初中物理北师大版八年级上册五 生活和技术中的物态变化教案设计

这是一份初中物理北师大版八年级上册五 生活和技术中的物态变化教案设计，共9页。教案主要包含了学习目标，要点梳理，典型例题，总结升华，思路点拨等内容，欢迎下载使用。

1.了解自然界中水的循环；掌握云、雨、雪、雾、霜等形成的过程；
2.了解高压锅的工作原理，及使用过程中的物态变化；
3.了解电冰箱的工作原理，及使用过程中的物态变化；
4.了解航天技术中的物态变化。
【要点梳理】
要点一、自然界中的水循环
云、雨、雪、雾、露、霜是十分常见的自然现象，它们都是地球上的水发生物态变化形成的。
1.云的形成：大海、湖泊、河流、土壤和植物中的水蒸发后，在高空遇到冷空气，会液化成小水滴或凝华为小冰晶。大量的小水滴或小冰晶集中悬浮在高层空气中，就形成了云。
2.雨的形成：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，冰晶吸热熔化成小水滴，与原来的水滴一起落到地面，这就是雨。
3.雪的形成：当气温降到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凝华，当其所受重力足够大时，就下落到地面，这就是雪。
4.冰雹的形成：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，凝聚成小冰块。有些小冰块体积较大，下落过程中不能完全熔化成水，掉落到地面，这就是冰雹。
5.雾的形成：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。
6.露的形成：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液化成为小水滴，这就是露。
7.霜的形成：到深秋和初冬季节，晚上气温可降到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、雾和霜吸热后发生汽化或升华，成为水蒸气；另一部分汇入河流、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。
要点诠释：
（1）自然现象中的物态变化：
（2）水循环的方式：
①陆地水循环；②海陆间水循环；③海洋间水循环。
（3）水循环的途径：
①蒸发；②降雨；③水气输送；④径流；⑤蒸腾；⑥下渗。
（4）珍贵的水资源：
①淡水资源：地球是一个水球，其中97.2％以上是海洋的咸水，人类实际能直接利用的淡水只有不到0.03％，因此水资源是十分珍贵的；
②水污染：一类是自然污染；另一类是人为污染.根据污染杂质不同，分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类；
③合理利用水资源，珍惜每一滴水。
（5）人工降雨：
关于人工降雨原因：一是干冰的升华降温；二是水蒸气遇冷凝华成小冰晶；三是小冰晶下落遇到热的气流熔化成小水珠，小水珠越结越大，水珠下落到地面就形成雨。
要点二、高压锅
1.结构：锅身、锅盖、易熔片、放气孔和安全阀等。
2.工作原理：锅内气压升高，沸点随着升高。
高压锅工作时，与外界相通的放气孔被安全阀封闭，蒸发出来的水蒸气仍留在锅内，使得水上方的气体压强增大。由于液体的沸点随液面上方气体压强的增大而升高，所以水到了100℃仍不能沸腾，温度继续升高，压强也继续增大。由于气压增大，导致沸点升高。一般家用高压锅内部温度可达110℃—120℃。
3.易熔片的作用：为防止安全阀出现故障而起备用保险作用的。
易熔片是用熔点较低的合金材料制成的。一旦安全阀失效，锅内气体压强过大，温度也随之升高，当温度达到易熔片熔点时，再加热，易熔片就会熔化，锅内气体便从易熔片处喷出，使锅内气体压强减小，从而防止爆炸事故发生。
要点诠释：
（1）高压锅使食物易熟的原因：因为蒸发的水蒸气留在锅内，增大了液面上方的气压，水的沸点高于100℃，食物的温度在100℃以上易熟；
（2）气压大，沸点高。
要点三、电冰箱
1.组成部分：家用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。
2.制冷原理：蒸发器里吸热汽化，冷凝器里放热液化。
电冰箱的电动压缩机用压缩气体体积的方法把气态制冷物质压入冷凝器中使其在冰箱外部放热液化，被液化的制冷物质通过节流阀进入冰箱内部的蒸发器，在蒸发器里迅速吸热汽化，使电冰箱内温度降低。
要点诠释：
（1）电冰箱所用的致冷物质是容易汽化和易液化并且在汽化时能大量吸热的物质。
（2）液态制冷物质进入蒸发器，吸热汽化再变成气态，使得冷冻室内可以获得低温。
（3）压缩机把气态制冷物质压入冷凝器，使其放热液化变成液态。
要点四、航天技术中的物态变化
1.运载火箭的液态燃料与助燃剂：火箭使用氢气作为燃料，用氧气作为助燃剂。
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温度下。
①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来吸收大量的气动热量；
②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的方法散热。
3.热管：它是一根两端封闭的金属管，管内衬了一层多孔材料，叫做吸收芯。吸收芯的中间充以酒精或其他液体。当对管的一端加热时，吸收芯由热端跑到冷端，在冷端放热而液化，冷凝的液体进入吸收芯，通过毛细管又回到热端。热管里的液体不断地通过汽化和液化，把热量从一端传递到另一端。
要点诠释：
火箭使用氢气作为燃料，由于气体的体积较大，所以人们采取将氢气液化的方法减小燃料的体积。
火箭的整流罩的表面做的十分光滑，在外表面上涂上一层特殊物质，这种物质在火箭或返回式卫星与空气摩擦升温时会迅速熔化和汽化，从而吸收大量的热，使整流罩的温度不再升高，从而保护了火箭或卫星 。
热管里的液体不断地通过汽化和液化，把热量从一端传递到另一端。从而减小了正、背面的温差，保障了航天器的正常工作。
【典型例题】
类型一、自然界中的水循环
1.（2014秋•海陵区期末）雨的形成是与自然界中水循环相关的复杂过程．地球上的水蒸气升腾到高空后 成水滴，成为云的主要组成部分；高空中大量的水蒸气遇冷 成小冰晶，当上升气流托不住它们时，小冰晶在下落的过程中 ，从而形成雨。（均填物态变化名称）
【答案】液化；凝华；熔化
【解析】水蒸气变为水滴是气态变为液态，属于液化，水蒸气变为小冰晶是气态变为固态，属于凝华，小冰晶变为雨是固态变为液态，属于熔化现象。
【总结升华】分析生活中的现象属于哪种物态变化，关键要看清物态变化前后，物质各处于什么状态；结合物态变化的定义即可得到答案。
举一反三：
【变式】去年入秋以来我国西南地区遭遇了百年一遇的大旱。人工降雨可缓解旱情，在有利的气候条件下，用飞机或炮弹把干冰送入高空，干冰升华时从周围吸收大量的热，使空气的温度急剧下降，于是高空中的水蒸气便 成小冰晶，这些小冰晶逐渐变大，遇到暖气流就 。
【答案】凝华；熔化
2. 液态的露和固态的霜都是水蒸气凝结成的。水蒸气有时候会凝结成露，有时候会凝结成霜。
（1）是什么因素影响水蒸气凝结成露还是霜？请提出你的一个猜想。
（2）请设计一个实验检验你的猜想（写出主要的实验步骤）。
【答案】（1）是由物体的温度决定的。（2）实验方案：①用同样的两个杯子装上水，一个放进冰箱的冷藏室，一个放进冷冻室；②五个小时后取出，放在空气中，观察两个不同的杯子上的变化。若从冷藏室中拿出来的杯子上凝结的水，而从冷冻室中拿出的杯子上是霜的话，就说明水蒸气凝结成露还是霜是与温度有关的；若两个杯子都凝结的是水，说明水蒸气凝结成露还是霜与温度无关。
【解析】根据霜和露的形成时间，夏天形成露，秋天形成霜，由此可以猜想：是不是由温度决定的。
要验证猜想，我们需要找到温度不同的物体，拿到空气中，空气中的水蒸气就会凝结。温度不同的物体我们可以从冰箱的冷藏室和冷冻室中取出。
【总结升华】此题主要考查学生的实验设计能力。容易出问题的是很多同学不注意观察生活，就不知道霜和露的形成时间，这就要求我们平时要多观察生活。
举一反三：
【变式】（2015•香坊区二模）下面的几种现象中，属于凝华的是（ ）
A．春天，冰河解冻
B．夏天的清晨，露珠附着在草叶上
C．秋天的早上，白雾弥漫在空气中
D．冬天的早晨，霜附着在枯草叶上
【答案】D
类型二、生活中的物态变化
3.（2016•洪山区二模）如图表示出了电冰箱的构造和原理，下列有关说法正确的是（ ）
A．制冷剂在冷冻室内熔化吸热
B．制冷剂在冷冻室内汽化吸热
C．制冷剂在冷凝器内汽化放热
D．制冷剂在冷凝器内凝固放热
【思路点拨】电冰箱是利用制冷剂在汽化时吸收热量，把电冰箱内的热带走；液化时放热，把电冰箱内热散发到空气中，人们把制冷剂叫做“热的搬运工”。
【答案】B
【解析】如图，液态的制冷剂通过电冰箱冷冻室，由液态变为气态是汽化过程，汽化过程中吸收热量，把冰箱冷冻室内热带走；制冷剂气态进入散热片，气态的制冷剂变为液态的制冷剂，是液化过程，液化放出热量，把冰箱内热散失掉。故选B。
【总结升华】生活处处皆物理，利用电冰箱的工作原理考查物态变化，以及物态变化的吸放热情况，体现了物理和生活的密切关系。
举一反三：
【变式】小欣打开冰箱门，发现冷冻室的侧壁上有很多霜，这是水蒸气 （填物态变化的名称）形成的，这个过程中水蒸气 （填“吸收”或“放出”）热量。当他拿起湿抹布去擦时，抹布却粘在了侧壁上，这是因为发生了 （填物态变化的名称）现象。
【答案】凝华；放出；凝固
4.用高压锅煮粥，熄火后用冷水将锅冷却，拿掉限压阀后打开锅盖，可以看到锅内的粥仍在沸腾，普通锅却看不到这样的现象，对此下列说法正确的是（ ）。
A.熄火后，锅内温度迅速降到100℃以下，但由于打开锅盖后气压降低，所以重新沸腾
B.熄火后，锅内温度仍高于100℃，即使不冷却，不拿去限压阀，粥也在沸腾
C.熄火后，锅内温度仍然高于100℃，冷却后锅内气压比原来降低，打开锅盖后，气压降为一个大气压，所以重新沸腾
D.粥的流动性差，不易降温，熄火后即使不浇冷水，不拿去限压阀，粥也要沸腾较长时间
【思路点拨】沸腾的条件有两个：一是达到沸点，二是继续吸热。火已经熄灭，意味着粥不能再继续吸热了，应该会停止沸腾。但事实是打开锅盖却发现粥仍在沸腾，其原因是由于浇了冷水，使锅内气压下降，粥的沸点也下降。
【答案】C
【解析】高压锅锅内气压大，沸点也高，用高压锅煮粥，粥的温度会在100℃以上。当给锅加热时，粥会沸腾；当停止加热时，粥会停止沸腾；但当给它立即用冷水冷却时，锅内的气压会立即减小，粥的沸点也会随之减小，所以粥会重新沸腾，温度仍然是高于100℃。故选 C。
【总结升华】此题考查一、沸腾的条件：达到沸点且继续吸热。二、沸点与气压的关系---沸点随气压减小而降低，由此得出粥重新沸腾的原因。
举一反三：
【变式】用压力锅煮稀饭，能节省时间。最主要的原因是（ ）
A、锅内气体压强大，使稀饭容易沸腾
B、锅内气体压强大，使稀饭不易沸腾
C、压力锅传热快， 使稀饭容易沸腾
D、压力锅密封性好，使稀饭容易沸腾
【答案】B
类型三、技术中的物态变化
5.用来发射卫星的火箭，在它的头部涂了一层特殊物质，这种物质可以避免火箭因高速运动时与空气作用产生高温而被毁坏的危险.这种材料能起这种作用的主要原因是
A.材料坚硬，不怕热
B.材料不传热
C.材料非常光滑，不易与空气作用生热
D.材料受热熔化、汽化吸收了与空气作用产生的热
【答案】D
【解析】火箭在大气层中高速运动时，不可避免地要与空气产生作用，既使火箭的头部做得十分光滑，也会因与空气碰撞摩擦产生大量的热，使得火箭头部的温度很高，即使不能将火箭头部熔化也不可避免地向火箭内部传递大量的热，使得内部的仪器毁坏，火箭头部所涂的材料在与空气作用升温后会熔化，并迅速汽化，在熔化和汽化时吸收了大量的热，而自身的温度却不再升高，从而保护了火箭。
【总结升华】针对高科技产品，对于在工作过程中产生的负面影响，必定有相应的措施，火箭运动必定产生热量，必须有相应的能吸热的材料，结合所学知识，不难想到应属于汽化的知识，因此同学们在解决实际问题时，要加强生活实际与理论知识的联系，灵活应用。
举一反三：
【变式】在发射火箭时，在发射台下建一大水池，让火焰喷到水池里，这主要是利用水_____时吸热，从而保护发射台。
【答案】汽化