活动14 跨学科实践：探索厨房中的物态变化问题-【跨学科实践】初中物理项目化课程案例（解析版）

3.5跨学科实践：探索厨房中的物态变化问题【学习目标】1.观察厨房中的物态变化，描述这些物态变化发生的条件、过程与结果。2.通过实践，让学生体会物理学与日常生活的联系，践行安全与健康生活。3.通过对厨房中的物态变化进行观察、描述、分析，激发学生对科学探究的兴趣。【学习重、难点】观察厨房中的物态变化，描述这些物态变化发生的条件、过程与结果。分析物态变化对烹任的影响。【考点剖析】阅读教材第83页到85页《3.5跨学科实践：探索厨房中的物态变化问题》，并完成以下内容：1．水沸腾时，有大量的气泡产生上升变大，到水面破裂，气泡中的水蒸气散发到空气中。2．刚煮熟的鸡蛋从热水中取出后，表面的水很快不见了，这是因为水发生了汽化。3．烧水时壶嘴里冒“热气”是水蒸气上升过程中遇到较冷的空气液化形成的小水珠；雪糕周围冒“冷气”是空气中的水蒸气遇到冰冷的雪糕液化形成的小水珠，它们的本质是相同的。（均填写物态变化名称）4．生活中，常把碗放在锅里的水中蒸食物，如图所示，当锅里的水沸腾以后，碗中的水不会（选“会”“不会”）沸腾。5.如图所示，水中加冰块，喝着比较凉爽，是因为冰块在熔化（填物态变化名称）时吸热，冰块消失前饮料温度的特点是：不断吸热，保持不变。6.在学校“双减”活动中，某同学进行炒菜实践活动时，不小心将水滴入烧热的油锅，顿时“油花四溅”，产生该现象的原因是因为油的沸点比水的沸点高（选填“高”或“低”），滴入油中的水发生了剧烈的汽化现象（填物态变化名称）。【合作探究】【项目设计】（1）烹饪过程涉及各种物态变化厨房不仅是加工食材的场所，也是日常生活中充满物态变化的“实验室”。烹饪过程涉及各种物态变化。例如：水的沸腾、食用油从液态到气态的蒸发、冰冻水饺中的冰在热水中的熔化。（2）分析现象，了解问题，提出改进建议这些变化不仅是烹饪过程中的自然现象，也是我们掌握烹饪技巧、提高烹饪效率、提升食物品质的关键。我们从物理学的视角观察、分析这些现象，了解食材烹饪中的问题，并提出改进的建议。【项目分解】我们可以先观察厨房中都有哪些现象与物态变化有关，再分析这些现象中的物理问题。具体任务如下：1.观察厨房中的物态变化，分析这些物态变化对烹任的影响。2.从物理学的视角，对烹饪过程中发现的一些问题提出改进建议或总结认识体会。3.实施改进建议，描述实施后的情况，并评估其效果。【项目实施】1.观察厨房中的物态变化，描述这些物态变化发生的条件、过程与结果。分析物态变化的有关规律或相关参数对烹饪的影响。下面的表格中记录了一些在厨房中观察到的现象和相应的物态变化，请把你的观察结果写在表格中。厨房中的现象涉及的物态变化分析物态变化为了煮熟饺子，需要持续烧水一段时间在烧水的过程中，需要不断加热，水沸腾后温度不变，一些水会从液态变为气态的水蒸气汽化水沸腾后，打开锅盖，会产生大量“白雾”水蒸气接触周围的冷空气或低温物品，会液化成小水滴液化将面食放在水中煮，不会发黄、变焦，而放在食用油中炸，则会发黄、变焦，甚至炸糊水的沸点在标准大气压下是100℃，而油的沸点约280℃左右，放在油里的面食水分很快汽化，面食就会变干变黄甚至变焦汽化烧水时，紧靠壶嘴的地方看不到“白气”，而在壶嘴上方一段距离处才能看到“白气”呢？紧靠壶嘴的地方温度较高，从壶嘴喷出来的水蒸气不能液化，随着水蒸气逐渐上升，空中的温度降低，温度高的水蒸气放热液化成小水滴，即为看到的“白气”液化炒糖色的好坏是烹饪的一种技巧，当锅中的油温合适时，倒入白糖糖的熔点低于油的沸点，糖在热油中发生熔化⁠，然后加入食材翻炒，这样会给食材表面涂上一层美丽的色泽，使食物更加鲜美熔化用砂锅煮食物时，砂锅离开炉灶后锅内的汤能继续沸腾原因是砂锅与炉火直接接触，其温度会高于水的沸点，当砂锅离开炉火后，锅内的汤能继续吸收热量汽化将冰冻食品直接放进热油中，‌会将油喷出甚至产生火球当冷冻食品被放入热油中时，‌食品上的冰会迅速受热并汽化，‌形成水蒸气。‌这个过程会导致气体膨胀，‌从而将油锅中的油粒带出，‌形成油滴。‌这些油滴在接触到锅下的明火时，‌会立即燃烧熔化、汽化2.从物理学的视角找出这些现象对烹饪过程的影响，对烹饪中可能存在的向题提出具体的改进建议。进一步说明这些改进建议是怎样进一步优化烹任过程或解决安全隐患的，并解释这些建议的科学依据。（1）优化烹任过程①煮饺子加大火力可以加快水的沸腾，但是水沸腾后仍然大火加热并不会使饺子更快煮熟。这是为什么？水在沸腾后温度保持不变，继续使用大火力只会加速水的汽化（填物态变化名称），浪费水和燃料。因此，在水沸腾后，应将大火改为小火。②蒸食物蒸食物时，把不容易蒸熟的食物放最上面。蒸食物是利用高温的水蒸气将热传递给食物使其变熟。刚从沸水中蒸发出来的高温水蒸气密度较小，能迅速升至蒸笼的顶端，所以蒸笼的最上层温度最高，食物最先熟。（2）解决安全隐患问题①注意水蒸气烫伤由于水蒸气液化成同温度的热水时要放出大量的热（选填“吸收”或“放出”），所以锅中冒出的水蒸气造成的烫伤要比热水烫伤更严重。因此，在水煮沸时，若要揭开锅盖须注意避开水蒸气，以免被烫伤。拿刚出锅的热馒头时可以手上沾点凉水避免烫伤。因为热馒头接触到手上的凉水时，凉水迅速汽化吸收了手上的很多热量（填物态变化名称）。②保护锅与壶的安全水的沸点在标准气压下是100℃，铝的熔点约600℃，用铝锅或壶烧水时，只要水未烧干，锅内壁温度保持在100℃左右，锅的温度不会超过100℃很多，达不到铝的熔点，是安全的。普通煤气灶火焰的温度可达800℃左右，若铝锅不装水或或锅里的水烧干，则锅的温度上升会很快达到铝的熔点，铝锅就会被烧坏。【项目拓展】与厨房有关的两个词“扬汤止沸”和“釜底抽薪”，这两个词包含了什么物理道理呢？前者是指把热水舀起一部分，然后再倒回去，这部分水下落过程中蒸发加快，温度降低，再次进入锅里时会从锅里的水吸收热量，使锅里的水暂时停止沸腾；后者则将灶里的燃料拿出，停止热量供给，使锅里的水无法再吸收热量，从而停止沸腾。（选填“蒸发”或“沸腾”）3.选择一个改进建议，在家人的帮助下，在厨房中进行实际操作，检验效果。操作时要记录实施过程中的观察结果和有关数据，包括必要的调整措施和遇到的问题。分析实施改进建议后的结果，并与初始情况进行比较，看看改进建议是否有效。【交流展示】整理汇总自己的发现、所学到的知识以及提出的改进建议，用幻灯片、海报或视频记录等形式汇报。也可以通过辩论、角色扮演、烹饪比赛等形式进行交流，并互相评价，共同提高。【过关检测】1.有关厨房里的物理现象，下列说法正确的是(

)A.液化石油气是用降温的办法把石油气液化装在钢罐里

B.烧水做饭时，开水引起的烫伤往往比水蒸气烫伤更严重

C.用高压锅更容易把食物煮熟是利用了液体沸点随气压增大而升高的原理

D.食物油炸比水煮熟的更快，是由于油的沸点比水的沸点低【答案】C

【解析】解：A、液化石油气就是利用压缩体积的办法使气体液化的，液化可以大大的减少体积，从而节省空间，故A错误；

B、100℃的水蒸气遇到温度比较低的人体，就会液化为小水珠，液化要放出大量的热，所以100℃的水蒸气烫伤更厉害，故B错误；

C、使用高压锅更容易把食物煮熟是利用了液体沸点随气压增大而升高的原理，故C正确；

D、油炸食品比水煮熟的更快，是由于油的沸点比水的沸点高，故D错误。

故选：C。2．下列关于小明在家吃火锅的情景的说法中，正确的是（）A．小明从冰箱拿出的冰镇汽水瓶外壁上小水珠，是空气中水蒸气液化形成的B．火锅上方冉冉上升的“白气”是水蒸气在空中扩散形成的C．火锅中的水加热至沸腾后，改用更大火加热，水的温度继续升高D．在吃火锅时，小明的眼镜片上出现的“雾气”是水蒸气汽化形成的【答案】A【解析】A．空气中热的水蒸气遇到冰的汽水瓶液化成小水珠，故A正确；B．火锅上方冉冉上升的“白气”是火锅中冒出的水蒸气在空气中遇冷液化成的小液滴，故B错误；C．水沸腾后，温度保持不变，故C错误；D．眼镜片上出现的“雾气”是火锅中冒出的水蒸气遇到冷的眼镜片液化成的小水珠，故D错误。故选A。3.生活处处有物理，留心观察皆学问.其实在厨房中也包含着很多的物理知识，下列说法中正确的是(

)A.冬天厨房窗户外表面的冰花是水蒸气遇冷凝华而形成的

B.用燃气灶煲汤，在汤沸腾时调小火焰能使汤的温度升高，从而节约燃料

C.水滴到高温的热油锅内会爆裂溅开并发出“噼噼啪啪”的响声，这是水的升华现象

D.将面制品放在食用油中炸，则会发黄、变焦，但在水中却不会，说明油的沸点比水高【答案】D

【解析】A.寒冷的冬天，窗户上的玻璃温度较低，室内温度较高的水蒸气遇到温度较低的玻璃凝华成小冰晶，附着在玻璃内侧，形成“冰花”，故A错误；

B.液体沸腾的特点是吸收热量，温度不变，因此，用煤气炉煲汤，在沸腾时无论是调大还是调小火焰都不能提高汤的温度，故B错误；

C.水滴到高温的热油锅内时会爆裂溅开并发出“噼噼啪啪”的响声，是从液态变为气态，是发生了汽化现象，故C错误；

D.在一标准大气压下水的沸点是100℃，而油的沸点高于100℃，所以将面制品在水中煮，只要水不干，就不会煮焦，而在油中炸，则会发黄，甚至变焦了，故D正确。4.解决问题时，生活中常有“扬汤止沸”和“釜底抽薪”的说法。扬汤止沸是指把锅里的水舀起来高高扬起再倒回去，使得水温暂时低于水的沸点而停止沸腾；釜底抽薪是指从锅下抽掉燃烧着的木材，使得水无法吸热而停止沸腾。下列说法错误的是（）A．“扬汤止沸”说明水沸腾时温度不需要达到沸点也能沸腾B．“釜底抽薪”说明水沸腾时需要吸热C．“扬汤止沸”是加快水的蒸发，降低水的温度D．“扬汤止沸”是解决表面问题，“釜底抽薪”才是解决根本问题【答案】A【详解】A．沸腾的条件是达到沸点，继续吸热，故A错误，符合题意；B．“釜底抽薪”，水不再吸收热量，停止沸腾，说明水沸腾时需要热量，故B正确，不符合题意；C．“扬汤止沸”是通过增大水的表面积和加快水表面空气流速来加快水的蒸发，降低水的温度，水停止沸腾，故C正确，不符合题意；D．“扬汤止沸”是通过加快蒸发降低水温，但是水仍在不断吸热仍可使温度升高，解决表面问题，“釜底抽薪”是停止加热，水无法吸热不能满足沸腾的条件，解决根本问题，故D正确，不符合题意。故选A。5.沈阳某中学，高老师将厨房搬进物理课堂，带领学生蒸包子。以下有关本节物理课说法错误的是(

)A.高老师用蘸水的手指在黑板上写了一个“水”字，过一会“水”字消失，这是水的升华现象

B.同学甲用沾有冷水的手去拿刚出锅的包子不会太烫，原因是手上的水汽化吸热

C.同学乙做纸锅烧水的实验，水烧开后温度保持不变，温度远低于纸的着火点，所以纸锅不会着

D.高老师给同学的手臂上抹了一点酒精，同学们感觉很凉快，原因是酒精蒸发吸热【答案】A

【解析】解：A、用蘸水的手指在黑板上写了一个“水”字，过一会“水”字消失，水变成了水蒸气，是汽化现象，故A错误，符合题意；

B、用沾有冷水的手去拿刚出锅的包子不会太烫，原因是手上的水汽化吸收热量，故B正确，不符合题意；

C、做纸锅烧水的实验，水沸腾后温度保持不变，水的沸点温度远低于纸的着火点，所以纸锅不会着，故C正确，不符合题意；

D、酒精蒸发吸热，所以给同学的手臂上抹了一点酒精，同学们感觉很凉快，故D正确，不符合题意。

故选A。6.厨房里处处都有物态变化(本题除选填外，其他空只填物态变化的名称)

(1)人们的饮用水约70%来自于固体冰川______形成的淡水，图甲是水壶烧水的情景，水沸腾时，水中会出现大量气泡，且气泡在上升过程中体积______(选填：“变大”、“变小”或“不变”)，此时气泡内是______(选填：“水蒸气”或“空气”)，壶嘴上方的“白气”是水蒸气______形成的。

(2)图乙是从冰箱冷冻室里拿出的一块冻肉，过一会儿看到其表面有一层“白霜”，这是一种______现象；用湿手触摸片刻会感觉手指被“黏”住了，这是因为手上的水______的原因。

(3)没有什么烦恼是一顿火锅解决不了的，光滑细嫩的冻豆腐(图丙)涮火锅必备，它经冷冻再解冻以后，会出现许多小孔，小孔产生的原因是豆腐里的水______(选填“先凝固后汽化”、“先汽化后凝华”或“先凝固后熔化”)而形成的。此时，端上来的一盆海鲜，仙雾缭绕美轮美奂，如图丁所示，这是利用干冰______吸热。【答案】熔化

变大

水蒸气

液化

凝华

凝固

先凝固后熔化

升华

【解析】解：(1)冰川变成水是熔化过程；水沸腾时，水中会出现大量气泡，该气泡是水蒸气泡，气泡在上升过程中受到水的压强减小，体积变大；水壶烧水时的“白气”是水先汽化后液化形成的小水滴；

(2)从冰箱冷冻室里拿出一块冻肉，空气中温度较高的水蒸气遇到温度较低的冻肉凝结成小冰晶，形成霜，这就是“白粉”；触摸片刻会感觉手指被“黏”住了，这是因为冻肉上的冰遇热熔化成水后又凝固把手和肉粘在一起的缘故；(3)豆腐中含有大量的水分，豆腐冷冻时这些水分就会凝固为小冰晶，同时体积变大，这些小冰晶将整块豆腐挤压成蜂窝形状；待豆腐解冻后，小冰晶熔化为水，就留下了很多小孔。干冰升华吸热，使周围温度降低，空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴就是看到的“雾”。

故答案为：(1)熔化；变大；水蒸气；液化；(2)凝华；凝固；(3)先凝固后熔化；升华。7.小明在厨房中发现：

(1)如图所示，壶里的水烧开以后，壶嘴上方冒出一团团“白气”。“白气”从喷出到消失要经历三个物理过程；①近壶嘴的地方，我们什么也看不见。这是因为壶内水______时产生了大量的水蒸气，在壶嘴附近由于温度比较高，仍然保持水蒸气状态；

②水蒸气离开壶嘴一段距离以后，放热______，形成“白气”；

③“白气”进一步上升，到干燥的空气中，发生______现象，我们又什么也看不见了；

(2)冬天，厨房温度较低。在炉子上烧菜时，火焰熄灭前、后一瞬间会出现如图甲、乙所示的两种情景，你可以确定图______(填“甲”或“乙”)是火焰熄灭后的图片。【答案】沸腾

液化

汽化

甲

【解析】解：(1)①近壶嘴的地方，我们什么也看不见。这是因为壶内水沸腾时产生了大量的水蒸气，在壶嘴附近由于温度比较高，仍然保持水蒸气状态；

②水蒸气离开壶嘴一段距离以后，放热液化，形成“白气”；

③“白气”进一步上升，到干燥的空气中，发生汽化现象，我们又什么也看不见了；

(2)可以确定图甲是火焰熄灭后的图片，因为熄火后温度低，水蒸气遇冷液化