跨学科实践：对冰箱中热现象的探究（培优教学课件）物理苏科版2024八年级上册

江苏凤凰科学技术出版社 第四章 物态变化 云、雨、露、雾，冰、霜、雪、雹， 姿态万千， 你可知道， 它们都是我们小水滴的“化身”。 我们千变万化， 不断循环， 与自然生态和人类生活息息相关。 其他物质也有状态的变化吗？ 变化的规律是什么？ 跨学科实践： 对冰箱中热现象的探究 八年级上册•苏科版（2024） 一、任务与要求 二、交流与评价 三、 提升训练 学习内容 学习目标 在实验与制作中培养严谨观察、实事求是的科学态度，提升团队合作与问题解决能力。 情感态度与价值观 明确冰箱制冷过程中涉及的物态变化，理解制冷剂的工作机制。 知识与技能 通过制作冻豆腐、冰淇淋的实践，观察物态变化过程，归纳现象与规律的关联。 过程与方法 1. 会识别冰箱中物态现象，并会所学知识解释原因。​ 2. 通过实验测量与数据分析，理解冰箱内温度分布特点及热传递过程。 教学重点 1. 理解冰箱制冷原理与物态变化、热传递知识，建立宏观现象与微观能量转移的联系。​ 2. 跨学科整合物理、生物知识，解释 “低温保鲜” 的双重机制。 教学难点 重难点 4 导入新课 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？ 一、任务与要求 跨学科实践：对冰箱中热现象的探究 1. 制作冻豆腐 【制作】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。 任务一、制作冻豆腐和冰淇淋 切开冻豆腐 视频：制作冻豆腐 问题1： （1）与普通豆腐相比，冻豆腐发生了什么变化？ 提示：冻豆腐在制作过程中，‌豆腐中的水在低温条件下凝固成冰，‌由于水结冰后密度变小，‌导致体积变大，‌因此冻豆腐的体积相比普通豆腐会有所增大。‌ 任务一、制作冻豆腐和冰淇淋 任务一、制作冻豆腐和冰淇淋 问题2： （2）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。 提示：当冻豆腐解冻后切开观察，‌可以发现其内部疏松多孔。‌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；待豆腐解冻后，小冰晶熔化为水，就留下了很多小孔。 问题3：烹调后观察并品尝，说说它与普通豆腐有何不同。‌ 提示：冻豆腐烹饪时更容易入味，特有的蜂窝状孔洞像吸水海绵一样将菜肴中的汤汁吸入，‌使得冻豆腐在烹饪时能够吸收更多的汤汁，‌增加了其口感和风味。‌ 任务一、制作冻豆腐和冰淇淋 2. 制作冰淇淋 材料准备 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。 制作过程 （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。 冰淇淋 （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。 （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。 任务一、制作冻豆腐和冰淇淋 【观察】观察物质前后的状态变化及原因分析 蛋黄和鲜奶都是液体，放到冰箱冷冻室内遇冷放热会凝固成固态的冰淇淋。说明液体温度降到一定程度，就会凝固成固体。 视频：制作冰激凌 任务一、制作冻豆腐和冰淇淋 任务一、制作冻豆腐和冰淇淋 【例1】新鲜豆腐的内部有无数的小孔，这些小孔大小不一，有的互相连通，有的闭合成一个个小“容器”。这些小孔里面都充满了水分，一般物体都具有热胀冷缩的性质，但水在0~4℃之间却具有反膨胀特性——热缩冷胀，4℃时，水的密度最大（1.00g/cm3）：到0℃时，结成了冰，它的体积比常温时水的体积要大10%左右，温度再降低，冰的体积几乎不再变化。当豆腐的温度降到0℃以下时，里面的水分结成冰，原来的小孔便被冰撑大了，等到冰化成水从豆腐里跑掉以后，留下了数不清的海绵状孔洞（如图所示）。 任务一、制作冻豆腐和冰淇淋 （1）冻豆腐里有许多小孔，这是由于豆腐里的水先            后           形成的； （2）在密闭环境中，从新鲜豆腐到冻豆腐，其质量            ； （3）10℃的水在降温至﹣10℃的过程中，它的密度随时间变化图像正确的是            。 凝固 熔化 不变 D 【操作】 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）。 可以多次测量上中下层的温度，取平均值比较，避免出现偶然性。 1. 探究冰箱内的温度分布有什么特点 任务二、探究冰箱内外的热环境 问题1：冰箱内的温度分布特点 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。 位置 冷藏室上部 温度/℃ 冷藏室中部 温度/℃ 冷藏室下部 温度/℃ 温度 7 6 3 观测结果： 任务二、探究冰箱内外的热环境 视频：冰箱温度设置 问题2：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 ①上层：上层比下层温度高，适合放置直接入口的食物。靠门处放熟食、酸奶、甜点等等，上层后壁处放置剩饭菜、剩豆制品、牛奶等，要用保鲜盒密封，避免交叉污染。 ②下层：靠门处放置短时间内会食用的蔬菜、水果，避免紧贴冰箱内壁，以免被冻坏。 ③下层：后壁处放置豆腐、袋装半成品肉类，适合放置没有烹调熟，但需低温保存的食品。 任务二、探究冰箱内外的热环境 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？ 2. 探究冰箱工作时外壳的温度分布特点 冰箱外部的红外照片 提示：由冰箱外部的红外照片(如右图)可知，冰箱侧面温度较高。冰箱是通过压缩机制冷达到低温效果的，压缩机工作时产生的热量通过这些散热管道传递出去，大部分冰箱的散热管道都是位于冰箱的两侧面的，所以冰箱侧面温度要比其他位置都高。 任务二、探究冰箱内外的热环境 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？ 提示：冰箱周围的温度会升高。 原因分析：这是因为冰箱在工作时，是靠制冷剂将冰箱内部的热量搬运到外部，也就是说，里面制得越冷，就等于出来的热越多，这其实等于温度没变，但压缩机运转，还需要消耗电能，电能转换成热能散失到周围，所以使冰箱周围的温度升高。与冰箱制冷不同的是，空调制冷是将热量排到室外，让室内感觉凉爽。 3. 探究冰箱内部低温对外部环境的影响 任务二、探究冰箱内外的热环境 4. 冰箱的构造和原理 液体制冷剂通过毛细管子进入冷冻室 液体制冷剂在冷冻室汽化吸热，降低冰箱内的温度 压缩机将制冷剂蒸汽压入冷凝管 蒸汽液化、放热，通过冰箱上的管子将热放出来。 制冷剂极易液化和汽化 任务二、探究冰箱内外的热环境 思考：如果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? 提示： (1)外部环境温度升高。 (2)过低的温度会使耗电量增加，导致能源浪费。 (3)冰箱和空调的制冷剂中通常含有氟利昂等化学物质，这些物质对臭氧层破坏极大，会对环境产生负面影响。 任务二、探究冰箱内外的热环境 任务二、探究冰箱内外的热环境 【例2】如图所示是电冰箱的工作原理图，制冷剂在电动压缩机的驱使下，在密封的管道内循环流动，将冰箱内的热量带到冰箱外，达到制冷的目的。请回答下列问题： (1)制冷剂会在冷凝器里发生        ，在冷冻室里发生         ，达到搬运热量的目的。（均选填一种物态变化名称） (2)制冷物质在冷凝器里发生的物态变化是通过         方法实现的，这一过程要         热。 (3)打开冰箱门，室内温度将会         。（选填“上升”、“下降”或“不变”）  液化  汽化 压缩体积 放 上升 【详解】（1）[1]制冷剂在电动压缩机的驱使下，在密封的管道内循环流动，制冷剂在冷凝器里被压缩，放出热量，由气态变为液态，即发生液化现象。 [2]制冷剂在冷冻室里吸收热量，由液态变为气态，即发生汽化现象，达到搬运热量的目的。 （2）[1][2]制冷剂在电动压缩机的驱使下，在密封的管道内循环流动，制冷剂在冷凝器里被压缩，放出热量，由气态变为液态，是通过压缩体积的方法来实现的，这一过程要放热。 （3）关闭冰箱门时，制冷剂将冰箱内的热量“搬送”到外部，可使室内温度上升；若打开冰箱门，制冷剂将冰箱内的热量“搬送”到外部，再将热量“搬运”到冰箱内部，不断循环，但室内的总内能并没有减少，所以，室内温度不会降低，但由于压缩机工作过程中消耗电能，一部分转化为内能，所以最终使室内温度有所上升。 任务二、探究冰箱内外的热环境 二、交流与评估 跨学科实践：对冰箱中热现象的探究 二、交流与评估 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。 三、提升训练 跨学科实践：对冰箱中热现象的探究 提升训练 1．小明同学在帮妈妈做家务时观察到：刚从冰箱取出的冻肉表面有白霜，放置一段时间后冻肉表面出现水珠。下列解释正确的是（    ） A．白霜是肉内水分渗出后凝固形成的，水珠是冰熔化后流出来的 B．白霜是空气中的水蒸气凝华形成的，水珠是冰吸热升华后液化形成的 C．白霜是外部水蒸气直接凝华形成的，水珠是空气中的水蒸气液化形成的 D．白霜是冰箱内的霜附着在肉上，水珠是肉解冻时内部水分渗出形成的 C 提升训练 2．小南将一杯水放入冰箱的冷冻室中，一段时间后，水凝固成冰，此过程中其温度随时间变化的关系图像是（　　） 【详解】将一杯水放入冰箱的冷冻室中，水放热，温度降低，凝固成冰，冰是晶体，所以水凝固过程中温度不变，故ABC不符合题意，D符合题意。 D 提升训练 3．《淮南子•天文训》中记载：“方诸见月，则津而为水”。意思是在温度很低并且有月亮的晚上，拿一个方诸（一种容器）放在露天环境下，容器中会结露水。下列现象中与此现象发生的物态变化相同的是（　　） A．冰箱冷冻室的内壁出现白霜 B．衣柜里防虫用的樟脑丸变小 C．冬天清晨的武胜大雾弥漫 D．春天到了，河面的冰逐渐消融 C 提升训练 4．炎热、干燥的夏天，在通风的地方放一盆水，盆里放两块高出水面的砖头，砖头上搁一只比盆小一点的篮子。篮子里放剩饭、剩菜，再把一个薄毛巾或纱布袋罩在篮子上，并使其边缘浸入水里，如图所示。用这种方法保存食物，是利用水在             （填物态变化名称）时        （填“吸热”或“放热”）来降低温度。把这个简易冰箱放在通风的地方，是为了           从而使饭菜可以保持更长的时间不变质。  汽化/蒸发  吸热 加快蒸发 提升训练 5．炎炎夏季，小明将一杯水放入冰箱的冷冻室里，经过一段时间后，杯中的水变成了冰块，这个过程发生的物态变化是         ；小明在可乐里加入冰块后能降低可乐的温度，这主要是因为冰块          （填物态变化名称）时会         （选填“吸收”或“放出”） 热量。 凝固 融化 吸收 八年级上册•苏科版（2024） 谢谢！ 一份耕耘，一份收获 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $