师:亲爱的同学们,大家好!在上课之前,我们先一起来观看一段火箭发射的视频,感受这激动人心的时刻。
(播放视频)
师:“10,9,8,7,6,5,4,3,2,1。点火起飞,助推器工作,3分02秒3拐4毫秒,程序转弯。阵地遥测信号正常,文昌光学雷达跟踪正常,遥测信号正常,文昌飞行正常。”北京时间2022年11月12日10:03,搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭,在我国文昌航天发射场准时点火发射。此次发射任务从点火发射到完成交会对接,全程仅用两个小时,快速交会对接技术成功在轨实施,标志着我国航天交会对接技术取得了新突破。每一次火箭的成功发射,都是我国在航空航天事业中向前迈进的一步。同学们,你们知道吗?我们刚刚学习过的物态变化知识,解决了不少火箭发射和卫星运行过程中的难题。大家想知道它是如何解决的吗?今天,我们就来学习生活和技术中的物态变化。
我们知道,地球71%的面积被水覆盖,水在我们生活中非常常见。那么,同学们能说出自然界中的水有哪些形式吗?
生:自然界中水的存在形式有云、雨、雪、雾、露、霜等。
师:非常好!这些水的形成过程都牵涉到物态变化。正是这些形式的水在形成过程中,使得自然界中的水不断循环。首先,我们来了解一下自然界中水的循环。请同学们阅读教材,并思考以下问题:自然界中云、雨、雪、雾、露、霜等自然现象的形成过程是怎样的?它们牵涉到的物态变化有哪些?将答案填到表格中。同学们可以按下暂停键阅读教材。
(学生阅读教材)
师:同学们应该已经阅读完毕。大家找到这些自然现象形成过程中所牵涉到的物态变化了吗?云的形成,是自然界中江河、湖泊等地表的水汽化成水蒸气后,上升到高空,遇冷后液化成小水滴或凝华成小冰晶,聚集在一起就形成了云。所以,云的形成牵涉到的物态变化有汽化、液化和凝华。雨是如何形成的呢?云中的小水滴和小冰晶随气流上下运动,越聚越大,最终从高空下落。在下落过程中,冰晶吸热熔化成水滴,与原来的水滴一起落到地面,这就是雨。所以,雨的形成过程中所牵涉到的物态变化有熔化。当夏季气温变化剧烈时,小冰晶凝聚成小冰块,下落到地面前不能完全融化,这就是冰雹。当气温降到0摄氏度以下时,高空中的水蒸气凝华为小冰晶,在下落过程中,周围的水蒸气与小冰晶接触而凝华落到地面,这就是雪。所以,雪的形成过程中的物态变化有凝华。在夜间,地面附近的空气温度降低,如果空气中含有较多水蒸气,水蒸气液化,在空中形成很多小水滴,这就是雾。所以,雾的形成过程中的物态变化有液化。初秋夜间温度下降,地面附近空气中的水蒸气在植物枝叶表面液化成水滴,这就是露。所以,露的形成过程中所牵涉的物态变化有液化。深秋或冬季,当夜间气温降低到0摄氏度以下,这时空气中的水蒸气在地面或植物的枝叶上放热,凝华成小冰晶,这就是霜。所以,霜的形成过程中的物态变化有凝华。
同学们,你们会解释这些现象的形成过程吗?在解释时,一定要抓住物态变化这一关键,分析物态变化发生前后各是什么状态,发生这种物态变化的条件是什么。现在,我们来叙述一下云的形成过程。云是聚集到一起的小水滴或小冰晶,它们是高空中的水蒸气遇冷液化或凝华所形成的。高空中的水蒸气是地面上的水发生汽化而成的。请同学们类比云的形成,尝试用自己的语言叙述其他自然现象的形成过程。希望同学们在以后的学习中,学会用我们所学的物理知识去解释生活中的相关现象,提升我们分析问题的能力和语言表达能力。
正是这些自然现象,让自然界中的水不断循环,过程如图所示。同学们可以尝试看图叙述自然界中水的循环过程。
生:地面上的植物通过蒸腾,江河湖泊等地表的水通过汽化形成水蒸气,上升到高空中,遇冷形成云。再通过雨、雪、雾、露、霜等降落到地面,汇集到江河湖泊中,如此循环。
师:非常好!水是人类最宝贵的资源,人类的生存与社会的发展每时每刻都离不开水。然而,地球上97.47%的水都是海洋里或其他咸水,淡水仅占总水量的2.53%,而可供人类使用的淡水不到总水量的1%。因此,我们要保护水资源,学会节约用水。请同学们想一想,我们应该如何保护水资源?
生:首先要树立惜水意识,合理开发水资源,减少水资源污染,减少水资源浪费等。
师:那生活中如何减少水资源的浪费呢?这就要求我们学会节约用水。大家有哪些节水措施?
生:洗手、洗菜等用流动水时,龙头不宜开得过大,用完后及时关闭水龙头。洗澡时减少淋浴,用洗菜水浇花、冲马桶等一水多用。
师:非常好!保护水资源,关键是要树立惜水意识,注意节约用水。
前面我们在学习水的沸腾时,知道液体的沸点与液体表面的气压有关。高山上通常气压比较低,水的沸点比较低,很难把食物煮熟。而高压锅恰好解决了这一难题。接下来,我们认识一下高压锅,看看它是如何解决这一难题的。请同学们阅读教材,思考并回答下列问题:高压锅的主要结构有哪几部分?它的工作原理是什么?同学们可以按下暂停键阅读教材。
(学生阅读教材)
师:大家找到答案了吗?高压锅的主要结构有放气孔、安全阀、易熔片、锅盖、锅身内胆。它的工作原理是什么呢?
生:高压锅内气压升高,水的沸点升高。
师:大家可能会有个疑问,高压锅内的气压为什么会升高?其实是因为高压锅的锅盖是密封的,在对锅加热的过程中,锅内温度不断升高,锅内会有越来越多的水汽化成水蒸气,从而使锅内的气压升高,锅内水的沸点升高,锅内所能达到的温度就比较高,这样就容易把食物煮熟。但锅内气压也不能一直升高。当锅内气压高到一定程度时,锅内气体就可以通过放气孔把安全阀顶开,保证锅内气压不至于太高。易熔片是为了保证在高压锅出现故障时,气压高到一定程度,锅内达到的温度达到易熔片的熔点,从而使易熔片熔化以保证安全。看来,我们的物理知识真能很好地帮助我们解决生活中和技术中的难题。
电冰箱给我们生活带来了不少便利,其实电冰箱的工作原理主要也是利用到了物态变化。请同学们阅读教材,思考并回答下列问题:电冰箱的制冷系统主要结构有哪几部分?制冷物质在循环过程中分别在哪些部位发生什么样的物态变化?发生物态变化时是吸热还是放热?压缩机的主要作用是什么?同学们可以按下暂停键阅读教材。
