初中物理生活和技术中的物态变化

学科：物理教学内容：生活和技术中的物态变化探究目标1.知识与技能知道物态变化在生活和生产技术中的应用，会解释自然界一些水的循环现象.2.过程与方法体会物理与社会和生活的密切关系，学会调查探究.3.情感、态度与价值观认识水的重要性，树立保护水环境和节水意识.探究指导物理宫殿1.自然界中的云、雨、雪、雾、霜等现象，都是水的物态变化形成的露是在天气较热的时候，空气中的水蒸气于清晨前遇到温度较低的树叶、花草等，液化成小水珠附着在它们的表面上.这是一种液化现象.雾和云的情况相同，都是水蒸气在空气中遇冷液化成为小水珠.这些小水珠悬浮在空气中，在地面附近称为雾，在高空处则称为云.因此雾和云都是水蒸气的液化现象，不是冰的升华现象.霜和雪都是水蒸气的凝华现象而不是液体的凝固.霜是地表面的水蒸气在摄氏零度以下的温度条件下直接凝华为固体.雪是天气较冷的时候，空气中的温度低于零摄氏度，水蒸气在空中凝华成固态，为六角形的冰晶（或叫雪花）,在飘降时相互结合形成雪片或雪团.雹是冰球，它的形成较复杂，云中的水珠被上升气流带到气温低于0℃的高空，凝结为小冰珠，小冰珠在下落时，其外层受热熔化成水，并彼此相结合，使冰珠越来越大，如果上升气流很强就会再升入高空，在其表面凝结一层冰壳.经过多次上下翻腾，能结合成较大的冰珠，当上升气流托不住它时，冰珠就落到地面上，形成冰雹.2.地球上水的循环示意图如图1.6-1.地球上水的循环示意图【例1】天气预报说北方有一股弱冷空气南下，珠江三角洲地区将会有一场小雨.气象台这样说的理由是（）A.徘徊在本地的暖湿气流中有大量的水蒸气，水蒸气遇到冷空气迅速液化，形成降雨B.冷空气中有大量的水蒸气，遇到徘徊在本地的暖湿气流，迅速液化，形成降雨C.冷空气把北方的降雨云团吹到了南方D.珠江三角洲本来就是要下雨的，与冷空气的到来无关思路与技巧雨的形成是空气中的水蒸气遇到较冷空气液化成小水珠或凝华成小冰晶，小冰晶下落时遇暖气流熔化成水下落便形成雨.由题中情景可知雨的形成是水蒸气遇冷液化.答案 A.3.水资源与水资源保护（1）淡水资源：地球是一个水球，如图1.6-2所示，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；图1.6-2（2）水污染：分两类：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.对宝贵的水资源，我们必须倍加爱护.这样不仅我们自己有水用，而且我们的子孙后代也会有水用.如图1.6-3图1.6-3【例2】观察图1.6-4情景并阅读文字，请你谈谈关于水的一点感想.图1.6-4思路与技巧甲图用生动的事实告诉人们“淡水比油贵”，乙图则说明少有的水源正被污染，怎样减少污染？如何处理污染？正是本题需要表白的内容.答案随着科学的发展，人们对淡水的需求越来越大，在水资源贫乏的今天，一方面应节约用水，另一方面杜绝污水污染水源，还应对污水进行处理，开发水的再利用.4.家庭中的物态变化（1）高压锅（如图1.6-5）.图1.6-5①高压锅使食物易熟的原因：因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高压锅的安全装置：一是安全阀.当锅内气压超过规定气压值时，气压顶起安全阀，使锅内气压维持在某一定值；二是易熔片.它是由熔点低的合金材料制成，一旦安全阀失效，锅内温度达到易熔片的熔点时，锅内气体从易熔片处喷出，防止爆炸事故发生；（2）电冰箱如图1.6-6.图1.6-6 电冰箱的工作循环【例3】空调和电冰箱已走进我们的家庭，请问：（1）空调与电冰箱降温的原理一样吗？（2）安装空调时，为什么将空调安装在窗户的上方？思路与技巧空调与电冰箱都是制冷设备，它们工作时将内部的热通过工作物质带到外面.所不同的是空调将室内热送到室外，冰箱是将箱内热送到箱外，但仍在室内.空调与冰箱能将相应范围的热送到另一地方，利用了空气对流传热，而发生对流的条件之一是上方温度低于下方，所以制冷器均在上方.答案（1）两者制冷原理一样.空调将室内的热送到室外，冰箱将箱内的热送到箱外（2）这样会形成上方温度低于下方，有利于利用空气的对流使室内温度降低.5.航天技术中的物态变化（1）液化：运载火箭的燃料常采用液态，它是利用压缩体积的方法使气态液化形成.液态有利于储存和储存较多数量的燃料，如图1.6-7所示；图1.6-7（2）熔化、汽化吸热：卫星返回地面时，与空气相互摩擦，温度升高.整流罩上的烧蚀层会熔化、汽化吸收大量的热，保护了火箭或卫星；（3）利用热管使卫星不同面温度变化均匀.【例4】我国“神舟”五号返回舱的表面有一层叫做“烧蚀层”的物质，它可以在返回大气层时保护返回舱不因高温而烧毁.“烧蚀层”能起这种作用，除了隔热性能外还由于（）A.它的硬度大，不易烧坏B.它的表面非常光滑，能减少与空气的摩擦C.它在熔化和汽化时要吸收大量的热D.它能把热辐射到宇宙空间思路与技巧返回舱在返回进入大气层后，与空气摩擦，使返回舱温度升得很高，涂在表面的“烧蚀层”除了隔热外还会熔化、汽化吸收大量的热，从而保护了返回舱.答案C.探究体验问题情景天气预报中常说，“……向北移动的暖湿气流和来自××地区的冷空气前锋相遇，将在我国××至××之间形成一条东西方向的降雨带……”，暖湿气流携带较多的水蒸气，为什么不一定带来降雨，而与冷空气相遇才会降雨呢？小红想：大自然中的“雨”是怎样形成的呢？猜一猜可能是空气中的水蒸气（液化／汽化）形成的.做一做①如图1.6-8甲，向圆锥瓶内注入少量的温水；②取一干燥的蒸发皿盖在瓶口，在蒸发皿中放置一些冰块.图1.6-8看一看在瓶口（有／无）朦胧的“白雾”，蒸发皿底部出现了，其原因是：.议一议若换另一干燥蒸发皿，向蒸发皿中倒开水，如图1.6-8乙所示，瓶口（有／无）朦胧的“白雾”出现，蒸发皿底部其原因是：.可见大自然中“雨”是空气中水蒸气（遇热/遇冷）液化形成的.探究点拨实验探究时尽量创设与实际情况相同的条件，注意区分主要因素和次要因素（说明：自然界中的“雨”的成因还有的是水蒸气先凝华成小冰晶而后又熔化成水的）.【例5】水蒸发到大气中成水汽，空气对水汽的容量有一定限度，在10℃时最大为9g，20℃时最大为17g，30℃时最大为30g，当空气不再容纳水汽时就成为饱和状态，此时如果气温继续降低，是不是就可以降水？说明理由？思路与技巧降水有三个条件：一是空气中水汽饱和，二是气温继续降低，最后是有凝结核.由题中条件说明不一定降水，因为空气中不一定有凝结核.答案不一定降水.因降水要同时满足三个条件，由于空气中不一定有水汽的凝结核，即使空气中水汽处于饱和状态、气温继续降低，水汽不一定形成小水滴，即云和雾，如果水滴不够大则会随气流飘浮，所以不一定降水.聊天室话题：为什么南极上空臭氧层出现了空洞？胖胖：地球上臭氧层起什么作用？老师：地球外围20～25km的平流层内的臭氧（O3）层，好比地球的保护伞，阻挡了99％的紫外线辐射，保护地球上生灵万物，是地球的天然屏障.如图1.6-9.乐乐：臭氧层空洞是怎么回事？老师：太阳黑子爆炸；南极上空上升气流把臭氧含量较高的中层大气输送到上层，从而降低了那里的臭氧含量；大量使用氨肥、氟利昂，以及火山爆发、大型超音速飞机在空中排放的废气、核试验等对臭氧层的破坏，使南极上空出现了臭氧层空洞.图1.6-9 臭氧层的作用胖胖：这个空洞可以补吗？老师：当个“女娲”去“补天”，关键是全世界每个公民都要采用各种方法保护臭氧层，禁止使用氯氟烃类产品.快乐套餐1.八（1）班物理兴趣小组利用所学物理知识研究蔬菜保鲜问题（主要是防止水分蒸发），下列四项措施中正确的是（）A.将蔬菜放在紫外线下照射B.将蔬菜放在太阳下面晒几天C.将蔬菜直接放入冷冻室D.用塑料膜包好蔬菜放入冰箱冷藏室2.水是一种重要的自然资源.下列有关水的说法错误的是（）A.冬天户外的水管容易冻坏是由于水结成冰后体积变大的缘故B.在城市里保留湖泊可以抑制“热岛效应”加剧C.医疗方面可以用蒸馏水制取生理盐水D.在淡水资源缺乏的海岛上，可以考虑用过滤法从海水中提取淡水3.在下列现象中，主要是由于水被污染而产生的后果是（）A.水土流失B.城市地表下沉C.河中鱼、虾绝迹D.河流干涸4.将下列自然现象及相应物态变化用线连接起来.5.你对家中的电冰箱肯定很熟悉，请你谈谈电冰箱的工作原理.答：电冰箱（图1.6-10）用了叫做氟利昂的物质作为热的“搬运工”，把冰箱冷冻室里的“热”，搬运到了冰箱的外面.氟利昂是一种既容易化，又容易化的物质.工作时电动压缩机使氟利昂蒸汽压缩并把它压入冰箱外的冷凝器管里，在这里蒸汽变成液体并热，这些热被周围的空气带走.冷凝器里的液态氟利昂，经过一段很细的毛细管进入冰箱内冷冻室的管子里，在这里迅速汽化，热，使冰箱内温度.生成的蒸汽又被压缩机抽走，压入冷凝器，再液化并把从冰箱内带来的热放出.氟利昂这样循环流动，冰箱冷冻室里就可以保持相当低的温度.图1.6-106.高压锅是家中必备炊具之一，因为利用它省燃料、省时提高了效率.高压锅是利用的原理使食物易熟；其易熔片是由低的材料制作；若某次用较大的减压阀替代原来较小减压阀可能会出现现象.7.“神舟”五号载人飞船发射的成功，标志着我国已走在宇航科研世界的前列.如图1.6-11 是火箭发射的情景.火箭升空瞬间，庞大白色气团产生的原因是，发射台底座建了大水池，它能保护发射台底的道理是.图1.6-11 图1.6-128.图1.6-12展示了石油的炼制过程.石油蒸汽经过一层层塔盘，汽油、煤油等各种成分按照其物理特点的不同把它们分离开.图1.6-13请问：（1）分离是按这些成分的什么不同来分离的？（2）分离过程经历了哪几种物态变化？9.（深圳南山区）在没有食物的情况下，人可以活30天；若是没有水，时限便缩短为3～4天，因此水是人类生命的基本要素.如图1.6-13所示是一个应急净水器.在大容器中倒入不能直接饮用的水（如泥水、海水等），将杯子放在容器中央用塑料膜将容器口封好（容器边缘留一个小缝隙），上面压一块石头，使塑料膜形成一个凹面.将制成的净水器放在阳光下，几小时后杯中就可收集到从塑料膜上滴下的纯净水.这种净水器主要是利用了和现象来达到净水目的.10.我国的水资源非常短缺，如果按水资源的总量考虑，水资源总量在世界上排列第6位，但由于我国人口众多，按人均占有量只有2500m3，约为世界人均水量的1／4，在世界上排列110位，已经被联合国列为13个贫水国家之一.南京城市里生活废水每天的排放量惊人，其实这些废水都可以经过适当的处理变成“二次用水”而再次使用.请根据你生活的实际经验，选择一种生活废水进行处理，实现“二次用水”的目的，从而节约家里的用水资源.（1）你想将在家里用过的废水变成“二次用水”；（2）请设计一个生活废水处理方案.要求：器材自选，操作尽可能简单；（3）你家中有哪些节约用水的措施或经验？至少归纳出2条；（4）水资源十分的匮乏，如果你所在的社区邀请你担当志愿者，向居民宣传节约用水的常识，试向居民提出2～3条节约用水的合理化倡议.11.你家购置了电冰箱吗？什么品牌？请你仔细观察回答以下问题：（1）打开冰箱门通常会看到有一股“白雾”，这雾是向什么方向移动？为什么？（2）有时门难以关严，原来是门框边有一层冰，你知道这冰是怎样形成的吗？（3）冰箱内的冷冻箱结有很多冰，这冰是怎样形成的？（4）用手摸一摸冰箱后背，会有什么感觉？为什么？（5）在房间打开冰箱门，房间内的温度是否降低？12.观察图1.6-14，你能得到哪些信息？图1.6-1413.阅读材料热管“热管”是80年代研制出来的一种导热本领非常大的装置.它比铜的导热本领大上千倍.“热管”的结构并不复杂，它是一根两端封闭的金属管，管内壁衬了一层多孔的材料，叫做吸收芯，吸收芯中充有酒精或其他容易汽化的液体（图1.6-15）.图1.6-15当管的一端受热时，热量会很快传到另一端，这是什么道理呢？“热管”的一端受热时，这一端吸收芯中的液体因吸热而汽化，蒸汽沿着管子由受热一端跑到另一端.另一端由于未受热，温度低，蒸汽就在这一端放热而液化.冷凝的液体被吸收芯吸附，通过毛细作用又回到了受热的一端.如此往复循环，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.液体在汽化和气体在液化时要分别吸收和放出大量的热，热管正是利用了这一性质，达到高效传递热量的目的.“热管”在一些高新技术领域发挥着重要作用.请回答：(1)“热管”被加热的那一端的温度为什么不会很快升上去？“热管”没有被加热的那一端的温度为什么会升高？(2)请比较一下，“热管”的工作原理和电冰箱的工作原理有哪些相似的地方？(3)用“热管”可以很快地把一个物体内部产生的热量散发出来，你能想出它的一个应用实例吗？参考答案[探究体验] 液化；有；小水珠；水蒸气遇冷液化；无；无小水珠；蒸发皿温度高，水蒸气没有液化；遇冷[快乐套餐] 1.D 2.D 3.C 4.略 5.汽，液；放；吸；降低 6.增大气压提高沸点；熔点；爆炸 7.水蒸气液化；水汽化时吸收大量的热，不致使发射台底温度升得太高 8.（1）沸点（2）先吸热汽化后放热液化 9.汽化（或蒸发）；液化（或凝结）10.（1）洗衣（2）略（3）随手关水龙头……循环用水等等（4）略11.（1）向外；里面空气温度低，开门时，外面空气中的水蒸气遇冷液化向下，由于箱外空气向内，导致箱外气压减小，小水珠向外（2）箱外水蒸气先液化后凝固（3）箱内水蒸气凝华形成（4）冰箱工作物质液化放热（5）不能12.①地球上的水在陆地、海洋、大气间不断地循环，循环中水的总量保持不变；②在太阳的辐照下，水经海洋、陆地及植物蒸发成水汽，并随气流而运动到大气中；③若气温降低，大气中的水汽就会在高空形成云（水滴或冰晶）成为雨水、雪花或冰霜降落到地球表面，统称为降水；④这些降水渗透为地下水，迁移回流到海洋及植物中，完成水循环13.（1）因被加热的酒精等物质迅速汽化时，要吸收大量的热，所以温度不会很快升上去，另一端温度升高，是因为酒精蒸气等物质液化时放热（2）都是通过工作物质将热由一个位置搬到另一个位置（3）可用于制作航天器的散热设备。