置頂

物理與化學是很有趣的兩門學科,對我來說這兩類的學問幾乎就是許許多多有趣的遊戲。也許有人覺得物理與化學太專門或者太嚴肅,對這一點我想說得是:當你很喜歡這個遊戲的時候,你自然就會慢慢變得很專門,你也會很認真,甚至有時候會很嚴肅。
但是別忘了其中的樂趣,這些樂趣是吸引了許多人投入這個領域的極大誘因。 如果你喜歡這兩門學科那很好,請好好的玩它!如果你沒有那麼喜歡,那也無妨,你還是可以從中獲得一些樂趣。

2012年9月25日

三態變化

三態變化,其實學生在國小階段就有學過了。用體積與形狀能否自由改變,是原本對三態變化的定義。他們對於汽化、凝結、昇華等觀念大概是有的,所以在國中的課堂上,用簡短的時間將巨觀的現象描述之後,其實有比較多的時間,是以微觀的觀點來描述三態變化,並且將微觀和巨觀的觀點兩相反覆對照。這樣讓學生慢慢習慣用微觀的角度來思考問題。

當然,三態變化中,大家最熟悉的就是水的三態及變化。從水的三態變化切入應該是最方便的。所以我會從水的三態變化的巨觀觀點切入微觀的觀點。我喜歡舉的例子是當我們從四樓(我們的教室在四樓)看一樓的土壤時,我們只能看到「一整片」而沒辦法看到一顆顆的泥沙,所以想像我們能夠離水很近的時候,就能看到「一顆顆」的水。





接著我會用學生在教室內排排坐的情況比喻「固體」,那是個體活動不激烈,外部規範力量強的狀態。每個人的相對位置是固定的,所以外觀看起來,就像是一個方形的樣子。

如果允許學生在教室內活動,但是每個人之間的距離不能拉開的時候,就比較像是液體。

下課之後,學生可以隨意脫離教室的範圍,就像是氣體的狀況。

用這些比喻的例子之後,我用了PhET的模擬工具來做比較正式的說明,以及引進三相圖的觀念來說明三態與溫度和壓力的關係。模擬軟體在此
States of Matter 物質的狀態

藉由這個軟體,可以很容易的模擬水和氖氣等物質的三態變化,甚至可以讓學生觀察為什麼水在凝固時,會讓體積增加的這件事情。軟體的右下角有三相圖,就可以順便讀三相圖,說明三相點的意義。觀察三相圖,也很容易就可以看出水在不同壓力下,熔點和沸點會有什麼樣的變化。

當然也可以讓學生操作玩一玩



也可以說明二氧化碳、碘、樟腦這些物質為什麼在常壓下會有昇華的現象。至於昇華現象呢,最容易在課堂上做出來,又有漂亮效果的,應該就是碘了吧。

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