初中物理探究汽化和液化的特点教学设计

探究汽化和液化的特点

1．教学目标

◆知识与技能

⑴能区别固、液、气三种物态。知道什么是汽化和液化，知道汽化吸热、液化放热。

⑵知道什么是蒸发和影响蒸发快慢的因素。

⑶知道沸腾现象和沸腾的特点；知道什么是沸点。

⑷能用汽化和液化的知识解释有关的简单热现象。

◆过程与方法

⑸经历水的沸腾的实验探究过程，观察液体沸腾时的现象和特点。

⑹经历用图像描述水沸腾前后温度随时间变化的过程。

◆情感态度与价值观

⑺培养学生良好的观察习惯，促使学生乐于了解日常生活中的物理知识。

2．教材说明

本节主要介绍有关汽化和液化的知识，包括影响蒸发快慢的因素，探究液体沸腾的特点，使气体液化的方法，汽化吸热、液化放热。

汽化和液化是常见的自然现象，与学生的生活联系密切：通过本节课的学习，使学生明白了生活中常见的热现象中的物理道理。本节通过观察水的沸腾，让学生经历一个较为完整的探究过程，并学会用“温度—时间”图像来处理实验数据，为下一节探究熔化规律打下基础。

本节课的编写思路是：先由水的不同形态，引导学生感受物质的三态并思考自然界中的物态变化，并从生活中最常见的汽化现象出发，通过“活动1”了解影响蒸发快慢的因素。然后重点探究水的沸腾，学生通过设计实验、进行观察、记录数据、描绘图像、分析论证、得出结论，再通过“活动2”介绍液化现象及液化的方法，最后通过“活动3”使学生体验到汽化需要吸热，液化需要放热。

本节教学重点：组织学生做好观察水的沸腾的实验，在观察的基础上，通过分析论证，认识液体沸腾的特特点。

本节教学难点：在探究实验中要求用“温度－时间”图像来处理实验数据，由于数学知识所限，学生会感到比较抽象，不易掌握，是本节教学的难点。

3．教学建议

本节课让学生联系生活经验认识蒸发，通过实验探究认识沸腾，通过观察活动学习液化。教学的关键是组织学生做好探究水的沸腾的实验，并通过分析论证得出液体沸腾的特点。

关于课题的引入：学生对水的三态有一些生活经验，本节课可以开门见山，直接引入。如教师提出问题：你知道水有哪几种状态？别的物质是否也有这几种状态？请举例说明。然后，教师总结：固态、液态和气态是自然界物质常见的三种状态。

教材图4-13中的物态变化现象，学生在生活中不容易看到，因此，容易激发学生的好奇心。教学时可通过录像、幻灯等多媒体手段展示给学生。但这三个例子都是物质由固态变为其它状态，不能使学生全面感受物质的状态变化。所以，教学时应再补充几个其它的物态变化现象，例如物质由气态变为固态（如雾凇现象），或由液态变为固态（如水在低温下结冰）的例子。

展示后要组织学生讨论：你观察到哪些现象？这些现象的共同点是什么？学生通过描述现象后就能总结出：物质的状态都发生了变化，在此基础上教师再说明：固体、液体和气体在一定条件下都会发生状态的变化，并让学生举出生活中类似的例子加深认识。

汽化的一种方式——蒸发

关于汽化的引入，以下两种教学方法可供参考：

⑴在塑料袋中滴入几滴酒精，排尽空气后把口扎紧，放入80℃以上的温水中。让学生观察后回答：你看到什么现象？想提出什么疑问？你的想法是什么？

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。为了使塑料袋排尽空气，可将塑料袋像拧麻花一样拧紧，再把口用线或橡皮筋扎紧。当把有酒精的塑料袋一角沉入温水中，塑料袋便马上鼓起。这时学生看不到液体的酒精，自然会产生“酒精到哪里去了?”的疑问，经过思考后，学生会很快意识到：酒精并没有消失，而是由于受热变成了气体，所以看不到了。

⑵将少量酒精倒入蒸发皿，过一会酒精“消失”了：或用蘸有酒精的抹布在黑板上写字，字很快消失。教师提出问题：你闻到什么味道？酒精到哪里去了？

在观察实验的基础上引入汽化的概念，并由学生尝试给汽化下个定义：物质由液态变为气态的现象叫汽化。再让学生列举一些汽化现象的例子。然后教师提出问题：要使一杯水汽化，有几种方法？在学生思考的同时，先出示一杯冷水，问：这些水过一段时间会怎样？请学生回答。再出示一杯正在加热的沸水，问：这个烧杯中的水过一会儿会减少吗？为什么？在学生回答的基础上总结：汽化的两种方式——蒸发和沸腾。

关于蒸发可让同学们根据日常观察和生活经验讨论：1.蒸发在什么温度下发生？2.蒸发发生在液体的什么位置？并说出支持你们观点的理由。

对于蒸发在任何温度下发生，学生很容易总结出，但对于蒸发是“只在液体表面进行的汽化现象”感到难以理解，可以用以下两种教学设计方案帮助学生体会：

（1）先在一只烧杯中倒入少量香油，请学生闻闻气味后，回答问题：“闻到了什么气味？为什么能闻到香油的气味？”（香油气味。香油蒸发了。）再把适量酒精倒入烧杯，使之覆盖在香油上面，请学生回答：“还能闻到香油的气味吗？为什么会这样？”（不能。香油被酒精覆盖在下面，蒸发不出来了。）然后把香油和酒精搅拌均匀，请学生再次试试是否可闻到香油的气味。综合以上步骤，引导学生总结：蒸发发生在液体的什么位置？

（2）提前将一只新鲜萝卜用刀子切为两段，在空气中露置数天，使断面处变得干瘪。上课时让学生观察后回答：萝卜的断面变干瘪的原因是什么？然后教师再把该萝卜剖开，让学生观察到它的内部仍旧新鲜，饱含水分。启发学生思考：蒸发发生在液体的什么位置？

（3）利用多媒体教学手段投影土地干裂的图片，启发学生思考：土地为什么干裂？（水分蒸发）在哪儿干裂？（表面）说明蒸发发生在液体的什么位置？（表面）

然后总结出蒸发的定义：在任何温度下，只在液体表面进行的汽化现象叫做蒸发

“活动1”的目的是：通过讨论，使学生总结出影响蒸发快慢的几个因素。

教学中，教师可以先提出问题：试联系生活讨论，如何使潮湿的衣服很快变干？由于学生对此有一定的生活经验，通过充分讨论，可以总结出：放在太阳下晒——提高液体的温度；尽量将衣服展开——增大液体的表面积；放在通风的地方——加快液体表面附近的空气流动。

由此总结出影响蒸发快慢的因素有：液体的温度越高，蒸发越快；液体的表面积越大，蒸发越快；液体表面附近的空气流动越快，蒸发越快。

为加强学生对影响蒸发快慢因素的认识，还可以让学生以小组为单位，分别对这几个因素进行实验验证。在实验中要提醒学生注意运用“控制变量法”，即把相同数量的酒精作为实验对象，并控制其它的两个影响蒸发快慢的因素不变，只改变其中一个因素，对比酒精蒸发的快慢，得出结论。请参考下面的实验记录表格：

表格1

表格2

表格3

关于“地下管道输水”可减少水的蒸发、渗漏，在我国的许多地区已在采用，教学时让学生讨论它的优点，既能进一步落实影响蒸发快慢的三个因素，又能培养学生珍惜水资源的意识。

探究汽化的另一种方式——沸腾

●提出问题

对于沸腾，学生在生活中有充足的感性认识，因此，教师可直接提出问题：对于沸腾现象，你了解哪些？你能描述一下沸腾现象吗?比一比，看谁说得全面。

虽然学生会说出很多现象，但由于对沸腾缺少细致的观察，所以他们的有些描述会相互矛盾。例如，有的学生认为水沸腾时温度一直升高，而有的学生会认为温度不可能一直升高，而且他们只能描述从水面上看到的现象。如果问：水的内部又是怎样的呢？学生就会一时回答不上来。这种先扬后抑的方法，会激起学生的探究欲，使他们意识到在日常生活中自认为熟悉的沸腾现象其实对其认识并不全面。

最后师生可共同归纳出：要进一步研究沸腾现象，还需要通过实验仔细观察，而观察的重点有两个：温度随时间的变化情况，气泡的生成和变化情况。

●制定计划与设计实验

明确实验目的后，学生自己就可说出需要的器材，如：烧杯，水、温度计、铁架台、石棉网、酒精灯、火柴、钟表等。

为让学生有充分的时间观察水沸腾时发生的现象，应尽量缩短水沸腾前的加热时间。以下方法可大大提高实验的进程，节省时间：①减少烧杯中水的质量，但为了便于观察，水还应有相当的深度（约250px左右），所以建议用小号烧杯，或使用大号试管（水约150ml）做此实验；②实验中用热水进行加热；③从开始加热起至95℃左右，必须在烧杯或试管上加纸盖，95℃以后将纸盖拿掉；④拉长酒精灯灯芯同时剪断烧焦的灯芯，在灯芯中加入细铜丝，使火焰比较猛烈；⑤注意调整酒精灯和石棉网之间的距离，用酒精灯温度最高的外焰加热。

为了保障安全，实验前应组织学生回顾酒精灯的使用方法和注意事项。例如：禁止用酒精灯引燃另一只酒精灯：不要碰倒酒精灯，万一洒出的酒精在桌上燃烧起来，不要惊慌，应立即用湿抹布扑盖；用完酒精灯必须用灯帽盖灭等。要为每一个小组准备一块湿抹布；强调实验时要安全操作，培养学生的安全意识。

正确测量出热水的温度是实验中的重要步骤。实验前还应简单回顾温度计的使用方法。

●进行实验与收集证据

（1）组织学生分组进行实验。每组两三位同学分工合作：有的负责看表计时，有的测量温度，有的记录数据（教科书上要求从水温达到80℃时开始记录温度，每1min记一次，一直记到水沸腾后5分钟左右停止。也可采用下面的调整方案：水温升到90℃时开始记录温度，每半分钟记一次，一直记到水沸腾后3分钟左右停止。）大家共同观察水沸腾时发生的现象，特别是水中气泡的多少、大小、位置的变化。即实验小组成员既要分工又要合作，每个成员都要对沸腾的现象进行认真地观察。

教师巡视其间，及时解决学生在实验中遇到的困难，注意发现学生操作上的错误而给予纠正。还要提醒学生：读数时要迅速准确，以减小实验误差；注意比较水在沸腾前、后的不同之处；沸腾现象产生后不要立即停止实验，要继续观察，水温有无变化。

为了做到心中有数，课前老师一定亲自做一遍实验。下面是一份实验观察纪录，供老师们在备课时参考：

（2）绘制“温度—时间”图像。实验结束后，让学生根据记录的数据，在教科书图4-16的“水沸腾时的温度—时间图像”中标出相应的坐标点，用平滑的曲线把这些点连接起来，就得到水的沸腾图像。

用图像法分析物理量之间的关系，形象直观。这个方法在物理学中时常会用到，学生应当掌握。由于8年级学生对函数图像还没有接触过，教师可适当讲解。

图像绘制完成后，利用多媒体、幻灯等手段展示学生绘制的水沸腾的“温度—时间”图像（如图4.2-1所示。各组的曲线虽然不完全相同，但是大致相同），让学生感受到成功的喜悦。

（3）完成以上步骤后，组织学生讨论以下问题：

①水沸腾时，你从水中和水面各看到什么现象？水中气泡内的气体是从哪儿来的？

②水沸腾时，继续加热，水的温度变化吗？

③曲线上的哪一段表示水沸腾前的过程？水的温度怎样变化？曲线上的哪一段对应水的沸腾过程？水的温度怎样变化？

④根据观察的现象，结合图像分析液体沸腾有什么特点？

根据讨论，请学生总结出液体沸腾的特点，填入教科书上的方框中：

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。

（4）沸点的概念可由教师直接给出——液体沸腾时的温度。请学生回忆自己在实验中测得的水的沸点，会发现几乎所有的小组测出的都不是100℃。这是什么原因呢?教师可向学生说明：其部分原因是由于温度计本身的质量问题造成的误差，还有那是由于本地的大气压偏低影响了测量值。引出教科书中的“几种液体的沸点”表。

对于“几种液体的沸点”，要让学生学会阅读表格，并进一步理解沸点的含义，可组织他们讨论以下问题，提高他们获取信息的能力和分析解答简单问题的能力：

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℃，表示什么含义？常温下的氢是什么状态，为什么？

（5）学习蒸发和沸腾后，为了让学生对这两种汽化方式加深认识，可再将蒸发和沸腾两种现象加以比较，找出它们的相同点和不同点。

液化

“活动2”观察液化

“活动2”的目的有二：一是让学生通过观察感性认识液化现象，二是通过实验探究气体液化所需要的条件。

该实验可用试管代替水壶完成。在试管中装入少量水，大约75px左右深，等水烧至剧烈沸腾后，拿一块玻璃靠近管口，会发现玻璃板上有一层水，并向下滴。为了让学生真切的体会气态水变为液态水的过程，可让学生尝试描述该实验现象。描述的过程中一定要提醒学生：水蒸汽是看不见的，管口处的“白汽”是一些小水珠。然后仿照汽化的定义，尝试给液化下定义，经过这个过程，学生就能意识到：液化是汽化的相反过程。

气体液化的条件可由上述实验经讨论得出：水蒸气遇冷，降低到一定温度时，就会液化。

可补充几个练习，提高学生对液化条件的认识，例如：冬天，空调房间的玻璃上会有一些“水雾”，这些“水雾”是出现在玻璃窗的内表面，还是外表面，为什么？再如：牙医用小镜子检查患者的牙齿时，先要把它放在火上烤一烤，为什么？

也可以让学生列举生活中看到的液化现象，并解释原因，进一步体会液化现象及液化的条件。例如：掀开沸水锅盖，上面有水滴下；冬天，室外的人讲话时呼出“白汽”；戴眼镜的人从寒冷的室外进入室内，镜片会变“模糊”等。

汽化吸热、液化放热

“活动3”的目的是：通过实验使学生确认汽化吸热，液化放热，并利用这些知识解决一些简单的问题。

活动A器材简单，易于操作，可组织全体学生参加。活动后组织学生讨论“为什么夏天扇扇子会感到凉快？”，以加深理解。

活动B中的实验，有的同学认为B容器中的水温升高的原因，不是水蒸气液化放的热，而是水蒸气液化后的热水放的热。为了让学生确认水蒸气液化要放热，也可用下面的实验代替：在两个相同的量筒（50ml）A和B中分别装入等体积、同温度的冷水，并用温度计测出A、B中冷水的温度。在烧瓶内装入适量的水，将其加热直至沸腾，然后将沸腾时产生的水蒸气直接通入量筒A的冷水中，可看到水蒸汽在A中几乎全部液化，同时，A中水面慢慢上升，温度不断升高。这时向学生提问：A中多出来的水哪里来的？学生很容易答出是水蒸气不断液化而来的。待量筒A中的水面上升一段高度后，停止通入水蒸气，并测出A量筒中水的温度。再将烧瓶内沸腾的水慢慢倒入B量筒中，使之跟A量筒中上升后的水面相平，稍作摇晃使热水和冷水均匀混合，用温度计测出B量筒中水的温度，并跟A量筒中最后的水温相比较，可发现A量筒中的温度要比B量筒中水温高出许多（可达20℃左右）。两量筒中通入了同温度、同质量的水蒸气和沸水，为什么通入水蒸气的量筒中的水温高？可见，水蒸气液化成同温度的水时，会放出大量的热。

该对比实验设计严密，现象比较明显，学生也较容易理解，这样学生对诸如“被水蒸气烫伤往往比开水烫伤要严重”等一些问题也很容易理解了。

“信息浏览”中介绍的“电冰箱的致冷原理”，是应用“汽化吸热”和“液化放热”解释的一个典型例子，是理论联系实际，从物理走向生活的具体体现。另外，在电冰箱使用过程中还可观察到多种物态变化，教学中一定要利用好这一教学资源。