跨学科实践：对冰箱中热现象的探究（教学课件）物理苏科版2024八年级上册

该初中物理课件聚焦苏科版八年级上册第四章“物态变化”，以冰箱热现象探究为核心，涵盖凝固、熔化等物态变化及冰箱制冷原理。课堂导入通过提问冰箱温度分布特点、能否替代空调降温，连接生活现象与物理原理，搭建从生活到理论的学习支架。 其亮点在于融合科学探究、科学思维与科学态度，通过制作冻豆腐（观察水凝固体积变大）和冰淇淋（探究混合物凝固）培养动手能力，设计冰箱温度测量实验（分析上中下温度分布并优化存放方案）提升数据分析与问题解决能力，结合低温调设对环境影响的讨论增强环保意识。学生能在实践中深化知识应用，教师可依托丰富跨学科活动提升教学实效。

第四章 物态变化 物理八年级上册 •苏科版 跨学科实践：对冰箱中热现象的探究 学习目标 01 物理观念 了解制作冻豆腐和冰淇淋的过程和过程中发生的物态变化。了解和探索电冰箱的工作原理和箱内温度分布情况。 02 科学思维 能从冰箱日常现象中，发现并提出物态变化相关的物理问题，分析比较归纳，以物理原理解释。 03 科学探究 经历冻豆腐与冰淇淋制作，观察冰箱内物态变迁。设计简易实验，正确使用温度计测量，记录数据与现象。 04 科学态度与责任 了解冰箱的工作原理，增强节约用电、保护环境的意识，认识到科学技术对改善生活的重要作用。 重点难点 教学重点 教学难点 利用冰箱制作冻豆腐和冰淇淋等食品；应用物态变化知识解释冰箱中的热现象。 了解冰箱制冷的基本原理。 设计并实施有效的探究方案。 课堂导入 冰箱具有食品保鲜等功能，它给人们的生活带来了便捷。冰箱一般包括冷藏室和冷冻室，且它们内部通常被分隔成多层。冰箱内的温度分布有什么特点？冰箱能制冷，但能否用它代替空调来持续给室内降温？ 探究新知 任务与要求 一、制作冻豆腐和冰淇淋 1.制作冻豆腐 将一块豆腐放入冷冻室内，几个小时后普通的豆腐就变成冻豆腐 了。与普通豆腐相比，冻豆腐发生了什么变化？解冻后切开， 观察冻豆腐内部有什么变化。试解释你看到的现象。烹调后观察并品尝，说说它与普通豆腐有何不同。 探究新知 制作冻豆腐的步骤 （1）选择质地紧实、水分适中的豆腐，切成如图所示的小方块。 探究新知 制作冻豆腐的步骤 （2）将切好的豆腐块用沸水焯一下，去除豆腥味，同时使豆腐表面紧实。将豆腐放入冰箱冷冻室冷冻一段时间至豆腐冻成型即可。 探究新知 制作冻豆腐的步骤 （3）将冻豆腐放置在常温下，让其自然解冻，保持豆腐的原有风味和结构。观察冻豆腐内部的变化，试着解释此现象。 原因：豆腐中含有大量的水分，豆腐冷冻时这些水分就会凝固为小冰晶，同时体积变大，这些小冰晶将整块豆腐挤压成蜂窝形状； 疏松多孔 待豆腐解冻后，小冰晶熔化为水，就留下了很多小孔。 探究新知 烹调后观察并品尝，说说它与普通豆腐有何不同。 冻豆腐解冻后质地松软，吸水性强，适合炖煮，汤汁浓郁，口感丰富。 冻豆腐在火锅中能吸收汤汁，变得鲜美多汁，是火锅中的常见食材。 探究新知 探究新知 2.制作冰淇淋 （1）食材：牛奶、糖、鸡蛋黄和奶油等，材料的质量和比例都会影响冰淇淋的口感和质地。 （2）操作步骤： ①取蛋黄2个、砂糖25g、鲜奶200g，放入奶锅内充分搅拌，再用小火加热并不断搅拌，直至蛋奶变得浓稠。 ②用过滤网将蛋奶过滤到较小的食品盒内，自然冷却后，加入200g奶油并搅拌均匀。 探究新知 ③盖上盒盖，将食品盒放到冰箱中冷冻。每隔30min 取出搅拌一次，共进行四次。 ④这样，冰淇淋就制成了。 探究新知 （3）观察物质的状态有什么变化。 混合物的凝固过程 探究新知 二、探究冰箱内外的“热环境” 1. 在冰箱储藏室的上、中、下层设置多个测温点， 将多支温度计分别放在不同的测温点上，5 min 后读出各温度计的示数（如有条件，可以用无线温度传感器进行测量）。比较各测温点的温度， 看一看冰箱内 的温度分布有什么特点。根据观测结果， 对各类食品在冰箱中存放的位置提出改进方案。 多次测量上中下层的温度，取平均值比较，避免出现偶然性。 探究新知 测量次数 储藏室上层 储藏室中层 储藏室下层 1 2 3 温度 平均值 温度分布特点： 储藏室温度分布不均，上层高，下层低，温度自上而下呈阶梯式。 冰箱调到“4”档时，一般温度在7℃左右。 探究新知 根据观测结果，对各类食品在冰箱中存放的位置提出改进方案。 易腐食材(如生肉、海鲜)放底部低温区。 乳制品、调味品放门架。 蔬果放中层或保鲜盒，避免出风口。 探究新知 2. 冰箱工作时，其内部是一个低温空间，它对外部环境有什么影响呢？ 如图是某次拍摄的冰箱外部的红外照片。请你用温度传感器或红外线测温仪测量冰箱外壳各处的温度， 并分析其温度分布特点。 冰箱外壳两侧温度高 原因：冰箱运行时，要释放热量；相应的冰箱内壁就会吸收食物的热量 探究新知 3. 把冰箱门打开几分钟，冰箱周围的温度是升高了还是降低了？它与空调有什么区别？设想城市中的千家万户都把冰箱和空调的制冷温度调得很低，会对环境造成什么影响？ 冰箱周围的温度会升高 冰箱内和室内总的热量没有变化。但电机不停地运转，会发热，这冰箱周围温度会升高。 探究新知 冰箱与空调的区别 功能用途：冰箱主要用于储存食物，保持其新鲜和冷冻状态；空调则用于调节室内温度，提供舒适的居住环境。 工作原理：冰箱通过制冷系统吸收箱内热量，并通过冷凝器释放到外界，以降低箱内温度；空调则通过制冷或制热系统调节室内温度，并通过送风口将冷热空气送入室内。 使用环境：冰箱一般放置在厨房或客厅等室内环境；空调则通常安装在室内墙壁上或吊顶上，以更好地调节室内温度。 探究新知 设想城市中的千家万户都把冰箱和空调的制冷温度调得很低，会对环境造成什么影响? 如果把冰箱温度调得很低，不仅会造成较大的内外温度差，还不利于冰箱后期的正常使用，而且也不能延长食物的保鲜时间，还增加耗电。 过低的空调温度会导致能源浪费。调整空调温度越低，能耗就会越高，增加了用电负荷。空调排放的冷气会导致室外环境温度下降，对生态系统的平衡产生影响。冷气的排放增加了空气中的温室气体浓度，进一步加剧全球变暖。 探究新知 交流与评价 1.与同学、老师或家长分享自己制作的冷饮美食， 简要介绍制作的主要步骤。 2.了解冷冻食品加工、运输等有关情况和被访问者对各自所从事职业的感受。 3.以“探究冰箱内外的‘热环境’”为题，撰写一篇小论文。 4.制订评价指标，对活动成果进行评价。以小论文为例， 可以从内 容是否科学、表述是否准确、科学探究过程是否规范等方面进行评价。 课堂练习 1．在制作液氮冰淇淋的过程中，小明将液态氮倒入常温的牛奶混合物中，发现液氮周围立即产生大量“白气”，同时牛奶混合物迅速由液态变为固态，形成冰淇淋。以下说法正确的是（　　） A．液氮升华吸热，使周围温度降低 B．液氮熔化吸热，导致混合物凝固 C．“白气”是液氮汽化产生的氮气 D．液氮汽化吸热，使混合物降温凝固 解：A．液氮是液态，变为气态的过程是汽化，不是升华，汽化过程会吸收热量，使周围温度降低，故A错误； BD．液氮的温度极低，倒入常温牛奶混合物中，液氮会由液态直接变为气态，属于汽化现象，不是熔化，汽化吸热导致混合物温度降低而凝固，故B错误，D正确； C．“白气” 不是液氮汽化产生的氮气，氮气是无色无味的气体，肉眼看不到，“白气” 是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故C错误。 故选D。 D 课堂练习 2．冰箱是怎样工作的？电冰箱工作原理是利用制冷剂作为热的“搬运工”，把冰箱冷冻室里的“热”搬运到冰箱外边，如图。液态制冷剂在冰箱冷冻室内发生 而 热，使冷冻室温度降低。气态制冷剂又在冷凝器发生 ，之后液态制冷剂流回冷冻室，通过这样的循环使冰箱内保持低温。 汽化 解：[1][2][3]冰箱里的制冷剂既容易汽化也容易液化，液态制冷剂在冰箱冷冻室内发生汽化吸热把热量带走，变成的气态制冷剂又在冷凝器发生液化放出热量，之后液态制冷剂流回冷冻室，通过这样的循环使冰箱内保持低温。 吸 液化 课堂练习 3．武当山冻豆腐被列入十堰市级非物质文化遗产，是纯正的绿色食品。当地人利用武当山的山泉水将黄豆加工成豆腐块，豆腐中有很多小孔，小孔内充满水分，将豆腐块放在室外零摄氏度以下自然结冰即成冻豆腐。解冻后的冻豆腐里有许多类似“马蜂窝”的孔，请你分析“马蜂窝”似的孔的形成原因。 解：豆腐在冷冻过程中，小孔内的水也随之凝固。水的质量一定，冰的密度小于水的密度，根据可得，水结冰后，体积变大，将小孔撑大；解冻时，冰熔化成水，形成类似“马蜂窝”的孔。 课堂练习 4．跨学科实践项目：用液态酸奶做酸奶冰淇淋。      【项目分析】 (1)为了达成项目，液态酸奶会 （填物态变化名称），小明想到了可以分别利用冰、干冰和液氮使酸奶快速变成酸奶冰淇淋。 凝固 课堂练习 【项目实施】 (2)方案一：把液态酸奶放入冰块中，冰块会 （填物态变化名称），如图甲所示，他发现酸奶始终无法变为冰淇淋。为了完成实验，改用盐水冰块替换冰块，酸奶变成了冰淇淋，由此可以推理盐水冰块的熔点比冰的 （选填“高”或“低”）。 (3)方案二：如图乙，把可食用干冰倒入液态酸奶中，不断搅拌，最终做成冰淇淋。制作过程中先观察到液体中有气泡，周围飘着“白气”。气泡中的主要物质是二氧化碳，它是 形成的。如图丙，小洋发现装干冰的容器外壁出现一层白霜。 方案三：如图丁所示，把液氮喷入液态酸奶，酸奶也变成了冰激凌。 【交流评估】 (4)小明认为上述最佳的方案是二，理由是： 。 熔化 低 干冰升华 见解析 课堂练习 解：（1）液态酸奶变成固态的酸奶冰淇淋，这符合物态变化中液态到固态的转变，这种物态变化称为凝固。 （2）[1]在实验中，冰块从固态变为液态，这是熔化。 [2]盐水冰块能让液态酸奶达到凝固点变成冰淇淋，说明它在较低温度就能熔化吸热，所以其熔点比普通冰低。 （3）把可食用干冰倒入液态酸奶中，干冰是固态二氧化碳，干冰会直接由固态变为气态二氧化碳，这个过程叫升华，所以气泡中的主要物质二氧化碳是干冰升华形成的。 （4）小明认为方案二最佳，理由是：干冰是固态二氧化碳，常温下可直接升华变为气态，升华过程吸热，能使周围温度迅速降低，且干冰升华后变为气体，不会像冰熔化后有残留的水，也不会像液氮使用过程中需要特殊的喷入设备等，操作相对简单，能使酸奶快速均匀地变成冰淇淋 。 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf58.46.101 $