中学校本教材厨房中的物理.doc
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1、编者的话厨房中的物理一书立足于激发学生的物理兴趣,开阔学生的物理视野,以大家所熟知的厨房为基点,联系课本知识,力求形象生动地展示物理和生活的联系。本书的主体内容包含两个部分,一是以厨房的用具为探究对象,发散延伸;二是以厨房中的物理现象为角度,包括声学、光学、电学、热学、力学等知识,拓展探究。从结构上说,包括了“你知道吗”设问板块,正文板块,“安全小博士”板块,“营养食谱”板块,“像爱因斯坦一样思考”板块,“美文欣赏”板块等等,文字配以图片,更容易看懂学懂。编写者最大的希望,是同学们看到这本书时,能提起兴趣阅读,并且养成良好的观察和思考的素质,也希望老师们能静下心来,研发出更多更好地课程,编写出
2、学生喜欢的校本教材。本书中的不正之处,敬请指正。目录第1课 不一样的砂锅3第2课 保温瓶的秘密6第3课 强悍的高压锅9第4课 不可缺少的电饭煲12第5课 厨房新帮手电磁炉、微波炉15第6课 保鲜能手冰箱18第7课 古老的蒸笼21第8课 厨房里的声音24第9课 厨房中的味道27第10课 “白气”30第11课 杠杆33第12课 其他物理现象36第1课 不一样的砂锅 人们什么时候就开始使用砂锅了?为什么关火后,砂锅中的水还会继续沸腾呢?使用砂锅有什么注意事项?砂锅是由不易传热的石英、长石、粘土等原料配合成的陶瓷制品,经过高温烧制而成,具有通气性,吸附性,传热均匀,散热慢等特点。陶的发明是人类社会发展
3、史上划时代的标志,也是人类发展最伟大的发明。传说是尧帝发明了砂锅,至今已经有几千年的历史。考古发现,早在新石器时期,人们就开始使用夹砂陶(类似于现在的砂锅)。夹砂陶是新石器时代制作普遍的一种陶器,以红陶和灰陶为主。经过历代改良,夹砂陶演变成了现在我们使用的砂锅。为什么关火后,砂锅中的水还会继续沸腾一段时间呢?因为砂锅是陶土烧制成的,而非金属的比热比金属大得多,传热能力比金属差得多。在一个标准大气压下,当砂锅在炉子上加热时,锅外层的温度大大超过100,内层温度略高于100。此时,锅吸收了很多热量,储存了很多热能。将砂锅从炉子上拿下来后,远高于100的锅的外层就继续向内层传递热量,使锅内的汤水仍达
4、到100而能继续沸腾一段时间,一般可持续5-10分钟,而铁、铝锅就不会出现这种现象。砂锅能均衡而持久的把外界热能传递给内部原料,相对平衡的环境温度,有利于水分子与食物的相互渗透,这种相互渗透的时间维持得越长,鲜香成分溢出的越多,煨出的汤的滋味就越鲜醇,被煨食品的质地就越酥烂,能对大限度地释放食物味道。这是砂锅深受大家喜爱的原因。1.要逐渐加温,不要骤然在大火上烧,以免胀裂。2.用砂锅熬汤、炖肉时,要先往砂锅里放水,再把砂锅置于火上,先用文火,再用旺火。3.从火上端下砂锅时,要放在干燥的木板或草垫上,切不要放在瓷砖或水泥地面上。也可以放在铁圈上,使其底部不直接触地,悬空自然降温,可使砂锅使用时间
5、更长些。4.不要干烧,也不要在还很热的时候用水洗,这样容易坏裂。5.不打湿锅底。洗锅时尽量不打湿锅底,上火时注意确认锅底是否干燥。每次使用以前须先揩干砂锅外面的水。6. 熬过中药的砂锅不宜用于炖菜、熬汤,同样,凡用于炖、熬食品的砂锅也不要用来煎中药。砂锅煲鲫鱼豆腐汤在冬季,鲫鱼肉肥籽多,味道尤其鲜美,民间有“冬鲫夏鲇”之说,所以,冬季是吃鲫鱼的好季节,用砂锅熬制的鲫鱼豆腐汤,更是美味营养。材料:鲫鱼1条、豆腐1盒、姜3片、葱3段、油、盐、胡椒、料酒、鸡精。做法:1、鲫鱼开膛去内脏,去鳞去鳃,洗净,抹干,用盐和料酒稍腌待用。2、豆腐切成1厘米厚的块。3、砂锅烧热,放入少量油,将鲫鱼放入,煎至两面
6、呈金黄色。4、加入葱姜。5、加入足够开水(5碗左右)。6、加盖,烧开后转小火(如果想要汤色雪白,就用大火煲10分钟),煲40分钟。7、加入豆腐,再煮5分钟左右,加盐和胡椒、鸡精调味即可。第2课 保温瓶的秘密 保温瓶为什么能够保温呢?为什么保温瓶上的木塞有时候会自己跳起来?往保温瓶中倒水时听声音怎样知道是否快满呢?保温瓶是一种日常用品,外面有竹篾、铁皮、塑料等做成的壳,内装瓶胆。瓶胆由双层玻璃制成,夹层中的两面镀上银等金属,中间抽成真空,瓶口有塞子,可以在较长时间内保持瓶内的温度。考古学家在古罗马庞贝城废墟中,曾经发现了一个双层容器,这个容器可能就是保温瓶的前身。真正意义上的保温瓶是由英国化学家
7、物理学家詹姆士杜瓦1892年发明的,因此又叫杜瓦瓶。保温瓶有什么独特构造?为什么能保温呢?瓶胆是由双层玻璃制成,中间抽成真空,防止了热的传导。瓶胆是由双层较薄玻璃制成的,并将其夹层中的空气抽出而造成相对真空,瓶口再用干软木塞或橡皮塞塞住,这样做是为了防止热的传导。其道理是玻璃、软木塞都是热的不良导体,真空又不能传热,所以热水中的热就难以传导的形式传出去。瓶口小且加木塞,防止了热的对流。因为热的对流与液体表面积大小有关,表面积越大,热的对流越快,热量散失就越多,热水温度降低就越快。因此,保温瓶口都做得相当小,以此来减少热的对流;瓶口上加上软木塞,一是能减少热水面上的气体流动,切断热的对流通道,
8、防止了瓶内外空气的对流;二是使逃离热水的高能量的分子与软木塞发生碰撞后,再回到原来的热水中去,可减慢热水热能的损失。 瓶胆上镀上了银,是为了防止热辐射。瓶胆双层玻璃表面上都镀上了一层银膜,以提高其表面的光洁度和光滑度。由于瓶胆表面光滑,所以将从瓶内外辐射到瓶胆表面上的热再反射回去。并且瓶胆表面越光滑,反射热的能力就越强。因此热水中的热量也就难以通过光滑的瓶胆面辐射出去,这也就是防止了热辐射。热水瓶塞为什么会跳起来呢?原来空气有热胀冷缩的性质,冷空气进入热水瓶,体积就膨胀,但瓶塞盖紧后,它不能自由膨胀,于是它就使劲顶瓶塞,当压力大到一定程度时,瓶塞就被顶了出来。把瓶塞盖得越紧,瓶内的气体的体积就
9、压得越小,压力就越大,因此瓶塞跳得也就越高,声音就越大。当往暖水瓶里灌开水时,听到的声音会随着灌水的情况发生变化:开始音调低,慢慢音调就高了,等到快灌满时音调最高。道理很简单:灌水的时候,瓶里的空气受到振动,发出声音,这部分空气就是声源。开始的时候里边的空气多,空气柱长,它振动起来比较慢,频率低,发出的音调也就低了,水越灌越多,空气越来越少,空气柱越来越短了,短空气柱振动得快,频率高,音调也变高了。1.要将保温瓶放在稳固的水平面上,不能放在幼儿摸得到的地方,注意不要让儿童玩耍,会有烫伤的危险。2.使用前先用少量沸水(或冰水)预热或预冷1分钟,保温保冷效果会更佳。3.要经常检查保温瓶的外壳是否牢
10、固,特别检查底托是否旋紧,是否出现破损或腐蚀,避免内胆掉落破碎造成烫伤、划伤等事故。保温瓶闷牛肉把洗净切好的牛肉放入锅内, 加上佐料翻炒, 待肉变色后放入酱油, 开锅后加入适量开水和盐,再烧一开;然后把牛肉连汤一起倒入保温瓶内, 盖好盖儿, 焖二三个小时, 这样烧出的牛肉不但肉烂味浓, 而且还省时省火。第3课 强悍的高压锅世界上第一口高压锅是什么时候出现的?高压锅为什么能将骨头都“压”得很软呢?使用高压锅时需要注意些什么?高压锅又叫压力锅,用它可以将被蒸煮的食物加热到100以上,于1679年由法国物理学家德尼帕潘发明。 它以独特的高温高压功能,大大缩短了做饭的时间,节约了能源。高压锅的原理很简
11、单,因为水的沸点受气压影响,气压越高,沸点越高。在高山、高原上,气压不到1个大气压,不到100水就能沸腾,鸡蛋用普通锅具是煮不熟的。在气压大于1个大气压时,水就要在高于100时才会沸腾。人们常用的高压锅就是利用这个原理设计的。高压锅把水相当紧密地封闭起来,水受热蒸发产生的水蒸气不能扩散到空气中,只能保留在高压锅内,就使高压锅内部的气压高于1个大气压,也使水要在高于100时才沸腾,这样高压锅内部就形成高温高压的环境,饭就容易很快做熟了,并且相当酥烂。当然,高压锅内的压力不会没有限制,要不就成了炸弹。在压力锅的盖子上面会有一个比较重的阀,一个突起并且与盖内连通的孔,和一个密封不通气的孔。较重的阀叫
12、压力阀(限压阀),是当锅内气压大时排气用的。锅内气压大就会通过通气孔向上顶压力阀,锅内气压越大,压力阀被顶的越高,于是锅内的高压气体得以排出。密封的孔,叫安全孔,它是当排气孔被堵或锅内气压过大时防止爆炸紧急通气用的。安全孔其实与里面也是连通的,只不过被阻隔了一层铝锡材料的金属。当锅内气压过大,温度过高时,铝锡片就会熔化以来达到紧急安全排气的作用。高压锅盖上一般还会有报警阀,当其发出刺耳声音的时候,就必须马上停止对锅加热了。1.每次使用前都要认真检查限压阀排气孔是否通畅(高压锅可用牙签清通),要保持防堵罩清洁;2.锅内不可装太满食物,一般不应超过锅高的四分之三。对较易膨胀的食物(如海带、绿豆、玉
13、米等),不应超过锅身的一半;3.合盖时要对好锅盖和锅身的合盖标记,完全扣合。到位即止,不要过分用力扳过头;4.合盖加热后,见有较多蒸汽从限压排气孔排出时再扣上限压阀盖;5.当限压阀工作时,调小火力,保持压力阀能微微动作即可;6.开盖前必须等压力完全降低,即保护装置的阀芯下降复位后,才能开盖。不得强行扳动把手;7.一般压力锅规定安全使用寿命不超过八年。同学们:你们一定对下面两幅图有所印象吧。对了,左边图1描绘的是著名的马德堡半球实验,而右边图2呢?中间那个大物件,不就是我们这一课的主角高压锅么?同学们思考下面的问题:1.用高压锅模拟马德堡半球实验,来测量大气压的值,运用的物理原理是什么呢?2.需
14、要注意哪些细节,才能让测量出来的大气压值更加精确呢?第4课 不可缺少的电饭煲小小的电饭煲应用了多少物理知识呢?使用电饭煲时需要注意些什么?假如没有了电饭煲,我们的生活会发生哪些改变?电饭煲,又称作电锅、电饭锅。是利用电能转变为内能的炊具,使用方便,清洁卫生,还具有对食品进行蒸、煮、炖、煨等多种操作功能。常见的电饭锅分为保温自动式、定时保温式以及新型的微电脑控制式三类。现在已经成为日常家用电器,电饭煲的发明缩减了很多家庭花费在煮饭上的时间。而世界上第一台电饭煲,是由日本人井深大的东京通讯工程公司,发明于1950年。其实电饭煲背后的原理并不复杂,只要我们懂得一点点物理便可以了解。当饭煮好的时候,电
15、饭煲内的水便会蒸发,由液态转为气态。物体由液态转为气态时,要吸收一定的能量,叫做“潜热”。这时候,温度会一直停留在沸点。直至水分蒸发后,饭煲里的温度便会再次上升。电饭煲里面有温度计和电子零件,当它发现温度再次上升的话,便会自动停止煮饭。我们来看看电饭煲中包含了哪些重要的物理知识吧!从能量转化的角度看,这是电能转化成内能的工具;上面的指示灯是电能转化为光能了;让食物增加内能的方式则是热传递。从电学的角度看,这是电流的热效应,运用了焦耳定律,你能画出简单的电饭煲工作电路图么?同时电饭煲中还有电磁铁在工作。从力学的角度看,按键开关应用了杠杆原理,以保障安全。电饭锅是一种能够进行蒸、煮、炖、煨、焖等多
16、种加工的现代化炊具。它不但能够把食物做熟,而且能够保温,使用起来清洁卫生,没有污染,省时省力,是家务劳动现代化不可缺少的用具之一。全世界70亿人口,如果每4个人拥有一口电饭煲,那么地球上就会有约17.5亿口电饭煲。如果这些电饭煲功率均为1kw(220V的家庭电路电压下),每天工作3次,每次工作30分钟,你能算出一年内人们消耗了多少电能用电饭煲做饭么?1.电饭锅切忌磕碰以免其变形,尤其内锅锅底和电热板板面不能磕碰,否则会因凹凸不平接触不好,影响电饭锅的热效率。2.应将食物先放入锅内盖上盖后再接通电源;取出食物前务必先断开电源,以确保安全。3.不宜煮酸、碱类食物,也不要将其放置在潮湿、有腐蚀性气体
17、的环境使用,以免损坏机件,发生故障。内锅外壳及电热盘切忌浸水,电器元件装在锅体内下部,只能在切断电源后用干布抹净,内锅经洗涤后,须用布将锅底的水分擦干。 4.不要随意拆卸电饭锅的电器部件,以免影响电饭锅的性能和使用效果。应经常检查电源插座和电源线是否有破损,以防漏电发生事故。电饭煲蒸鸡蛋材料:鸡蛋2个、猪油(香油)少许、盐、枸杞少许、 葱花少许。做法:1、鸡蛋打在碗里搅拌均匀,再加水(温水)搅拌。水比鸡蛋多一半。 2、用过滤筛,把鸡蛋的泡子过滤,这样蒸出的鸡蛋才没有洞眼,放猪油和盐再搅拌。 3、也可以用保鲜膜,膜在碗上,再用牙签戳几个小眼。4、放入电饭煲蒸10分钟,灭火3分钟揭盖,把枸杞摆上,
18、撒上葱花即可。第5课 厨房新帮手电磁炉、微波炉电磁炉包含了哪些重要的物理知识?微波炉是怎样被发明出来的?能说说电磁炉和微波炉的联系和区别吗?电磁灶是一种无火的炉灶。接通电源后,灶台上的锅很快就热了。当锅里“劈里啪啦”炒莱炸鱼时,用手触摸灶台却感觉不到热。原来,电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈。当通上交替变化极快的交流电时,在台板与锅底之间产生强大的交变磁场;磁力线就穿过锅体,使锅底里感应产生大量强涡流。当涡流受材料电阻的阻碍时,就发出大量的高热,将饭菜煮熟。电磁灶产生的交变磁场,还会使锅的分子随着作不停歇的运动,造成分子间的摩擦生热。涡流热和分子运动的热都是直接发生在锅本身的,基本上没有
19、能量传递的损耗,所以电磁灶的热效率可高达80%,约比煤气灶高出一倍;在采用不同烹调方法时,只要调整流过线圈电流的大小,就可以将温度调高调低。在第二次世界大战期间(1945年),美国的雷达工程师斯彭塞在做雷达实验时偶然发现口袋里的巧克力块融化发粘,他怀疑是自己的体温引起的,后来在连续多次的试验中才发现了微波的热效应。利用这种热效应,1945年美国发布了利用微波的第1个专利,1947年美国的雷声公司研制成世界上第1个微波炉雷达炉,在40年代微波炉大多用于工商业。经过人们不断改进,1955年家用微波炉才在西欧诞生,60年代开始进入家庭。顾名思义,微波炉就是用微波来煮饭烧菜的。微波是一种电磁波。这种电
20、磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多,而且还很有“个性”,微波一碰到金属就发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它;微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,但不会消耗能量;而含有水分的食物,微波不但不能透过,其能量反而会被吸收。 微波炉正是利用微波的这些特性制作的。微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成,可以阻挡微波从炉内逃出,以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器,它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波,能穿透食物,并使食物中的水分子也随之运动,剧烈的运动产生了大量的热能,于是食物“煮”熟了。这就是微
21、波炉加热的原理。 电磁炉:1、切勿放置在不平稳的平面上。 2、切勿阻塞吸气口或排气口、避免炉内超温。 3、切勿在儿童可触及电磁炉、或儿童能自行使用的地方使用电磁炉。 4、切勿对空锅加热或加热过度。 5、切勿将诸如刀、叉、勺子、锅盖与铝箔等金属物品放置在顶板上,因为它们会受热。 6、切勿在盛放锅具的状态下搬运电磁炉。 7、切勿在四周空间不足的地方使用电磁炉、应使电磁炉的前部与左右两侧保持干净。 8、切勿使用金属丝和异物进入吸气或排气口的缝隙内。 9、切勿使物品跌落在顶板上。如表面出现裂纹,应立即关掉电源,拔出插头并送往修理。微波炉:1、加热炉内不使用任何带有金属的的器皿,2、加热时间不要太长,最
22、好有人值守,3、加热鸡蛋等有膜的东西或比较大块的东西,要进行适当的穿刺,4、加热器皿要耐热且不能在遇热时产生有害物质。5、电源线相对较粗,微波炉在工作时禁止移动6、微波炉使用后不要立即关门,待里面的热气散尽或用较柔软的布拭擦干净后再把门关上。第6课 保鲜能手冰箱在没有冰箱前,人们怎样给食物保鲜呢?冰箱中包含了哪些重要的物理知识?从环保的角度讲,应怎样使用冰箱呢?人类从很早的时候就已懂得,在较低的温度下保存食品不容易腐败。公元前2000多年,西亚古巴比伦的幼发拉底河和底格里斯河流域的古代居民就已开始在坑内堆垒冰块以冷藏肉类。中国在商代(公元前17世纪初一前11世纪)也已懂得用冰块制冷保存食品了。
23、1910年世界上第一台压缩式制冷的家用冰箱在美国问世。1925年瑞典丽都公司开发了家用吸收式冰箱。1927年美国通用电气公司研制出全封闭式冰箱。1930年采用不同加热方式的空气冷却连续扩散吸收式冰箱投放市场。1931年研制成功新型制冷剂氟利昂,后来人们又发现氟里昂对地球大气的臭氧层有破坏作用。于是人们又开始寻找新的、更好的制冷剂了。50年代后半期开始生产家用热电冰箱,中国从50年代开始生产电冰箱。电冰箱由电动机提供机械能,通过压缩机对制冷系统作功。制冷系统利用低沸点的制冷剂,汽化时吸收热量的原理制成的。冰箱是现代家庭必备的一个电器,它不仅能将食品进行冷藏、冷冻、保鲜,而且还能将一些重要的药物、
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