3.5 跨学科实践：探索厨房中的物态变化问题（教学设计）物理新教材人教版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦厨房中的物态变化，通过《煮饺子》等烹饪视频导入，引导学生关联已学的熔化、凝固、汽化等概念，以观察厨房现象为支架，搭建理论到实践的学习脉络。 以跨学科项目式学习为特色，通过观察分析（如“白气”成因）、设计改进方案（如煮饺子点水防破皮）等环节，培养科学探究能力，渗透安全与节能意识，落实科学态度与责任，助力学生提升问题解决能力，教师可直接参考视频与活动设计，高效开展实践教学。

第5节 跨学科实践：探索厨房中的物态变化问题（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 第5节 跨学科实践：探索厨房中的物态变化问题 教学 目标 物理观念 能从物理学的视角发现烹任过程中关于物态变化的问题，提出改进建议，作出科学的解释。形成物质宏观上通常呈现固、液、气三种状态，且彼此之间可以在一定条件下发生转化的物质观。 科学思维 经历运用物态变化规律优化烹任过程的学习活动，体会依据证据和逻辑进行科学推理与论证的科学思维方法。 科学探究 通过经历改进烹任过程的实践活动，发展设计方案、进行实验收集证据、解释、交流的实验探究能力，发展运用物态变化知识分析和解决问题的能力、动手实践的操作能力。 科学态度 与责任 通过改进烹任技巧、提高食物品质及烹任效率的过程，感受学习物理的乐趣，体验战胜困难、解决问题的喜悦，有乐于实践、热爱劳动、热爱生活的意识和敢于创新的精神。 教材 分析 本节是跨学科实践的内容，隶属于课程标准“跨学科实践”中的二级主题“物理学与日常生活”。课程标准关于这部分内容有三点要求：其一，能发现日常生活中与物理学有关的问题，提出解决方案。这就要求学生观察生活，参与日常家务劳动，感受哪些地方不合理，哪些地方有遗憾，哪些地方存在可以改进和创新的空间，从而发现问题，进而运用所学的物理知识提出解决问题的合理方案。其二，能运用所学知识分析日常生活中的安全问题，提出解决方案，践行安全与健康生活。应让学生通过对提出的解决方案的交流讨论和实践，认识到物理学的应用价值。其 三，能运用所学知识指导和规范个人行为，践行低碳生活，具有节能环保意识。 教材从项目提出、项目分析、项目实施、展示交流四个方面对本次跨学科实践提出了要求，并做了实践引领，引导学生运用物态变化知识思考烹饪过程中存在的问题，明确了提出解决方案的要求，为学生提升问题解决能力、实践能力提供了思路。 本节的重点是从物理学的视角对涉及物态变化的烹任过程中存在的问题提出优化建议。教师应引导学生从分析自己家厨房的烹饪过程中涉及的物态变化现象入手，进而从烹饪者的安全、烹饪效果及效率、节能等角度思考烹饪过程中存在的问题，并提出可行的解决方案。 学情分析 八年级学生正处于好奇心旺盛的青春期，对身边的生活现象充满探索欲，厨房作为他们日常熟悉的场景，很容易激发其探究兴趣。 在知识储备上，学生已经初步了解物质的三态基本属性，对熔化、凝固、汽化、液化等物态变化概念有基础认知，但大多停留在课本理论层面，缺乏将抽象概念与真实生活场景关联的能力，对物态变化发生的具体条件、伴随的能量转换规律理解不够深入。 在能力层面，学生具备基础的观察和简单实验操作能力，但普遍存在观察不够细致、难以捕捉物态变化过程细节的问题，部分学生还存在实验操作不规范、现象记录不完整的习惯，跨学科关联思考的意识较为薄弱。 同时不同学生的学习风格差异明显，部分学生偏好动手实操，部分学生更擅长逻辑推导，不少学生还容易把“白气”这类生活直观现象和课本里的气态概念混淆，容易出现认知偏差，需要通过生活化的实践引导帮他们打通理论与实践的壁垒。 教学重点 从物理学的视角对涉及物态变化的烹任过程中存在的问题提出优化建议。 教学难点 引导学生运用物态变化知识思考烹饪过程中存在的问题，明确提出解决方案的要求；对烹饪过程中发现的一些问题提出改进建议。 教学 器材 课件。包含视频资料：①视频欣赏—《煮饺子》；②视频欣赏—《物态变化中的“白气”》；③视频演示—《加盐对饺子的破皮是否有影响》；④视频演示—《点水能否降低饺子破皮的风险》；⑤视频欣赏—《冰冻大虾使油起火》。 教学过程 项目提出 【问题】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”。让我们一起走进厨房，感受下厨房烟火。播放常见的烹饪过程的视频，增强“项目”的带入感。 【任务】从物态变化的角度，结合烹饪要求审视烹饪过程，引导学生明确本次实践主题——综合运用物态变化的有关规律或相关参数优化烹饪过程。 项目分析 引导各学习小组明确研究目的、确定研究内容和研究方法、制订研究计划。 我们可以先观察厨房中都有哪些现象与物态变化有关，再分析这些现象中的物理问题。具体任务如下： 1. 观察厨房中的物态变化，分析这些物态变化对烹任的影响。 2. 从物理学的视角，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。 项目实施 1. 观察厨房中的物态变化，描述这些物态变化发生的条件、过程与结果。分析物态变化的有关规律或相关参数对烹饪的影响。 针对该任务，实践活动的侧重点应落在分析物态变化的有关规律或相关参数对烹饪的影响上。 （1）现以“煮饺子”为例说明项目实施的过程。 请把学生的观察结果写在表格中。下表记录了部分同学在煮饺子过程中观察到的现象和相应的物态变化。 厨房中的现象 涉及的物态变化与分析 为了煮熟饺子，需要持续烧水一段时间。 在烧水的过程中，需要不断加热，水沸腾后温度稳定在100℃，一些水会从液态变为气态的水蒸气，这是汽化现象。 水沸腾后，打开锅盖，会产生大量“白雾”。 水蒸气接触周围的冷空气或低温物品，会液化成小水滴。 冰箱中取出的饺子上面有很多的小冰晶。 空气中的水蒸气遇冷凝华成霜。 冰冻饺子在热水中吸收热量逐渐变软。 饺子上的冰逐渐熔化。 饺子煮一会后变的胖胖的。 饺子馅中的液体汽化。 将饺子捞出后又变瘦了。 饺子内部水蒸气遇冷液化成小水滴。 （2）在厨房中你还观察到哪些现象和相应的物态变化，请把你的观察结果写在表格中。 厨房中的现象 涉及的物态变化与分析 将面食放在水中煮，不会发黄、变焦；而放在食用油中炸，则会发黄、变焦，甚至炸糊。 水的沸点在标准大气压下是100℃，而油的沸点约280℃左右，放在油里的面食水分很快汽化，面食就会变干变黄甚至变焦。 烧水时，紧靠壶嘴的地方看不到“白气”，而在壶嘴上方一段距离处才能看到“白气”呢？ 紧靠壶嘴的地方温度较高，从壶嘴喷出来的水蒸气不能液化，随着水蒸气逐渐上升，空中的温度降低，温度高的水蒸气放热液化成小水滴，即为看到的“白气”。 炒糖色的好坏是烹饪的一种技巧，当锅中的油温合适时，倒入白糖。 糖的熔点低于油的沸点，糖在热油中发生熔化⁠，然后加入食材翻炒，这样会给食材表面涂上一层美丽的色泽，使食物更加鲜美。 用砂锅煮食物时，砂锅离开炉灶后锅内的汤能继续沸腾。 原因是砂锅与炉火直接接触，其温度会高于水的沸点，当砂锅离开炉火后，锅内的汤能继续吸收热量。 将冰冻食品直接放进热油中，‌会将油喷出甚至产生火球。 当冷冻食品被放入热油中时，‌食品上的冰会迅速受热并汽化，‌形成水蒸气。‌这个过程会导致气体膨胀，‌从而将油锅中的油粒带出，‌形成油滴。‌这些油滴在接触到锅下的明火时，‌会立即燃烧。 新鲜蔬菜用保鲜膜包裹后放入冰箱冷藏室。 新鲜蔬菜用保鲜膜包裹后放入冰箱冷藏室，降低了温度和表面空气流动速度，减慢蔬菜上水分的蒸发，蔬菜不易变蔫。　 冰箱冷冻室取出的冻肉上出现一层白霜。 是水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶。 冰箱冷藏室取的鸡蛋在空气中，鸡蛋表面出现小水滴。 冰箱冷藏室取的鸡蛋温度很低，空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴附着在鸡蛋表面。 2. 从物理学的视角找出这些现象对烹饪过程的影响，对烹饪中可能存在的向题提出具体的改进建议。 要求学生进一步说明这些改进建议是怎样进一步优化烹任过程或解决安全隐患的，并解释这些建议的科学依据。 下面以4个问题为例进行分析。参考视频《煮饺子》。 （1）同学在煮饺子过程中，水沸腾后为什么将它调成小火? （2）视频中男同学在煮饺子的过程中被水蒸汽烫伤了，为什么100℃的水蒸气烫伤比100℃的水烫伤更严重呢?应该怎样改进呢？ （3）视频中女同学煮的饺子出现了破皮儿的现象。分析破皮的原因可能有哪些呢?通过对比女同学和男同学不同煮饺子的方法，猜想一下，用什么烹饪方法可能会降低饺子破皮的风险? （4）有哪些需要注意的安全隐患问题？ 【师生分析归纳】 （1）水在沸腾后温度保持不变，继续使用大火力只会加速水的汽化，浪费水和燃料。因此，在水沸腾后，应将大火改为小火。 （2）由于100℃的水蒸气变成同温度的热水时发生液化，液化时要放出大量的热，所以锅中冒出的水蒸气造成的烫伤要比热水烫伤更严重。 改进建议：如图所示，打开锅盖时，将锅盖远离人体的一侧抬高，靠近人体的一侧放低一些，使水蒸气冲出远离人体的侧。 （3）视频中女同学煮的饺子出现了破皮儿的现象。分析可能的原因：皮太薄，或没捏严，皮冻裂；馅内液体太多，汽化速度太快撑破饺子；沸腾后，饺子翻腾，相互摩擦。 加盐能降低冰的熔点，能让冻饺子提前熔化，但是加盐对饺子破皮儿的影响不大。加盐可以增加底味，让饺子更加美味。 对比两位同学不同煮饺子的方法，发现点水可以有效降低饺子破皮儿的风险。原因： ①当锅里的水沸腾后，向锅里加凉水，可以降低水的温度，水的温度无法达到沸点，停止沸腾，这样避免了饺子相互碰撞和摩擦，大大降低了破皮的风险。 ②水的温度降低，相同时间内饺子皮内的液体吸热会变少，导致液体汽化速度减慢，相同时间内饺子皮膨胀程度会降低，降低了破皮风险。 （5）需要注意的安全隐患问题 ①由于锅中冒出的水蒸气造成的烫伤要比热水烫伤更严重。因此，在水煮沸时，若要揭开锅盖须注意避开水蒸气，以免烫伤。 拿刚出锅的热馒头时可以手上沾点凉水避免烫伤。因为热馒头接触到手上的凉水时，凉水迅速汽化吸收了手上的很多热量。 ②保护锅与壶的安全 水的沸点在标准气压下是100℃，铝的熔点约600℃，用铝锅或壶烧水时，只要水未烧干，锅内壁温度保持在100℃左右，锅的温度不会超过100℃很多，达不到铝的熔点，是安全的。普通煤气灶火焰的温度可达800℃左右，若铝锅不装水放在火上烧或或锅里的水烧干，则锅的温度上升会很快达到铝的熔点，铝锅就会被烧坏。 ③关于溅油的安全问题 溅油在烹任过程中非常常见，也非常危险，飞溅出的高温油滴如果溅到皮肤上就会引起严重的烫伤，如果遇到明火，可能会引起火灾，同学们一定要小心。 改进建议：冷冻食品解冻后再下热油锅；炒菜前要控干水分；不要等油温过高再放食材。 3. 选择一个改进建议，在家人的帮助下，在厨房中进行实际操作，检验效果。 操作时要记录实施过程中的观察结果和有关数据， 包括必要的调整措施和遇到的问题。分析实施改进建议后的结果，并与初始情况进行比较，看看改进建议是否有效。 学生观看视频——《对一个项目实施改进建议》。指出该同学通过对水煮蛋的改进，找到了更加省时，省水，节能的烹任方式。 厨房中还有很多可改进的项目等待同学们的发现，并去实施。 展示交流 整理汇总自己的发现、所学到的知识以及提出的改进建议，用幻灯片、海报或视频记录等形式汇报。也可以通过辩论、角色扮演、烹饪比赛等形式进行交流，并互相评价，共同提高。 巩固练习 1．同学们在家开展跨学科实践活动“探索厨房中的物态变化问题”时，认真观察厨房里的物理现象，总结出了下列说法，其中正确的是（　　） A．锅盖上方的“白气”是水蒸气 B．用电饭锅煮饭时，饭煮好了锅里的水减少了，这是升华现象 C．把一块新鲜肉放入冰箱冷冻几天后取出，发现它表面有霜，这是水蒸气凝华形成的 D．食物油炸比水煮熟得更快，是由于油的沸点比水的沸点低 【答案】C 【详解】A．锅盖上方的“白气”是锅里冒出的温度较高的水蒸气遇冷液化成的液态的小水滴，故A错误； B．用电饭锅煮饭时，饭煮好了锅里的水减少了，这是水由液态变为气态的过程，属于汽化现象，故B错误； C．把一块新鲜肉放入冰箱冷冻几天后取出，发现它表面有霜，这是水蒸气遇冷形成的小冰晶，属于凝华现象，故C正确； D．食物油的沸点一般在200℃以上，比水的沸点高，因此食物油炸比水煮熟得更快，故D错误。 故选C。 2．在“探索厨房中的物态变化问题”跨学科实践活动中，某同学在家和父母一起煮饺子，针对观察到的现象，下列说法正确的是（　　） A．冰冻水饺放到热水中变软是液化现象 B．煮饺子时，当水沸腾后仍然用大火加热，可以使饺子更快煮熟 C．水沸腾后打开锅盖，锅内水蒸气液化产生大量“白雾” D．锅中冒出的水蒸气造成的烫伤要比热水烫伤更严重，因为水蒸气液化吸热 【答案】C 【详解】A．冰冻水饺放到热水中变软，是冻饺子中的冰熔化为水，是熔化现象，故A错误； B．煮饺子时，当水沸腾后，温度不再上升，仍然用大火加热，也不可以使饺子更快煮熟，故B错误； C．水沸腾后打开锅盖，锅内水蒸气上升过程中遇冷会液化变为水珠，即“白雾”，故C正确； D．锅中冒出的水蒸气造成的烫伤要比热水烫伤更严重，因水蒸气液化放热，故D错误。 故选C。 3．张湾区某学校开展《探索厨房里的物态变化》活动，小明在厨房中发现：壶里的水烧开以后，壶嘴上方冒出一团团“白气”，如图甲所示。通过晚上烧水，他还发现，不同的天气里，壶嘴冒出的“白气”的浓度不同。以下说法中正确的是（　　） A．“白气”是水蒸气。 B．22号晚上厨房温度较高 C．“白气”是水蒸气凝结成的小雾滴 D．壶嘴部分没有“白气”，是因为壶内的气体把“白气”吹散了 【答案】C 【详解】A．水蒸气是无色、无味、看不见也摸不着的气体，而“白气”实际上是水蒸气遇冷后凝结成的小水滴，这些小水滴聚集在一起形成了我们看到的“白气”，故A错误； B．不同的天气里，壶嘴冒出的“白气”的浓度不同。一般来说，温度较低的天气里，“白气”会更明显，因为水蒸气在遇冷时更容易凝结成小水滴。而温度较高的天气里，水蒸气不易凝结，所以“白气”会相对较少。由图知，22号晚上厨房壶嘴冒出的“白气”较多，22号晚上厨房温度较低，故B错误； C．“白气”实际上是水蒸气遇冷后凝结成的小水滴，也就是小雾滴，故C正确； D．壶嘴部分没有“白气”，并不是因为壶内的气体把“白气”吹散了，而是因为壶嘴部分的温度较高，水蒸气在这里不易凝结成小水滴。因此，我们看不到“白气”，故D错误。 故选C。 4．厨房中蕴含着很多的物态变化问题，如用水壶烧水时壶嘴所冒的“白气”（如图），实际上是________现象（填物态变化名称）；寒冷的冬天，洗涤沾有动物油污的碗或盘子，用温度较高的热水洗涤效果特别好，这是由于水温超过了油污的________，而使油污熔化的缘故。 【答案】 液化 熔点 【详解】用水壶烧水时壶嘴所冒的“白气”是温度较高的水蒸气遇冷液化形成的小水滴。 水温超过油污的熔点，会使油污由固态变为液态，发生了熔化，因此寒冷的冬天，洗涤沾满油污的碗或盘子时，用温度较高的热水效果特别好。 5．探索厨房中的物态变化问题实践： （1）北方的冬天，人们常常在菜窖中放几桶水，防止菜窖中蔬菜被冻坏，这是因为水在凝固过程中要______热； （2）炒菜时，一般要把油烧热，如果此时向锅加一点水，往往会发生油水飞溅，这是因为油和水的___________不同促成的（选填：“熔点”、“凝固点”或“沸点”）； （3）夏天，从冰箱的冷冻柜里拿出来的食物，不一会儿，可以看到在食物上有很多水珠，这种现象是_________（填物态变化）。 【答案】（1）放；（2）沸点；（3）液化 【详解】（1）北方的冬天，人们常常在菜窖中放几桶水，这是因为水在凝固过程中要放热，使菜窖中的温度不至于过低，防止菜窖中蔬菜被冻坏。 （2）烧热的油锅里掉入几滴水，水的密度比油大，水会下沉，而油的沸点较高，沸腾的油锅中温度甚至会超过200摄氏度，远高于水的沸点，此时水迅速汽化，并将油滴溅出。 （3）从冰箱的冷冻柜里拿出来的食物温度较低，室内空气中的水蒸气遇冷，放热液化形成液态小水滴，于是看到在食物上有很多水珠。 6．厨房里处处都有物态变化（本题除选填外，其他空只填物态变化的名称）。 （1）人们的饮用水约70%来自于固体冰川________形成的淡水，图甲是水壶烧水的情景，水沸腾时，水中会出现大量气泡，且气泡在上升过程中体积________（选填：“变大”、“变小”或“不变”），此时气泡内是________（选填：“水蒸气”或“空气”），壶嘴上方的“白气”是水蒸气_________形成的； （2）图乙是从冰箱冷冻室里拿出的一块冻肉，过一会儿看到其表面有一层“白霜”，这是一种________现象；用湿手触摸片刻会感觉手指被“黏”住了，这是因为手上的水________的原因； （3）没有什么烦恼是一顿火锅解决不了的，光滑细嫩的冻豆腐（图丙）涮火锅必备，它经冷冻再解冻以后，会出现许多小孔，小孔产生的原因是豆腐里的水________（选填“先凝固后汽化”、“先汽化后凝华”或“先凝固后熔化”）而形成的。此时，端上来的一盆海鲜，仙雾缭绕美轮美奂，如图丁所示，这是利用干冰_______吸热。 【答案】（1）熔化；变大；水蒸气；液化；（2）凝华；凝固；（3）先凝固后熔化；升华 【详解】（1）冰川变成水是固态变成液态，是熔化过程。水沸腾时，水中会出现大量气泡，该气泡是水蒸气泡，气泡在上升过程中受到水的压强减小，体积变大。水壶烧水时的“白气”是水先汽化后液化形成的小水滴。 （2）从冰箱冷冻室里拿出一块冻肉，空气中温度较高的水蒸气遇到温度较低的冻肉凝结成小冰晶，形成霜。 触摸片刻会感觉手指被“黏”住了，这是因为冻肉上的冰遇热熔化成水后又凝固把手和肉粘在一起的缘故。 （3）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。 干冰升华吸热，使周围温度降低，空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴就是看到的“雾”。 板书设计 第5节 跨学科实践：探索厨房中的物态变化问题 一、项目提出：厨房是物态变化的“实验室”。 二、项目分析：观察并分析厨房中的物态变化；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；实施改进建议，并评估其效果。 三、项目实施：观察厨房中物态变化现象；进行物态变化分析；优化烹任过程或解决安全隐患。 四、展示交流：整理汇总自己的发现、学到的知识及改进建议。 课堂总结 第5节 跨学科实践：制作隔音房间模型 作业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $