摘 要:在“物态变化”复习中,运用课程整合能进行系统、深入的复习.课程整合打破了章节的界限,将相关的知识点按照内在的联系放在一起,使它们系统化、整体化.学生通过这样的复习能掌握各知识点之间的内在关系,把它们融会贯通,融为一体.
关键词:课程整合;物态变化;复习
文章编号:1008-4134(2020)02-0046 中图分类号:G633.7 文献标识码:B
作者简介:侯艳红(1976-),女,山东德州人,本科,中学高级教师,研究方向:课程整合下的初中物理教学.
课程整合是以某个点为中心,把与它相关的知识点按着它们之间的内在联系放到一起,建立一个网络,把这些知识点系统化、整体化.鉴于物理学科的特点,在进行综合性的复习时比较适合进行课程整合,通过整合让学生把零散的知识系统化整体化,掌握各个知识点之间的内在联系,把它们融会贯通,融为一体.“物态变化”是初中物理热学的重要部分.在中考复习过程中可以将该部分与热学的其他相关知识进行整合.
1 基础再现,整体建构
物质常见的状态有固态、液态和气态,当温度发生变化时,不同状态之间可以发生相互转化.同种物质不同状态之间的相互转化过程就是物态变化.自然界中常见的物态变化有六种,如图1所示,请完成图1中对应的物态变化的名称和吸放热情况.
晶体熔化的特点是____________;液体沸腾的特点是___________;晶体凝固的特点是_________________.
2 温故生疑,追本朔源
由图1可知:固态变液态即熔化,液态变气态即汽化,固态变气态即升华,都是吸热过程;相反液态变固态即凝固,气态变液态即液化,气态变固态即凝华,都是放热过程.熔化、汽化和升华三者有什么共同点,为什么都是吸热过程?凝固、液化和凝华三者又有什么共同点,为什么都是放热过程?
宏观的现象都是由微观结构决定的,因此,要想解决这些疑问,就得从物质的微观结构入手.关于物质的三态微观认识见表1.
由表1不难发现:熔化、汽化和升华都是分子间距离变大的物态变化,凝固、液化和凝华都是分子间距离变小的物态变化.为什么分子间距离变大的物态变化需要吸热,分子间距离变小的物态变化要放热呢?
从能量守恒的角度分析:当分子间距离变大时,分子势能是变大的,物体的内能是变大的,而根据能量守恒定律,能量是不可能凭空产生或凭空消失,只能从一种能量转化为另一种能量,或从一个物体转移到另一个物体.因此,这些分子间距离变大的物态变化需要从外界吸收能量.相反分子间距离变小的物态变化,分子势能变小,内能变小,多余的能量需要释放出来,它们都是放热过程.
从做功的角度分析:当分子间距离大于平衡距离r0(10-10m)时,对外表现为引力,当物体分子间距离变大时,需要能量克服分子间引力做功,所以这些分子间距离变大的物态变化都是吸热过程;相反当分子间距离变小时,分子间的引力做功,分子势能变小,所以它们都是放热过程.
当然能量角度分析和做功角度分析并不矛盾.做功的过程就是能量转化的过程,克服分子间引力做功的过程就是把吸收的热变成分子势能的过程,而引力做功的过程就是把减少的分子势能转化成内的过程.
3 前后对比 突破难点
对比晶体熔化和液体沸腾的特点不难发现:二者都是虽继续吸热但温度保持不变.这与第十三单元“内能”中所学的物体从外界吸收热量内能增加好像矛盾,其实不然,关键在于温度与内能的关系.物体的内能包括所有分子的分子动能和分子势能,影响分子动能主要是分子无规则运动的速度和分子质量,影响分子势能主要是分子间距离和分子质量.宏观上分析同一物体内能的变化,主要分析它的温度、体积的变化.同一物体体积变大,分子间距离变大,分子势能变大;温度升高,分子无规则运动更剧烈,分子动能变大.所以温度只是影响物体内能的一个因素,而不是唯一因素.二者之间的关系是:温度升,内能增;温度降,内能降;溫度不变,内能不一定不变,内能可增可减可不变.晶体熔化、液体沸腾的过程中,物体从外界吸收的热用来克服分子间的引力做功,增大了分子间的距离,转化成了分子势能,而没有转化成分子动能,所以物体温度不变,当然物体由于分子势能增大了,所以内能增加.在晶体凝固过程中,分子间引力做功,分子间距离减小,分子势能减小,向外放出的热来源于晶体减少的分子势能,而晶体的分子动能不变,所以温度不变.这样突破了学生热学学习中关于温度、内能、热量关系的难点.
通过把物质的三态微观结构、做功、能量的转化和守恒、内能、温度与热量的关系与物态变化的相关知识进行整合,使学生对物态变化的知识有了更系统、更深刻的认识.
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(收稿日期:2019-08-04)