資源簡介

3.5 跨學科實踐：探索廚房中的物態變化問題（教學設計）
年級 八年級 授課時間
課題 3.5 跨學科實踐：探索廚房中的物態變化問題
教學 目標 1. 觀察廚房中的物態變化，描述這些物態變化發生的條件、過程與結果。 2. 通過實踐，讓學生體會物理學與日常生活的聯系，踐行安全與健康生活。 3. 通過對廚房中的物態變化進行觀察、描述、分析，激發學生對科學探究的興趣。
教材 分析 通過觀察廚房中常見食物、調味品在不同溫度下表現出的不同物態，多角度形成關于物質基本屬性的認識。 通過燒開水、煮餃子等廚房中的實踐探究過程，結合物態變化相關知識進行科學論證，從而對廚房中的相關事例和現象做出合理的分析和解釋。
學情 分析 學生對燒開水、煮餃子等廚房中的物態變化比較熟悉，能夠描述這些物態變化發生的條件、過程與結果。但是對烹飪過程中發現的一些問題提出改進建議會有一定的難度。
教學重點 觀察廚房中的物態變化，描述這些物態變化發生的條件、過程與結果。
教學難點 分析物態變化對烹任的影響。
教學過程
教師活動 學生活動
導入新課 廚房是我們生活經常出入的地方，只要你留心觀察，就會發現小小的廚房里包含了許多物態變化的知識。 思考問題，進入情境。
學習新課 一、項目提出 （1）烹飪過程涉及各種物態變化 廚房不僅是加工食材的場所，也是日常生活中充滿物態變化的“實驗室”。烹飪過程涉及各種物態變化。 例如：水的沸騰、食用油從液態到氣態的蒸發、冰凍水餃中的冰在熱水中的熔化。 （2）分析現象，了解問題， 提出改進建議 這些變化不僅是烹飪過程中的自然現象，也是我們掌握烹飪技巧、提高烹飪效率、提升食物品質的關鍵。我們從物理學的視角觀察、分析這些現象，了解食材烹飪中的問題， 并提出改進的建議。 二、項目分析 我們可以先觀察廚房中都有哪些現象與物態變化有關，再分析這些現象中的物理問題。 具體任務如下： 1. 觀察廚房中的物態變化，分析這些物態變化對烹任的影響。 2. 從物理學的視角，對烹飪過程中發現的一些問題提出改進建議或總結認識體會。 3. 實施改進建議，描述實施后的情況，并評估其效果。 三、項目實施 1. 觀察廚房中的物態變化，描述這些物態變化發生的條件、過程與結果。分析物態變化的有關規律或相關參數對烹飪的影響。 下面的表格中記錄了一些在廚房中觀察到的現象和相應的物態變化，請把你的觀察結果寫在表格中。 廚房中的現象涉及的物態變化分析物態變化為了煮熟餃子，需要持續燒水一段時間在燒水的過程中，需要不斷加熱，水沸騰后溫度不變，一些水會從液態變為氣態的水蒸氣汽化水沸騰后，打開鍋蓋，會產生大量“白霧”水蒸氣接觸周圍的冷空氣或低溫物品，會液化成小水滴液化將面食放在水中煮，不會發黃、變焦，而放在食用油中炸，則會發黃、變焦，甚至炸糊 水的沸點在標準大氣壓下是100℃，而油的沸點約280℃左右，放在油里的面食水分很快汽化，面食就會變干變黃甚至變焦 汽化燒水時，緊靠壺嘴的地方看不到“白氣”，而在壺嘴上方一段距離處才能看到“白氣”呢？緊靠壺嘴的地方溫度較高，從壺嘴噴出來的水蒸氣不能液化，隨著水蒸氣逐漸上升，空中的溫度降低，溫度高的水蒸氣放熱液化成小水滴，即為看到的“白氣”液化炒糖色的好壞是烹飪的一種技巧，當鍋中的油溫合適時，倒入白糖糖的熔點低于油的沸點，糖在熱油中發生熔化 ，然后加入食材翻炒，這樣會給食材表面涂上一層美麗的色澤，使食物更加鮮美 熔化用砂鍋煮食物時，砂鍋離開爐灶后鍋內的湯能繼續沸騰原因是砂鍋與爐火直接接觸，其溫度會高于水的沸點，當砂鍋離開爐火后，鍋內的湯能繼續吸收熱量　 汽化將冰凍食品直接放進熱油中， 會將油噴出甚至產生火球 當冷凍食品被放入熱油中時， 食品上的冰會迅速受熱并汽化， 形成水蒸氣。 這個過程會導致氣體膨脹， 從而將油鍋中的油粒帶出， 形成油滴。 這些油滴在接觸到鍋下的明火時， 會立即燃燒熔化、汽化
【播放視頻】——《冰凍大蝦使油起火》、《物態變化中的“白氣”》 2. 從物理學的視角找出這些現象對烹飪過程的影響，對烹飪中可能存在的向題提出具體的改進建議。 進一步說明這些改進建議是怎樣進一步優化烹任過程或解決安全隱患的，并解釋這些建議的科學依據。 （1）優化烹任過程 ①煮餃子 加大火力可以加快水的沸騰，但是水沸騰后仍然大火加熱并不會使餃子更快煮熟。這是為什么？ 水在沸騰后溫度保持不變，繼續使用大火力只會加速水的汽化，浪費水和燃料。因此，在水沸騰后，應將大火改為小火。 ②蒸食物 蒸食物時，把不容易蒸熟的食物放最上面。蒸食物是利用高溫的水蒸氣將熱傳遞給食物使其變熟。剛從沸水中蒸發出來的高溫水蒸氣密度較小，能迅速升至蒸籠的頂端，所以蒸籠的最上層溫度最高，食物最先熟。 （2）解決安全隱患問題 ①注意水蒸氣燙傷 由于水蒸氣變成同溫度的熱水時（液化）要放出大量的熱，所以鍋中冒出的水蒸氣造成的燙傷要比熱水燙傷更嚴重。因此，在水煮沸時，若要揭開鍋蓋須注意避開水蒸氣，以免燙傷。 拿剛出鍋的熱饅頭時可以手上沾點涼水避免燙傷。因為熱饅頭接觸到手上的涼水時，涼水迅速汽化吸收了手上的很多熱量。 ②保護鍋與壺的安全 水的沸點在標準氣壓下是100℃，鋁的熔點約600℃，用鋁鍋或壺燒水時，只要水未燒干，鍋內壁溫度保持在100℃左右，鍋的溫度不會超過100℃很多，達不到鋁的熔點，是安全的。 普通煤氣灶火焰的溫度可達800℃左右，若鋁鍋不裝水放在火上燒或或鍋里的水燒干，則鍋的溫度上升會很快達到鋁的熔點，鋁鍋就會被燒壞。 想想議議 與廚房有關的兩個詞“揚湯止沸”和“釜底抽薪”，這兩個詞包含了什么物理道理呢？ 前者是指把熱水舀起一部分，然后再倒回去，這部分水下落過程中蒸發加快，溫度降低，再次進入鍋里時會從鍋里的水吸收熱量，使鍋里的水暫時停止沸騰；后者則將灶里的燃料拿出，停止熱量供給，使鍋里的水無法再吸收熱量，從而永遠停止沸騰。 3. 選擇一個改進建議，在家人的幫助下，在廚房中進行實際操作，檢驗效果。 操作時要記錄實施過程中的觀察結果和有關數據， 包括必要的調整措施和遇到的問題。分析實施改進建議后的結果，并與初始情況進行比較，看看改進建議是否有效。 四、展示交流 整理匯總自己的發現、所學到的知識以及提出的改進建議，用幻燈片、海報或視頻記錄等形式匯報。也可以通過辯論、角色扮演、烹飪比賽等形式進行交流，并互相評價，共同提高。 思考問題，知道項目提出的意義。 知道項目的具體任務。 進行項目實施活動。描述物態變化發生的條件、過程與結果。分析物態變化的有關規律或相關參數對烹飪的影響。 從物理學的視角找出這些現象對烹飪過程的影響，對烹飪中可能存在的向題提出具體的改進建議。 進一步說明這些改進建議是怎樣進一步優化烹任過程或解決安全隱患的，并解釋這些建議的科學依據。 整理匯總自己的發現、所學到的知識以及提出的改進建議，用幻燈片、海報或視頻記錄等形式匯報。
課 堂 練 習 課 堂 練 習 1．下列關于小明在家吃火鍋的情景的說法中，正確的是（　　） A．小明從冰箱拿出的冰鎮汽水瓶外壁上小水珠，是空氣中水蒸氣液化形成的 B．火鍋上方冉冉上升的“白氣”是水蒸氣在空中擴散形成的 C．火鍋中的水加熱至沸騰后，改用更大火加熱，水的溫度繼續升高 D．在吃火鍋時，小明的眼鏡片上出現的“霧氣”是水蒸氣汽化形成的 【答案】A 【詳解】A．空氣中熱的水蒸氣遇到冰的汽水瓶液化成小水珠，故A正確； B．火鍋上方冉冉上升的“白氣”是火鍋中冒出的水蒸氣在空氣中遇冷液化成的小液滴，故B錯誤； C．水沸騰后，溫度保持不變，故C錯誤； D．眼鏡片上出現的“霧氣”是火鍋中冒出的水蒸氣遇到冷的眼鏡片液化成的小水珠，故D錯誤。 故選A。 2. 小李把同樣水餃放水中煮和放在油中炸，經過一段時間取出水餃，發現在油炸的水餃發黃變焦了，而在水中煮的水餃沒有發黃變焦，這說明（　　） A．水是無色的，油是黃的 B．油的傳熱性能比水強 C．油的沸點比水的沸點高 D．油沒有沸點，水有沸點 【答案】C 【詳解】不同液體的沸點是不同的，油的沸點高，水的沸點低，溫度高的液體能把食物烤焦、烤糊，溫度低的液體不會烤焦，故ABD不符合題意，C符合題意。 故選C。 3. 解決問題時，生活中常有“揚湯止沸”和“釜底抽薪”的說法。揚湯止沸是指把鍋里的水舀起來高高揚起再倒回去，使得水溫暫時低于水的沸點而停止沸騰；釜底抽薪是指從鍋下抽掉燃燒著的木材，使得水無法吸熱而停止沸騰。下列說法錯誤的是（　　） A．“揚湯止沸”說明水沸騰時溫度不需要達到沸點也能沸騰 B．“釜底抽薪”說明水沸騰時需要吸熱 C．“揚湯止沸”是加快水的蒸發，降低水的溫度 D．“揚湯止沸”是解決表面問題，“釜底抽薪”才是解決根本問題 【答案】A 【詳解】A．沸騰的條件是達到沸點，繼續吸熱，故A錯誤，符合題意； B．“釜底抽薪”，水不再吸收熱量，停止沸騰，說明水沸騰時需要熱量，故B正確，不符合題意； C．“揚湯止沸”是通過增大水的表面積和加快水表面空氣流速來加快水的蒸發，降低水的溫度，水停止沸騰，故C正確，不符合題意； D．“揚湯止沸”是通過加快蒸發降低水溫，但是水仍在不斷吸熱仍可使溫度升高，解決表面問題，“釜底抽薪”是停止加熱，水無法吸熱不能滿足沸騰的條件，解決根本問題，故D正確，不符合題意。 故選A。 4. 生活處處有物理，細心的小明在家中發現： （1）冬天，在溫暖的浴室洗澡時，看見連接熱水器的兩根水管中的一根外面有水滴，另一根卻沒有，他根據所學知識判斷外面有水滴的是_____（選填“冷”或“熱”）水管； （2）冬天，在爐子上燒菜的時候，火焰熄滅前、后一瞬間會出現如圖所示的兩種情景，你可以確定圖______是火焰熄滅前的圖片。（選填“甲”或“乙”） 【答案】 冷 乙 【詳解】（1）在充滿大量水蒸氣的浴室內，冷水管上附著有很多小水珠，而熱水管上沒有，這是因為浴室內大量溫度較高的水蒸氣遇到冷的水管放熱液化成小水珠附著在冷水管上的緣故。 （2）冬天，在爐子上燒菜的時候，爐子上方看到的“白氣”是水蒸氣放熱液化形成的小水滴。火焰熄滅前，菜上方的溫度較高，水蒸氣發生液化的程度較小，故“白氣”較少；熄滅后，菜上方的溫度較低，水蒸氣液化程度大，形成的“白氣”就增多。故圖乙是火焰熄滅前的圖片。 5. 生活中常把碗放在大鍋內的水中蒸食物，碗與鍋底不接觸，如圖所示，當鍋里的水開始沸騰以后，繼續吸熱，而溫度_____（選填“上升”“下降”或“不變”），所以碗中水的溫度_____（選填“能”或“不能”）達到沸點，_____（選填“能”或“不能”）繼續吸熱。 【答案】 不變 能 不能 【詳解】根據液體沸騰的特點，鍋里的水沸騰后，會繼續吸熱，但溫度不變。 由題意知，鍋里的水沸騰后，碗中的水最終會與鍋里的水溫度一樣，都達到沸點，但由于溫度相同，不存在溫度差，不發生熱傳遞，碗中水不能繼續吸熱，不會沸騰。 6．如圖所示，小明觀察到水燒開時出現大量“白氣”，但靠近壺嘴處幾乎看不見。這是因為水沸騰時噴出了大量水蒸氣，壺嘴附近溫度比較高，水蒸氣仍然保持_____（選填“固”、“液”或“氣”）態；離開壺嘴一段距離以后，由于環境溫度_____（選填“較高”或“較低”），水蒸氣______（填物態變化名稱）變成______（選填“小冰晶”或“小液滴”），形成“白氣”；“白氣”進一步上升，分散到干燥的空氣中，發生_______（填物態變化名稱）現象，就消失了。 【答案】 氣 較低 液化 小液滴 汽化 【詳解】壺里的水燒開以后，在壺嘴附近由于溫度比較高，水蒸氣很難液化，仍然保持氣態，所以看不到“白氣”。 水蒸氣離開壺嘴一段距離以后，溫度降低，水蒸氣液化，形成了小水珠，所以看到了“白氣”。 當白氣進一步上升，分散到干燥的空氣中，發生汽化現象，小水珠變成水蒸氣，水蒸氣無色透明，所以我們什么也看不見了。
板 書 設 計 第5節 跨學科實踐：探索廚房中的物態變化問題 一、項目提出：廚房是物態變化的“實驗室”。 二、項目分析：觀察并分析廚房中的物態變化；對烹飪過程中發現的一些問題提出 改進建議或總結認識體會；實施改進建議，并評估其效果。 三、項目實施：觀察廚房中物態變化現象；進行物態變化分析；優化烹任過程或解決安全隱患。 四、展示交流：整理匯總自己的發現、學到的知識及改進建議。
課 堂 小 結 第5節 跨學科實踐：探索廚房中的物態變化問題
作 業

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