定位臨界點，化抽象為具體

陳振惠

摘 要：滬教版九年級化學上冊教材中涉及壓強差的內容很多，學生分析裝置內外壓強差時有困難，究其原因是壓強差分析起來有點抽象，學生解決問題沒有抓手，本節“內外壓強差”的專題課，通過定位臨界點，化抽象為具體，幫助學生找到方法，解決問題。

關鍵詞：內外壓強差; 臨界點; 抽象; 具體

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2021）4-015-002

一、課題的由來

2014年上海中考46題考查裝置氣密性的檢查，簡單裝置氣密性的檢查通常用手握加熱法，但這道題反其道，考查的是常溫下將裝置中的導管伸入水中，考察導管中液面的進入情況，學生的錯誤率極高，這道題涉及裝置內外壓強差的分析，有點抽象，學生無從下手。其實在滬教版九年級上冊教材中，壓強差的應用和分析遍布許多知識點中，如啟普發生器的工作原理、“噴泉”實驗、倒吸和防倒吸等，但課程標準中沒有對壓強差有具體要求，平時授課也只是就裝置而言，壓強本來也是個難點，有點抽象，學生理解起來困難，鑒于此，筆者仔細研究這些裝置，找到一個化抽象為具體的解決辦法，設計了這節課。

二、教學目標

2.1知識與技能

2.1.1了解裝置氣密性的檢驗方法及正確分析因裝置內外壓強差而產生的現象。

2.1.2知道物理變化和化學變化均能引起裝置內外壓強差，通過確定和分析臨界點，具體分析裝置內外壓強的變化。

2.2過程與方法

分析簡單裝置氣密性檢驗時產生的現象，了解產生現象的原因是裝置內外產生壓強差，分析壓強差時，先確定臨界點，再具體量化地分析內外壓強差的大小，歸納成具體解決問題的好辦法。

2.3情感態度與價值觀

2.3.1感悟以簡單實驗探索一類題解決辦法的形成思路。

2.3.2感知壓強差在生活中的應用，認識到生活中處處存在壓強差，正確使用壓強差為人類造福的意識。

三、教學流程

3.1環節一

引入：簡單裝置氣密性的檢查

提問：如何檢驗這套裝置的氣密性？

學生演示：手握法、加熱法。

現象：導管口有氣泡冒出。

結論：裝置氣密性良好。

提問：為什么裝置氣密性好，導管口就有氣泡冒出？

學生分析：裝置氣密性良好，手握試管時，試管內的氣體受熱膨脹，壓強變大，產生內外壓強差，氣體順著導管從管口冒出。

提問：那放開手會如何？為什么？

學生分析：水倒吸入導管。因為手放開時，溫度降低，試管中的氣體冒出，氣體減少，壓強減小，大氣壓將液體壓入導管。

總結：通過分析發現：產生內外壓強差的前提是密閉體系。

設計意圖：一節課的引入很重要，應順應學生的心路歷程[1]，由熟悉的情景恰當地引入，通過學生自己的分析，得出相應的結論。

對比：裝有長頸漏斗的裝置（圖1）的氣密性如何檢查？手握法？

學生分析：不能，會漏氣，裝置不是密閉體系。

提問：那如何檢驗？

學生演示：關閉止水夾，向長頸漏斗中注入水，漏斗中形成一段穩定的水柱，說明氣密性良好。

提問：為什么會形成穩定的水柱？

學生分析：裝置氣密性良好，裝置內氣壓大于外界大氣壓，水流不下去。

設計意圖：這套裝置學生也不陌生，講解新課時都詳細解釋過，但學生復述原因只是抽象想象，沒有形成具體的解決辦法。教師以這套裝置為例，帶著學生一起通過定位裝置的臨界點，具體分析內外壓強差，用量化的方法來解題。

3.2環節二

分析裝置內外壓強差：確定內外壓強差的臨界點以圖1為例：

3.2.1臨界點：長頸漏斗下端口。

3.2.2內部：錐形瓶內氣體和液體。

3.2.3外部：長頸漏斗內液體及大氣。

此時裝置穩定P內=P外，所以P氣內+P液內= P氣外+P液外。

因為錐形瓶內液面低于長頸漏斗中液面，得出P液內

所以P氣內>P氣外，瓶內氣體為壓縮空氣。

可得液高氣短，即液柱高的一方氣壓小;液低氣長，即液柱低的一方氣壓大。

設計意圖：詳細得出解題步驟：先確定臨界點，再從液體和氣體兩方面分析內部和外部的壓強，雖然沒有數據，但是可以直觀地比較壓強的大小，總結出“液高氣短”“液低氣長”的思想，期望學生能夠按照這個思路解決問題。

3.3環節三

分析噴泉實驗

PPT：噴泉實驗裝置（圖2）

演示實驗：噴泉實驗

倒掛的圓底燒瓶a充滿CO2氣體，滴管b中充滿濃NaOH溶液，燒杯c中為滴加酚酞的水，f為橡膠管上的止水夾。

學生分析：臨界點：伸入燒杯中的導管口

內部：倒掛燒瓶、導管及滴管

外部：導管口以外部分（包括燒杯內部和大氣）

反應未開始時，導管口的液面和2014年中考46題A選項類似，即“液低氣長”。將滴管b中的濃NaOH溶液擠入燒瓶后，CO2氣體被NaOH溶液吸收，迅速削弱了內部的“氣長”。

反應開始，噴泉形成，內部液面升高，很快反轉成內部“液高氣短”，直至液面高過半球（如果CO2是純凈的，內部除水汽外接近真空，內部幾乎全靠高液柱與外部大氣壓抗衡）。

過渡：“噴泉”現象其實就是液體被迅速“倒吸”的表現。如果要防倒吸，怎么辦？下列哪些圖片是“倒吸”？哪些是“防倒吸”？

學生：圖3是“倒吸”，圖4和圖5是“防倒吸”。“防倒吸”是在導管口上方增接一個“大肚”容器即可實現，液體在“大肚”內聚集后因為重力而下落。

設計意圖：首先，“噴泉實驗”引起學生極大的興趣，其次，分析“噴泉”裝置，鞏固前面總結的方法，再者，由“噴泉”現象引出“倒吸”和“防倒吸”，以此了解“倒吸”和“防倒吸”的原理，正確應用“倒吸”和“防倒吸”。

提問：如何分析啟普發生器工作原理中存在的“液高氣短”“液低氣長”？

3.4環節四 分析啟普發生器

PPT：

學生分析：圖6 臨界點：漏斗下端口

內部：漏斗

外部：球形連半球形容器

打開活塞，內外相通，敞開體系，不能形成內外壓強差。注入的鹽酸與大理石接觸，迅速產生大量CO2，產生的氣體可以通過活塞被收集。

關閉活塞，CO2還在產生且未收集，球形連半球形容器中的氣壓迅速加大，將外部的鹽酸液面壓低，直至脫離大理石，加劇了外部的“液低氣長”，漏斗內液面上升，即“液高氣短”。簡易啟普發生器的分析也是如此。

設計意圖：啟普發生器及簡易啟普發生器是初中化學學習氣體制取的重要儀器，教參明確規定：理解啟普發生器的工作原理，設計可替代啟普發生器的簡易裝置，并通過實驗加以驗證[2]，這就要求學生能系統的掌握有關啟普發生器的相關知識，真正懂得工作原理，而工作原理就是裝置產生了內外壓強差，通過重新分析啟普發生器和簡易啟普發生器，達到鞏固解題方法和強化理解工作原理的目的。

3.5環節五 壓強差在生活中的應用。

四、教學反思

4.1實驗引入，明確直觀

本節課多次修改，引入部分從最初的輸液袋改為簡單裝置氣密性的檢驗，修改后順暢很多，學生也容易接受和理解，更容易引出課題。

4.2化抽象為具體

簡單裝置氣密性的檢查，是學生進入九年級學習化學時就需要掌握的操作技能，結合演示實驗，學生很容易理解產生現象的本質，但稍微改變條件，學生就不能解答，這時可以通過簡單量化的方法，將抽象問題具體化。

4.3實驗歸類，概括本質

滬教版九年級上冊的內容中涉及壓強差知識的內容有許多，如啟普發生器工作原理、噴泉實驗、倒吸現象等等，將這些實驗羅列起來，根據確定臨界點的方法，學生逐一分析，就能找到共性，還可以在分析過程中總結出“液高氣短”“液低氣長”解題思想，進一步幫助學生理解，做到舉一反三、觸類旁通，

參考文獻：

[1]唐增富.順應學生的心路歷程，變“引導探究”為“協助探究”——再談“苯酚”的教學設計[J]中學化學教學參考，2014（19）：22-23

[2]九年義務教育九年級第一學期（試用本）化學教學參考資料[M]上海：教育出版社，2019：49