巧用實驗，化解“汽化、液化”難點

摘 要：物理是一門以實驗為基礎的自然科學.因此筆者在物理教學中非常重視實驗教學，常常利用物理實驗創設問題情境、激發學生的學習興趣，運用實驗幫助學生生成物理知識，運用實驗突重、攻難，培養學生的觀察能力和分析、思考能力，在科學探究實驗的教學過程中培養學生的科學探究能力和創新實踐能力.本文所列舉的例子就是筆者在物態變化這一章的教學中用實驗化解難點的典型案例.

關鍵詞：巧用實驗；汽化、液化；化解

作者簡介：何明聰（1963-），男，四川綿陽人，大學本科，中學高級教師.研究方向：物理教學中培養學生的創新實踐能力.

汽化、液化這兩種物態變化就內容本身而言，課標要求不高，學生學習起來難度不是很大.生活中，自然現象中也有大量實例可以引用到教學中，幫助學生學習.按常規方法教學，學生也能較好掌握其中的內容.但是，筆者在長期的教學中發現有幾個知識點，學生理解起來確實還有難度，掌握的效果也不盡如人意，如果巧用實驗，可化解難點，收到非常好的教學效果.

1 化解難點之一：蒸發會吸熱

汽化有沸騰、蒸發兩種方式.沸騰的過程要吸熱，學生容易理解.由沸騰實驗，以及生活中燒開水的實例都可以讓學生明白汽化是一個吸熱過程.但蒸發的過程也要吸熱，學生就不容易理解.這個知識點，教師在教學中一般很喜歡做這樣一個實驗：把酒精涂在學生手背上，手背感到很涼爽（打針時學生也有類似的體驗）.再分析得到“液體蒸發要吸熱”的結論.然而2010屆筆者用這種方法進行教學后.課間休息時就有兩個學生到辦公室找到我說，這個例子說明液體蒸發要吸熱的說服力不強，原因還可能是酒精的溫度比人體低，酒精擦在人體皮膚上，就要從人體皮膚上吸熱，導致皮膚的溫度下降.筆者當即用溫度計測實驗時的酒精，果然酒精的溫度低于人體的正常體溫.說明這兩位同學講的很有道理.為了解決學生的疑問，查閱了別的版本的教材對這個知識點的處理差不多是這樣的：把酒精擦在溫度計的玻璃泡上（或者用一小塊棉花沾上酒精，然后裹在溫度計的玻璃泡上）觀察到溫度計示數下降，從而說明，液體蒸發要吸熱，其實這個實驗的設計也存在同樣的問題：那就是酒精的溫度比溫度計玻璃泡的溫度低，酒精涂在玻璃泡上，就要從玻璃泡上吸熱，導致玻璃泡的溫度下降.有了這次學生的質疑，同時受其他版本教材的啟發.在后來的教學中，對液體蒸發要吸熱這個知識點的教學，設計成一個探究實驗，老師首先提出問題：汽化有沸騰和蒸發兩種方式，沸騰過程要吸熱，那么蒸發過程是否也要吸熱呢？第二步讓學生讀出溫度計的示數，讓學生知道這個示數表示此時教室的室溫；第三步用溫度計測出小燒杯中酒精的溫度，發現酒精的溫度略低于室溫，并把溫度計玻璃泡放在酒精中不要拿出來；第四步讓學生猜想，如果把溫度計從液體中拿出來，溫度計的讀數會怎樣，學生普遍猜想會上升，理由是室內溫度高于酒精溫度，那么拿出來后，溫度計示數要變得與室溫相同，故會立即上升；第五步讓學生把溫度計從酒精中取出進行仔細觀察，同學們發現溫度計的示數是急速下降，讓大家繼續觀察，同學們又發現下降之后又上升，直至和室溫一樣，溫度計的示數就不再發生變化；第六步帶領學生進行分析論證，溫度計從酒精中取出它的示數下降說明了酒精蒸發要吸熱.直此，液體蒸發吸熱這個難點實現了真正的突破.這個探究教學過程，消除了學生心中的疑慮，克服以往教學和其他版本教材設計的不足，而且第五步的實驗現象與第四部的猜想之間的矛盾，引起學生很強的認知沖突，激發學生的思考，有助于培養學生的分析和思考能力.最后再用實驗結論解釋“游泳時，人從水中回到岸邊，感覺很冷；打針時在皮膚上涂上酒精，皮膚感到很涼爽”這些現象.讓學生學會把物理知識與生活聯系起來.這個教學案例告訴我們有些方法我們常以為輕車熟路，學生理解起來應該很簡單，其實不然.因此，教學要真正起到促進學生的學習以及能力發展的作用，教師必須放下師道真嚴的架子，多多走進學生，收集學生疑問，傾聽學生的聲音，不斷改進教學方法.

2 化解難點之二：氣態“遇冷”時液化

氣態物質在溫度降低時才能液化，這個知識教材是直接陳述出來的，教學中常常是利用液化是汽化的逆過程，汽化是吸熱過程.那么液化就是放熱過程，氣態物質要放出熱量才能液化，必須把它放在溫度比它低的環境或遇上溫度低的物體即“遇冷”才能放出熱量，這個分析過程對于初二的學生過于理性，學生理解起來是比較困難的.受生活中倒入開水的杯子的內壁，過一會內壁會出現大量的水珠這個現象的啟發，在教學過程中用一個對比實驗巧妙化解了這個難點，實驗的教學是這樣設計的：用兩個500ml的燒杯裝上40℃左右的溫水，這樣杯上方基本上看不見“冒白氣”.再用兩面鏡子，其中一面用酒精燈的火焰上微微烤幾下，以提高鏡面溫度，之后蓋在其中一個燒杯上面如圖1.另一面直接蓋在另一個燒杯上如圖2，等待1至2分鐘之后同時揭開兩面鏡子，發現被加熱的那面鏡子上幾乎沒有水珠如圖3.而另一面鏡子的鏡面上出現大量的水珠如圖4.讓學生進行分析討論，造成這兩個差異的原因是什么？從而得到“水蒸氣遇冷，溫度降低時會液化”這個結論.進一步推而廣之所有氣體，溫度降到足夠低時都會液化.

3 化解難點之三：“白氣”現象是液化現象

“白氣”是生活中很普遍的現象，煮飯、燒開水，鍋里、壺里冒“白氣”，夏天吃冰糕，冰糕冒“白氣”；寒冷冬天人口里呼出“白氣”.如何讓學生明白這些“白氣”是液化現象，很長一段時間的教學過程都是這樣處理的：首先通過講解讓學生知道“白氣”不是水蒸氣，理由是水蒸氣人眼是看不見的，比如說空氣中就有大量水蒸氣，下雨之后地面積水很快變干變成了水蒸氣，水蒸氣人眼看不見，但上面這些實例中的“白氣”人眼都能看見，說明這些“白氣”不是水蒸氣，不是氣態，顯然也不是固態，那么這些“白氣”就是液態，是很小的小水珠.接著再通過學生討論交流，教師點撥的方式讓學生明白鍋里、壺里冒“白氣”是鍋里、壺里冒出的水蒸氣在外界遇冷液化形成的小水珠，冰糕周圍冒的“白氣”是冰糕周圍空氣中的水蒸氣遇冷液化形成的小水珠，冬天人嘴里呼出的“白氣”是人嘴里呼出的水蒸氣在外界遇冷液化形成的小水珠，看來這些“白氣”都是水蒸氣液化形成的小水珠.這個教學過程從新課之后的作業來看，學生掌握的情況都不錯，遇到類似的現象幾乎都能判斷為液化現象.可是時間稍微長一點，比如期末復習或考試中出現這樣的物態變化練習題、試題，正確率就不高，甚至很低.很多同學都判斷為汽化.就這種現象，筆者與同事進行探討，與學生進行交流，也進了反思，歸納起來造成此種現象的原因有二：一是學生學習這個知識時，受前概念的干擾，人們對這些現象的表述都是“白氣”，學生也會不加思考的認為這是氣態，那既然是氣態，判斷的物態變化當然就是汽化；二是新課教學盡乎于科學推理.雖說在物理教學中引導學生進行科學推理，培養學生科學推理的能力是必要的.但是對于初二學物理剛處于入門階段的學生來說，這種方法過于理性，很難收到良好的效果.再說，這個教學過程很難破除前概念對學生學習這個知識的干擾.在后來的教學中，吸取以往教學的教訓，解決這個難點的關鍵就是要讓學生明白“白氣”是液態，是小水珠.

設計一個二次汽化實驗；上課前提前進入教室，對燒瓶里的水用精酒燈燒至沸騰.上課時，將整個裝置放置在講臺上如圖5，并提問：同學們看見了什么現象？有說燒瓶里的水沸騰了，有說與燒瓶相連的玻璃管口冒出了白氣，表揚同學們觀察真仔細.再問：燒瓶中水沸騰是什么物態變化？學生齊聲答道是汽化.再問這個玻璃管口冒出的白氣是什么物態變化，學生還是齊聲答到汽化.追問真的是汽化嗎？這一問，教室里片刻安靜之后便出現相互討論甚至爭論，在同學們討論之后，教師強調要確定這個“白氣”是汽化形成的還是液化形成，關鍵是要解決一個問題，這個“白氣”究竟是氣態還是液態.這個問題如何解決呢？有同學說用手摸一下，教師告訴學生不能這樣做，一是不安全，這個“白氣”溫度比較高，可能把手燙傷，二是用手摸也不能確定是氣還是液，還有同學說拿一玻璃來承接，于是拿出一個玻璃板，擋住“白氣”.如圖6，稍等片刻，玻板上就有大量水珠生成，甚至有水滴從玻板上往下滴，這時有個很愛動腦筋的同學站起來說：老師，這個現象也不能說明“白氣”是氣還是液，因為如果是氣，那么它遇到溫度較低的玻璃板液化成小水珠，如果“白氣”本身是液，那么它在玻板上越積越多越大，水滴就會淌下來.教師深深為這位同學的觀察力、思考力、表達力折服.表揚了這位同學觀察思考精神.那么究竟如何確定這個“白氣”是氣還是液呢？對這個“白氣”加熱，如果這個“白氣”是氣，那么加熱以后還是氣，加熱前、后都是氣，那看見的現象就沒有什么變化；如果這個“白氣”是液，那么加熱以后有可能變成氣，加熱前后的現象就不會一樣，提醒學生，接下來是見證奇跡的時候到了.用酒精燈火焰對“白氣”加熱，奇跡發生了，如圖7所示，“白氣”從加熱處中斷，管口與火焰之間仍然看見“白氣”，“火焰”右側“白氣”立即消失，拿開酒精燈又恢復，反復幾次，把酒精燈放在其它幾個不同位置，甚至放到玻璃管口，整個“白氣”就消失了，學生深深被這一神奇的實驗現象吸引.通過這個實驗學生自然理解了“白氣”不是氣，是液，是水沸騰產生的水蒸氣到外界遇冷液化成的小水珠.在這個實驗基礎上，學生很容易解釋其它類似的現象.最近幾屆學生都用這個方法，教學效果很好，在期末考試和中考考試中遇到這樣的物態變化的辯識題正確率都很高，甚至可以達到百分之百.畢業了的學生聊及初中物理學習時，對這個實驗還記憶猶新，津津樂道.endprint