新人教版八年级物理上册第三章跨学科实践探索厨房中的物态变化问题导学案

第5节 跨学科实践：探索厨房中的物态变化问题导学案
【学习目标】
1.通过观察厨房中的物态变化现象，理解并掌握物质在不同状态下的物理特性及其变化规律。（物理观念）
2.运用所学的物理知识，分析厨房中物态变化的成因，培养科学思维和解决问题的能力。（科学思维）
3.通过实验和观察，探究厨房中物态变化的条件及其影响因素，体验科学探究的过程和方法。（科学探究）
4.在跨学科实践中，培养对物理学的兴趣和热爱，树立科学态度，增强社会责任感，关注生活中的物理现象，积极运用物理知识解决实际问题。（科学态度与责任）
【学习重点】
掌握厨房中常见的物态变化现象及其对应的物理原理，能够准确识别并解释这些变化背后的科学规律。
【学习难点】
运用所学知识综合分析厨房中复杂物态变化的成因，以及如何通过实验设计和观察来深入探究这些变化的条件及其影响因素。
【自主预习】阅读教材81~83页《第5节 跨学科实践：探索厨房中的物态变化问题》，并完成以下问题：
1. 厨房中的汽化与液化现象
(1)烧水与煮饺子
烧水时，持续加热，水会从液态变成气态的水蒸气，这属于 现象。当水沸腾后，温度会保持在 ℃（标准大气压下）不变 。煮饺子时，饺子下锅后，锅中的水不断 ，若一直用大火，虽然能加快水的汽化速度，但不会让饺子熟得更快，还会浪费燃料，所以水沸腾后可改用 。
(2)“白气”的形成
水沸腾后打开锅盖，会看到大量“白气”。这是因为水蒸气从锅中出来后，遇到较冷的空气， 成了小水滴，大量小水滴聚集就形成了“白气” 。同样，夏天从冰箱拿出冷饮，周围出现的“白气”，也是空气中的水蒸气遇冷 产生的 。
2. 厨房中的熔化与凝固现象
(1)冷冻食品解冻
从冰箱里拿出的冻肉、冻虾等冷冻食品，放置一段时间后会慢慢变软，这是因为冰发生了 ，从固态变成了液态 。在解冻肉类时，若想加快解冻速度，可以把肉放在温水中，因为温度越高，熔化过程越 。
(2)熬制糖浆与制作冰棍
熬制糖浆时，糖在高温下由固态熔化成液态；而制作冰棍时，把调好的液体倒入模具放入冰箱冷冻，液体就会 成固态的冰棍 。
3. 厨房中的升华与凝华现象
(1)干冰与碘盐
在一些特殊烹饪场景中会用到干冰，干冰是固态二氧化碳，在常温下会直接变成气态二氧化碳，这是升华现象，升华过程会吸收大量的热。炒菜时，加碘盐不能与油同热，因为碘在高温下会升华，可能形成有毒的碘蒸气，所以一般在菜快熟时再加入碘盐 。
(2)冰箱中的霜
冰箱冷冻室的内壁上常常会有一层霜，这是因为冰箱内的水蒸气遇冷凝华成了固态的小冰晶。
【探究新知】
【项目提出】
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”（图3.5-1）。烹饪过程涉及各种物态变化，例如，水的沸腾、食用油从液态到气态的蒸发、冰冻水饺中的冰在热水中的熔化等。这些变化不仅是烹饪过程中的自然现象，也是我们掌握烹饪技巧、提高烹饪效率、提升食物品质的关键。我们可以从物理学的视角观察、分析这些现象，了解食材烹饪中的问题，并提出改进的建议。
【项目分析】
在常见的烹饪方法中，煎、炸主要用油，蒸、煮主要用水，食用油在160 ℃～200 ℃仍保持液态，温度高于100 ℃的水，因此煎、炸能使食品更快熟并产生焦香。
我们观察生活中比较有代表性的煮饺子、蒸馒头、炸油条、炒糖色四种烹饪场景，分析其中发生的物态变化，并讨论是否有可以改进的地方。
【项目实施】
1.观察厨房中的物态变化
(1)观察煮饺子中的物态变化
煮饺子的水烧开后，水汽化为水蒸气，这些水蒸气接触到较冷的锅盖时，迅速液化形成大量的小水珠。如果此时我们打开锅盖，锅内的水蒸气就会冲出来，遇到周围较冷的空气时，这些水蒸气迅速液化，在锅上方形成大量的“白雾”。
(2)观察蒸包子中的物态变化
当锅内的水沸腾后产生大量的水蒸气，高温水蒸气上升到蒸笼内，使笼内的食物（如馒头、菜品等）保持在约100℃的温度下快速被蒸熟。同时，部分水蒸气从笼内逸出，遇到周围的冷空气迅速液化成小水滴，在笼的周围形成烟雾缭绕的景象。
(3)观察炸油条时的物态变化
当油温升至约180 ℃～200 ℃（接近冒烟点）时，此时将生油条放入锅中，油条内的水分会迅速受热汽化，形成大量的气泡，从热油中冒出，发出“滋滋”的声音。随着水分的减少，油条表层的温度持续升高，最终形成金黄酥脆的外壳。
(4)观察炒糖色(shǎi)中的物态变化
炒糖色是烹饪中常用的一种技巧。首先在锅中加入适量油，使油温上升至200 ℃左右时将碎冰糖或白砂糖放入锅中，调至小火并轻轻搅拌，糖会逐渐熔化（糖的熔点为180℃左右），等到油面开始冒泡时，将需要上色的食材放入锅中进行翻炒，会给食材表面带来一层美丽的色泽，并使菜品味道更加鲜美。
2.将厨房中观察到的现象进行整理并分析
现象 物态变化
煮饺子 水沸腾后温度不变，水变为水蒸气（汽化），水蒸气在锅盖上遇冷变成水珠（液化）； 打开锅盖，水蒸气遇到附近的冷空气会形成大量的“白雾”（液化)
蒸馒头 加热水使水沸腾（汽化），水蒸气加热食材； 部分水蒸气从蒸笼的缝隙中逸出，遇到周围的冷空气形成“白雾”（液化）
炸油条 将食用油加热至约180 ℃，食材中的水分迅速汽化形成气泡
炒糖色 糖的熔点低于油的沸点，糖在热油中发生熔化
【展示交流】
1.烹饪过程中的问题
问题 改进意见
水沸腾后，增加火力可以使水沸腾得更加剧烈，但由于水温不变，无法加快食物的煮熟速度。 在煮食物时，水沸腾后可以将火调小，保持水继续沸腾即可，以避免能源和水资源的浪费。
锅中逸出的水蒸气的温度与沸水的温度相近，且水蒸气液化成同温度的热水时会放出大量的热。 在厨房里烹饪时要尽可能避开高温水蒸气，以免烫伤。
在烧水过程中，如果没有盖子或容器中水太多，水可能会溅出，当人靠近时，有可能被烫伤。 在烧水时，应在容器上加盖或不要加满水，这样既能消除安全隐患，又能缩短加热时间、节约能源。
2.厨房中的其他物理问题
问题 现象解释
蒸笼白雾和舞台烟雾不同 蒸笼周围的“白雾”是由高温水蒸气液化形成的，如果接触可能会被烫伤，而舞台上的烟雾是干冰升华吸热使空气中的水蒸气液化形成的，人们可以在其中来去自如。
“扬汤止沸”和“釜底抽薪”的不同之处 前者指的是将一部分热水舀起后再倒回锅中，由于下落过程中水蒸发加快，温度降低，重新回到锅中时会从锅里的水中吸热，使锅内水暂时停止沸腾；后者则是将炉灶中的燃料取出，停止供热，使锅内的水无法再吸热，从而永远停止沸腾。
【课堂总结】
【课堂练习】
1．煮面条时，人们一般先用大火使水迅速沸腾，再改用小火使水保持沸腾，以下描述科学的是（　　）
A．沸腾属于液化现象，要吸热
B．水沸腾后，改用小火可以节省能源，水的温度不会再升高
C．沸腾后用大火可以使水的温度超过沸点，使面条熟的更快
D．水沸腾后，会产生大量气泡，气泡上升过程体积不变
2．火锅，古称“古董羹”，因食物投入沸水时发出的“咕咚”声而得名，倍受大家的喜爱。关于吃火锅涉及的物理现象，下列说法中正确的是（　　）
A．红锅先开说明油的沸点比水低 B．火锅上方的水蒸气引起的烫伤跟开水烫伤一样严重
C．火锅内汤汁越来越少是发生了液化现象 D．若在真空中，则“咕咚”声无法传播
3．“炖汤”因味道好而深受人们喜爱。如图所示“炖汤”就是把汤料和水置于炖盅内，而炖盅则浸在大煲的水中，并用蒸架把盅与煲底隔离，下面说法错误的是（　　）
A．打开煲盖时，不小心被热气烫伤，比开水烫伤更严重，是因为水蒸气温度更高
B．若汤的沸点与水的沸点相同，当煲中的水沸腾后盅内的汤不会沸腾
C．喝汤时用嘴吹气可以使汤迅速降温，是因为蒸发吸热
D．沸腾后加大火焰，但是汤的温度不变
4．小玲在家中做饭时，她发现厨房里处处都有物态变化。
(1)液化石油气是在一定温度下利用 的方法把石油气体液化装在钢罐里；
(2)冬天，厨房窗户上会起水雾，水雾是在玻璃 侧（选填“内”或“外”）；
(3)煮饭时打开电饭锅盖时，若不小心容易被水蒸气烫伤，烫伤的原因；一是水蒸气的温度高，二是水蒸气 放热。
5．端午节是我国的传统节日，这一天全国各地端午浓情，当煮粽子的水烧开后，可以将火调小些，这是因为 ；小海的妈妈在厨房煮粽子，她揭开锅盖，一股“白气“扑面而来，“白气“是水蒸气 （选填物态变化名称）形成的。
【课后反思】
本节课学习中，我们学习了什么知识？从中我们得到了什么体会？我还有那些不足之处？
答案解析
1. 厨房中的汽化与液化现象
(1)烧水与煮饺子
烧水时，持续加热，水会从液态变成气态的水蒸气，这属于汽化现象。当水沸腾后，温度会保持在100℃（标准大气压下）不变 。煮饺子时，饺子下锅后，锅中的水不断汽化，若一直用大火，虽然能加快水的汽化速度，但不会让饺子熟得更快，还会浪费燃料，所以水沸腾后可改用小火 。
(2)“白气”的形成
水沸腾后打开锅盖，会看到大量“白气”。这是因为水蒸气从锅中出来后，遇到较冷的空气，液化成了小水滴，大量小水滴聚集就形成了“白气” 。同样，夏天从冰箱拿出冷饮，周围出现的“白气”，也是空气中的水蒸气遇冷液化产生的 。
2. 厨房中的熔化与凝固现象
(1)冷冻食品解冻
从冰箱里拿出的冻肉、冻虾等冷冻食品，放置一段时间后会慢慢变软，这是因为冰发生了熔化，从固态变成了液态 。在解冻肉类时，若想加快解冻速度，可以把肉放在温水中，因为温度越高，熔化过程越快 。
(2)熬制糖浆与制作冰棍
熬制糖浆时，糖在高温下由固态熔化成液态；而制作冰棍时，把调好的液体倒入模具放入冰箱冷冻，液体就会凝固成固态的冰棍 。
3. 厨房中的升华与凝华现象
(1)干冰与碘盐
在一些特殊烹饪场景中会用到干冰，干冰是固态二氧化碳，在常温下会直接变成气态二氧化碳，这是升华现象，升华过程会吸收大量的热。炒菜时，加碘盐不能与油同热，因为碘在高温下会升华，可能形成有毒的碘蒸气，所以一般在菜快熟时再加入碘盐 。
(2)冰箱中的霜
冰箱冷冻室的内壁上常常会有一层霜，这是因为冰箱内的水蒸气遇冷凝华成了固态的小冰晶。
【探究新知】
【项目提出】
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”（图3.5-1）。烹饪过程涉及各种物态变化，例如，水的沸腾、食用油从液态到气态的蒸发、冰冻水饺中的冰在热水中的熔化等。这些变化不仅是烹饪过程中的自然现象，也是我们掌握烹饪技巧、提高烹饪效率、提升食物品质的关键。我们可以从物理学的视角观察、分析这些现象，了解食材烹饪中的问题，并提出改进的建议。
【项目分析】
在常见的烹饪方法中，煎、炸主要用油，蒸、煮主要用水，食用油在160 ℃～200 ℃仍保持液态，温度高于100 ℃的水，因此煎、炸能使食品更快熟并产生焦香。
我们观察生活中比较有代表性的煮饺子、蒸馒头、炸油条、炒糖色四种烹饪场景，分析其中发生的物态变化，并讨论是否有可以改进的地方。
【项目实施】
1.观察厨房中的物态变化
(1)观察煮饺子中的物态变化
煮饺子的水烧开后，水汽化为水蒸气，这些水蒸气接触到较冷的锅盖时，迅速液化形成大量的小水珠。如果此时我们打开锅盖，锅内的水蒸气就会冲出来，遇到周围较冷的空气时，这些水蒸气迅速液化，在锅上方形成大量的“白雾”。
(2)观察蒸包子中的物态变化
当锅内的水沸腾后产生大量的水蒸气，高温水蒸气上升到蒸笼内，使笼内的食物（如馒头、菜品等）保持在约100℃的温度下快速被蒸熟。同时，部分水蒸气从笼内逸出，遇到周围的冷空气迅速液化成小水滴，在笼的周围形成烟雾缭绕的景象。
(3)观察炸油条时的物态变化
当油温升至约180 ℃～200 ℃（接近冒烟点）时，此时将生油条放入锅中，油条内的水分会迅速受热汽化，形成大量的气泡，从热油中冒出，发出“滋滋”的声音。随着水分的减少，油条表层的温度持续升高，最终形成金黄酥脆的外壳。
(4)观察炒糖色(shǎi)中的物态变化
炒糖色是烹饪中常用的一种技巧。首先在锅中加入适量油，使油温上升至200 ℃左右时将碎冰糖或白砂糖放入锅中，调至小火并轻轻搅拌，糖会逐渐熔化（糖的熔点为180℃左右），等到油面开始冒泡时，将需要上色的食材放入锅中进行翻炒，会给食材表面带来一层美丽的色泽，并使菜品味道更加鲜美。
2.将厨房中观察到的现象进行整理并分析
现象 物态变化
煮饺子 水沸腾后温度不变，水变为水蒸气（汽化），水蒸气在锅盖上遇冷变成水珠（液化）； 打开锅盖，水蒸气遇到附近的冷空气会形成大量的“白雾”（液化)
蒸馒头 加热水使水沸腾（汽化），水蒸气加热食材； 部分水蒸气从蒸笼的缝隙中逸出，遇到周围的冷空气形成“白雾”（液化）
炸油条 将食用油加热至约180 ℃，食材中的水分迅速汽化形成气泡
炒糖色 糖的熔点低于油的沸点，糖在热油中发生熔化
【展示交流】
1.烹饪过程中的问题
问题 改进意见
水沸腾后，增加火力可以使水沸腾得更加剧烈，但由于水温不变，无法加快食物的煮熟速度。 在煮食物时，水沸腾后可以将火调小，保持水继续沸腾即可，以避免能源和水资源的浪费。
锅中逸出的水蒸气的温度与沸水的温度相近，且水蒸气液化成同温度的热水时会放出大量的热。 在厨房里烹饪时要尽可能避开高温水蒸气，以免烫伤。
在烧水过程中，如果没有盖子或容器中水太多，水可能会溅出，当人靠近时，有可能被烫伤。 在烧水时，应在容器上加盖或不要加满水，这样既能消除安全隐患，又能缩短加热时间、节约能源。
2.厨房中的其他物理问题
问题 现象解释
蒸笼白雾和舞台烟雾不同 蒸笼周围的“白雾”是由高温水蒸气液化形成的，如果接触可能会被烫伤，而舞台上的烟雾是干冰升华吸热使空气中的水蒸气液化形成的，人们可以在其中来去自如。
“扬汤止沸”和“釜底抽薪”的不同之处 前者指的是将一部分热水舀起后再倒回锅中，由于下落过程中水蒸发加快，温度降低，重新回到锅中时会从锅里的水中吸热，使锅内水暂时停止沸腾；后者则是将炉灶中的燃料取出，停止供热，使锅内的水无法再吸热，从而永远停止沸腾。
【课堂总结】
【课堂练习】
1．煮面条时，人们一般先用大火使水迅速沸腾，再改用小火使水保持沸腾，以下描述科学的是（　　）
A．沸腾属于液化现象，要吸热
B．水沸腾后，改用小火可以节省能源，水的温度不会再升高
C．沸腾后用大火可以使水的温度超过沸点，使面条熟的更快
D．水沸腾后，会产生大量气泡，气泡上升过程体积不变
【答案】B
【详解】A．沸腾属于汽化现象，要吸热，故A不符合题意；
B．水沸腾条件为达到沸点继续吸热，水沸腾后，改用小火可以节省能源，水的温度不会再升高，故B符合题意；
C．水的沸点与当地气压相关，气压越高沸点越高，且沸腾后继续吸热温度不再升高。故C不符合题意；
D．水沸腾后，会产生大量气泡，气泡上升过程体积变大，故D不符合题意。
故选B。
2．火锅，古称“古董羹”，因食物投入沸水时发出的“咕咚”声而得名，倍受大家的喜爱。关于吃火锅涉及的物理现象，下列说法中正确的是（　　）
A．红锅先开说明油的沸点比水低 B．火锅上方的水蒸气引起的烫伤跟开水烫伤一样严重
C．火锅内汤汁越来越少是发生了液化现象 D．若在真空中，则“咕咚”声无法传播
【答案】D
【详解】A．食用油的沸点高于水的沸点，红锅先开是因为食用油覆盖在水的上面，减少热量散失，所以红汤先沸腾，故A错误；
B．水蒸气在接触皮肤时会液化放热，所以水蒸气烫伤比开水烫伤更严重，故B错误；
C．火锅内汤汁越来越少，是由液态变为了气态，发生了汽化现象，故C错误；
D．声音的传播需要介质，真空不能传声，所以如果在真空中，则声音无法传播，故D正确。
故选D。
3．“炖汤”因味道好而深受人们喜爱。如图所示“炖汤”就是把汤料和水置于炖盅内，而炖盅则浸在大煲的水中，并用蒸架把盅与煲底隔离，下面说法错误的是（　　）
A．打开煲盖时，不小心被热气烫伤，比开水烫伤更严重，是因为水蒸气温度更高
B．若汤的沸点与水的沸点相同，当煲中的水沸腾后盅内的汤不会沸腾
C．喝汤时用嘴吹气可以使汤迅速降温，是因为蒸发吸热
D．沸腾后加大火焰，但是汤的温度不变
【答案】A
【详解】A．水蒸气的温度与开水的温度是相同的，由于水蒸气液化放热，所以被水蒸气烫伤比开水烫伤更严重，故A错误，符合题意；
B．沸腾需要达到沸点和持续吸热，在炖汤时，经过热传递，炖盅中的温度达到沸点，和外面的水的温度相等，没有温度差，就不会再发生热传递，也就不会继续给炖盅中的水加热，里面的水温度只能达到沸点而不能沸腾起来，故B正确，不符合题意；
C．对着汤吹气，增大汤表面空气流速，汤表面空气流速越大，汤里的水蒸发越快，蒸发吸热，使汤的温度降低，故C正确，不符合题意；
D．汤烧开后，不论是大火还是小火，汤的温度都保持在沸点不变，D正确，不符合题意。
故选A。
4．小玲在家中做饭时，她发现厨房里处处都有物态变化。
(1)液化石油气是在一定温度下利用 的方法把石油气体液化装在钢罐里；
(2)冬天，厨房窗户上会起水雾，水雾是在玻璃 侧（选填“内”或“外”）；
(3)煮饭时打开电饭锅盖时，若不小心容易被水蒸气烫伤，烫伤的原因；一是水蒸气的温度高，二是水蒸气 放热。
【答案】(1)加压/压缩体积
(2)内
(3)液化
【详解】（1）气体液化有两种方法：①压缩体积；②降低温度。液化石油气是在温度不变下进行，故利用压缩体积的方法把石油气体液化装在钢罐里。
（2）水蒸气遇冷液化。冬天，厨房内温度高的水蒸气遇到温度低的窗户放热液化形成水雾，水雾是在玻璃内侧。
（3）煮饭时打开电饭锅盖时，若不小心容易被水蒸气烫伤，烫伤的原因；一是水蒸气的温度高，二是温度高的水蒸气遇到温度低的皮肤发生液化放热。
5．端午节是我国的传统节日，这一天全国各地端午浓情，当煮粽子的水烧开后，可以将火调小些，这是因为 ；小海的妈妈在厨房煮粽子，她揭开锅盖，一股“白气“扑面而来，“白气“是水蒸气 （选填物态变化名称）形成的。
【答案】 水沸腾后温度保持不变 液化
【详解】[1]煮粽子的水烧开后，继续加热，不论大火还是小火，只要能保持水沸腾，水的温度都相同且不变，而且小火烧还能节约燃料。
[2]“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠。
【课后反思】
本节课学习中，我们学习了什么知识？从中我们得到了什么体会？我还有那些不足之处？