課題11研究牛奶冰點的實驗

1、課題 4：研究牛奶冰點的實驗一、內容解讀“物質的形態(tài)和變化”中第一個三級要求“能用語言、文字或圖表描述常見物質的物理特征”。即要求學生能口頭描述物質的物理特征，或者能寫出物質的物理特征，或者能用圖表表示出物質的物理特征。這些都是屬于“了解”層次的要求，只是描述的方式不同而已，要求學生至少能用其中式描述。那么，“物質的物理特征”應包含那些內容呢？標準當中并沒有做出硬性要求，只是通過一個樣例對物質的物理性質作了一定的說明（形態(tài)、彈性、顏色），以便老師明確具體要求。由于這種說明出現(xiàn)在樣例中，僅是舉例而已，不是硬性要求。因此，關于物理特征還可以含有其它內容，如：味道、氣味、硬度、凝固點（冰點）、沸點、

2、比熱等等。1課題目標（1）了解不同物質的“冰點”，能用“冰點”解釋生活中的一些現(xiàn)象。（2）在研究過程中掌握通過實驗測定物質的“冰點”的方法。（3）形成將知識與生產生活聯(lián)系，學習中滲入科學技術社會的觀念。2背景描述物質從一種形態(tài)轉變?yōu)榱硪环N形態(tài)稱為物態(tài)變化。物態(tài)變化可以發(fā)生在固態(tài)與液態(tài)之間，也可以發(fā)生在液態(tài)和氣態(tài)之間。物態(tài)變化主要取決于物質所擁有的熱能。物質擁有的熱能越多，它的粒子運動的速率就越大。由于氣體含有的熱能比液體多，所以同一物質在氣體狀態(tài)下粒子的運動速率要比液體或固體狀態(tài)下大。液體中粒子的運動速率比固體中的要大。隨著吸熱和放熱，物質能夠從一種狀態(tài)轉變成另一種狀態(tài)。物質從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)稱為

3、凝固。液態(tài)物質放熱會發(fā)生凝固。物質從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時的溫度稱為凝固點。對于同一種物質，它的凝固點和是相同的，唯一不同的是當時物質所含的熱能是在增加不是在減少。水與其物質的水溶液在溫度降到凝固點時都要結冰，所以它們的凝固點又被子稱為冰點。純水在 0時凍結成冰，故稱攝氏零度為水的冰點。一般情況下物質水溶液的冰點隨溶液濃度的增加而降低。所以，鹽和蔗糖的水溶液的凍結點往往在 0以下。如果溶液里含有 20%的鹽分,它的冰點就會降低到-16。由于鹽水的冰點低,可以防止路面結冰二、材料器具1水、牛奶、蔗糖2天平、燒杯、溫度計、玻璃棒、表三、教學建議本課題的開展，需要具備以下三個條件：第一是學生必須先了解物態(tài)變

4、化的知識，知道氣體可以變成液體，液體可以變成固體。液體變成固體稱為凝固，液體變?yōu)楣腆w時的溫度稱為凝固點。水及水溶液的凝點又被稱為冰點。純水的冰點是 0，水溶液的冰點隨其濃度的增加而降低。第二是學生必須學會使用以下的天平、溫度計、秒表，知道如何配制溶液及配制溶液的正確操作過程。第三是學生平時要對牛奶的儲藏有所關注，觀察過結冰的牛奶的變化。所以在開展本課的研究之前要做好上述三個準備。本課題的開展有其特殊性。由于在實驗過程中需要對牛奶進行降溫，這要用到冰箱或其它降溫設備。而一般性學校的實驗室是沒有必要準備這此設備，所以這個課題的提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、分析與論證、評估五個環(huán)節(jié)可以在

5、教進行，而進行實驗與懼收集這個環(huán)節(jié)可以讓學生回家后鄰近的幾個學生組成一個研究小組，在家進行實驗。這樣就遇到實驗器材，可以讓學生從借實驗儀器回家，也可以用一些常見的簡易用具來代替實驗儀器。如可以用在玻璃杯上畫上刻度代替燒杯，可以用普通表代替秒表，可以用筷了代替玻璃棒。從時間的角度來看，本課題的實驗操作所需時間是比較長的，主要是由于要利用冰箱給牛奶降溫，直到達到冰點，所以在課堂上實施也要受到時間的限制。將在放在課可以使時間不受限制，而可以培養(yǎng)學生探索生活的。本課題主要研究以下兩個方面：（1）測定牛奶的冰點；（2）實驗確定牛奶的冰點與其濃度的關系。四、活動展開1觀察生活 發(fā)現(xiàn)問題在冰箱中冷凍的鮮牛奶

6、在學生面前，用火給冷凍的牛奶進行加熱。等牛奶化了后再將其與鮮牛奶進行對比。冰凍的牛奶經過熱溶化后，味道明顯淡薄，奶液呈水樣。有此可見保存牛奶的溫度不能高也不能低，太高和太低都可使牛奶變質。那保存的溫度究竟多少度為好呢？學生1：鮮牛奶能保存而不變質，溫度一定要很低，而且又不能讓牛奶結冰，只能將溫度保持在牛奶的冰點附近，而且不能低于冰點。那么牛奶的冰點是多少呢？是不是所有的牛奶的冰點都一樣呢？2聯(lián)系實際，大膽猜想學生2：冬天，馬積了厚厚的雪，為了能夠將雪很快地熔化，總是要在馬撒上好多的工業(yè)用鹽。這樣會使雪的（冰點）降低，加速雪的熔化。牛奶中的糖份和礦物質，所以其冰點應該低于純水的冰點。既然牛奶的冰

7、點低于純水的冰點，有此可推得牛奶中所含糖份和礦物質越多，濃度越高，其冰點越低。3啟示思路，破釋猜想通過怎樣的實驗來測定牛奶的冰點以及檢驗濃度越高冰點越低的猜想呢？需要解決三個問題。學生們解決了以下三個問題：（1）如何使牛奶的溫度達到冰點？學生 A：將已結冰的牛奶加熱直到開始熔化，此時用溫度計測出牛奶的溫度，即為冰點。學生 B：將牛奶裝在燒杯中，放上溫度計，并放在冰箱的冷凍室中進行冷凍，每隔 5 分鐘觀察一次溫度，直到牛奶結冰。就得到牛奶的冰點。（2）如何驗證牛奶的冰點與濃度的關系？學生 C：測一次牛奶的冰點后，把的濃改變，然后再測量一次冰點，多次進行改變，多次測量。學生 D：將不同濃度的牛奶同

8、時放進冰箱，同時測量不同濃度牛奶的冰點，然后進行對比。（3）如何改變牛奶的濃度？學生 E：在牛奶當中加蔗糖，增加牛奶的濃度，加蔗糖的量不同，牛奶的濃度也不一樣。學生 F：在牛奶中對水，逐漸減小牛奶的濃度，對的水越多牛奶的濃度越低。教師建議：用學生 B、D、E方法來組成探究實驗的方案。（1）測定牛奶的冰點在燒杯中加入 200 毫升鮮牛奶，將溫度計放入牛奶中，然后把燒杯放入冰箱的冷凍室中，每隔 10 分鐘檢查一下燒杯，接近冰點時每隔 2 分鐘檢查一下燒杯，并溫度計的讀數(shù)，填入下表：（2）研究牛奶的冰點與濃度的關系在三個相同的燒杯中分別加入 200 毫升鮮牛奶；在燒杯 1 中加入10 克蔗糖，充分攪

9、拌；燒杯 2 中加入 20 克蔗糖，充分攪拌；容器 3 中加入 30 克蔗糖，充分攪拌。五、分析1加蔗糖后濃度改變而引起的冰點的變化能體現(xiàn)出來嗎？簡答：通過實驗數(shù)據(jù)可以看出不加蔗糖的牛奶的冰點是0.3；加一勺蔗糖的牛奶冰點是0.5；加兩勺蔗糖的牛奶冰點時間（分鐘）010203040506070808284溫度燒杯 1262319.516.51410740-0.3-0.5燒杯 2262319.51613.59.56.53.5-0.5-0.8-1燒杯 32623191613963-0.5-1-1.5時間（分鐘）010203040506070808284溫度（）262319.51714.5107.5

10、4.50-0.2-0.3是1；加三勺蔗糖的牛奶冰點是1.5。濃度改變而引起的冰點的變化可以體現(xiàn)出來。2實驗過程中出現(xiàn)哪一些現(xiàn)象對實驗可能有影響？簡答：牛奶結冰的過程是從外到里的，而我實驗過程中測量的是牛奶中間的溫度，所以這個結果在實際應用時，要注意到牛奶結冰從外到里的這個特點，溫度要適當?shù)乇缺c高一點。第二個是實驗過程中，隨著溫度的下降，牛奶中的蔗糖會有一部分結晶，沉在燒杯底，這結實驗的結果也有一定的影響。六、活動延伸延伸 1 研究牛奶的沸點與其濃度的關系活動要求：能確定出牛奶的沸，并能定量地得出牛奶的沸點和其濃度的關系?；顒犹崾荆簩⑴Ｄ谭旁诨鹕霞訜?，并用溫度計測量牛奶的溫度，由于牛奶的沸點要

11、比純水的沸點高，所以選擇溫度計時，它的量程一定要大于 100。測量時要將溫度計懸，不能與燒杯壁接觸。燒杯壁的溫度要高于牛奶的溫度。延伸 2：對比可樂、芬達、雪碧的冰點活動要求：能夠定性地比較可樂、芬達、雪碧三種飲料的冰點即可?；顒犹崾荆河捎诒c和是一要的，所以，可以通過測定三種飲料冰熔化成冰飲料的混合體時的溫度來比較它們的冰點。七、資料集粹1知道，純水在 0時凍結成冰，故稱攝氏零度為水的冰點。但食品在 0時卻不會結冰，由于食品含有鹽分和糖份，故其凍結點往往在 0以下0以下至食品凍結以前的溫度稱為，一般在l左右，故又稱作“生態(tài)”。采用貯藏，食品將凍未凍，仍然保持“鮮活”狀態(tài)，與此同時使食品變質的

12、細菌繁殖又得到最大限度的抑制。同時，采用貯藏，還可以將不想冷凍的或不宜冷凍的食品較長時間保存，且食用時不需解凍，既避免了解凍失鮮又節(jié)省了工夫，可謂一舉兩得。而對于水果和蔬菜來說，能很好地抑制果實的呼吸強度，酶的活性，保持水果和蔬菜的維生素和礦物質，降低水果和蔬菜表面附著的微生物，延緩腐爛的時間。（ 10%20% 鹽水，既可增加樹體細胞液濃度，降低冰點，又能增加空氣濕度，水遇冷凝結潛熱，而免受凍害。噴激素。早春噴 0.1%0.2%青鮮素液或防抽條劑 30 倍液，抑制萌芽和推遲開花，避免凍害。涂白、噴白。早春用 7%10%石灰液涂白主干、主枝，并噴白樹冠，可延遲發(fā)芽和開花。（htt.yzy/nszn/nszn030.htm）八、練習精選1.在海上打魚的漁船如何給帶魚保鮮的？參考：漁船出海時要帶大量的冰塊，利用冰塊給帶魚保鮮。2天氣預報說，晚上氣溫將繼續(xù)下降。嚴寒的天氣可能會毀掉一年的收獲。農場主想提前采摘，但是橘子還沒有成熟。沒有辦法，農場主只好吩咐他的工人把長長的不