综合实践活动:用冰箱研究物态变化现象
教学目标:
1、观察和探索家用电冰箱中与物态变化有关的现象。
2、学会用电冰箱制作感兴趣的食品和饮品。
教学重点:培养学生的观察实践能力,尝试用学到的知识解释观察的现象。
教学难点:结合物态变化的教学,根据观察结果进行间接分析,渗透事物间相互联系、培养学生严谨、求实的科学态度。
教学过程:
一、关于电冰箱
1、电冰箱的工作原理是什么?电冰箱工作时发生了哪些物态变化?学生思考看投影
目前使用的电冰箱都是利用氟利昂来做致冷液,氟利昂是一种既容易汽化又容易液化
的物质。当电动机工作时,液态氟利昂进入冰箱冷冻室管子,在这里迅速汽化,吸热,使冰箱内的温度降低。同时生成的蒸气又被电动机抽走,再次液化并把从冰箱内带来的热通过冰箱壁上的管子放出。氟利昂这样循环流动,冰箱冷冻室里就可以保持相当低的温度。
过几天打开电冰箱上边冷藏室的门,里面的新鲜蔬菜、水果因蒸发会失去水分而变得干瘪,因此这些新鲜食物最好放在保鲜袋里保存。再打开电冰箱下边冷冻室的门,立即会看到门口“冒出”一股“白气”,这是空气中的水蒸气遇冷液化而成的。而放入冷冻室的食物,所含有的水分因温度降低而凝固形成冰。被冷冻的食物中的冰又不断的升华,由冰箱不制冷了一般都是哪里坏了固态的冰直接变成气态的水蒸气,这些水蒸气在上升过程中,遇冷又直接凝华成白花花的霜附在冷冻室的内壁上。
停电以后,冰箱内的温度升高,被冷冻的食物会解冻发生熔化现象。在冰箱的冷藏室中容易结霜的位置,安装有除霜加热器。每隔一定时间除霜加热器会自动工作,给这些结霜的部位加热,使冰霜熔化,达到除霜的目的,而熔化所产生的水会沿一定通路流出,有些水会流到冰箱底部容器内,因此冷藏室的底部会有少量的水。
当水果,饮料等刚从冷藏室里拿出来时,会感觉表面在“出汗”,这是空气中的水蒸气遇到冷
物体表面液化成小水珠。而从冷冻室里拿出的肉、鱼等食物表面会很快出现白花花的霜,这是空气中的水蒸气遇冷凝华而形成的。
解答:电冰箱的工作原理:液态制冷剂进入冰箱内冷冻室的管子,迅速汽化,生成的蒸气又被电动压缩机抽走,压入冷凝器,在冷凝器管道内液化.把冰箱内的热“搬”到冰箱外.
电冰箱里汽化、液化、凝固、熔化、升华、凝华六种物态变化都存在。
2、提问:
(1)冰箱冷冻室内经常有霜,这是为什么?
(2)冰箱工作时,背后冷凝器的温度比房间的温度高还是低?说明理由.
(3)某同学打开冰箱门,想利用冰箱降低房间温度.冰箱工作一段时间后,房间内的温度是否会降低?请说明理由.
解答:(1)冷冻室有霜,主要是空气中的湿度在起作用。当空气中的湿度遇冷的时候会结露,如果冷便结霜。
(2)冷凝器的温度一般比房间的温度高,因为冰箱冷凝器散热主要是往房间里散热。不过天气冷的话冰箱冷凝器散热也不是很明显。
(3)打开冰箱门,利用冰箱降低房间温度不现实,因为冰箱的制冷量很小,一般压缩机只有200W。冰箱散的那点冷量远不及房间里的热辐射空调耗电量一般都在1KW以上。而且空气是充分利用空气来对流。
二、用电冰箱开展有趣的实验研究
(一)活动的准备阶段 
1、分组与器材的准备 
  将学生按4~6人分成一组,每组分给温度计6支、纸杯4只、豆腐一块,另外,在可能的情况下每组准备一部有照相功能的手机.
2、教学进度的准备 
本次活动是学生利用星期天的时间在家里进行的,所以教师在平时的教学中应提前一个星期
根据情况调整好教学内容和进度.
实验项目
1、研究电冰箱内的温度分布情况 
(1)思考:①电冰箱的冷冻室是放在上面好还是下面好?
②电冰箱的冷藏室中是上暖下冷,还是下暖上冷?
③为什么有的冰室表面会结霜?
④为什么打开电冰箱有时会看到白雾?
(2)将几支温度计分别放在如下表所列的测量点,几分钟后,记录各测量点的温度,再重复二次,取平均值,记录数据并填入下表: 
次数
冷藏室
最上层
冷藏室中层
冷藏室
最下层
冷冻室
近门处
中部
近后壁处
1
2
3
平均值
(3)根据表格思考下列问题:
电冰箱冷藏室的温度分布有什么规律?为什么会有这些特点?如果存放蔬菜,你认为放在哪里较好?
冰箱冷藏室的温度分布是不均匀的,冷藏室内的温度自上而下呈一温度阶梯,上层温度最低,约为3℃,下层端果蔬盒处温度最高,约为6~10℃。在“4”档时,一般冷藏室的温度在7℃ 左右。
造成冷藏室温度高的原因有:
(a)环境温度高,冰箱冷凝器散热不好;
(b)冰箱放置的位置不当,四周没有留出足够的空间进行散热;
(c)冷藏室门封不严;
(d)制冰系统有堵塞现象。
为什么在电冰箱门框处常会结露,在冷冻室器壁上会结霜?现在新式的电冰箱都有自动除霜装置,你知道为什么要除霜吗? 
③为什么夏天电冰箱中容易结露,而春、秋天却不容易呢?(请从一般规律考虑:夏季空气湿度大,春秋季空气湿度较小)
2、自制冻豆腐
(1)制作:去市场购买一块新鲜的普通豆腐,先观察豆腐的外观,记录下其表面状态,然后将它放到电冰箱的冷冻室,冷冻一两天后,普通豆腐就变成“冻豆腐”了,解冻后轻轻挤出水分并将其切开,观察其切开后的样子。
(2)观察思考:
①冻豆腐与原先放入的普通豆腐相比,形状发生了怎样的变化?
②解冻时在冻豆腐的表面有什么产生?
③解冻后“冻豆腐”的表面和内部有什么变化?
让学生解释所看到的现象,并到班级与同学交流各自的看法。
3、自制冰淇淋
(1)制作:取鲜蛋黄两个、砂糖25g、鲜奶200g,指导学生观察它们在常温下的状态,然后将它们一起放在奶锅内充分搅拌,再用小火加热并不断搅拌,直至蛋奶变得浓稠。自然冷却至室温,继续观察它们的状态,再加入200g奶油并搅拌均匀,用过滤网将蛋奶过滤到两个较小的食品盒内,盖上盒盖,将食品盒放到电冰箱的冷冻室中冷冻。每隔30min取出观察一次。这样,冰淇淋就制成了。
(2)观察思考:
①取出两只盒子,指导学生观察盒子内的冰淇淋的状态有什么变化;
②比较每隔30min搅拌一次的冰淇淋与没有搅拌的冰淇淋的外观有什么不同;内部结构怎样?
③让学生在冰淇淋中加入水果、巧克力,以丰富口味。
(3)交流:学生相互介绍成功制作冰淇淋的经验。
4、研究不同液体的冷冻情况 
(1)在四只透明的杯子中,分别装入等量的水、牛奶、糖水、食盐水,然后将它们同时放入电冰箱的冷冻室。每隔一定时间打开电冰箱观察液体的状态,将它们开始凝固时的温度记录在下表中。观察并比较它们在凝固过程中状态的变化情况。
物质名称
牛奶
糖水
食盐水
凝固温度/℃
物质状态
上面操作中要多次打开电冰箱测量,不太方便。由于凝固是熔化的逆过程,因此可以将四种液体放在电冰箱内冷冻,凝固后再取出它们,在室温下观测其状态和温度的变化情况。
(2)探究食盐水的凝固点与溶液浓度的关系。取四只相同的烧杯,各倒入150g热水,分别放入10g、20g、30g、40g食盐并不停地搅拌,直至食盐完全溶解,配置成如下表所示不同
浓度的食盐水冷却后再将它们放入电冰箱的冷冻室内,冷冻温度设为-18℃,待溶液完全凝固后,将其取出,每隔数分钟观察一次盐水的状态,并测量其温度。由此可测得每种样品的熔点,即凝固点。将盐水的浓度和其凝固点记录在下表中,看一看食盐水的凝固点与浓度大致有什么关系。
食盐水浓度(%)
6.3
11.8
16.7
21.1
凝固点/℃
(3)思考:
水、牛奶、糖水、盐水的凝固点是否相同?你是根据什么知识得到凝固点的?
盐水的凝固点与食盐溶液的浓度有什么关系? 
课堂小结:(略)