物態(tài)變化與我們的世界

課題：§物態(tài)變化與我們的世界教學(xué)目標：1．了解人類認識物態(tài)的歷程。2．認識自然界和日常生活中多種不同狀態(tài)的物質(zhì)和物態(tài)變化。3．能用物態(tài)和物態(tài)變化知識解釋身邊發(fā)生的一些簡單物理現(xiàn)象。4．嘗試對環(huán)境問題（溫室效應(yīng)、熱島效應(yīng)等）發(fā)表自己的見解。5．感悟物態(tài)變化在改變物質(zhì)世界和促進人類文明中的巨大作用。6．樹立可持繼發(fā)展的意識。教學(xué)重點：1．了解人類認識物態(tài)的歷程。2．認識自然界和日常生活中多種不同狀態(tài)的物質(zhì)和物態(tài)變化。3．能用物態(tài)和物態(tài)變化知識解釋身邊發(fā)生的一些簡單物理現(xiàn)象。教學(xué)難點：1．嘗試對環(huán)境問題（溫室效應(yīng)、熱島效應(yīng)等）發(fā)表自己的見解。2．樹立可持繼發(fā)展的意識。教學(xué)過程：引入新課長期以來，人們總是從物體的宏觀特征來區(qū)別物質(zhì)的狀態(tài)，認為物質(zhì)只存在固、液、氣三態(tài)。隨著科學(xué)的發(fā)展，人們開始從物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來考慮，因而發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)的一個個新的狀態(tài)。進行新課（一）人類認識物態(tài)的歷程1．19世紀之前，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）來區(qū)分物質(zhì)的狀態(tài)，那時只知道物質(zhì)有固、液、氣三態(tài)。我們初中所講的物態(tài)和物態(tài)變化，主要涉及這三態(tài)和三態(tài)間的變化問題。近代對物態(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)的進步，人們對物質(zhì)世界的認識會繼續(xù)深入，更多的物態(tài)會被人們發(fā)現(xiàn)和認識。20世紀以來，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)、液晶液、超導(dǎo)態(tài)、超流態(tài)等。有時同一物質(zhì)在某種溫度和壓力下，幾種不同的物態(tài)同時存在。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。一般來說，任何一種物質(zhì)，在溫度、壓強等發(fā)生變化時，都會呈現(xiàn)不同的物態(tài)。研究物態(tài)變化對于深入了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，對于研制新材料及新物質(zhì)，都具有很大的現(xiàn)實意義。2.重點突出等離子態(tài)和液晶態(tài)。1925年朗繆爾在研究氣體放電時，發(fā)現(xiàn)當氣體被加熱至上萬攝氏度高溫時，氣體將成為正、負帶電粒子組成的集合體，這種狀態(tài)的物質(zhì)叫做等離子體。事實上，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、太陽和其他恒星、太陽風(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，它的最大特點是厚度小，顯示面積大，用這種顯示器制造電視機，可以象畫一樣掛在墻上。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，而且無污染。在軍事上利用等離子體規(guī)避探測系統(tǒng)，用于飛機等武器裝備的隱形等。液晶是人們認識較早的軟物質(zhì)。1888年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了在特定條件下具有晶體結(jié)構(gòu)的液體——液晶。它有一個特點。用極其微小的電流，就能控制和改變其分子排列，這也正是液晶顯示器的基本原理。一個多世紀以來，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)或人工合成的液晶材料已有五千多種。液晶顯示技術(shù)已廣泛地應(yīng)用在電視機、筆記本電腦、移動電話及電子地圖等各種顯示屏中，用以顯示圖像和文字信息。（二）物態(tài)變化在改變著世界人類在長期的生產(chǎn)、生活中，逐漸認識了物態(tài)變化，并用物態(tài)變化的規(guī)律不斷創(chuàng)造各種各樣的物質(zhì)財富，以滿足自己生存和發(fā)展的需要。人類認識物態(tài)變化，利用物態(tài)變化規(guī)律的歷史，是幾千年人類文明史中極其輝煌的一頁。1．從青銅器到太空晶體請學(xué)生看課本圖5-4-3了解材料的發(fā)現(xiàn)和利用過程。組織學(xué)生利用身邊實例展示作為人類文明的象征的材料的“發(fā)現(xiàn)”和利用。從石器、銅器、鐵器到各種特種異型鋼材、記憶合金、納米材料。知道材料的發(fā)現(xiàn)和利用，是人類文明的象征。我們身邊的各種物品，工廠里的機器，空中的飛機，海上的輪船，都是用各種材料制成的。2．物態(tài)變化規(guī)律的利用——從蒸汽機到熱管。水沸騰變成蒸汽，高壓蒸汽能推動活塞運動，這就是蒸汽機的基本原理。由蒸汽來驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動，這樣的裝置叫做蒸汽輪機，常用在遠洋輪船和發(fā)電站中。蒸汽不僅能提供動力（含蒸汽機和蒸汽輪機），還為城市的集中供熱提供了優(yōu)越的方式。蒸汽機曾經(jīng)引發(fā)第一次工業(yè)革命，蒸汽輪機、燃氣輪機至今仍廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代社會。物態(tài)變化所伴隨的能量變化，還有許多巧妙的應(yīng)用。如，熱管可以把高溫部分的熱量迅速傳遞到低溫部分，使人造衛(wèi)星各部分溫度基本均勻，保證設(shè)備正常工作。為什么熱管有這樣大的傳熱本領(lǐng)呢？熱管是一根密封的真空金屬管，管內(nèi)襯有一層叫吸液芯的多孔材料。里面裝有酒精或其他液體。熱管的構(gòu)造非常簡單，可是它的傳熱本領(lǐng)比一般金屬高出幾千倍，甚至上萬倍。當熱管的熱端受熱時，吸液芯里的液體吸收熱量，變成氣態(tài)。蒸氣即在管子里跑到冷端，在管壁上遇冷，放出熱量，液化變成液態(tài)。冷凝后的液體通過吸液芯，又回到熱端。這一過程會循環(huán)進行，不斷地將熱端的熱量帶向冷端。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)是它對物態(tài)變化規(guī)律的運用。此外，熱管還用于核電站、大型電機和電子系統(tǒng)的散熱冷卻。值得提及的是，全長1142km的青藏鐵路建設(shè)中，將迎對550km終年凍結(jié)的凍土區(qū)，為了達到穩(wěn)定地基的目的，建設(shè)者們將廣泛采用通風(fēng)管路基、熱樁（熱管）、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。其實熱管的應(yīng)用遠不止于此。熱管也并不神秘，學(xué)生完全可以自制熱管、熱樁。教師在示范的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計自己的熱管，使學(xué)生體驗探究的樂趣、艱辛和成功的愉悅。3．利用物態(tài)變化創(chuàng)造現(xiàn)代文明請學(xué)生看課本圖5-4-8和圖5-4-9了解到物態(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)用促進著社會的進步和人類文明的發(fā)展，進而形成科學(xué)的發(fā)展觀。（三）來自極地的報告學(xué)生看