【教学设计】《生活和技术中的物态变化》(北师大)

《生活和技术中的物态变化》

本节课的主要目的是让学生了解科学技术对社会发展的价值，体验物理课程在解决生活、科技、社会问题中的作用。主要了解和思考其物理原理，不过多地追求技术细节。

本节主要讲授自然界中的水循环问题、

高压锅、电冰箱、航天技术中的物态变化等内容，要求学生能够逐步养成用所学知识去认识生活、解释实际问题，利用已有知识去学习和掌握新知识的能力。

1.知道液体的沸点与大气压的关系。了解电冰箱的制冷原理；

2.了解自然界中的水循环。初步认识人类对水资源的依赖性及当代水资源危机；

3.通过本节的学习提高学生节约用水和环境保护意识。

【过程与方法目标】

1.通过对生活和生产技术中的物态变化的学习，体会物理与社会和生活的密切关系；

2.通过引导学生检索资料，调查研究，学习文献探究和调查探究的学习方法。

【情感态度价值观目标】

1.通过自然界水三态的循环的学习了解我国水资源的紧张状况，认识水对于人类的重要意义，从而产生强烈的水环境保护意识和节水意识；

2.通过在教学活动中与生活实际的联系感受物理有用。从而乐于探索一些自然现象的物理学道理。

【教学重点】

进一步认识熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华概念及其相互间的联系。

【教学难点】

1.用水的三态变化解释自然界一些水的循环现象；

2.电冰箱内的物态变化。

课件等。

吟诵唐代诗人李白的著名诗句：“君不见黄河之水天上来，奔流到海不复回”，引起学生的注意，然后提出：那么水是不是从“天上”来的呢？水奔流到海之后是不是“不复回”了呢？

同学们对这一问题有何见解？

水有哪些状态？在不同的状态下，它叫什么？

一、自然界中水的循环

学生交流讨论，教师引导，师生共同总结：

云中的小水滴和小冰晶，随着气流的急速升降而上下运动，它们相遇后越聚越大，达到一定程度后就会下落。在下落过程中，冰晶吸热融化成水滴，与原来的水滴一起落到地面，这就是雨。

当气温降低到0 ℃以下时，云中的水蒸气凝华为小冰晶，在下落过程中周围的水蒸气与其接触而结晶，当其所受的重力足够大时，就下落到地面，这就是雪。

夏季气温变化剧烈时，高空中会有冷空气团存在，空中悬浮的小冰晶在冷空气团的作用下，凝固成小冰块。有些小冰块体积较大，下落过程中不能完全融化成水，这就是冰雹。

在夜间，地面附近的空气温度降低，如果空气中含有的水蒸气比较多，气温足够低时，空气中的水蒸气也会液化，在空中形成很多小水滴，这就是雾。

初秋季节，空气比较湿润，在夜间温度下降，地面附近空气中的水蒸气在植物枝叶表面放热液化成小水滴，这就是露。到深秋和初冬季节，晚上气温可降低到0 ℃以下，这时空气中的水蒸气在地面或植物的茎叶上放热凝华成小冰晶，这就是霜。

一部分雨、雪、冰雹、露、雾、霜吸热后发生汽化或升华，成为水蒸气，另一部分则

吸热融化为水汇入河流、湖泊、大海，或者被土壤和植物吸收，然后经过蒸发重新散发到空气中，这样水在自然界中就完成了一个循环过程。(如图所示)

通过水的循环，更重要的是使水得到净化，海水变为淡水，污染的水变为清洁的水。但由于大气的污染，有的地方下的是酸雨，其危害变大。我们应该加强环保措施，使我们周围的水更清，天更蓝。

二、高压锅

提出问题：为什么高压锅煮饭这么快呢？

为了解决这个问题，下面我们先来看一个实验。

演示实验：水的沸腾。

做法：一个烧瓶里面盛有水，用酒精灯加热至沸腾，停止加热，水的沸腾停止，用带有橡皮管的抽气筒接到烧瓶的开口处，用抽气筒抽出烧瓶里面的部分气体，观察水会不会重新沸腾。

从实验中我们看到，当我们停止加热，水也停止沸腾了，但是为什么我们用抽气筒抽气时，烧瓶中的水又重新沸腾了呢？

(讨论、分析回答)水的沸点降低了。

总结：一切液体的沸点都是随气压的增大而升高，随气压的减小而降低。这是我们通过实验得到的结论，这就是高压锅的工作原理。

教师出示高压锅，介绍高压锅各部分构造的名称，并简单讲解高压锅的工作原理。同时要求学生回家后认真观察自己家中的高压锅，了解它的工作情况。

三、电冰箱

学生自学课本，了解电冰箱的结构(如图所示)。

家用电冰箱内的制冷系统主要由蒸发器、压缩机和冷凝器三部分组成。

老师分析电冰箱的工作原理：

电动压缩机用压缩气体体积的方法将气态制冷物质压入冷凝器，使其在冰箱外部放热液化，同时被液化了的制冷物质通过节流阀进入电冰箱内的蒸发器，在蒸发器里迅速吸热汽化，使电冰箱内温度降低。蒸发器中汽化了的制冷物质又不断被压缩机抽出，重新压入冷凝器中液化，并且放出在蒸发过程中吸收的热量。通过制冷物质这样的循环，不断地在蒸发器内蒸发吸热，从而使电冰箱达到制冷的效果。

四、航天技术中的物态变化

1.运载火箭的液态燃料与助燃剂

在实际中有些火箭使用氢气作为燃料，用氧气作为助燃剂。但由于气体的体积较大，所以人们采用将氢气液化的方法减小燃料的体积。

2.飞船返回舱的“防热衣”

飞船返回舱的“防热衣”，主要通过三种方式使返回舱内部的温度控制在航天员可以忍受的40 ℃以下。

①是吸热式防热，在返回舱的某些部位，采用导热性能好、熔点高和热容量大的金属吸热材料通过熔化过程来吸收大量的热量；

②是辐射式防热，用具有辐射性能的钛合金及陶瓷等复合材料，将热量辐射散发出去；

③是烧蚀防热，利用高分子材料在高温加热时表面部分材料熔化、蒸发、升华或分解汽化带走大量热量。

五、关于“热管”的工作原理

当对管的一端加热时，吸收芯一端的液体吸热而汽化，蒸气由热端跑到冷端，在冷端放热而液化，冷凝的液体进入吸收芯，通过毛细作用又回到热端。如此反复，热管里的液体不断地通过汽化、液化，把热从热端“运送”到冷端。