4.3 汽化和液化

【探究课例案二】 汽化和液化
四川师大实验学校 张健
一、主要探究内容
1、水的沸腾有吸放热的条件吗？如果有，如何设计实验进行探究？
2、水的沸腾过程中，温度会伴随变化吗？怎样设计实验来验证你的猜想。
建议：提高难度：沸点与气压有关吗？哪些因素会影响实验效果？
二、主要探究环节说明
提出问题和猜想与假设合并，制定计划，设计实验（学生合作完成，教师对方案评估）进行实验与收集证据（学生合作完成）。分析与论证（学生合作完成）、评估（教师和学生共同完成）、交流与合作（教师与学生共同完成）。
三、探究能力基本要求
1、根据已有的熔化知识，对水的沸腾可能会吸热和温度可能不变作出假设和猜想。
2、根据猜想与同学合作设计出实验方案进行验证。
3、对验证结果作出评估，得出结论。
4、结果与猜想不符，同教师一起找原因，并改进实验。
四、探究课教学的重点和难点
重点：水沸腾时温度是否变化，
难点：学生对实验进行正确操作。
五、探究与实验器材
多媒体、热管、石棉网、酒精灯、打火机、烧杯、温度计、小试管、热水。
六、探究课教学说明
本节教学内容包含物质的汽化和液化两大问题。同时有两个突出的特点：一是内容较多；二是与生活实际密切联系。针对内容较多，应抓好重点；针对与生活实际密切联系，正好使学生体验物理来自生活，来自身边，只要留意观察、思考，都能从中悟出许多物理知识和道理。
对于汽化的教学设计，要体现新的教育理念，改变以往教学中过分注重知识与技能目标落实的做法，从课程的知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三维目标设计教学内容，所以在观察水的沸腾时，采用了学生实验探究，一方面考虑技能与方法的落实，同时也考虑学生在实验中的体验，以利于情感、态度和价值观的形成。在教学组织形式上，充分利用教师和学生实验，引导学生参与分析和讨论。
关于液化的教学设计，教学中以大量的生活实例为依托，通过图片、录像、教师演示实验和学生实验等形式，让学生认识液化及液化的两种方式。同时，结合中国“神州五号”载人飞船、石油的蒸馏等对学生进行情感教育。
蒸发的概念在小学自然课中已经学过，故在本节学习中，不作为重点处理。压缩体积液化这一方式，不易找到好的实验让学生探究，因而以教师的演示实验为好。
七、探究课教学过程
教学过程 导学活动 学生活动设计
启发学生认识物质的汽化和液化 认识“对比”的学习方法，认识现代科技，知道学习物理的意义，进而激发学生的求知欲。 情景1：实验一根装有液体的玻璃管、一根与之外形、长度相同的金属管问题：放在相同的火炉上加热，谁传热更快？ 教师操作上述实验，通过实物投影仪展示，再请同学上台摸摸两管的末端，问：谁更烫？说明谁的传热快？再问：为什么玻璃管传热快，它的秘密在哪？并引导学生对比玻璃管与金属管的区别。进一步追问：液体受热会怎样呢？然后再遇冷呢？(可继续观察实验)教师介绍这种玻璃管的真正名称---热管，并引出汽化和液化板书：汽化(Vaporization)：物质由液态变为气态的过程。液化(Liquefaction)：物质由气态变为液态的过程。(教师一边板书，一边教学生认识汽化和液化单词的书写与发音) 学生会根据经验判断学生：金属管传热快。学生：玻璃管更烫，玻璃管的传热快(前后两次思维冲突，激发学生求知欲)学生仔细观察后不难发现玻璃管中有液体，而金属管中没有液体学生：液体受热会变成气体，再遇冷又会变成液体。(学生从教师对热管的简介中，感受物理知识与现代科技的密切关系)学生一边笔记，一边学习汽化和液化的英语单词
再次利用图片的对比，使学生在观察中得出汽化的两种方式。 情景2：一组图片晒晾湿衣服、一壶沸水问：它们有何相同处，又有何不同呢？得到蒸发(evaporation)和沸腾(boiling) 学生：共同点，水都会变为气态。学生：一个慢，一个快
蒸发的概念，学生小学或从其他科普读物中，已有所认识，所以，从阅读中“温故而知新” 情景3：一段文字小学《自然》中有关蒸发的内容、(《十万个为什么》中有关蒸发的内容。)我们认识了蒸发，请观察下列一组有关蒸发的图片 学生自行阅读相关文字，重温蒸发概念。
透过一组图片的对比，给学生自主思考的空间 情景4：一组图片或一段视频湿衣服揉成一团晒晾和摊开晒晾湿衣服在无风处晒晾和在有风处晒晾湿衣服在阳光下晒晾和在树荫下晒晾问：如果同学们想使衣服干得快一点，应选择哪种方式呢？再问：这些方式有何特点呢？(对比图片，由学生逐一分析，得出影响蒸发快慢的三个因素) 学生根据日常生活经验、相互讨论，学生自己归纳总结出影响蒸发快慢的三个因素
通过两支温度计的对比，再次体会对比的物理方法。思维拓展，请学生结合生活实际，想想哪些现象利用了蒸发吸热、降温的作用。 再请学生将酒精涂在手上，问：有何感觉？再问：若将酒精涂在一支温度计又如何呢？并与另一支干燥的温度计相比较。问：温度计的示数会怎样呢？得出蒸发过程需要吸热。在日常生活中，还有哪些现象利用了蒸发吸热呢？同样是汽化现象，沸腾又是怎样的呢？ 学生：很凉学生动手实验，并从对比中，发现问题，并自行思考解决。学生：夏天，在地上洒水，可以降温夏天，吹风扇，感到凉快。从泳池上岸，吹风后感到特别凉快
教师通过改进教材中的实验，让学生对比大烧杯中的水和小试管中水的情况，及温度计的示数。激发学生思维的火花。 请同学们通过桌上的实验器材，探究水沸腾的特征。(如图)教师介绍实验的过程和注意事项。特别提醒学生，注意观察大烧杯中的水和小试管中水的情况，及两支温度计的示数变化。引导学生对实验数据的分析：问：斜向上的线段说明什么？追问：水温会一直不停地升高吗？有何依据？进一步问：水平线段说明了什么？说明此时的温度称为沸点，并提问：为什么水温不再升高？(引导学生观察烧杯中的沸腾现象。) 学生实验，完成实验报告，并比较大烧杯中的水和小试管中水的情况，及温度计的计数。引导学生分析实验学生：随着加热的继续，水温会不断升高学生：水平直线说明到达沸腾时，水温不再升高。学生思考：从沸腾现象中找到原因(气泡上升到液面破裂，释放出水蒸气，带走热量，故温度不再升高)
再次使用对比的方法，使学生在观察对比中，认识物理，认识规律。教师的提问应紧扣主题，步步深入，环环相扣 请学生观察比较大烧杯中的温度计和小试管中温度计的示数，是否相同？ 学生：示数相同
再观察比较大烧杯中的水与小试管中的水各自出现怎样的现象？ 学生：大烧杯中的水沸腾，而小试管中的水不沸腾。
启发引导：达到沸点，液体一定会沸腾吗？这一现象说明什么？引导学生思考：酒精灯火焰的温度高于大烧杯中水的温度；而小试管中水的温度却等于大试管中水的温度。总结得出沸腾的条件——除了达到沸点，还要吸。 学生思考得出：大烧杯中的水可以从酒精灯火焰中吸热，而小试管中的水却不能从大烧杯中吸热。
培养学生自行阅读能力，能看懂简单表格数据所包含的内容。 请学生阅读书中液体的沸点表，并完成下列问题：为什么食用油炸饺子容易焦？而水煮饺子不易焦？请学生阅读科学窗，问：沸点的高低与什么因素有关？比较板书中，蒸发和沸腾的异同点，体会它们的各自特点。 学生阅读沸点表和科学窗，并相互讨论、交流，完成问题。
利用沸腾实验，引导学生仔细观察，逐步引出液化 过渡：请学生观察：问：原来干燥的烧杯壁现在有什么？ 再问：水珠是怎样产生的呢？总结：液体可以变为气体，同理，气体也能变为液体。从而引出液化。 学生：水珠学生：水蒸气液化而成
创设实验，使学生从对比中体会，降温是液化的一种方式。 情景5：学生实验两块相同的玻璃片，一块已在酒精灯上加热(热玻璃)，一块没加热(冷玻璃)，分别盖在烧杯口。问：观察该对比实验现象，你能从中悟出什么结论。(或直接对冷热玻璃哈气，也可观察现象)再问：热玻璃上没有水珠，说明水蒸气遇到什么物体不会液化？教师指出降温是液化的一种方式，它可以适合于所有气体。 学生实验并观察。学生：热玻璃上没有水珠，冷玻璃上有水珠。学生：水蒸气遇到高温物体不会液化，遇到低温物体要液化。
开拓学生视野，使之感受到物理无处不在 情景6：一组图片刚从冰箱中取出的可乐瓶，放在桌上一会，瓶的外壁布满水滴。烧水时，冒的“白气”冬天的大雾清晨，草尖的露水蓝天中的白云问：口腔医生在给病人看病时，先把小镜子放在火上加热后，再放入病人口腔中使用，这样做的目的是什么？ 学生从观察图片中，或独立思考；或相互讨论；或参阅《十万个为什么》相关知识(学生课前已准备或教师已提供)。 学生思考后回答：加热后，放入口腔，口腔中的水蒸气就不会在镜子上液化，利于观察。
过渡：请观察桌上的打火机(外壳为透明塑料)，它里面装的是什么？(教师可指出该液体是一种可燃性物质—丁烷，它在常温下应是气体)接着问：既是气体，又如何变为液体的呢？再问：是降温液化吗？进一步问：再摸摸，它的温度低吗？追问：既然温度不低，是降温液化吗？从而引出液化的另一种方式---压缩体积液化 学生：液体学生：液化学生此时不一定清楚如何液化的。学生：不低
压缩体积液化不便于学生实验，应由教师实验演示。 演示实验：投影仪展示玻璃针管中装入少量乙醚(乙醚是一种麻醉剂，应注意通风)，推动活塞，观察乙醚的变化。教师一边实验，一边引导：压缩活塞后，在针管壁可以观察到什么？进而问：乙醚蒸气变成液化，是通过什么方式形成的？(教师可边提问，边做压缩的手势，给予提示)总结液化的的另一方式：压缩体积。并指出这种方式必须在一定温度下才能实现。 学生观察得出液化的另一种方式：压缩体积液化。
常识教育，爱国主义教育 情景7：一组图片或视频公交车CNG(液化石油天燃气)标志出租车液化气加油现场实景录像片我国“神五飞船”中的液氢和液氧等等 学生观察
首尾照应，使本节教学成为一体，主线清晰。 返回本节开始的引入实验，引导学生认识“热管”为什么传热快，启发学生认识，液化要放热。 学生思考本节内容，讨论得出“热管”传热原理，既再认识液化放热，又总结本节教学。
从录像中，感受生活，认识物理。并及时反馈信息。 播放一段录像，让学生观察生活中有关汽化和液化的日常现象，并用所学的知识，分析解释原因。如：晒晾衣服的过程 夏天，自来水管“出汗”现象烧红的铁块，放入水中的现象石油的蒸馏等等 学生观看录像，积极参与。
课后作业
备注
八、板书设计
第四节 汽化和液化
汽化(Vaporization)：物质由液态变为气态的过程。
液化(Liquefaction)：物质由气态变为液态的过程。
一、汽化
1、蒸发(evaporation)
定义： 在任何温度，在液体表面进行的缓慢汽化现象
影响蒸发快慢的因素 液体表面积的大小
液体温度的高低
液体表面空气流动的快慢
蒸发需要吸热
2、沸腾(boiling)
定义： 在一定温度，液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象
沸腾的条件 沸点(boiling point)：液体沸腾时的温度
继续吸热
影响沸腾快慢的因素 液体表面上的气压等
二、液化
1、降低温度液化
特点： ① 适合所有气体 ② 要放热
2、压缩体积液化
特点： ① 在一定温度下 ② 要放热