初中气象物理教学的探讨

李远志

在初中物理中包含了很多气象知识，特别是物态变化的知识，例如雪、雾、树挂、冰雹等。在四季中，我们都能够找到物态变化让学生去解释。然而气象受到季节、时间、地点的要求，例如在南方见到冰雹就是挺难的。那么如何能够不局限于四季和地点的变化，在课程中把气象中的物理知识挪到课堂上与我们的学生分享呢？能不能在课堂中直观、生动的将一些气象现象的形成现场展示给我们的学生呢？

在讲解物态变化这部分知识的时候，我们大家可以尝试模拟“霜”和“冰花”。

物態变化这一部分的内容我们是在9月份的时候讲授，这个季节湖南还比较热，不太容易看到霜的形成，所以就尝试把它挪到课堂里头来。首先准备一个空的易拉罐，还有少量冰块和盐，紧接着把冰块放入易拉罐，这时我们会看到易拉罐的侧壁上有一层液态的小水珠，这就是一种物态变化——液化。然后我们往易拉罐里加入盐（冰块和盐的比例是3比1），用筷子稍微搅拌一下，罐底就出现了一层白霜。等待时间长一点，白霜的效果会更明显。

这个实验除了使用冰块之外，也可以用给汽车降温用的冷凝剂来代替。具体操作步骤如下：准备一张餐巾纸，将其湿透后放在桌子上，将喷雾状的冷凝剂喷在纸上，这时汽化带走大量热量，温度迅速降低，这张纸就结冰变硬了。这时我们用电子温度计测量室温为20度，再将触头接触纸巾，显示为零下13度。如果没有数字温度计怎么办呢？其实也可以用实验室一般的液体温度计代替，效果也很明显。怎么演示呢？我们拿出液体温度计，量出室温为20度，将冷凝剂对准温度计进行喷射，温度迅速下降到将近零下30度了，这其实就是利用蒸发吸热，汽化吸热的原理。我们可以引导学生通过凝固或者是温度降低两种现象来理解汽化吸热。

现在我们来总结一下这几个实验。气象变化是每个学生都很容易观察和感受到的，然而在我们真正在课堂上学习这部分内容的时候，南方的同学容易受到地域的限制，很难看到霜的自然形成，而即使在北方，九月份和十月份的时候天气也没有那么冷，这种现象也只能通过学生的回忆来回想。这些实验就是在环境温度比较高的情况下去演示霜的形成。当学生看到在这么高的温度下都能够结冰、凝结成霜，都非常惊讶。

在第一个实验里，在冰里面加上食盐，冰开始融化，在融化时迅速从周围环境中吸取了大量热量，造成空气中的水蒸气在急剧遇冷的情况下形成霜。霜的形成属于物态变化中的凝华，凝华的条件一定是温度急剧降低。

在第二个实验里，冷凝剂的特点就是非常容易汽化，所以冷凝剂喷在湿润的纸巾上，纸就迅速结成冰了，汽化非常迅速带走大量热量，以至于让湿纸巾结冰变硬了。

老师们如果条件允许也可以演示用这张纸巾切豆腐或者换成丝巾来切豆腐。这样学生更震撼。这种在创造性的实验中感受到的物态变化比直接用温度计来演示更形象生动，学生印象也更深刻。其实，学生的感官体验在教学中是非常重要的，只听不如边看边听，边看边听不如边看边做边听，所以可以让学生参与进来，达到更好的教学效果。

在讲授物态变化时，我们还设计了一个实验——走酒火。在民间，在没有外伤的情况下，很多人利用“走酒火”来消肿，他们一般用的是白酒。在我们这个实验中，则需要准备75度的酒精，稍微兑点水。将酒精点燃后，用手指蘸一点放在手心上，双手不断摩擦，还可以往酒精中加一点食盐，火光变黄，颜色更明显，学生的可视性就强了。按理说，火在皮肤上燃烧，会把皮肤烧伤，那为什么在“走酒火”的时候却没有烧伤呢？因为我们蘸的酒精是有酒也有水的，当温度升高，在手和火之间的水膜汽化，而汽化过程带走很多热量。当剩余的热量传到手上，虽然感觉到比较热，但没有达到不能忍受的程度。当然，不管是老师演示还是让学生尝试的时候，不能蘸完酒精就不动了，因为水是很薄的一层，很容易就汽化完了，温度就会升高了。这样的实验，学生是非常感兴趣的，带到课堂中去，学生一定会非常喜欢。

我们还可以从气象的角度去讲解做功改变内能这部分的内容。在物理课中这一部分的内容是理论分析比较强的内容，我们一般通过现象来讲解。什么现象呢？瓶塞弹起，瓶口、瓶内有白雾。我们会问这个白雾是怎么形成的呢？然后告诉学生是内部的气体在对塞子做功，气体在对外做功的过程中温度降低，使得周围的水蒸气遇冷液化形成小水滴，让我们看到有白雾。这个过程对于理解能力比较弱的学生来说还是比较复杂的。

我们设计的这个实验仍然借助数字温度计，数字温度计有一个探头，非常灵敏，用手握住后温度会迅速变化，所以测量的时候温度反应快，我们就利用这个特性来做实验。首先在大瓶塞的上面打一个孔，将探头穿过瓶塞，伸到瓶子内部，让它悬在里面，用腊把上面封好，让它密闭。对瓶内打气的时候对气体做功，气体的温度升高，通过温度计就能看出来。如果没有温度计，只是告诉学生对气体做功，气体的内能会增大，学生是看不见内能是怎么增大的。而在这个实验中，对气体做功，气体的温度会不断升高，当气体迸出塞子时，我们以前会说：“温度降低，液化成水珠”，同样学生也不知道温度是怎么降低的，而利用这个装置，学生能看到温度从20度变成10多度了。效果非常明显，学生再结合视觉看到白雾，就更加信服了。

其实物理教学的理论分析确实非常重要，然而十三四岁的孩子如何能够在理论分析的基础上配合自己直观的观察，他会更加信服。

我们使用的这种数字温度计反应灵敏，测量准确，而且成本不高，才十多块钱就能买到。利用这个装置，我们可以直观看到物体对外做功，内能减少，在瓶塞迅速打出去的过程中，能够看到数字温度计马上从18、19摄氏度降到13摄氏度。当然，在教学中配合实物投影效果会更好。怎么让白气充盈得更多更明显呢？里面放一些水，少量兑一些酒精，晃动瓶子，等内能减少、温度降低时会更明显。如果有些地区买不到数字温度计或者大瓶子，也可以用矿泉水瓶来模拟。

我们也现场演示一下。首先拿出生活中最常见的矿泉水瓶，往里头加一点水，然后双手握住瓶子，分别向相反的方向拧动，对瓶盖做功，来演示做功对物体温度的改变。如果瓶盖拧得太紧，可以用手指稍微推一下，瓶盖迸出的同时，就会有白气从瓶口出来。把瓶子压缩得越紧，对瓶盖做的功越多，消耗的内能多，效果越明显。在做这项实验的时候，还提醒大家要注意安全，不能对着灯，更不能对着人。

通过这几个实验，我们感受到物理与现实生活的联系确实是非常紧密的。只要我们的老师多去发现、多去挖掘，是有源源不断的素材被我们的课堂教学所应用的。

（作者单位：溆浦县教师进修学校）