定位临界点，化抽象为具体

陈振惠

摘 要：沪教版九年级化学上册教材中涉及压强差的内容很多，学生分析装置内外压强差时有困难，究其原因是压强差分析起来有点抽象，学生解决问题没有抓手，本节“内外压强差”的专题课，通过定位临界点，化抽象为具体，帮助学生找到方法，解决问题。

关键词：内外压强差; 临界点; 抽象; 具体

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2021）4-015-002

一、课题的由来

2014年上海中考46题考查装置气密性的检查，简单装置气密性的检查通常用手握加热法，但这道题反其道，考查的是常温下将装置中的导管伸入水中，考察导管中液面的进入情况，学生的错误率极高，这道题涉及装置内外压强差的分析，有点抽象，学生无从下手。其实在沪教版九年级上册教材中，压强差的应用和分析遍布许多知识点中，如启普发生器的工作原理、“喷泉”实验、倒吸和防倒吸等，但课程标准中没有对压强差有具体要求，平时授课也只是就装置而言，压强本来也是个难点，有点抽象，学生理解起来困难，鉴于此，笔者仔细研究这些装置，找到一个化抽象为具体的解决办法，设计了这节课。

二、教学目标

2.1知识与技能

2.1.1了解装置气密性的检验方法及正确分析因装置内外压强差而产生的现象。

2.1.2知道物理变化和化学变化均能引起装置内外压强差，通过确定和分析临界点，具体分析装置内外压强的变化。

2.2过程与方法

分析简单装置气密性检验时产生的现象，了解产生现象的原因是装置内外产生压强差，分析压强差时，先确定临界点，再具体量化地分析内外压强差的大小，归纳成具体解决问题的好办法。

2.3情感态度与价值观

2.3.1感悟以简单实验探索一类题解决办法的形成思路。

2.3.2感知压强差在生活中的应用，认识到生活中处处存在压强差，正确使用压强差为人类造福的意识。

三、教学流程

3.1环节一

引入：简单装置气密性的检查

提问：如何检验这套装置的气密性？

学生演示：手握法、加热法。

现象：导管口有气泡冒出。

结论：装置气密性良好。

提问：为什么装置气密性好，导管口就有气泡冒出？

学生分析：装置气密性良好，手握试管时，试管内的气体受热膨胀，压强变大，产生内外压强差，气体顺着导管从管口冒出。

提问：那放开手会如何？为什么？

学生分析：水倒吸入导管。因为手放开时，温度降低，试管中的气体冒出，气体减少，压强减小，大气压将液体压入导管。

总结：通过分析发现：产生内外压强差的前提是密闭体系。

设计意图：一节课的引入很重要，应顺应学生的心路历程[1]，由熟悉的情景恰当地引入，通过学生自己的分析，得出相应的结论。

對比：装有长颈漏斗的装置（图1）的气密性如何检查？手握法？

学生分析：不能，会漏气，装置不是密闭体系。

提问：那如何检验？

学生演示：关闭止水夹，向长颈漏斗中注入水，漏斗中形成一段稳定的水柱，说明气密性良好。

提问：为什么会形成稳定的水柱？

学生分析：装置气密性良好，装置内气压大于外界大气压，水流不下去。

设计意图：这套装置学生也不陌生，讲解新课时都详细解释过，但学生复述原因只是抽象想象，没有形成具体的解决办法。教师以这套装置为例，带着学生一起通过定位装置的临界点，具体分析内外压强差，用量化的方法来解题。

3.2环节二

分析装置内外压强差：确定内外压强差的临界点以图1为例：

3.2.1临界点：长颈漏斗下端口。

3.2.2内部：锥形瓶内气体和液体。

3.2.3外部：长颈漏斗内液体及大气。

此时装置稳定P内=P外，所以P气内+P液内= P气外+P液外。

因为锥形瓶内液面低于长颈漏斗中液面，得出P液内

所以P气内>P气外，瓶内气体为压缩空气。

可得液高气短，即液柱高的一方气压小;液低气长，即液柱低的一方气压大。

设计意图：详细得出解题步骤：先确定临界点，再从液体和气体两方面分析内部和外部的压强，虽然没有数据，但是可以直观地比较压强的大小，总结出“液高气短”“液低气长”的思想，期望学生能够按照这个思路解决问题。

3.3环节三

分析喷泉实验

PPT：喷泉实验装置（图2）

演示实验：喷泉实验

倒挂的圆底烧瓶a充满CO2气体，滴管b中充满浓NaOH溶液，烧杯c中为滴加酚酞的水，f为橡胶管上的止水夹。

学生分析：临界点：伸入烧杯中的导管口

内部：倒挂烧瓶、导管及滴管

外部：导管口以外部分（包括烧杯内部和大气）

反应未开始时，导管口的液面和2014年中考46题A选项类似，即“液低气长”。将滴管b中的浓NaOH溶液挤入烧瓶后，CO2气体被NaOH溶液吸收，迅速削弱了内部的“气长”。

反应开始，喷泉形成，内部液面升高，很快反转成内部“液高气短”，直至液面高过半球（如果CO2是纯净的，内部除水汽外接近真空，内部几乎全靠高液柱与外部大气压抗衡）。

过渡：“喷泉”现象其实就是液体被迅速“倒吸”的表现。如果要防倒吸，怎么办？下列哪些图片是“倒吸”？哪些是“防倒吸”？

学生：图3是“倒吸”，图4和图5是“防倒吸”。“防倒吸”是在导管口上方增接一个“大肚”容器即可实现，液体在“大肚”内聚集后因为重力而下落。

设计意图：首先，“喷泉实验”引起学生极大的兴趣，其次，分析“喷泉”装置，巩固前面总结的方法，再者，由“喷泉”现象引出“倒吸”和“防倒吸”，以此了解“倒吸”和“防倒吸”的原理，正确应用“倒吸”和“防倒吸”。

提问：如何分析启普发生器工作原理中存在的“液高气短”“液低气长”？

3.4环节四 分析启普发生器

PPT：

学生分析：图6 临界点：漏斗下端口

内部：漏斗

外部：球形连半球形容器

打开活塞，内外相通，敞开体系，不能形成内外压强差。注入的盐酸与大理石接触，迅速产生大量CO2，产生的气体可以通过活塞被收集。

关闭活塞，CO2还在产生且未收集，球形连半球形容器中的气压迅速加大，将外部的盐酸液面压低，直至脱离大理石，加劇了外部的“液低气长”，漏斗内液面上升，即“液高气短”。简易启普发生器的分析也是如此。

设计意图：启普发生器及简易启普发生器是初中化学学习气体制取的重要仪器，教参明确规定：理解启普发生器的工作原理，设计可替代启普发生器的简易装置，并通过实验加以验证[2]，这就要求学生能系统的掌握有关启普发生器的相关知识，真正懂得工作原理，而工作原理就是装置产生了内外压强差，通过重新分析启普发生器和简易启普发生器，达到巩固解题方法和强化理解工作原理的目的。

3.5环节五 压强差在生活中的应用。

四、教学反思

4.1实验引入，明确直观

本节课多次修改，引入部分从最初的输液袋改为简单装置气密性的检验，修改后顺畅很多，学生也容易接受和理解，更容易引出课题。

4.2化抽象为具体

简单装置气密性的检查，是学生进入九年级学习化学时就需要掌握的操作技能，结合演示实验，学生很容易理解产生现象的本质，但稍微改变条件，学生就不能解答，这时可以通过简单量化的方法，将抽象问题具体化。

4.3实验归类，概括本质

沪教版九年级上册的内容中涉及压强差知识的内容有许多，如启普发生器工作原理、喷泉实验、倒吸现象等等，将这些实验罗列起来，根据确定临界点的方法，学生逐一分析，就能找到共性，还可以在分析过程中总结出“液高气短”“液低气长”解题思想，进一步帮助学生理解，做到举一反三、触类旁通，

参考文献：

[1]唐增富.顺应学生的心路历程，变“引导探究”为“协助探究”——再谈“苯酚”的教学设计[J]中学化学教学参考，2014（19）：22-23

[2]九年义务教育九年级第一学期（试用本）化学教学参考资料[M]上海：教育出版社，2019：49