活動14 跨學科實踐：探索廚房中的物態(tài)變化問題-【跨學科實踐】初中物理項目化課程案例（解析版）

3.5跨學科實踐：探索廚房中的物態(tài)變化問題【學習目標】1.觀察廚房中的物態(tài)變化，描述這些物態(tài)變化發(fā)生的條件、過程與結果。2.通過實踐，讓學生體會物理學與日常生活的聯系，踐行安全與健康生活。3.通過對廚房中的物態(tài)變化進行觀察、描述、分析，激發(fā)學生對科學探究的興趣?！緦W習重、難點】觀察廚房中的物態(tài)變化，描述這些物態(tài)變化發(fā)生的條件、過程與結果。分析物態(tài)變化對烹任的影響?！究键c剖析】閱讀教材第83頁到85頁《3.5跨學科實踐：探索廚房中的物態(tài)變化問題》，并完成以下內容：1．水沸騰時，有大量的氣泡產生上升變大，到水面破裂，氣泡中的水蒸氣散發(fā)到空氣中。2．剛煮熟的雞蛋從熱水中取出后，表面的水很快不見了，這是因為水發(fā)生了汽化。3．燒水時壺嘴里冒“熱氣”是水蒸氣上升過程中遇到較冷的空氣液化形成的小水珠；雪糕周圍冒“冷氣”是空氣中的水蒸氣遇到冰冷的雪糕液化形成的小水珠，它們的本質是相同的。（均填寫物態(tài)變化名稱）4．生活中，常把碗放在鍋里的水中蒸食物，如圖所示，當鍋里的水沸騰以后，碗中的水不會（選“會”“不會”）沸騰。5.如圖所示，水中加冰塊，喝著比較涼爽，是因為冰塊在熔化（填物態(tài)變化名稱）時吸熱，冰塊消失前飲料溫度的特點是：不斷吸熱，保持不變。6.在學?！半p減”活動中，某同學進行炒菜實踐活動時，不小心將水滴入燒熱的油鍋，頓時“油花四濺”，產生該現象的原因是因為油的沸點比水的沸點高（選填“高”或“低”），滴入油中的水發(fā)生了劇烈的汽化現象（填物態(tài)變化名稱）。【合作探究】【項目設計】（1）烹飪過程涉及各種物態(tài)變化廚房不僅是加工食材的場所，也是日常生活中充滿物態(tài)變化的“實驗室”。烹飪過程涉及各種物態(tài)變化。例如：水的沸騰、食用油從液態(tài)到氣態(tài)的蒸發(fā)、冰凍水餃中的冰在熱水中的熔化。（2）分析現象，了解問題，提出改進建議這些變化不僅是烹飪過程中的自然現象，也是我們掌握烹飪技巧、提高烹飪效率、提升食物品質的關鍵。我們從物理學的視角觀察、分析這些現象，了解食材烹飪中的問題，并提出改進的建議?！卷椖糠纸狻课覀兛梢韵扔^察廚房中都有哪些現象與物態(tài)變化有關，再分析這些現象中的物理問題。具體任務如下：1.觀察廚房中的物態(tài)變化，分析這些物態(tài)變化對烹任的影響。2.從物理學的視角，對烹飪過程中發(fā)現的一些問題提出改進建議或總結認識體會。3.實施改進建議，描述實施后的情況，并評估其效果?！卷椖繉嵤?.觀察廚房中的物態(tài)變化，描述這些物態(tài)變化發(fā)生的條件、過程與結果。分析物態(tài)變化的有關規(guī)律或相關參數對烹飪的影響。下面的表格中記錄了一些在廚房中觀察到的現象和相應的物態(tài)變化，請把你的觀察結果寫在表格中。廚房中的現象涉及的物態(tài)變化分析物態(tài)變化為了煮熟餃子，需要持續(xù)燒水一段時間在燒水的過程中，需要不斷加熱，水沸騰后溫度不變，一些水會從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的水蒸氣汽化水沸騰后，打開鍋蓋，會產生大量“白霧”水蒸氣接觸周圍的冷空氣或低溫物品，會液化成小水滴液化將面食放在水中煮，不會發(fā)黃、變焦，而放在食用油中炸，則會發(fā)黃、變焦，甚至炸糊水的沸點在標準大氣壓下是100℃，而油的沸點約280℃左右，放在油里的面食水分很快汽化，面食就會變干變黃甚至變焦汽化燒水時，緊靠壺嘴的地方看不到“白氣”，而在壺嘴上方一段距離處才能看到“白氣”呢？緊靠壺嘴的地方溫度較高，從壺嘴噴出來的水蒸氣不能液化，隨著水蒸氣逐漸上升，空中的溫度降低，溫度高的水蒸氣放熱液化成小水滴，即為看到的“白氣”液化炒糖色的好壞是烹飪的一種技巧，當鍋中的油溫合適時，倒入白糖糖的熔點低于油的沸點，糖在熱油中發(fā)生熔化?，然后加入食材翻炒，這樣會給食材表面涂上一層美麗的色澤，使食物更加鮮美熔化用砂鍋煮食物時，砂鍋離開爐灶后鍋內的湯能繼續(xù)沸騰原因是砂鍋與爐火直接接觸，其溫度會高于水的沸點，當砂鍋離開爐火后，鍋內的湯能繼續(xù)吸收熱量汽化將冰凍食品直接放進熱油中，?會將油噴出甚至產生火球當冷凍食品被放入熱油中時，?食品上的冰會迅速受熱并汽化，?形成水蒸氣。?這個過程會導致氣體膨脹，?從而將油鍋中的油粒帶出，?形成油滴。?這些油滴在接觸到鍋下的明火時，?會立即燃燒熔化、汽化2.從物理學的視角找出這些現象對烹飪過程的影響，對烹飪中可能存在的向題提出具體的改進建議。進一步說明這些改進建議是怎樣進一步優(yōu)化烹任過程或解決安全隱患的，并解釋這些建議的科學依據。（1）優(yōu)化烹任過程①煮餃子加大火力可以加快水的沸騰，但是水沸騰后仍然大火加熱并不會使餃子更快煮熟。這是為什么？水在沸騰后溫度保持不變，繼續(xù)使用大火力只會加速水的汽化（填物態(tài)變化名稱），浪費水和燃料。因此，在水沸騰后，應將大火改為小火。②蒸食物蒸食物時，把不容易蒸熟的食物放最上面。蒸食物是利用高溫的水蒸氣將熱傳遞給食物使其變熟。剛從沸水中蒸發(fā)出來的高溫水蒸氣密度較小，能迅速升至蒸籠的頂端，所以蒸籠的最上層溫度最高，食物最先熟。（2）解決安全隱患問題①注意水蒸氣燙傷由于水蒸氣液化成同溫度的熱水時要放出大量的熱（選填“吸收”或“放出”），所以鍋中冒出的水蒸氣造成的燙傷要比熱水燙傷更嚴重。因此，在水煮沸時，若要揭開鍋蓋須注意避開水蒸氣，以免被燙傷。拿剛出鍋的熱饅頭時可以手上沾點涼水避免燙傷。因為熱饅頭接觸到手上的涼水時，涼水迅速汽化吸收了手上的很多熱量（填物態(tài)變化名稱）。②保護鍋與壺的安全水的沸點在標準氣壓下是100℃，鋁的熔點約600℃，用鋁鍋或壺燒水時，只要水未燒干，鍋內壁溫度保持在100℃左右，鍋的溫度不會超過100℃很多，達不到鋁的熔點，是安全的。普通煤氣灶火焰的溫度可達800℃左右，若鋁鍋不裝水或或鍋里的水燒干，則鍋的溫度上升會很快達到鋁的熔點，鋁鍋就會被燒壞。【項目拓展】與廚房有關的兩個詞“揚湯止沸”和“釜底抽薪”，這兩個詞包含了什么物理道理呢？前者是指把熱水舀起一部分，然后再倒回去，這部分水下落過程中蒸發(fā)加快，溫度降低，再次進入鍋里時會從鍋里的水吸收熱量，使鍋里的水暫時停止沸騰；后者則將灶里的燃料拿出，停止熱量供給，使鍋里的水無法再吸收熱量，從而停止沸騰。（選填“蒸發(fā)”或“沸騰”）3.選擇一個改進建議，在家人的幫助下，在廚房中進行實際操作，檢驗效果。操作時要記錄實施過程中的觀察結果和有關數據，包括必要的調整措施和遇到的問題。分析實施改進建議后的結果，并與初始情況進行比較，看看改進建議是否有效?！窘涣髡故尽空韰R總自己的發(fā)現、所學到的知識以及提出的改進建議，用幻燈片、海報或視頻記錄等形式匯報。也可以通過辯論、角色扮演、烹飪比賽等形式進行交流，并互相評價，共同提高?！具^關檢測】1.有關廚房里的物理現象，下列說法正確的是(

)A.液化石油氣是用降溫的辦法把石油氣液化裝在鋼罐里

B.燒水做飯時，開水引起的燙傷往往比水蒸氣燙傷更嚴重

C.用高壓鍋更容易把食物煮熟是利用了液體沸點隨氣壓增大而升高的原理

D.食物油炸比水煮熟的更快，是由于油的沸點比水的沸點低【答案】C

【解析】解：A、液化石油氣就是利用壓縮體積的辦法使氣體液化的，液化可以大大的減少體積，從而節(jié)省空間，故A錯誤；

B、100℃的水蒸氣遇到溫度比較低的人體，就會液化為小水珠，液化要放出大量的熱，所以100℃的水蒸氣燙傷更厲害，故B錯誤；

C、使用高壓鍋更容易把食物煮熟是利用了液體沸點隨氣壓增大而升高的原理，故C正確；

D、油炸食品比水煮熟的更快，是由于油的沸點比水的沸點高，故D錯誤。

故選：C。2．下列關于小明在家吃火鍋的情景的說法中，正確的是（）A．小明從冰箱拿出的冰鎮(zhèn)汽水瓶外壁上小水珠，是空氣中水蒸氣液化形成的B．火鍋上方冉冉上升的“白氣”是水蒸氣在空中擴散形成的C．火鍋中的水加熱至沸騰后，改用更大火加熱，水的溫度繼續(xù)升高D．在吃火鍋時，小明的眼鏡片上出現的“霧氣”是水蒸氣汽化形成的【答案】A【解析】A．空氣中熱的水蒸氣遇到冰的汽水瓶液化成小水珠，故A正確；B．火鍋上方冉冉上升的“白氣”是火鍋中冒出的水蒸氣在空氣中遇冷液化成的小液滴，故B錯誤；C．水沸騰后，溫度保持不變，故C錯誤；D．眼鏡片上出現的“霧氣”是火鍋中冒出的水蒸氣遇到冷的眼鏡片液化成的小水珠，故D錯誤。故選A。3.生活處處有物理，留心觀察皆學問.其實在廚房中也包含著很多的物理知識，下列說法中正確的是(

)A.冬天廚房窗戶外表面的冰花是水蒸氣遇冷凝華而形成的

B.用燃氣灶煲湯，在湯沸騰時調小火焰能使湯的溫度升高，從而節(jié)約燃料

C.水滴到高溫的熱油鍋內會爆裂濺開并發(fā)出“噼噼啪啪”的響聲，這是水的升華現象

D.將面制品放在食用油中炸，則會發(fā)黃、變焦，但在水中卻不會，說明油的沸點比水高【答案】D

【解析】A.寒冷的冬天，窗戶上的玻璃溫度較低，室內溫度較高的水蒸氣遇到溫度較低的玻璃凝華成小冰晶，附著在玻璃內側，形成“冰花”，故A錯誤；

B.液體沸騰的特點是吸收熱量，溫度不變，因此，用煤氣爐煲湯，在沸騰時無論是調大還是調小火焰都不能提高湯的溫度，故B錯誤；

C.水滴到高溫的熱油鍋內時會爆裂濺開并發(fā)出“噼噼啪啪”的響聲，是從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，是發(fā)生了汽化現象，故C錯誤；

D.在一標準大氣壓下水的沸點是100℃，而油的沸點高于100℃，所以將面制品在水中煮，只要水不干，就不會煮焦，而在油中炸，則會發(fā)黃，甚至變焦了，故D正確。4.解決問題時，生活中常有“揚湯止沸”和“釜底抽薪”的說法。揚湯止沸是指把鍋里的水舀起來高高揚起再倒回去，使得水溫暫時低于水的沸點而停止沸騰；釜底抽薪是指從鍋下抽掉燃燒著的木材，使得水無法吸熱而停止沸騰。下列說法錯誤的是（）A．“揚湯止沸”說明水沸騰時溫度不需要達到沸點也能沸騰B．“釜底抽薪”說明水沸騰時需要吸熱C．“揚湯止沸”是加快水的蒸發(fā)，降低水的溫度D．“揚湯止沸”是解決表面問題，“釜底抽薪”才是解決根本問題【答案】A【詳解】A．沸騰的條件是達到沸點，繼續(xù)吸熱，故A錯誤，符合題意；B．“釜底抽薪”，水不再吸收熱量，停止沸騰，說明水沸騰時需要熱量，故B正確，不符合題意；C．“揚湯止沸”是通過增大水的表面積和加快水表面空氣流速來加快水的蒸發(fā)，降低水的溫度，水停止沸騰，故C正確，不符合題意；D．“揚湯止沸”是通過加快蒸發(fā)降低水溫，但是水仍在不斷吸熱仍可使溫度升高，解決表面問題，“釜底抽薪”是停止加熱，水無法吸熱不能滿足沸騰的條件，解決根本問題，故D正確，不符合題意。故選A。5.沈陽某中學，高老師將廚房搬進物理課堂，帶領學生蒸包子。以下有關本節(jié)物理課說法錯誤的是(

)A.高老師用蘸水的手指在黑板上寫了一個“水”字，過一會“水”字消失，這是水的升華現象

B.同學甲用沾有冷水的手去拿剛出鍋的包子不會太燙，原因是手上的水汽化吸熱

C.同學乙做紙鍋燒水的實驗，水燒開后溫度保持不變，溫度遠低于紙的著火點，所以紙鍋不會著

D.高老師給同學的手臂上抹了一點酒精，同學們感覺很涼快，原因是酒精蒸發(fā)吸熱【答案】A

【解析】解：A、用蘸水的手指在黑板上寫了一個“水”字，過一會“水”字消失，水變成了水蒸氣，是汽化現象，故A錯誤，符合題意；

B、用沾有冷水的手去拿剛出鍋的包子不會太燙，原因是手上的水汽化吸收熱量，故B正確，不符合題意；

C、做紙鍋燒水的實驗，水沸騰后溫度保持不變，水的沸點溫度遠低于紙的著火點，所以紙鍋不會著，故C正確，不符合題意；

D、酒精蒸發(fā)吸熱，所以給同學的手臂上抹了一點酒精，同學們感覺很涼快，故D正確，不符合題意。

故選A。6.廚房里處處都有物態(tài)變化(本題除選填外，其他空只填物態(tài)變化的名稱)

(1)人們的飲用水約70%來自于固體冰川______形成的淡水，圖甲是水壺燒水的情景，水沸騰時，水中會出現大量氣泡，且氣泡在上升過程中體積______(選填：“變大”、“變小”或“不變”)，此時氣泡內是______(選填：“水蒸氣”或“空氣”)，壺嘴上方的“白氣”是水蒸氣______形成的。

(2)圖乙是從冰箱冷凍室里拿出的一塊凍肉，過一會兒看到其表面有一層“白霜”，這是一種______現象；用濕手觸摸片刻會感覺手指被“黏”住了，這是因為手上的水______的原因。

(3)沒有什么煩惱是一頓火鍋解決不了的，光滑細嫩的凍豆腐(圖丙)涮火鍋必備，它經冷凍再解凍以后，會出現許多小孔，小孔產生的原因是豆腐里的水______(選填“先凝固后汽化”、“先汽化后凝華”或“先凝固后熔化”)而形成的。此時，端上來的一盆海鮮，仙霧繚繞美輪美奐，如圖丁所示，這是利用干冰______吸熱。【答案】熔化

變大

水蒸氣

液化

凝華

凝固

先凝固后熔化

升華

【解析】解：(1)冰川變成水是熔化過程；水沸騰時，水中會出現大量氣泡，該氣泡是水蒸氣泡，氣泡在上升過程中受到水的壓強減小，體積變大；水壺燒水時的“白氣”是水先汽化后液化形成的小水滴；

(2)從冰箱冷凍室里拿出一塊凍肉，空氣中溫度較高的水蒸氣遇到溫度較低的凍肉凝結成小冰晶，形成霜，這就是“白粉”；觸摸片刻會感覺手指被“黏”住了，這是因為凍肉上的冰遇熱熔化成水后又凝固把手和肉粘在一起的緣故；(3)豆腐中含有大量的水分，豆腐冷凍時這些水分就會凝固為小冰晶，同時體積變大，這些小冰晶將整塊豆腐擠壓成蜂窩形狀；待豆腐解凍后，小冰晶熔化為水，就留下了很多小孔。干冰升華吸熱，使周圍溫度降低，空氣中的水蒸氣遇冷液化成小水滴就是看到的“霧”。

故答案為：(1)熔化；變大；水蒸氣；液化；(2)凝華；凝固；(3)先凝固后熔化；升華。7.小明在廚房中發(fā)現：

(1)如圖所示，壺里的水燒開以后，壺嘴上方冒出一團團“白氣”。“白氣”從噴出到消失要經歷三個物理過程；①近壺嘴的地方，我們什么也看不見。這是因為壺內水______時產生了大量的水蒸氣，在壺嘴附近由于溫度比較高，仍然保持水蒸氣狀態(tài)；

②水蒸氣離開壺嘴一段距離以后，放熱______，形成“白氣”；

③“白氣”進一步上升，到干燥的空氣中，發(fā)生______現象，我們又什么也看不見了；

(2)冬天，廚房溫度較低。在爐子上燒菜時，火焰熄滅前、后一瞬間會出現如圖甲、乙所示的兩種情景，你可以確定圖______(填“甲”或“乙”)是火焰熄滅后的圖片?！敬鸢浮糠序v

液化

汽化

甲

【解析】解：(1)①近壺嘴的地方，我們什么也看不見。這是因為壺內水沸騰時產生了大量的水蒸氣，在壺嘴附近由于溫度比較高，仍然保持水蒸氣狀態(tài)；

②水蒸氣離開壺嘴一段距離以后，放熱液化，形成“白氣”；

③“白氣”進一步上升，到干燥的空氣中，發(fā)生汽化現象，我們又什么也看不見了；

(2)可以確定圖甲是火焰熄滅后的圖片，因為熄火后溫度低，水蒸氣遇冷液化