初中物理课《探究固体熔化时温度变化规律》︱AR科技赋能创新教育 突破课堂实验限制

科技   2024-05-22 15:00   北京  

探究固体熔化时温度

变化规律

熔化是物质从固态到液态的过程,是物态变化的一种形式。对于固体熔化时温度的变化规律,我们需要从实验现象、熔化热、熔点等方面进行探究。


这是初中物理课堂实验要掌握的知识,需要学生了解熔化热的概念,也要有操作实验,通过不同物质实验的数据,推导出实验结论,以此佐证所学的理论知识。同时,在实验中,可以使用熔化热公式来计算熔化过程中所需的热量(Q=mLf)。


传统教学 科技创新


在传统教学中,需要按照要求,准备相应器材,按步骤进行实验,并记录数据进行分析总结。但往往由于设备数量有限、具有一定危险性、实际操作困难等因素,无法让每个学生亲自操作,仅由教师做实验展示。


讯飞幻境借助AR虚拟现实技术,打破传统教育局限,学生借助AR智慧课桌搭建的虚拟实验环境,组装实验设备进行操作,百分百还原真实实验场景。


在探究固体熔化时温度的物理课堂中,学生们自主操作,利用多维码卡牌,操控并搭建虚拟实验仪器。观察不同物质(海波和石蜡)的熔化情况(升到40 ℃左右时开始,每隔1min记录一次温度)。记录实验数据后,进行小组讨论、分析、推导得出实验结论,3D交互形式给学生们带来了沉浸式体验。

AR智慧实验室

开课场景



教案示例


教学目标

1.物理观念:结合探究固体熔化时温度的变化规律实验,学生能运用固体熔化解释遇到的现象,解决有挑战性的固体熔化、图像问题。

2.科学思维:通过实验得到大量实验数据,对所得数据进行归纳、分析,调动学生主动思考,提高学生推理的能力。

3.科学探究:让学生通过探究活动,认识固体熔化时温度变化规律,并且能够用自己的语言将这些特点描述出来。学生从提出猜想、进行设计、实验验证、归纳评价的探究活动过程,体验科学探究的乐趣。

4.科学态度与责任:有将固体熔化、图像应用于日常生活、社会实践的意识,乐于探究日常用品或新产品中的物理学原理;有克服困难的信心和决心,能总结成功的经验,分析失败的原因,体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦。


教学重点与难点

1、重点:通过观察晶体与非晶体的熔化过程培养观察能力,实验能力和分析概括能力。

2、难点:指导学生通过对实验的观察,分析概括,总结出固体熔化时温度变化的规律,并用图象表示出来。


教学准备

AR智能课桌、学生分组的实验准备(每组5人)、课件等。


教学过程--创新导入

提出问题:夏季炎热,大家都爱喝冰镇的饮料。不过,你一定有这样的体会:一瓶有冰块的矿泉水比一瓶没有冰块但同样凉的矿泉水温度升高的慢得多。有冰块的矿泉水瓶里,只要冰块没有完全熔化,这瓶水永远是凉冰冰的。

冰块熔化成水,是需要吸收热量的.按我们的思维,物体吸收了热量,温度应该升高。但为什么有冰块的矿泉水,冰块虽然在熔化,我们却一直感觉到它仍是冰凉的呢?是不是说它熔化时,温度并没有升高呢?


探究实验

选择生活中熟悉且易熔化的海波和蜡,来做探究物体熔化时温度变化的实验。用酒精灯对这两种物质加热,观察它们各自温度的变化。用卡牌代替实验器材,根据提示放置对应的卡牌,采用水浴法,组装好实验装置。


【进行实验与收集证据】

海波和石蜡两种物质的温度升到40 ℃左右时开始.每隔1min记录一次温度,为了便于比较它们的温度变化情况,我们可以用下表来记录它们每个时刻的温度,完全熔化后再记录几次数据。

记录好实验数据后,用图象来表示它们温度的变化规律。在方格纸上,用横轴表示加热的时间,纵轴表示温度,根据表中各个时刻的温度在方格纸上描点,然后用平滑的曲线把这些点连接起来,就绘成了固体的熔化图。通过表格中的数据和图象,我们发现海波在熔化时,吸收热量,先是温度升高,然后保持不变,最后又开始升高.但蜡却没有像海波一样吸收热量温度保持不变的熔化过程。



实验总结

归纳总结:

1.固态晶体熔化前不断吸热,温度逐渐升高。温度达到熔点后,晶体开始熔化,随后虽然持续吸热,但温度保持不变,整个熔化过程中保持固液共存状态。晶体全部熔化后,继续吸热,温度逐渐升高,此时处于液体状态。非晶体熔化前不断吸热,温度逐渐升高,物质从固态逐渐变黏稠,最后变为液态,整个熔化过程中没有固液共存状态。总之,晶体与非晶体的区别就看熔化图象中有没有温度保持不变的一段过程。

2.不同晶体的熔点不同,同种晶体的熔点相同。当晶体的质量不同时,达到熔点的时间不同,被加热晶体的质量越大,则温度达到熔点的时间越长。



 END 


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