“多食合”在初中物理教學中的應用①

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(1. 西北師范大學教育學院，甘肅 蘭州 730070;2.甘肅省甘南州合作藏族中學,甘肅 甘南 747000)

《義務教育物理課程標準(2011年版)》注重物理與生活的聯系,倡導“從生活走向物理,從物理走向社會”的理念。在藏族地區使用的人教版初中物理教科書中,很少有聯系生活在高原環境下的藏民獨特生活和文化的事例，為了使藏族地區初中物理教學緊密聯系實際,筆者以甘南藏族地區的“多食合”為例,研究特色生活資源在初中物理教學中的應用。

1 “多食合”簡介

圖1

“多食合”也叫石炙肉,是流傳在藏族地區(尤其在牧區)的運用獨特方法烹飪的羊肉食品(如圖1)。“多食合”為藏音譯,意為燒石。其烹飪過程簡單而環保,將洗凈的鵝卵石燒紅后,與切成小塊的鮮羊肉一同裝進羊肚內,用細繩勒緊羊肚口,由于內部空氣無法外泄,使得羊肚逐漸鼓起(有時需要放氣,以免爆開),最終變為一個近似的“橢球體”,用雙手將這個“橢球體”輕輕地在草地上來回滾動,使它的溫度逐漸降低,待羊肚癟回之后即可剖開食用。“多食合”蘊含著許多物理學知識,其烹飪過程涉及初中物理的物態變化、大氣壓強、內能等知識。

2 “多食合”在初中物理教學中的應用

2.1 汽化與液化

“多食合”與“汽化和液化”密切相關,在烹飪“多食合”的過程中,羊肚內部不斷發生水的汽化和液化,使得羊肉最終不被石頭烤焦,從外部可以聽到“嘶嘶”或“噼啪”的聲音。羊肚最終也會變熟,是因為在它的內表面發生了多次液化放熱現象。基于這些現象,可將“多食合”應用于該教學完成之后的課外實踐活動環節。

(1) 確立實踐活動的目標:通過本次實踐活動,培養學生的知識應用能力、觀察能力以及探究能力,學會記錄生活中的物理現象,培養學生的學習興趣。

(2) 實踐活動設置:聽“多食合”內部的汽化與液化聲響。

(3) 實踐活動提示:①通過“聽”想象羊肚內部的汽化與液化;②重點分析羊肚內部汽化吸熱和液化放熱過程;③要仔細觀察整個過程中各個部分的溫度變化情況;④和家長一同完成實踐活動,并做記錄,注意安全!

(4) 實踐活動的評價:每位同學提交一份活動報告,可以附視頻、圖片和錄音等資料。邀請物理教研組教師對此進行評價。

說明:在“汽化與液化”教學的課后作業環節探究“多食合”,有利于克服初中物理作業單一的不足,激發學生學習物理的興趣,讓學生感受到物理是有用的。這里用“聽”字來凸顯觀察方式的多樣性,讓學生知道觀察不僅僅局限于看,而且還要依賴聽、嗅、觸等其他感知方式。實際生活中的汽化現象不易觀察,學生需要運用抽象思維來認識汽化與液化現象,這有利于培養學生的思維能力。

2.2 大氣壓強

“大氣壓強”內容涉及大氣壓強的存在、測量、變化和應用。該內容與生活緊密相連,生活中大氣壓強無處不在,但學生不一定意識到它的存在,要讓學生感知大氣壓強,有必要引用學生身邊的生活實例。在“汽化與液化”教學中,學生通過實踐活動了解了“多食合”的烹飪過程中的汽化與液化現象。對于液體的沸點與壓強的關系,依然可以利用“多食合”來說明。“多食合”與高壓鍋原理具有相似之處,都是提高水的飽和蒸汽壓強,以此提高水的沸點。因此,將“多食合”應用于該課堂的導入環節和鞏固環節。

(1) 導入環節

師:大家知道水在標準大氣壓下的沸點嗎?

生:知道,是100℃。

師:在“探究水沸騰時溫度變化的特點”時,我們卻發現水沸騰時的溫度沒有達到100℃,這是為什么呢?

生:因為我們在高原上，這里海拔高。

師:是的,當時我們就是這樣解釋的。那么,同學們有沒有辦法讓水的沸點升高呢?

生:……

師:其實我們的祖先早已有了辦法,那就是“多食合”!下面就讓我們通過本節課的學習來了解“多食合”是怎樣升高水的沸點的。

(2) 鞏固環節

師:用壓力鍋煮飯有什么好處?為什么?

生:讓食物變得更熟,它通過增大壓強提高了水的沸點。

師:用普通的鍋或茶壺煮水,容器是開口的,與大氣相通,水的沸點與大氣壓強相關。“多食合”的原理與壓力鍋相似,能否利用所學知識作出解釋?

生:“多食合”封閉了內部空氣,像壓力鍋一樣增大了內部壓強。

師:壓強增大,沸點隨之升高。為了更好地了解“多食合”,我們將壓力鍋與“多食合”進行對比(用課件展示表1)。

通過對比發現,可以說“多食合”就是高原上的壓力鍋!我們的祖先在海拔高、氣壓低的高原上,總結生活經驗、發揮聰明才智，創造出這種既方便又環保的烹飪羊肉方式,值得我們學習，請同學們向家人說明“多食合”的原理。

表1

在“大氣壓強”教學中應用“多食合”具有以下優勢：(1) 將“多食合”融入課堂導入環節,有助于增強學生的求知欲;(2) 導入環節的設問可以引領教學過程,與教學鞏固環節前后呼應;(3) 藏區很多學生對壓力鍋不甚了解,有的甚至從未見過,“多食合”的原理與之相似,可以用來說明壓力鍋的原理;(4) “多食合”既能說明氣壓與水的沸點的關系,又能領略藏族先民的聰明才智和創造能力。

2.3 內能

“內能”一節教學內容主要包括“內能”和“內能的改變”，其中“內能改變的兩種途徑”分別與“汽化與液化”“大氣壓強”相關,“多食合”的烹飪過程也可以應用于內能的教學。高溫的石頭將內能帶進羊肚,不斷向四周的羊肉放熱,使得羊肉和其周圍氣體溫度不斷上升,再將這些熱量釋放到外界,羊肚的隔熱效果較好,所以釋放到外界的熱量比石頭所釋放的熱量少得多。可見,在此過程中發生了兩次熱傳遞。同時,羊肚內部空氣隨著溫度升高,其體積有所增大,即內部空氣克服大氣壓強和羊肚的張力(它的彈性較好)對外做功,內能減少。

完成內能的概念等教學后,通過多媒體課件展示“多食合”的圖片。

師:燒紅的石頭溫度高嗎?內能如何?

生:溫度很高,石頭具有很大的內能。

師:把燒紅的石頭和濕漉漉的鮮羊肉一同裝進羊肚,封住羊肚口,等過了一陣后,我們再剖開它時,石頭的溫度還那么高嗎?內部有什么變化?

生:石頭的溫度沒有之前那么高了，羊肉熟了!

師:在平時煮飯的時候,只有不斷加熱才能使食物變熟。食物煮熟了說明它的溫度升高了,即內能增大了。請同學們思考生活中還有其他類似改變內能的例子嗎?

生:暖手寶，熱水杯燙手，用手摸冰……

師:以上實例總是涉及兩個物體,這兩個物體的溫度和內能的變化有什么共同特征?

生:高溫物體溫度降低、內能減小,低溫物體溫度升高、內能增大。

小結:不同溫度的物體接觸時,它們之間會發生熱傳遞,通常我們把傳遞了的這部分能量叫做熱量,即高溫物體釋放了熱量,低溫物體吸收了熱量。

師:現在,哪位同學來給大家講講在“多食合”內部,石頭和羊肉之間發生了什么?它們各自的內能有什么變化?

引導學生運用以上知識分析“多食合”內能的減少過程。

小結:熱傳遞可以改變物體的內能,傳遞的熱量越多,改變的內能越大。

教師接著從摩擦生熱(生活實例)和壓縮生熱(演示實驗)兩個方面說明對物體做功,可以增加物體的內能。

師:再回憶“多食合”的烹飪過程,它有沒有對外做功呢?

生:有,它會鼓起來!

師:對,羊肚鼓起來(有時還需要放氣)的過程中,對外做了功。請同學們分析一下,石頭的內能是通過哪幾種途徑減少的?

生:是通過熱傳遞和做功兩種途徑減少的。

師:是的,我們的祖先在生產力水平很低的情況下,發揮聰明才智,克服高原氣壓低的環境條件,使羊肉變熟,值得我們借鑒。

將“多食合”應用于“內能”教學中,有助于加深學生對溫度、內能和熱量等概念的認識，有助于他們更好理解內能改變途徑。

3 結語

通過“多食合”在“汽化與液化”“大氣壓強”以及“內能”等教學內容中以串聯方式進行應用,體現了物理知識的有序性和整體性,把同一實例充分應用于不同知識的教學中,有利于提高學生對知識的綜合應用能力。“多食合”作為學生身邊的鮮活實例,它在教學中的應用可提高學生學習物理的興趣，培養學生的人文素養,促進民族間相互交融和交流。因此,挖掘民族地區獨特的生活文化和生活習俗中的課程資源,并應用于物理教學中,對提高民族地區物理教學質量具有深遠意義。