巧用实验，化解“汽化、液化”难点

摘 要：物理是一门以实验为基础的自然科学.因此笔者在物理教学中非常重视实验教学，常常利用物理实验创设问题情境、激发学生的学习兴趣，运用实验帮助学生生成物理知识，运用实验突重、攻难，培养学生的观察能力和分析、思考能力，在科学探究实验的教学过程中培养学生的科学探究能力和创新实践能力.本文所列举的例子就是笔者在物态变化这一章的教学中用实验化解难点的典型案例.

关键词：巧用实验；汽化、液化；化解

作者简介：何明聪（1963-），男，四川绵阳人，大学本科，中学高级教师.研究方向：物理教学中培养学生的创新实践能力.

汽化、液化这两种物态变化就内容本身而言，课标要求不高，学生学习起来难度不是很大.生活中，自然现象中也有大量实例可以引用到教学中，帮助学生学习.按常规方法教学，学生也能较好掌握其中的内容.但是，笔者在长期的教学中发现有几个知识点，学生理解起来确实还有难度，掌握的效果也不尽如人意，如果巧用实验，可化解难点，收到非常好的教学效果.

1 化解难点之一：蒸发会吸热

汽化有沸腾、蒸发两种方式.沸腾的过程要吸热，学生容易理解.由沸腾实验，以及生活中烧开水的实例都可以让学生明白汽化是一个吸热过程.但蒸发的过程也要吸热，学生就不容易理解.这个知识点，教师在教学中一般很喜欢做这样一个实验：把酒精涂在学生手背上，手背感到很凉爽（打针时学生也有类似的体验）.再分析得到“液体蒸发要吸热”的结论.然而2010届笔者用这种方法进行教学后.课间休息时就有两个学生到办公室找到我说，这个例子说明液体蒸发要吸热的说服力不强，原因还可能是酒精的温度比人体低，酒精擦在人体皮肤上，就要从人体皮肤上吸热，导致皮肤的温度下降.笔者当即用温度计测实验时的酒精，果然酒精的温度低于人体的正常体温.说明这两位同学讲的很有道理.为了解决学生的疑问，查阅了别的版本的教材对这个知识点的处理差不多是这样的：把酒精擦在温度计的玻璃泡上（或者用一小块棉花沾上酒精，然后裹在温度计的玻璃泡上）观察到温度计示数下降，从而说明，液体蒸发要吸热，其实这个实验的设计也存在同样的问题：那就是酒精的温度比温度计玻璃泡的温度低，酒精涂在玻璃泡上，就要从玻璃泡上吸热，导致玻璃泡的温度下降.有了这次学生的质疑，同时受其他版本教材的启发.在后来的教学中，对液体蒸发要吸热这个知识点的教学，设计成一个探究实验，老师首先提出问题：汽化有沸腾和蒸发两种方式，沸腾过程要吸热，那么蒸发过程是否也要吸热呢？第二步让学生读出温度计的示数，让学生知道这个示数表示此时教室的室温；第三步用温度计测出小烧杯中酒精的温度，发现酒精的温度略低于室温，并把温度计玻璃泡放在酒精中不要拿出来；第四步让学生猜想，如果把温度计从液体中拿出来，温度计的读数会怎样，学生普遍猜想会上升，理由是室内温度高于酒精温度，那么拿出来后，温度计示数要变得与室温相同，故会立即上升；第五步让学生把温度计从酒精中取出进行仔细观察，同学们发现温度计的示数是急速下降，让大家继续观察，同学们又发现下降之后又上升，直至和室温一样，温度计的示数就不再发生变化；第六步带领学生进行分析论证，温度计从酒精中取出它的示数下降说明了酒精蒸发要吸热.直此，液体蒸发吸热这个难点实现了真正的突破.这个探究教学过程，消除了学生心中的疑虑，克服以往教学和其他版本教材设计的不足，而且第五步的实验现象与第四部的猜想之间的矛盾，引起学生很强的认知冲突，激发学生的思考，有助于培养学生的分析和思考能力.最后再用实验结论解释“游泳时，人从水中回到岸边，感觉很冷；打针时在皮肤上涂上酒精，皮肤感到很凉爽”这些现象.让学生学会把物理知识与生活联系起来.这个教学案例告诉我们有些方法我们常以为轻车熟路，学生理解起来应该很简单，其实不然.因此，教学要真正起到促进学生的学习以及能力发展的作用，教师必须放下师道真严的架子，多多走进学生，收集学生疑问，倾听学生的声音，不断改进教学方法.

2 化解难点之二：气态“遇冷”时液化

气态物质在温度降低时才能液化，这个知识教材是直接陈述出来的，教学中常常是利用液化是汽化的逆过程，汽化是吸热过程.那么液化就是放热过程，气态物质要放出热量才能液化，必须把它放在温度比它低的环境或遇上温度低的物体即“遇冷”才能放出热量，这个分析过程对于初二的学生过于理性，学生理解起来是比较困难的.受生活中倒入开水的杯子的内壁，过一会内壁会出现大量的水珠这个现象的启发，在教学过程中用一个对比实验巧妙化解了这个难点，实验的教学是这样设计的：用两个500ml的烧杯装上40℃左右的温水，这样杯上方基本上看不见“冒白气”.再用两面镜子，其中一面用酒精灯的火焰上微微烤几下，以提高镜面温度，之后盖在其中一个烧杯上面如图1.另一面直接盖在另一个烧杯上如图2，等待1至2分钟之后同时揭开两面镜子，发现被加热的那面镜子上几乎没有水珠如图3.而另一面镜子的镜面上出现大量的水珠如图4.让学生进行分析讨论，造成这两个差异的原因是什么？从而得到“水蒸气遇冷，温度降低时会液化”这个结论.进一步推而广之所有气体，温度降到足够低时都会液化.

3 化解难点之三：“白气”现象是液化现象

“白气”是生活中很普遍的现象，煮饭、烧开水，锅里、壶里冒“白气”，夏天吃冰糕，冰糕冒“白气”；寒冷冬天人口里呼出“白气”.如何让学生明白这些“白气”是液化现象，很长一段时间的教学过程都是这样处理的：首先通过讲解让学生知道“白气”不是水蒸气，理由是水蒸气人眼是看不见的，比如说空气中就有大量水蒸气，下雨之后地面积水很快变干变成了水蒸气，水蒸气人眼看不见，但上面这些实例中的“白气”人眼都能看见，说明这些“白气”不是水蒸气，不是气态，显然也不是固态，那么这些“白气”就是液态，是很小的小水珠.接着再通过学生讨论交流，教师点拨的方式让学生明白锅里、壶里冒“白气”是锅里、壶里冒出的水蒸气在外界遇冷液化形成的小水珠，冰糕周围冒的“白气”是冰糕周围空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水珠，冬天人嘴里呼出的“白气”是人嘴里呼出的水蒸气在外界遇冷液化形成的小水珠，看来这些“白气”都是水蒸气液化形成的小水珠.这个教学过程从新课之后的作业来看，学生掌握的情况都不错，遇到类似的现象几乎都能判断为液化现象.可是时间稍微长一点，比如期末复习或考试中出现这样的物态变化练习题、试题，正确率就不高，甚至很低.很多同学都判断为汽化.就这种现象，笔者与同事进行探讨，与学生进行交流，也进了反思，归纳起来造成此种现象的原因有二：一是学生学习这个知识时，受前概念的干扰，人们对这些现象的表述都是“白气”，学生也会不加思考的认为这是气态，那既然是气态，判断的物态变化当然就是汽化；二是新课教学尽乎于科学推理.虽说在物理教学中引导学生进行科学推理，培养学生科学推理的能力是必要的.但是对于初二学物理刚处于入门阶段的学生来说，这种方法过于理性，很难收到良好的效果.再说，这个教学过程很难破除前概念对学生学习这个知识的干扰.在后来的教学中，吸取以往教学的教训，解决这个难点的关键就是要让学生明白“白气”是液态，是小水珠.

设计一个二次汽化实验；上课前提前进入教室，对烧瓶里的水用精酒灯烧至沸腾.上课时，将整个装置放置在讲台上如图5，并提问：同学们看见了什么现象？有说烧瓶里的水沸腾了，有说与烧瓶相连的玻璃管口冒出了白气，表扬同学们观察真仔细.再问：烧瓶中水沸腾是什么物态变化？学生齐声答道是汽化.再问这个玻璃管口冒出的白气是什么物态变化，学生还是齐声答到汽化.追问真的是汽化吗？这一问，教室里片刻安静之后便出现相互讨论甚至争论，在同学们讨论之后，教师强调要确定这个“白气”是汽化形成的还是液化形成，关键是要解决一个问题，这个“白气”究竟是气态还是液态.这个问题如何解决呢？有同学说用手摸一下，教师告诉学生不能这样做，一是不安全，这个“白气”温度比较高，可能把手烫伤，二是用手摸也不能确定是气还是液，还有同学说拿一玻璃来承接，于是拿出一个玻璃板，挡住“白气”.如图6，稍等片刻，玻板上就有大量水珠生成，甚至有水滴从玻板上往下滴，这时有个很爱动脑筋的同学站起来说：老师，这个现象也不能说明“白气”是气还是液，因为如果是气，那么它遇到温度较低的玻璃板液化成小水珠，如果“白气”本身是液，那么它在玻板上越积越多越大，水滴就会淌下来.教师深深为这位同学的观察力、思考力、表达力折服.表扬了这位同学观察思考精神.那么究竟如何确定这个“白气”是气还是液呢？对这个“白气”加热，如果这个“白气”是气，那么加热以后还是气，加热前、后都是气，那看见的现象就没有什么变化；如果这个“白气”是液，那么加热以后有可能变成气，加热前后的现象就不会一样，提醒学生，接下来是见证奇迹的时候到了.用酒精灯火焰对“白气”加热，奇迹发生了，如图7所示，“白气”从加热处中断，管口与火焰之间仍然看见“白气”，“火焰”右侧“白气”立即消失，拿开酒精灯又恢复，反复几次，把酒精灯放在其它几个不同位置，甚至放到玻璃管口，整个“白气”就消失了，学生深深被这一神奇的实验现象吸引.通过这个实验学生自然理解了“白气”不是气，是液，是水沸腾产生的水蒸气到外界遇冷液化成的小水珠.在这个实验基础上，学生很容易解释其它类似的现象.最近几届学生都用这个方法，教学效果很好，在期末考试和中考考试中遇到这样的物态变化的辩识题正确率都很高，甚至可以达到百分之百.毕业了的学生聊及初中物理学习时，對这个实验还记忆犹新，津津乐道.endprint