科学
当前位置:继教网首页 >> 学科频道 >> 科学 >> 专题研修 >> 查看文章
概念在实践中深化-我对沸腾概念的理解与实践
  作者:北京市丰台区云岗第二小学 杨君   来源:人教网  发布时间:2014-04-10

一、沸腾现象的描述 
1.沸腾前,烧杯里的水被加热,由于水中溶有空气,在杯底及杯壁上形成小气泡,这些小气泡是杯内及底部所吸附的空气被分离出来形成的。小气泡的周围都是水,水就要向小气泡里不断的蒸发。小气泡的体积小,里面很快就要达到饱和状态,所以气泡里不仅有空气而且还有饱和的水蒸汽。当水温继续升高时,小气泡里的饱和蒸气压也就逐渐增大,于是它的体积也随之增大,在浮力的作用下,气泡脱离杯底及杯壁而上升,同时遗留在底面的少量空气,又逐渐形成新的气泡而上升。当气泡上升到比较冷的水层时,由于泡内的饱和气压小于外部的压强,气泡又逐渐变小,以使泡内的饱和气逐渐凝结成液体,最后只剩下空气和少量的水蒸汽逃出液面。 
2.沸腾过程中,随着温度的升高,气泡里的饱和气压也就越来越大。等到水的温度升高到一定程度时,气泡内的饱和气压增大到等于外部压强时,整个水层处在同一温度下,于是气泡在上升过程中就不会再发生水蒸气凝结和体积缩小的现象。由于不断吸热,气泡周围的水迅速向气泡内蒸发,气泡的体积在上升过程中就不断增大。最后当气泡升到水面时裂开,放出大量水蒸气,此时杯内的水上下翻腾,形成沸腾现象。 
二、沸腾现象的思考与实践 
1.关于气泡现象的思考与实践 
生活中的沸腾现象司空见惯,人们即使不使用温度计,只凭生活经验也能进行初步的判断,学生同样具有这样的能力,看来水中出现大量气泡,水体上下翻腾是沸腾的重要标准,但如果对沸腾的理解停留至此则不够准确,这种理解尚属于生活概念。这时我引导学生深入思考:“接一杯自来水,我把塑料管插进去,然后向水里吹气,水中同样可以出现大量气泡,这时我能说水沸腾了吗?”学生经过思考找到了不同,沸腾是加热的结果,未经加热出现的气泡不能算是沸腾。这时学生不仅抓住了沸腾的主要特征,而且意识到了沸腾所必须具备的前提条件。我继续追问学生:“加热到多少度水才会沸腾呢?”少数学生回答100摄氏度。这时我引导学生填写实验记录单,温度每上升10摄氏度记录一次,并在学生认为的100摄氏度旁边画一个问号,意思是水沸腾时温度真的会达到100摄氏度吗?如果继续加热温度还会不会再上升呢?学生分组边实验边观察记录,结果发现水沸腾时的温度是98摄氏度,继续加热温度却没有升高。这又是为什么呢?难道是我们的想法错了吗?在学生矛盾时,我指导学生阅读一段话:“水沸腾的温度与大气压力有关系。在标准大气压下,水沸腾的温度是100摄氏度。随着海拔的升高,大气压会逐渐减小,水沸腾的温度也会跟着降低。海拔每升高1000米,水沸腾的温度会下降3摄氏度多。在世界最高珠穆朗玛峰顶,水大约在72摄氏度时就沸腾了。”学生通过阅读明白了大气压力会影响水沸腾时的温度,明白了书中所指的“通常是100摄氏度”的含义。至此学生较全面的理解了沸腾概念:沸腾的主要标志是水中出现大量的气泡;出现大量气泡的前提条件是持续加热;加热到一定程度,水沸腾后温度就不再继续升高了,至此学生的生活概念逐渐发展成为科学概念。但学生对沸腾概念的认识,还有一点并未予以纠正,那就是学生认为水中产生的大量气泡就是水蒸汽,其实应该是空气和水蒸汽的混合体。鉴于教材的要求,学生的年龄和课时的限制,此处并未深究。 
2.关于沸点问题的思考与实践 
在关于水的沸点问题上,出现了这样一个现象:上午前两节课学生的实验结果显示水的沸点是97摄氏度,第三四节课时水的沸点变成了98摄氏度,学生读数没有错误,那么问题出在哪儿呢?事后我专门为此进行了反思与实践。实验地点:科学教室。实验日期:2008、9、25。实验结果是:约十点钟以前(第一、二节课时)水的沸点为97.5摄氏度;约十点钟以后(第三、四节课时)水的沸点为98.5摄氏度,和学生实验结果相吻合;下午两点钟左右水的沸点约为96.2摄氏度。实验条件相同,为什么沸点出现变化,是不是有不可控的因素在影响实验结果呢?这时我突然想到了大气压力:气压会影响沸点,沸点的变化是不是说明气压也在变化呢?为了证实我的想法,我上网查询了一天当中气压是否也会变化的信息,终于找到了答案。“任何地方的气压都在随着时间的不同而改变。气压的这种变化既包含气压的周期性变化,也包含气压的非周期性变化。所谓气压的周期性变化,是指气压随时间的改变而呈现规律性波动。比如气压在一昼夜之内的日变化情况。一天中总有一个最高值,出现在上午9-10点,之后气压开始下降,到下午15-16点时出现一天气压的最低值。以后气压又开始缓慢上升,到21-22点再现一天中气压的次高值,次日凌晨3-4点则出现次低值。气压在一年之内的季节变化情况也属于周期性的变化。这种气压的年变化以中纬度地区最为明显。所谓气压的非周期性变化,是指气压变化不存在固定的周期。实际的气压变化是这两种变化因素综合作用的结果。但这两种变化所起的作用不等,在任何情况下,必有一种变化是主要的。如热带地区,气压的周期性变化较明显;中纬度地区,气压的非周期性变化较大。然而这种情况也不是固定的,有时双方还会互相转化的。”至此我找到了沸点变化的主要原因,也再次验证了气压与沸点的关系。实践中我还发现,温度计液泡在水中高低位置的也会导致沸点的细微变化,即液泡接近杯底时的沸点略高于其接近液面时的沸点。 
3.关于烧杯里的水重复利用后所出现问题的思考与实践    
在实践中我发现,烧杯里沸腾过的水如果各班重复使用,会导致在最后的沸腾阶段出现气泡量逐渐减少的现象,沸腾现象的观察效果逐渐下降。重复用水的初始想法是节约用水,再者水有余温,下一个班会在加热时节省时间,但结果却影响了观察效果,事后分析是因为水在反复加热过程中,水中空气减少导致气泡量不足所致。因此建议在选材时要用新鲜的自来水。为节约加热时间,我们可以事先准备一些加热到一定程度,但并未冒出气泡的温水,沸腾过的水尽量不要重复使用。此外多次实验证明,60毫升的水,水温每升高10摄氏度基本需要1分钟的时间,因此可根据这一点提前做好计划,比如打算给学生多少加热时间,水的初始温度控制在多少度等。另外加热时间的长短还会受到其它因素的影响,比如酒精的浓度,灯芯的散开程度,烧杯距火焰的距离,石棉网的厚度,温度计的精确度,当时室内的温度等因素的影响,因而实验前教师最好能提前试验,做到心中有数。

 
  相关评论 点击数:581     评论数:0    
   发表评论: (评论字数不能超过200字!)
 
验证码: