氣化與液化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)案例一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)背景與教學(xué)目標(biāo)（一）設(shè)計(jì)背景義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）強(qiáng)調(diào)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，要求通過科學(xué)探究發(fā)展學(xué)生的物理觀念、科學(xué)思維、探究能力與責(zé)任意識(shí)。氣化與液化作為熱現(xiàn)象的核心內(nèi)容，概念抽象性強(qiáng)，需依托實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生直觀感知物態(tài)變化的過程、條件及能量規(guī)律，進(jìn)而建構(gòu)科學(xué)認(rèn)知。（二）教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能：能準(zhǔn)確描述蒸發(fā)、沸騰（氣化的兩種形式）的概念及區(qū)別，說出影響蒸發(fā)快慢的三個(gè)因素；能解釋液化的定義及兩種實(shí)現(xiàn)方法（降低溫度、壓縮體積），并列舉生活實(shí)例。2.過程與方法：通過設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)（如蒸發(fā)影響因素探究），掌握控制變量法的應(yīng)用；通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（如水的沸騰溫度變化），提升歸納推理能力；通過觀察液化現(xiàn)象（如乙醚壓縮、水蒸氣遇冷），學(xué)會(huì)從現(xiàn)象中提煉物理規(guī)律。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：體驗(yàn)科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性與趣味性，激發(fā)對物理現(xiàn)象的好奇心；認(rèn)識(shí)物理知識(shí)在生活中的廣泛應(yīng)用（如制冷技術(shù)、濕度調(diào)節(jié)），增強(qiáng)將知識(shí)服務(wù)于生活的責(zé)任意識(shí)。二、實(shí)驗(yàn)原理與器材準(zhǔn)備（一）實(shí)驗(yàn)原理氣化：物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程，需吸熱。分為兩種形式：蒸發(fā)：在任何溫度下，只發(fā)生在液體表面的緩慢汽化現(xiàn)象（如濕衣服晾干）。沸騰：在一定溫度（沸點(diǎn)）下，液體內(nèi)部和表面同時(shí)發(fā)生的劇烈汽化現(xiàn)象（如水燒開時(shí)的翻滾）。液化：物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程，需放熱。實(shí)現(xiàn)方法包括：降低溫度（如水蒸氣遇冷玻璃片形成水珠）；壓縮體積（如注射器壓縮乙醚蒸汽形成液態(tài)乙醚）。（二）器材準(zhǔn)備每組配備：鐵架臺(tái)（帶鐵圈、石棉網(wǎng)）、酒精燈、溫度計(jì)（0-100℃）、燒杯（2個(gè)，500mL）、水（常溫與熱水）、滴管、乙醚（小瓶，標(biāo)注“易燃易揮發(fā)，遠(yuǎn)離火源”）、注射器（20mL，帶橡膠塞）、培養(yǎng)皿、小風(fēng)扇、冰塊、塑料袋（透明）、玻璃片（2塊，一冷一熱）。安全提示：乙醚操作需在通風(fēng)處進(jìn)行，遠(yuǎn)離明火；注射器壓縮時(shí)避免對準(zhǔn)人體；實(shí)驗(yàn)后及時(shí)清理殘留乙醚。三、探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與教學(xué)過程（一）實(shí)驗(yàn)一：探究水的沸騰規(guī)律操作步驟：1.組裝裝置：燒杯裝適量水，固定溫度計(jì)（玻璃泡浸沒水中，不觸杯底/壁），酒精燈外焰加熱。2.觀察記錄：每隔1分鐘讀取水溫，觀察氣泡變化（沸騰前：底部小氣泡上升時(shí)變??；沸騰時(shí)：大量氣泡上升時(shí)變大，到水面破裂）、聲音變化（沸騰時(shí)響度降低）。3.數(shù)據(jù)分析：繪制“溫度-時(shí)間”圖像，分析沸點(diǎn)（水的沸點(diǎn)約100℃，受氣壓影響）、沸騰時(shí)溫度不變但持續(xù)吸熱的特點(diǎn)。教學(xué)引導(dǎo)：提問“為什么沸騰時(shí)溫度計(jì)示數(shù)不變？”“如果停止加熱，沸騰會(huì)立即停止嗎？”引導(dǎo)學(xué)生理解“沸騰需要持續(xù)吸熱”。（二）實(shí)驗(yàn)二：探究影響蒸發(fā)快慢的因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：采用控制變量法，設(shè)計(jì)三組對比實(shí)驗(yàn)：表面積影響：將等質(zhì)量的水分別倒入培養(yǎng)皿（表面積大）和小燒杯（表面積?。?，置于相同環(huán)境，觀察蒸發(fā)快慢。溫度影響：將等質(zhì)量、等表面積的水，一份加熱（用溫水），一份常溫，觀察蒸發(fā)快慢?？諝饬鲃?dòng)影響：將等質(zhì)量、等表面積的水，一份用小風(fēng)扇吹動(dòng)，一份靜置，觀察蒸發(fā)快慢。學(xué)生任務(wù)：記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（如“培養(yǎng)皿中的水干得更快”），歸納結(jié)論：蒸發(fā)快慢與表面積、溫度、空氣流速有關(guān)（表面積越大、溫度越高、空氣流速越快，蒸發(fā)越快）。拓展思考：“為什么發(fā)燒時(shí)用酒精擦身降溫更快？”（酒精蒸發(fā)吸熱，且酒精沸點(diǎn)低、蒸發(fā)快）（三）實(shí)驗(yàn)三：探究液化的條件與放熱現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：1.壓縮體積液化：用注射器抽取少量乙醚，封閉后快速壓縮活塞，觀察注射器內(nèi)出現(xiàn)液態(tài)乙醚（壓縮體積使氣態(tài)乙醚液化）。2.降低溫度液化：方案一：燒杯裝熱水，上方放冷玻璃片，觀察玻璃片下表面出現(xiàn)水珠（水蒸氣遇冷液化）；用手觸摸玻璃片，感覺溫度升高（液化放熱）。方案二：塑料袋裝熱水，外面套一層冰塊，觀察塑料袋內(nèi)壁出現(xiàn)水珠（熱水蒸發(fā)的水蒸氣遇冷冰塊液化）。教學(xué)引導(dǎo)：提問“‘白氣’是氣體嗎？”（不是，是小液滴，由水蒸氣液化形成）；“冬天從室外進(jìn)入室內(nèi)，眼鏡片為什么會(huì)起霧？”（室內(nèi)熱的水蒸氣遇冷鏡片液化）。（四）教學(xué)流程整合1.情境導(dǎo)入：展示“夏天灑水降溫”“冬天哈氣成霧”的圖片，提問“這些現(xiàn)象背后的物理原理是什么？”引發(fā)認(rèn)知沖突。2.分組探究：學(xué)生分3組，分別完成“水的沸騰”“蒸發(fā)影響因素”“液化條件”實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)（如溫度計(jì)使用、乙醚安全操作）。3.匯報(bào)交流：每組代表分享實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論，教師補(bǔ)充（如“沸騰的沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系”“液化的兩種方法本質(zhì)都是降低氣體分子間距”）。4.鞏固應(yīng)用：展示“冰箱制冷循環(huán)”“露水形成過程”“高壓鍋安全閥噴氣后出現(xiàn)白氣”的案例，讓學(xué)生用所學(xué)知識(shí)解釋。5.小結(jié)作業(yè)：學(xué)生用思維導(dǎo)圖總結(jié)知識(shí)點(diǎn)；作業(yè)為“觀察生活中1-2個(gè)氣化/液化現(xiàn)象，用物理原理解釋（如‘空調(diào)外機(jī)滴水’‘加油站禁止打電話’）”。四、教學(xué)評價(jià)與反思（一）教學(xué)評價(jià)過程性評價(jià)：觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性（如溫度計(jì)讀數(shù)、乙醚處理）、小組合作參與度（如分工是否明確、討論是否深入）。結(jié)果性評價(jià)：實(shí)驗(yàn)報(bào)告（含數(shù)據(jù)記錄、圖像繪制、結(jié)論推導(dǎo)）的準(zhǔn)確性；作業(yè)中對生活現(xiàn)象的解釋是否邏輯清晰（如“白氣是水蒸氣液化的小液滴，而非水蒸氣本身”）。（二）教學(xué)反思1.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)：水的沸騰實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長，可提前加熱至80℃左右，縮短課堂時(shí)間；乙醚的安全風(fēng)險(xiǎn)較高，可嘗試用酒精替代（雖蒸發(fā)較慢，但安全性強(qiáng)），或用“熱水+冷玻璃片”的液化實(shí)驗(yàn)作為主要探究，壓縮體積的實(shí)驗(yàn)改為教師演示。2.學(xué)生認(rèn)知難點(diǎn)：部分學(xué)生易混淆“水蒸氣”（氣態(tài)，不可見）與“白氣”（液態(tài)小液滴，可見），需通過多次對比實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化認(rèn)知（如“熱水上方的白氣”與“玻璃片上的水珠”關(guān)聯(lián)）。3.素養(yǎng)培養(yǎng)：實(shí)驗(yàn)中部分學(xué)生依賴教師指令，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力不足，后續(xù)可增加“開放性任務(wù)”（如“設(shè)計(jì)一個(gè)加快/減慢蒸發(fā)的方案”），提升科學(xué)探究