程,是汽化的逆过程。
气体液化的两种方式:(1)降低温度;(2)压缩体积。
在本节课的教学中教师要善于启发学生,鼓励并尊重每一位学生发表的个人见解,重视培养学生的个性发展和创新意识,如:在“怎样防止阳台的花草因蒸发过度而枯萎”这一环节中,学生有许多创新的想法。在整堂课中师生情感交流充分,信息反馈及时,学生积极思考,主动探究,争相举手发言,学生主动学习的积极性和自信心得到充分的调动。这堂课的实验现象与生活联系紧密,部分实验器材来源于日常生活中的物品(如金属汤勺)。实验设计合理有序,使整堂课在学生主动思考、讨论和实验探究中进行。
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