Transcript 水的三態教學
物質的三態教學 鄭旭泰、許以平 建置教學、課程架構 • 加入組織圖顯示階層關連 教學主題：物質的三態 九年一貫課程綱要 三態變化 冰 水 水蒸氣 水的三相圖 自然界水循環 認識水資源 霜、露、雲、雨、雪 教師教學專業 實驗與觀察 水的性質與重要性 蒸發、昇華、凝華 虹吸、毛細現象、 連通管原理 九年一貫課程綱要 • 2-1-3-1觀察現象的改變(如天氣變化、物體 狀態的改變)，察覺現象的改變必有其原因。 • 2-3-4-3知道溫度高低不同，使水的存在形 態改變，是形成霜、露、雲、雨、雪的原 因。 • 2-3-4-4知道生活環境中的大氣、大地與水， 及它們彼此間的交互作用。 • 2-2-3-2認識水的性質與其重要性。 TIMM S自然科試題標準： 四年級科學內容領域 • 物理狀態和物體改變 – 瞭解物體三個主要狀態（固相solid、液相liquid、 氣相gas），描述物體三相可觀察的不同的外 觀和體積的物理特性。 – 瞭解物體藉由加熱heating或冷卻cooling轉換狀 態，描述物體在這些熟悉的作用（融化melting、 凝固freezing、沸騰boiling、蒸發evaporation、 凝結condensation）上的改變。 TIMM S自然科試題標準： 四年級科學內容領域 • 地球結構、物理特性和天然資源 – 提供空氣存在的證據，包括空氣中含有水的證 據（例如：雲的形成，露珠，池塘的蒸發） TIMM S自然科試題標準： 四年級科學內容領域 • 地球的活動、循環和歷史 – 描述地表水的運動（例如河水流動或溪水從山 脈到海洋或湖泊）；敘述雲的形成和雨或雪是 水的狀態的改變。 水的三態變化 昇華sublimation 沸騰boiling 冰 融化melting 水 凝固freezing 熔點 加熱heating 冷卻cooling 沸點 蒸發evaporation 水蒸氣 凝結condensation 凝華deposition 教師需要先確認教學目標 水的三相圖 低溫或高壓 有利氣體液化 • 加壓，bp上升 mp下降 • C點：臨界點 臨界溫度：氣體液化 的最高溫度 臨界壓力：臨界溫度 時所加之最小壓力 臨界溫度愈低， 表示愈不易液化 次主題：認識水資源 • 認識地球上的水圈：地下水、河流、湖泊與海洋。 • 知道淡水和海水不同，海水無法直接飲用。 • 經由活動或媒體教學，瞭解海水中蘊藏了許多重要礦產資 源(例如食鹽等)，體認海洋為重要的資源。 • 瞭解生物體需要水分維持生命與生物體攝取水分的方式。 • 體會水力是一種可利用的能，它屬於再生性的能源。 • 能蒐集有關水力發電的優點、缺點及相關資料，以瞭解其 社會、環境與生態的影響。 • 蒐集相關資料，並比較我國水力發電與其他方式(例如火 力發電、核能發電)發電的發電量的百分比。 認識水循環(適用國小五至六年級) • 認識水循環。 • 經由燒開水與冰水杯外水珠的現象，探討蒸 發與凝結的過程，瞭解水的形態會改變。 認識水循環(適用國中一至三年級) • 認識水循環。 • 經由水循環的過程，探討水的各種形態(液 態、氣態、固態)。 • 瞭解海水吸收陽光的熱而蒸發成為水氣， 水氣遇冷而凝結。 實驗與觀察 • 水的蒸發 – 在液體內的分子動能並不完全相同，有些分子的動能 比分子的平均動能大的多，在液面，這種動能較大的 分子可克服其與鄰接分子間的吸引力而離開液面此過 程稱為蒸發。是少數分子汽化的行為，隨時進行中。 • 沸騰 – 在開放系統中液體的溫度愈高，蒸氣壓將愈大，當蒸 氣壓因加熱而高到與大氣壓力相等時表面及內部均產 生汽化的現象即稱為沸騰，其特徵有大量氣泡產生， 是多數分子汽化的行為，此時溫度稱為沸點。 • 凝華、昇華 蒸發與沸騰之比較 蒸 發 和緩 任何溫度 發生於 汽化 均可 任何系統 僅發生於液體表 面 沸 騰 劇烈 發生於 特定溫度 汽化 開放系統 液體表面與內部 均同時汽化 水的蒸發 • 請試著以繪畫說明水蒸發的情形 • 實驗照片說明什麼？ 水的蒸發2-教學研究 • 試著推論鹽水的蒸發 • 實驗照片說明什麼？ 沸騰 • 器材：三角架、石綿蕊網、燒杯、 水、溫度計、酒精燈。 • 討論（國小以1大氣壓下狀況討論 為宜） • 水沸騰時的溫度是100℃，叫做沸 點。 • 燒杯內的水會漸漸減少？是因為水 蒸發變成水蒸氣跑到空氣中了。 • 水蒸氣是看不見的，水沸騰時所看 到的白煙是水蒸氣遇冷所凝結的小 水珠，而不是水蒸氣。 http://140.111.1.12/primary/nature/ks_gc/nct heme/lsf01/3-13-3.htm 凝華 • 自然界-霜的現象屬於水的凝華，在實驗室 中，以燒杯中的碎冰塊加鹽，所造成的溫 度急速下降，燒杯表面結霜的現象來模擬。 http://gifted.kshs.kh.edu.tw/ex002_now/93year/natural/018-natural_306-315_.pdf 昇華 • 昇華現象常見於乾冰的昇華，實驗以乾冰 吹氣球的活動較常見。 http://www.bud.org.tw/album/album_21.htm 虹吸、毛細現象、連通管原理 利用網路相關資源，教學檔案剪輯使用 • 喝水鳥實做 （毛細現象） http://teacher.ckps.tpc.edu.tw/geo/%E5%96%9D%E6%B0%B4%E9%B3%A5.ppt • 虹吸現象 • 連通管原理 http://163.21.2.41/resource/96project-2/%E8%99%B9%E5%90%B8%E7%8F%BE%E8%B1%A1.ppt http://teacher.cups.tp.edu.tw/science/ppt/%E6%B0%B4%E7%9A%84%E5%A5%87%E5%A6%99%E7%8F%BE%E8%B1%A1.ppt 哪些自然現象是因為空氣中的水蒸 氣產生形態變化所造成的？ 液態： 露 （在晴朗無風的夜晚，當氣溫降低，會使接近 地面空氣中的水蒸氣愈冷凝結成 小水滴，並附著 在地面上、草上、樹葉上和地面物體上） 霧 （空氣中的水蒸氣遇冷凝結成小水滴，懸浮在 地面附近） 哪些自然現象是因為空氣中的水蒸 氣產生形態變化所造成的？ 固態： 霜 （夜晚氣溫降低到0℃以下，空氣中的水 蒸氣會附著在物體表面凝固成霜） 雪 （漂浮在空中的小冰晶，因彼此碰撞結合 成大冰晶，當冰晶大到可掉落地面且未溶 化，則可形成雪。） 實驗一模擬雲和霧的形成 • 1.觀察燒杯口和鐵盤之間，出現哪些現象？為什 麼會這樣呢？ 可以看到微小的水滴形成像霧的現象。 因為水受熱後蒸發成水蒸氣會往上飄，但是離開燒杯稍遠 的位置空氣溫度降低水蒸氣又凝結成為小水滴，附著在燒 杯上或是隨著熱空氣持續上升。 • 2.在鐵盤底下，出現什麼變化？是怎麼造成的？ 剛開始會出現許多微小水滴，但是隨著時間增加，微小水 滴會成更大的水滴，最後有的會因為太重而掉回燒杯內。 實驗一模擬雲和霧的形成 • 3.雲和霧的形成和水的三態變化有什麼關 • 係？ 雲和霧都是由漂浮在空中的小水滴或冰晶組成的水蒸氣 凝 結物；霧是由微小的水滴在大氣的近地層生成，而雲是 小 水滴或冰晶在大氣層的較高層生成而已。 • 雲和霧很像，只不過位置不同，較高的是 雲較低的是霧。 實驗二 模擬露和霜的形成 • 1.燒杯裡的水溫不同時，在燒杯外幣所觀察 到的現象有什麼差別？ 當水溫＞室溫時，燒杯外壁不會出現水滴。 當水溫＜室溫時，燒杯外壁出現水滴。【露】 當水溫＜0℃，燒杯外壁出現白色的霜。【霜】 2.露和霜的形成與水的三態變化有什麼關係？ 它們都需要附著在物體上才能形成嗎？ 霜和露都必須附著在物體上。 科學小百科-霾 • 是指懸浮於空氣中之塵埃、煙粒或鹽類等非吸水 性固體微粒，由於其質點極為細緻，致肉眼無法 辨識。 • 霾是一種塵象，其相對濕度低於75％ • 不良影響： 1.影響空氣品質 2.讓民眾產生眼睛及呼吸系統不舒服。 3.飛行或駕駛車輛視線不佳，造成安全威脅。