13.3探究：汽化与液化（教学课件）物理新教材沪科版九年级全一册

该初中物理课件聚焦“汽化与液化”核心知识点，通过“雾都重庆”的生活问题导入，围绕汽化（蒸发、沸腾）和液化展开，结合水沸腾实验视频、纸锅烧水探究及对比表格，构建从现象到本质的知识支架。 其亮点是以科学探究为主线，通过实验操作、现象分析培养科学思维，联系屠呦呦提取青蒿素等典例强化物理观念，融入气体液化史话渗透科学态度，帮助学生理解知识应用，助力教师提升教学效率。

物理九年级上册 •沪科版 第十三章 温度与物态变化 第3节 汽化与液化 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道什么是汽化、液化；区分汽化两种方式；掌握沸腾特点、沸点、沸腾条件；知道蒸发快慢的影响因素，以及蒸发制冷在生活中的应用；了解液化的方法，能解释生活中的液化现象。 02 科学思维 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；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；通过探究影响蒸发快慢的因素，进一步认识控制变量法的运用。 03 科学探究 能完成“探究水在沸腾前后温度变化的特点”的实验，能根据实验数据及图像得出结论，能按要求完成实验报告；能利用控制变量法设计简单实验，探究影响蒸发快慢的因素。 04 科学态度与责任 如实记录原始实验数据，养成定量测量严谨习惯；结合降温制冷、液化石油气、秋冬雾露等实例，体会汽化液化在生活、工业中的实用价值。 教学重难点 教学难点 教学重点 1、掌握沸腾实验操作、沸腾的特点及条件、沸点与气压的关系。 2、影响蒸发快慢的因素,以及蒸发制冷的实际应用。 3、汽化与液化的概念及吸放热规律应用。 1、辨析沸腾和蒸发的异同,掌握液体沸腾的条件。 2、正确辨别看不见的水蒸气和看得见的“白气”。 3、理解沸腾时持续吸热、温度不变的微观本质。 4、深入理解并应用沸点与气压的关系。 课堂引入-雾都重庆 思考： （1）同学们，重庆为什么被称为“雾都”？雾是怎么来的？（2）刚出炉的包子冒出的“白气”，是气体还是液体？（3）夏天路面洒水后，为什么会感觉凉快？ 知识点1 汽化与液化 知识点1 汽化与液化 液化：物质从气态变为液态的过程称为液化 汽化：物质从液态变为气态的过程称为汽化。 条件：吸热 条件：放热 湿衣服晒干 雪糕冒白气 汤慢慢变少 冰镇的饮料“冒汗” 物态变化 液态→气态 液态→气态 气态→液态 气态→液态 汽化有两种形式：蒸发和沸腾 典例分析 例1 下列情景中，其包含的物态变化属于液化的是（　　） A． 秋天枝头挂满白霜 B．湿裤子晾干 C．冬天户外的人呼出“白气” D．钢水浇铸得到钢件 C 典例分析 例2 夏天新鲜的蔬菜水果容易萎蔫，这主要是由于蔬菜水果中的水发生了（ ） A．汽化 B．液化 C．凝固 D．熔化 A 知识点2 沸腾 2、实验探究：探究水在沸腾前后温度变化的特点 【探究目的】 （1）观察水沸腾时出现的现象。 （2）研究水在沸腾前后温度变化的特点。 【实验器材】 酒精灯、烧杯、温度计、铁架台、有孔的盖子、陶土网和秒表。 【实验设计】 实验装置如图 13—21 所示。将水加热至沸腾，观察水在沸腾前后的温度变化和现象。 【播放视频】——《探究水沸腾时温度变化的规律》 2、实验探究：探究水在沸腾前后温度变化的特点 【实验结论】 （1）沸腾前，对水加热，水的温度不断升高；烧杯底部有气泡产生，气泡在上升过程中体积逐渐变小，直至消失。如图所示。 沸腾时，对水加热，水的温度保持不变；烧杯内有大量的气泡产生，气泡在上升过程中体积逐渐变大，到达水面破裂，水的内部和表面同时发生剧烈的汽化现象。如图所示。 （2）水在沸腾前，吸热、温度不断升高；水在沸腾时，吸热、温度保持不变。 沸腾的条件：达到一定温度，持续吸热 2、实验探究：探究水在沸腾前后温度变化的特点 【实验步骤】 （1）按照图 13—21 安装好器材，向烧杯中倒入适量的水。 （2）点燃酒精灯加热水，观察烧杯中水的状态变化情况和温度计示数的变化。当水温接近 90℃时，每隔0.5 min 将水的温度记录在设计的表格中，直到水持续沸腾几分钟为止。 （3）根据记录的数据，在坐标纸上以温度为纵坐标、时间为横坐标建立坐标系，并在坐标系中描出各点，再将这些点用平滑曲线连接起来。 【播放视频】——《探究水沸腾时温度变化的规律》 达到100℃，开始沸腾 沸腾过程，持续吸热，温度不变 2、实验探究：探究水在沸腾前后温度变化的特点 【反思交流】 （1）水在沸腾过程中需要吸收热量吗？为什么？ 水沸腾过程中需要吸收热量，一旦撤去酒精灯，过一会儿，沸腾就停止了。 液体在沸腾过程中，大量分子会挣脱周围分子的引力而飞出，若要使沸腾过程继续，必须对液体继续加热，以便更多的分子飞出（图13—24）。在沸腾过程中，来自外界的热量为分子挣脱引力提供了能量，但无多余能量使液体温度升高。 （2）观察烧杯盖子上是否有小水滴，思考它们是从哪里来的。 水沸腾后变成水蒸气，水蒸气遇到温度较低的盖子就变成了小水滴（液化现象）。 2、实验探究：探究水在沸腾前后温度变化的特点 【反思交流】 （3）用纸杯代替烧杯做此实验，能使纸杯中的水沸腾吗？ 纸杯中的水能够沸腾，沸腾过程，水持续吸收纸杯的热量，且温度不变，纸杯达不到着火点（纸的着火点183℃），不会被点燃。 （4）缩短加热时间的方法： ①提高水的初温；②减少实验的水量；③调大酒精灯火焰，并用外焰加热；④在烧杯上加带小孔的盖子，以减少热损失。 （5）撤去酒精灯后，水不会立即停止沸腾的原因 铁圈和石棉网有余温，温度高于水的沸点，水可以持续吸热。 （6）实验中收集多组数据的目的：寻找普遍规律 【播放视频】——《纸锅烧水》 水在沸腾过程中，虽然继续吸热，但它的温度保持不变，这个温度叫做沸点。 沸点 不同液体沸腾时的温度不同 在水中放些盐或糖，沸点会升高 在水中加入酒精，则沸点会降低 海拔高的地方由于气压低，水的沸点会随之变低。 通常，地势每升高 1 000 m，水的沸点就降低约 3℃。 在珠穆朗玛峰上，开水的水温大约为 73.5℃。 物质的沸点在不同条件下也会发生变化。 沸腾的条件：温度达到沸点，持续吸热 沸腾的特点：持续吸热，温度不变 2、实验探究：探究水在沸腾前后温度变化的特点 典例分析 例3 已知氧的沸点是-183℃，氮的沸点是-196℃，氦的沸点是-268℃，利用液化空气提取这些气体，当温度升高，液态空气蒸发时，首先分离出来的气体是( ) A．氧 B．氮 C．氦 D．不能分离这些气体 C 氦的沸点最低，氦最先沸腾从液化的空气中分离出来 典例分析 例4 如图所示，是某同学的实验示意图。他在一个敞口玻璃瓶甲中放入适量的水，使它能够浮在水槽当中，他将另一个与玻璃瓶甲相同的空玻璃瓶乙的瓶口朝下，随后将其按入槽内水中，并固定它的位置保持不动，在一个标准大气压下，用酒精灯对槽内的水进行加热，直到槽内的水沸腾时。下列关于甲、乙两瓶中的水描述正确的是（　　） A．甲、乙两瓶的中水温度都达不到 B．甲瓶中的水能沸腾，乙瓶中的水不能沸腾 C．甲瓶中的水不能沸腾，乙瓶中的水能沸腾 D．甲、乙瓶中的水都不能沸腾 D 当甲、乙两瓶中的水温度都达到100℃后，甲、乙两瓶中的水均无法吸收到热量 典例分析 例5 在有一种粘木头用的胶是将胶粒熔化并继续加热至100℃左右制成的，温度再高胶就会被熬糊从而失去粘性。如图甲所示，聪明的木工师傅利用夹层中装水的双层锅熬胶解决了上述问题。小雯用图乙的装置，探究水沸腾前后温度变化的特点，来解开其中的奥秘。 实验思路：将水加热并每隔一段时间测量一次水温，了解水沸腾前后温度变化的特点。 实验过程： (1)组装图乙的实验装置时，合理的顺序是_______________（填序号）。 ①温度计    ②装水的烧杯    ③陶土网    ④酒精灯 (2)温度计刚放入热水中时，表面变得模糊不清，看不清示数。这是因为水蒸气会在温度较低的温度计表面_______________形成小水珠（填物态变化名称）。 (3)加热过程中，某时刻温度计示数如图丙，水温为_______________℃。 (4)小雯和小静分别根据实验数据绘制出温度随时间变化的曲线Ⅰ和Ⅱ，如图丁所示： ①沸腾前Ⅰ、Ⅱ两条图线不重合的原因是水的_______________不同； ②由图像可知水沸腾时的温度特点是_____________________，除此之外，还可获取的信息有_______________。（写出一种即可） (5)总结水沸腾前后温度变化的特点，可知夹层中装水的双层锅不会把胶熬糊的原因是：______________________________________________________________________ ④③②① 液化 97 初温 持续吸收热量，但温度保持不变 水的沸点为98℃ 水沸腾后，持续吸热但温度保持不变，这样胶的温度最高只能达到水的沸点，不会被熬糊 知识点3 蒸发 知识点2 蒸发 在任何温度下，只发生在液体表面的缓慢的汽化现象。 蒸发是汽化的另一种形式。 蒸发 洒水的路面慢慢变干 水的温度虽然没有达到沸点，但是水也发生了汽化，变成了气体 知识点2 蒸发 液体蒸发的快慢与液体的表面积、液体温度和表面空气流动速度有关。 液体温度越高、表面积越大、表面空气流动越快，其蒸发就越快；反之，蒸发越慢。 蒸发快慢影响因素 观察以下情形，比较蒸发快慢： 衣服展开干得快 太阳底下干得快 通风处干得快 应用 1、蒸发吸热，有降温制冷的作用 2、减慢蒸发，保鲜 3、萃取法，提取有效物质 蒸发与沸腾的比较 蒸发 沸腾 相同点 不同点 发生部位 程度 现象 温度条件   温度变化 只在液体表面发生 在液体表面和内部同时发生 缓慢 剧烈 不容易观察到 迅速产生大量气泡 在任何温度下 在一定温度（沸点）下 使自身和周围物体温度降低，有制冷作用 需要从外界吸热，温度等于沸点，且保持不变 都是汽化现象且要吸热 典例分析 例6 为控制疟疾疫情，中国首位诺贝尔生理学或医学奖获得者屠呦呦及其团队尝试用加热青蒿水溶液的方法使其沸腾，从而去除水分以提取药物，但提取效果并不理想，她猜想：可能在高温的情况下药物被破坏掉了。对此，可采用的方法是（　　） A．用微火加热使溶液慢慢沸腾 B．用旺火加热缩短沸腾的时间 C．用沸点比水低的酒精作溶剂加热提取 D．用沸点比水高的煤油作溶剂加热提取 A．萘是非晶体 B．BC段萘为固态 C．萘的凝固点是80°C D．萘的凝固过程需要吸热 C 典例分析 例7 在图所示的生活现象中，主要是为了加快水分蒸发的是（　　） A C． D. 将小麦在阳光下晾晒 培育小苗时盖上地膜 蔬菜在冷藏保鲜柜展示 给果树剪掉多 A． B. 典例分析 例8实验小组在探究“影响液体蒸发快慢的因素”时，在相同的玻璃板上各滴一滴质量相同的水，进行如图所示的实验探究。 (1)同学们在图甲、丁两次实验中，观察到图丁实验中玻璃板上的水先蒸发完，由此可知水表面的空气流动越快，水蒸发得越___________； (2)图甲、乙两次实验中，图乙的水先蒸发完，由此可知，水的___________越大，水蒸发得越快。这种常见的实验研究方法叫做___________法； (3)分析比较图___________两次实验可以探究水蒸发快慢与温度的关系。 快 表面积 控制变量 甲、丙 知识点4 液化 知识点3 液化 物质从气态变为液态的过程称为液化。 液化放热 液化 方式 降低温度 压缩气体体积 水蒸气烫伤比开水还严重，正是因为水蒸气液化时要放热，大家一定要注意安全。 液化是汽化的相反过程。 学科综合 气体液化的探索 1823年，法拉第通过加压冷却的方式首次液化氯气 英国法拉第（1791-1867） 英国汤姆森（1824-1907） 1852年，汤姆森（也叫开尔文）提出绝对零度和焦耳发现了焦耳-汤姆森效应，气体通过节流装置时，由于压力骤降而引起温度变化的现象 1895年，德国的卡尔·冯·林德 和英国的威廉·汉普森，分别独立发明了利用焦耳-汤姆逊效应的林德-汉普逊循环，实现了空气的连续大规模液化. 德国林德（1842-1934） 苏格兰杜瓦（1842-1923） 杜瓦于1892年发明了杜瓦瓶——这种双层真空镀银的容器是如今常见的保温瓶的前身。1898年成功获得了约20毫升的液氢。 荷兰昂内斯（1853-1926） 1908年昂内斯在低温实验室，他提前制备了大量液氢、液态空气等作为预冷剂（-253℃），完成了对氦气的液化，昂内斯因此荣获1913年诺贝尔物理学奖。 常见的液化现象 典例分析 例9 在标准大气压下，小东同学根据表中所提供的几种晶体的熔点和几种液体的沸点，进行了如下推断，其中正确的是（    ） B 物质 熔点/℃ 物质 沸点/℃ 铜 1083 液态氧 -183 铁 1538 液态氮 -196 固态酒精 -117 酒精 78 固态水银 -39 水 100 A．-110℃的酒精是固态 B．可以将铜块放到铁制容器中熔化 C．当把空气（主要是氮气和氧气）逐渐降温时，氮气会比氧气更早液化 D．在-45℃的寒冷地区，可以用水银温度计测气温 典例分析 例10 如图所示是一款疗伤喷雾剂，装瓶时采用______（填“降低温度”或“压缩体积”）的方法使气态的氯乙烷烧在常温下液化成液态装瓶的；使用时对准人的疼痛处喷射，液态的氯乙烷在皮肤表面迅速______（填物态变化名称）使受伤部位的温度降低，皮肤血管收缩，起到镇痛的作用。 压缩体积 汽化 典例分析 例11 (1)如图在注射器中吸入少量的液态乙醚，用橡皮帽把注射器的小孔堵住，__________（选填“拉动活塞”或“推动活塞”），液态乙醚会消失，接下来活塞向相反的方向运动， 会看到注射器中又出现了液态乙醚， 这表明用__________的方法可以使气体液化。 (2)小明为了验证液化放热设计了如图所示实验装置，在烧瓶中倒入适量的水，在两个相同的试管中装入水，且水量_____，水的初温_____。加热烧瓶，将瓶中沸腾时产生的水蒸气直接通入甲试管中，水蒸气在其中几乎全部液化，待甲试管中的水面上升一段高度后，停止通入水蒸气，测出此时甲试管中水的温度为t1，将烧瓶内的开水直接通入乙试管中直至与甲试管中水面_____，摇匀后测出乙试管中水温为t2，若t1_____t2（选填“>”、“<”或“=”），则说明水蒸气液化放热。 拉动活塞 压缩体积 相等 相同 相平 > 典例分析 例12 吃完团圆饭，小深和小圳去深圳前海冰雪世界游玩。如图，小圳从滑雪场出来时，发现眼镜上蒙上了一层“白雾”。小圳回想起前两天坐车去珠海时，车内开着冷气，汽车前挡风玻璃上凝结水雾干扰驾驶员视线，影响驾驶安全。以下分析正确的是（   ） A．将车内空调温度调低一些可以缓解这种现象 B．起雾过程需要吸热 C．雾消失时发生的物态变化是液化 D．水雾出现在车外一侧 D 液化与汽化的比较 前后状态变化 吸、放热情况 方式或方法 汽化 液化 液态→气态 气态→液态 吸热 蒸发或沸腾 放热 降低温度或压缩体积 典例分析 例13 如图甲为海昏侯墓出土的青铜蒸煮器，它的出现印证了蒸馏技术确实源于古代中国；如图乙为青铜蒸煮器的剖面简图；如图丙，若想获得度数较高（酒精含量更高）的酒，可以利用水浴法进行提纯。结合甲乙丙图可知，这一技术主要涉及的物态变化是（　　） A．汽化和熔化 B．汽化和液化 C．升华和熔化 D．升华和液化 B 【详解】提纯酒精的过程中，水浴加热时，酒精沸点低于水，液态酒精先受热变为气态，这个过程属于汽化；气态酒精上升后遇到上方低温环境，再变为液态酒精，这个过程属于液化，最终分离得到酒精含量更高的酒，因此主要涉及的物态变化是汽化和液化。 典例分析 例14 热管是一根密封的抽掉空气的金属管，管壳外面衬了一层多孔材料（称为吸收芯），管内装有易蒸发的物质（如酒精）循环流动，如图所示。当图中热端温度比冷端高得多时，热管由热端向冷端传热依靠的主要过程是（     ） A．热端汽化吸热，冷端液化放热 B．热端汽化放热，冷端液化吸热 C．热端液化吸热，冷端汽化放热 D．热端液化放热，冷端汽化吸热 A 【详解】已知热管内的工作物质是易蒸发的液态物质，当热端温度远高于冷端时，温度更高的热端，液态物质汽化，吸收热端的热量；汽化后的蒸气流动到温度更低的冷端，遇冷液化，向冷端放出热量；液化后的液体再通过吸收芯回到热端，循环往复不断传热，使整体温度均衡。故选A。 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1．小海将柠檬茶从冰箱的冷藏室取出，一段时间后，发现茶杯外壁出现小水珠。此过程发生的物态变化是（     ） A．熔化 B．液化 C．汽化 D．凝华 B 课堂练习 2．在内蒙古库如奇沙漠干旱地区，人们设计了沙漠简易取水装置，如图：沙土中的水分先变成水蒸气，水蒸气遇塑料薄膜降温变成小水珠，汇聚流入容器得到淡水，该过程主要利用的物态变化是（     ） A．先升华后凝固 B．先汽化后液化 C．先熔化后液化 D．先汽化后凝固 B 课堂练习 3．明代《本草纲目》记载的“蒸馏法取花露”，与现代蒸馏提取精油的原理相似。如图所示，将鲜花置于水面加热，产生的花中精油和水混合蒸气经导管导出后冷凝，再经油水分离最终得到精油。这一过程涉及的主要物态变化是（　　） A．熔化和凝固 B．汽化和液化 C．升华和凝华 D．升华和液化 B 课堂练习 4．关于下列事例，有关说法错误的是（    ） A．北方冬天菜窖里放几桶水是利用水凝固吸热来保存蔬菜 B．停止对沸腾的水加热，水很快停止沸腾，说明水沸腾时持续吸热 C．在一定的温度下，压缩氢气的体积可以使它液化，作为燃料储存在火箭里 D．100℃水蒸气烫伤比100℃开水烫伤更严重，是因为水蒸气液化时会放出大量的热 A 课堂练习 5．下表为几种物质在标准大气压下的熔点和沸点，下列说法正确的是（　　） 金属 水银 铝 酒精 锡 熔点（℃） -39 660 -117 232 沸点（℃） 357 2467 78 2260 A.铝到达660℃时就会熔化 B．可以用铝锅熔化锡 C．在80℃时，酒精是液态 D．我国漠河市最低气温低至-53℃，能用水银温度计测气温 B 课堂练习 6．如图所示，将a、b两种液体装在试管中，两试管均放在装有a液体的烧杯中，用酒精灯给烧杯持续加热，已知a、b两液体的沸点不同，下列说法正确的是（　　） A．试管中的a、b均能沸腾 B．试管中的a能沸腾，试管中的b不能沸腾 C．若b的沸点比a低，则试管中的a不能沸腾，试管中的b能沸腾 D．若a的沸点比b低，则试管中的a能沸腾，试管中的b不能沸腾 C 课堂练习 7.下列是有关物态变化在生活中的应用。甲图中，坎儿井主要是利用地下水的温度低、空气流通慢从而_______（选填“加快”或“减慢”）水的蒸发；乙图中，简易冰箱利用纱布上的水蒸发________（选填“吸热”或“放热”）；保证饭菜不容易变馊；丙图中，持续加热，炖盅内的水________（选填“能”或“不能”）沸腾。 【答案】 减慢 吸热 不能 课堂练习 8.小明通过实验探究“水沸腾需要满足什么条件”，实验装置如图甲所示；其中试管和烧杯中各装入温度相同的适量热水，分别用温度计测量试管和烧杯中的水温；   （1）实验中，当烧杯中的水温达到90℃时开始记录实验数据，并根据实验数据在图乙中画出了烧杯中水温与时间的关系图象； ①如图丙所示是水沸腾前和沸腾时的两张照片，其中______（填“A”或“B”）是第3分钟末水开始沸腾时的现象； ②根据图象可得出水沸腾时，温度的变化特点是：水沸腾时，______；查找资料，此时的温度叫水的沸点； （2）实验中，小明记录的试管中水温随时间的变化数据如表所示； 时间t/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 温度t/℃ 88 92 95 97 98 98 98 98 98 ①请在图乙中画出试管内水温与时间的关系图象；______ ②小明在实验中观察到，试管中的水始终没有沸腾；通过分析实验中获取的信息，得出的实验结论是：______。 【答案】 A 温度不变 水沸腾需要达到沸点且继续吸收热量 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $