“多食合”在初中物理教学中的应用①

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(1. 西北师范大学教育学院，甘肃 兰州 730070;2.甘肃省甘南州合作藏族中学,甘肃 甘南 747000)

《义务教育物理课程标准(2011年版)》注重物理与生活的联系,倡导“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念。在藏族地区使用的人教版初中物理教科书中,很少有联系生活在高原环境下的藏民独特生活和文化的事例，为了使藏族地区初中物理教学紧密联系实际,笔者以甘南藏族地区的“多食合”为例,研究特色生活资源在初中物理教学中的应用。

1 “多食合”简介

图1

“多食合”也叫石炙肉,是流传在藏族地区(尤其在牧区)的运用独特方法烹饪的羊肉食品(如图1)。“多食合”为藏音译,意为烧石。其烹饪过程简单而环保,将洗净的鹅卵石烧红后,与切成小块的鲜羊肉一同装进羊肚内,用细绳勒紧羊肚口,由于内部空气无法外泄,使得羊肚逐渐鼓起(有时需要放气,以免爆开),最终变为一个近似的“椭球体”,用双手将这个“椭球体”轻轻地在草地上来回滚动,使它的温度逐渐降低,待羊肚瘪回之后即可剖开食用。“多食合”蕴含着许多物理学知识,其烹饪过程涉及初中物理的物态变化、大气压强、内能等知识。

2 “多食合”在初中物理教学中的应用

2.1 汽化与液化

“多食合”与“汽化和液化”密切相关,在烹饪“多食合”的过程中,羊肚内部不断发生水的汽化和液化,使得羊肉最终不被石头烤焦,从外部可以听到“嘶嘶”或“噼啪”的声音。羊肚最终也会变熟,是因为在它的内表面发生了多次液化放热现象。基于这些现象,可将“多食合”应用于该教学完成之后的课外实践活动环节。

(1) 确立实践活动的目标:通过本次实践活动,培养学生的知识应用能力、观察能力以及探究能力,学会记录生活中的物理现象,培养学生的学习兴趣。

(2) 实践活动设置:听“多食合”内部的汽化与液化声响。

(3) 实践活动提示:①通过“听”想象羊肚内部的汽化与液化;②重点分析羊肚内部汽化吸热和液化放热过程;③要仔细观察整个过程中各个部分的温度变化情况;④和家长一同完成实践活动,并做记录,注意安全!

(4) 实践活动的评价:每位同学提交一份活动报告,可以附视频、图片和录音等资料。邀请物理教研组教师对此进行评价。

说明:在“汽化与液化”教学的课后作业环节探究“多食合”,有利于克服初中物理作业单一的不足,激发学生学习物理的兴趣,让学生感受到物理是有用的。这里用“听”字来凸显观察方式的多样性,让学生知道观察不仅仅局限于看,而且还要依赖听、嗅、触等其他感知方式。实际生活中的汽化现象不易观察,学生需要运用抽象思维来认识汽化与液化现象,这有利于培养学生的思维能力。

2.2 大气压强

“大气压强”内容涉及大气压强的存在、测量、变化和应用。该内容与生活紧密相连,生活中大气压强无处不在,但学生不一定意识到它的存在,要让学生感知大气压强,有必要引用学生身边的生活实例。在“汽化与液化”教学中,学生通过实践活动了解了“多食合”的烹饪过程中的汽化与液化现象。对于液体的沸点与压强的关系,依然可以利用“多食合”来说明。“多食合”与高压锅原理具有相似之处,都是提高水的饱和蒸汽压强,以此提高水的沸点。因此,将“多食合”应用于该课堂的导入环节和巩固环节。

(1) 导入环节

师:大家知道水在标准大气压下的沸点吗?

生:知道,是100℃。

师:在“探究水沸腾时温度变化的特点”时,我们却发现水沸腾时的温度没有达到100℃,这是为什么呢?

生:因为我们在高原上，这里海拔高。

师:是的,当时我们就是这样解释的。那么,同学们有没有办法让水的沸点升高呢?

生:……

师:其实我们的祖先早已有了办法,那就是“多食合”!下面就让我们通过本节课的学习来了解“多食合”是怎样升高水的沸点的。

(2) 巩固环节

师:用压力锅煮饭有什么好处?为什么?

生:让食物变得更熟,它通过增大压强提高了水的沸点。

师:用普通的锅或茶壶煮水,容器是开口的,与大气相通,水的沸点与大气压强相关。“多食合”的原理与压力锅相似,能否利用所学知识作出解释?

生:“多食合”封闭了内部空气,像压力锅一样增大了内部压强。

师:压强增大,沸点随之升高。为了更好地了解“多食合”,我们将压力锅与“多食合”进行对比(用课件展示表1)。

通过对比发现,可以说“多食合”就是高原上的压力锅!我们的祖先在海拔高、气压低的高原上,总结生活经验、发挥聪明才智，创造出这种既方便又环保的烹饪羊肉方式,值得我们学习，请同学们向家人说明“多食合”的原理。

表1

在“大气压强”教学中应用“多食合”具有以下优势：(1) 将“多食合”融入课堂导入环节,有助于增强学生的求知欲;(2) 导入环节的设问可以引领教学过程,与教学巩固环节前后呼应;(3) 藏区很多学生对压力锅不甚了解,有的甚至从未见过,“多食合”的原理与之相似,可以用来说明压力锅的原理;(4) “多食合”既能说明气压与水的沸点的关系,又能领略藏族先民的聪明才智和创造能力。

2.3 内能

“内能”一节教学内容主要包括“内能”和“内能的改变”，其中“内能改变的两种途径”分别与“汽化与液化”“大气压强”相关,“多食合”的烹饪过程也可以应用于内能的教学。高温的石头将内能带进羊肚,不断向四周的羊肉放热,使得羊肉和其周围气体温度不断上升,再将这些热量释放到外界,羊肚的隔热效果较好,所以释放到外界的热量比石头所释放的热量少得多。可见,在此过程中发生了两次热传递。同时,羊肚内部空气随着温度升高,其体积有所增大,即内部空气克服大气压强和羊肚的张力(它的弹性较好)对外做功,内能减少。

完成内能的概念等教学后,通过多媒体课件展示“多食合”的图片。

师:烧红的石头温度高吗?内能如何?

生:温度很高,石头具有很大的内能。

师:把烧红的石头和湿漉漉的鲜羊肉一同装进羊肚,封住羊肚口,等过了一阵后,我们再剖开它时,石头的温度还那么高吗?内部有什么变化?

生:石头的温度没有之前那么高了，羊肉熟了!

师:在平时煮饭的时候,只有不断加热才能使食物变熟。食物煮熟了说明它的温度升高了,即内能增大了。请同学们思考生活中还有其他类似改变内能的例子吗?

生:暖手宝，热水杯烫手，用手摸冰……

师:以上实例总是涉及两个物体,这两个物体的温度和内能的变化有什么共同特征?

生:高温物体温度降低、内能减小,低温物体温度升高、内能增大。

小结:不同温度的物体接触时,它们之间会发生热传递,通常我们把传递了的这部分能量叫做热量,即高温物体释放了热量,低温物体吸收了热量。

师:现在,哪位同学来给大家讲讲在“多食合”内部,石头和羊肉之间发生了什么?它们各自的内能有什么变化?

引导学生运用以上知识分析“多食合”内能的减少过程。

小结:热传递可以改变物体的内能,传递的热量越多,改变的内能越大。

教师接着从摩擦生热(生活实例)和压缩生热(演示实验)两个方面说明对物体做功,可以增加物体的内能。

师:再回忆“多食合”的烹饪过程,它有没有对外做功呢?

生:有,它会鼓起来!

师:对,羊肚鼓起来(有时还需要放气)的过程中,对外做了功。请同学们分析一下,石头的内能是通过哪几种途径减少的?

生:是通过热传递和做功两种途径减少的。

师:是的,我们的祖先在生产力水平很低的情况下,发挥聪明才智,克服高原气压低的环境条件,使羊肉变熟,值得我们借鉴。

将“多食合”应用于“内能”教学中,有助于加深学生对温度、内能和热量等概念的认识，有助于他们更好理解内能改变途径。

3 结语

通过“多食合”在“汽化与液化”“大气压强”以及“内能”等教学内容中以串联方式进行应用,体现了物理知识的有序性和整体性,把同一实例充分应用于不同知识的教学中,有利于提高学生对知识的综合应用能力。“多食合”作为学生身边的鲜活实例,它在教学中的应用可提高学生学习物理的兴趣，培养学生的人文素养,促进民族间相互交融和交流。因此,挖掘民族地区独特的生活文化和生活习俗中的课程资源,并应用于物理教学中,对提高民族地区物理教学质量具有深远意义。