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物质状态和状态变化


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认知卡片

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阶段 2 和 3

总督导组  bai.list@seu.edu.cn  
发表 :  199711 网上发布 : 199811 ImageTech:2002/01/14

1. 计划
阶段
2 : 日常生活中的水:冰,液体水,水蒸气,空气的存在。
阶段
3 : 水:沸腾和蒸发,凝结,液态,固态。

2. 和日常用语相关联的困难
在日常用语中:

- 固体通常与“脆弱”或“柔软”不相干,而液体和气体却不一样。
- 气体常指家庭中用的燃料气体。
- “汽水”这一表达方式并不指气态水。
- “熔解”一词常常用来表示“分解”:“糖在水中熔解”(用于取代“分解”)。
- “蒸气”一词用于表示水蒸气之外的气体(酒精蒸气,乙醚蒸气)。

3. 源于学生先验思想的困难
学生认为冰,水和水蒸气是三种不同的物质,这一想法由于以下的事实而得到加强:在这三种不同的状态下,称谓也不同。
学生难以接受某种不可见东西的存在。
学生难以接受气体存在的事实。对于他们来说,不流动的气体客观上并不存在。仅仅只有风和气流才是有意义的。

4. 在观察和操作中应避免的几个障碍
当人们在一个容器中加热水的时候,首先观察到一些小的气泡从水冒出(初始时在水中分解),在继续加热并当水沸腾时才看到大的气泡从水中冒出。

当水沸腾时,通常能看到容器上方的雾气。这一雾气是由许多小水珠(水蒸气与容器上方的冷空气凝结而成)构成。学生常常将该雾气秒作“烟雾”,而实际上烟雾是由小的固态颗粒组成,而水蒸气并不符合这一事实。他们也将这一雾气称作“蒸气”,然而水蒸气是不可见的气体。他们还将该雾气称作“水汽”,但水汽这一词更多的用于表示沉积在一个冷的物体上的细小的水珠。

5. 知识
水有三种状态:固态(冰),液态,气态(水蒸气)
液态水在足够冷的时候转化为冰:这是水的凝固。冰在加热到一定程度后转化为液态水:冰溶化了,也就是所说的熔解。
L液态水在足够加热后发生状态变化,沸腾后转化为水蒸气:即沸腾(这一说法的例外情况:在某些情况下,盛在一密封容器中的水并不会沸腾,但这一特殊情况在小学里并不学)。水蒸气在足够冷却时转化为液态水:即所谓的凝结。

液态水在没有沸腾的情况下也能慢慢地转化为水蒸气:即所谓的蒸发。

一个固体有它自己的形状,液体则不具有形态。静态下的液体的表面相对于地球是水平的(如果液体和气体间的分隔层受到一固体隔板的影响,则上述说法就不再正确,例如液柱的弯月面,毛细现象)。

地球被一层空气所包围,即所谓的大气层。

6. 其它相关的概念
温度
. 混合与溶液

7. 了解更多的知识
每一物质存在三种状态:固态、液态和气态(这一结论也有一些例外,例如某些物质在加热的情况下,在状态发生变化之前首先会产生化学反应)。此外,一些情况(液态晶体,即所谓的“糊状”物质)是很难描述的,但在小学中这些情况并不涉及。

在状态变化时,物质的自然属性和质量都不会变化。冰的溶解和纯净水的蒸发都有固定的温度(这一结论只有当气压恒定时才正确)。
液态水和水蒸气可以同时存在。
当状态发生变化时,通常体积也发生变化。当液态水凝结成冰时,在正常的条件下,体积增加(这一性质使得水与其它的物体不同)。
云层由水蒸气、液态水珠和
/或小的冰状晶体组成。

8. 学生观察的具体情况以及所做的实验
这两个方面是在小学中实施科学教育的教学方法的重要部分,但在“认知卡片”中并未涉及,因为它们不是实验卡片。
5段中谈到的知识对于学生来说是有意义的如果他在教师的引导下建立了相应的认识。

 

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