第4節(jié)：物態(tài)變化與我們的世界

教學(xué)過(guò)程本節(jié)安排了三個(gè)教學(xué)板塊：（1）人類認(rèn)識(shí)物態(tài)的歷程；（2）物態(tài)變化改變著世界；（3）來(lái)自極地的報(bào)告。1．人類認(rèn)識(shí)物態(tài)的歷程（1）19世紀(jì)之前，人們還只能根據(jù)物質(zhì)的宏觀特征（是否具有一定的體積和形狀，是否能流動(dòng)）來(lái)區(qū)分物質(zhì)的狀態(tài)，那時(shí)只知道物質(zhì)有固、液、氣三態(tài)。初中講物態(tài)和物態(tài)變化，主要涉及這三態(tài)和三態(tài)間的變化問(wèn)題。這應(yīng)該成為本教學(xué)板塊展開(kāi)的基礎(chǔ)，教師應(yīng)引領(lǐng)學(xué)生理解這種物質(zhì)分類的方法，并在此基礎(chǔ)上討論人類認(rèn)識(shí)物態(tài)的歷程。近代對(duì)物態(tài)分類更深入到物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。從物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)去分析，物態(tài)和物態(tài)變化的種類很多。并且，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)會(huì)繼續(xù)深入，更多的物態(tài)會(huì)被人們發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)。20世紀(jì)以來(lái)，人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)或提出的新的物質(zhì)狀態(tài)形式有：等離子態(tài)、超固態(tài)、液晶態(tài)、超導(dǎo)態(tài)、超流態(tài)、中子態(tài)、黑洞等。有時(shí)同一物質(zhì)在某種溫度和壓力下，幾種不同的物態(tài)同時(shí)存在。例如，水處于密閉的容器中，下面是水，上面是水蒸氣，就是液態(tài)和氣態(tài)共存的情形。其他還有固、氣兩態(tài)共存，固、液兩態(tài)共存，或固、液、氣三態(tài)共存的情形。一般來(lái)說(shuō)，任何一種物質(zhì)，在溫度、壓強(qiáng)等發(fā)生變化時(shí)，都可能會(huì)呈現(xiàn)不同的物態(tài)。研究物態(tài)變化對(duì)于深入了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，對(duì)于研制新材料及新物質(zhì)，都具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。（2）依據(jù)教科書(shū)安排，本板塊應(yīng)重點(diǎn)突出等離子態(tài)和液晶態(tài)。關(guān)于液晶態(tài)、液晶顯示器的基本原理以及液晶顯示技術(shù)的應(yīng)用，教科書(shū)已有兩段介紹。建議教學(xué)中補(bǔ)充介紹等離子態(tài)、等離子體以及等離子體在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事上的廣泛應(yīng)用。事實(shí)上，等離子體在宇宙中廣泛存在。閃電、極光等是地球上的天然等離子體產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。在地球之外，如圍繞地球的電離層、太陽(yáng)和其他恒星、太陽(yáng)風(fēng)、很多星際物質(zhì)，都是等離子體。它是宇宙間物質(zhì)存在的主要形式。用人工方式也可以產(chǎn)生等離子體，如霓虹燈放電、原子核聚變、用紫外線和X射線照射氣體，都可以產(chǎn)生等離子體。利用等離子弧可以進(jìn)行切割、焊接、噴涂，可以制造多種新穎的光源和顯示器。等離子體顯示器是繼陰極射線管顯示器、液晶顯示器之后的新一代顯示器，它的最大特點(diǎn)是厚度小，顯示面積大，用這種顯示器制造電視機(jī)，可以像畫(huà)一樣掛在墻上。用等離子體技術(shù)處理高分子材料，包括塑料和紡織物，既能改變材料的表面性質(zhì)，又能保留原材料的優(yōu)異性能，而且無(wú)污染。在軍事上利用等離子體可規(guī)避探測(cè)系統(tǒng)，用于飛機(jī)等武器裝備的隱形等。以上知識(shí)內(nèi)容，有必要向?qū)W生簡(jiǎn)單介紹。對(duì)人類認(rèn)識(shí)物態(tài)的歷程回顧，不僅可以使學(xué)生開(kāi)闊眼界，增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)，而且富含過(guò)程與方法、情感、態(tài)度與價(jià)值觀多種教育功能。希望教師在占有大量信息資源的基礎(chǔ)上，認(rèn)真組織，深入淺出、通俗易懂地向?qū)W生展示魅力無(wú)盡的探究歷程（課件、圖片、錄像等教學(xué)手段往往是必需的）。2．物態(tài)變化改變著世界教科書(shū)為此示例性地展示了青銅器、太空晶體。教學(xué)中應(yīng)組織學(xué)生利用身邊實(shí)例展示作為人類文明的象征的材料的“發(fā)現(xiàn)”和利用。例如：高壓鍋上的易熔片（可配以實(shí)物和投影展示）。家用電冰箱、空調(diào)器中的致冷物質(zhì)從R—12（氟利昂、二氟二氯甲烷）到R134a。保護(hù)衛(wèi)星或火箭的整流罩內(nèi)部的隔熱層和外表面涂層。從鉛鋅電池、鎳鎘電池、鎳氫電池到硅光電池、鋰電池、燃料電池。從石器、銅器、鐵器到各種特種異型鋼材、記憶合金、納米材料。人工增雨用到的固態(tài)二氧化碳（干冰）或液態(tài)氮、碘化銀，家庭廚房中的液化石油氣、天然氣或燃?xì)猓t(yī)院里的液態(tài)氧，用于運(yùn)載火箭的燃料液態(tài)氧和液態(tài)氫……（2）物態(tài)變化規(guī)律的利用——從蒸汽機(jī)到熱管。教科書(shū)集中討論了兩個(gè)典型例子，蒸汽機(jī)和熱管。教學(xué)中當(dāng)然不宜涉及技術(shù)應(yīng)用細(xì)節(jié)，但教師對(duì)之應(yīng)有更多的領(lǐng)悟和感受，以便靈活應(yīng)用于教學(xué)設(shè)計(jì)。水沸騰變成蒸汽不僅能提供動(dòng)力（含蒸汽機(jī)和蒸汽輪機(jī)），還為城市的集中供熱提供了優(yōu)越的方式。蒸汽機(jī)曾經(jīng)引發(fā)第一次工業(yè)革命，蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)至今仍廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)。熱管在航天技術(shù)中的神奇妙用，得賴于它的特殊結(jié)構(gòu)，但其核心的部分應(yīng)是它對(duì)物態(tài)變化規(guī)律的運(yùn)用。此外，熱管還用于核電站、大型電機(jī)和電子系統(tǒng)的散熱冷卻。值得提及的是，未來(lái)全長(zhǎng)1142km的青藏鐵路建設(shè)中，將面對(duì)550km終年凍結(jié)的凍土區(qū)，為了達(dá)到穩(wěn)定地基的目的，建設(shè)者們將廣泛采用通風(fēng)管路基、碎塊石調(diào)溫路基等凍土工程技術(shù)，這些都是物態(tài)變化規(guī)律的廣泛應(yīng)用。其實(shí)熱管的應(yīng)用遠(yuǎn)不止于此。熱管也并不神秘，學(xué)生完全可以自制熱管。本部分應(yīng)將熱管作為教學(xué)的載體，重點(diǎn)組織學(xué)生參與。教師應(yīng)在示范的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)自己的熱管，使學(xué)生體驗(yàn)探究的樂(lè)趣、艱辛和成功的愉悅。教科書(shū)給出的設(shè)計(jì)題目是用熱管設(shè)計(jì)太陽(yáng)能熱水器，教學(xué)中也可改為為大型冷藏庫(kù)設(shè)計(jì)熱樁；為輸油管道、工業(yè)和民用建筑、水壩設(shè)計(jì)熱樁；甚至可以設(shè)計(jì)大熱管，高效地提取地球內(nèi)部的地?zé)?，直接用于發(fā)電或采暖……只需體現(xiàn)出熱管的導(dǎo)熱原理即可。（3）利用物態(tài)變化創(chuàng)造現(xiàn)代生活。本段內(nèi)容在邏輯上與“材料的發(fā)現(xiàn)和利用”、“物態(tài)變化規(guī)律的利用”是一脈相承的。人類發(fā)現(xiàn)、研究、利用物態(tài)和物態(tài)變化，正是為了創(chuàng)造現(xiàn)代生活。建議將本段內(nèi)容融于前兩部分教學(xué)活動(dòng)中，使之渾然一體，使學(xué)生真切體會(huì)到，物態(tài)變化就在我們身邊，物態(tài)變化規(guī)律的應(yīng)用改善著人類的生活、醫(yī)療、文化，物態(tài)變化規(guī)律的應(yīng)用促進(jìn)著社會(huì)的進(jìn)步和人類文明的發(fā)展，進(jìn)而形成科學(xué)的發(fā)展觀。3．來(lái)自極地的報(bào)告（１）水資源危機(jī)與節(jié)約用水介紹世界及我國(guó)缺水及水污染的現(xiàn)狀，提出合理利用和保護(hù)水資源的嚴(yán)肅的社會(huì)問(wèn)題，幫助學(xué)生養(yǎng)成節(jié)約用水的習(xí)慣，增強(qiáng)防止污染、保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生投身到合理利用和保護(hù)水資源的科學(xué)活動(dòng)中去。學(xué)生活動(dòng)可圍繞以下素材展開(kāi)。水污染及水污染的主要原因（有毒物質(zhì)、污水、石油、熱污染、放射性物質(zhì)等）。“水污染防治法”和“水法”?！澳蠘O科學(xué)考察”、“冰川”、“赤潮”等科教片或電視片。節(jié)約用水徽標(biāo)：水是生命之源，珍惜每一滴水是公民的義務(wù)和責(zé)任。淡水資源和全世界淡水儲(chǔ)量。（２）《人類環(huán)境宣言》與可持續(xù)發(fā)展人類面臨日趨嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題：人口問(wèn)題、溫室效應(yīng)、熱島效應(yīng)、厄爾尼諾現(xiàn)象、臭氧層被破壞、土地荒漠化、酸雨現(xiàn)象、森林的破壞、物種的消失、垃圾泛濫等，要保持人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，必須將環(huán)境保護(hù)推向行動(dòng)?？芍塾谝韵滤夭?。《聯(lián)合國(guó)人類環(huán)境會(huì)議宣言》和《21世紀(jì)議程》。國(guó)際保護(hù)臭氧層日（每年的9月16日）。中國(guó)《環(huán)境保護(hù)法》、《中國(guó)21世紀(jì)議程》。教學(xué)中建議圍繞以下主題組織學(xué)生活動(dòng)。①依據(jù)對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源（含地下水）狀況和利用情況的事先調(diào)查，對(duì)水資源污染和濫用提出自己的見(jiàn)解，對(duì)水資源利用提出合理化建議。題目可以是：從近日水價(jià)上漲3倍說(shuō)起……②列舉家庭生活中用水途徑，舉出所有可能的節(jié)水方法。本板塊教學(xué)的主要目的在于給學(xué)生提供自行收集相關(guān)資料、自主探究的基礎(chǔ)知識(shí)和基本方法。因?yàn)樯婕暗闹R(shí)內(nèi)容比較廣泛，如果試圖對(duì)每一個(gè)主題都進(jìn)行展開(kāi)是不切實(shí)際的，教學(xué)成本也過(guò)于高昂。教師可以選擇性地向?qū)W生介紹以上的一些知識(shí)素材，激發(fā)學(xué)生開(kāi)展自主探究的熱情。介紹過(guò)程中教師應(yīng)該注重這些自然現(xiàn)象或環(huán)境問(wèn)題與物態(tài)變化規(guī)律之間的聯(lián)系，使得學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到人類在利用物態(tài)變化規(guī)律促進(jìn)生產(chǎn)，提高生活質(zhì)量的同時(shí)，也破壞了自然界原本在物態(tài)變化規(guī)律下形成的和諧，從而增強(qiáng)危機(jī)感，提高環(huán)保意識(shí)與法律意識(shí)。附表：1合作經(jīng)營(yíng)協(xié)議書(shū)甲方：乙方：經(jīng)甲乙雙方友好協(xié)商，就中石油煤層氣保德區(qū)塊地面工程合作經(jīng)營(yíng)事宜，自愿達(dá)成如下協(xié)議，以資信守：一、合伙宗旨：共同合作、合法經(jīng)營(yíng)、利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)。二、合作經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目：中石油煤層氣保德區(qū)塊地面建設(shè)工程。三、合作經(jīng)營(yíng)地點(diǎn)：山西省保德縣。四、出資金額方式：期限墊付。1、甲方以現(xiàn)金方式出資200萬(wàn)元；乙方以現(xiàn)金方式出資200萬(wàn)元（主要用于補(bǔ)足前任合伙人撤資款項(xiàng)）。2、合同簽訂之日乙方向甲方交付100萬(wàn)元投資款，剩余100萬(wàn)元乙方須在2023年3月31日前全額到位。3、2023年3月31日前應(yīng)付前任合伙人撤資的17萬(wàn)利息，雙方各承擔(dān)8.5萬(wàn)元。六、合作期間甲乙雙方的出資為雙方共有資產(chǎn)，不得隨意請(qǐng)求分割。七、甲乙雙方的任何一方原則上不得中途退撤，任何一方在不給合作事務(wù)造成不利影響的前提下可以退出，但須經(jīng)雙方協(xié)商認(rèn)可。八、甲乙雙方的分工、權(quán)力與義務(wù)：1、甲方為合作項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，全面負(fù)責(zé)合作業(yè)務(wù)的日常經(jīng)營(yíng)與管理，重點(diǎn)負(fù)責(zé)商務(wù)活動(dòng)及工程的回款工作。費(fèi)用不得超過(guò)工程總額的10%。2、乙方負(fù)責(zé)合作項(xiàng)目的生產(chǎn)，施工、安全工作。3、以甲方公司的名義，在保德縣與當(dāng)?shù)劂y行開(kāi)設(shè)賬戶，雙方各留印鑒、共同管理。乙方負(fù)責(zé)施工過(guò)程中的財(cái)務(wù)工作，對(duì)于涉及財(cái)務(wù)、賬目以及借款、還款、日常投資等資金使用事項(xiàng)在超過(guò)元額度（元以下的應(yīng)各自記賬留存憑證定期對(duì)賬），應(yīng)許甲乙雙方協(xié)商一致方可進(jìn)行。同時(shí)，甲乙雙方都有對(duì)財(cái)務(wù)賬目的監(jiān)督權(quán)利。九、盈余分配與債務(wù)承