第2節(jié)熔化和凝固（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解物質(zhì)熔化和凝固的基本概念，掌握熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)的物理意義。（物理觀念）2.能夠運(yùn)用熱力學(xué)原理分析物質(zhì)在融化和凝固過(guò)程中的能量變化，培養(yǎng)科學(xué)思維能力。（科學(xué)思維）3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察不同物質(zhì)的融化和凝固現(xiàn)象，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，提高實(shí)驗(yàn)操作技能。（科學(xué)探究）4.培養(yǎng)對(duì)物理現(xiàn)象的好奇心和探索精神，樹(shù)立尊重科學(xué)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】1.晶體熔化和凝固的規(guī)律，包括晶體在熔化和凝固過(guò)程中的溫度變化特點(diǎn)、狀態(tài)變化以及吸放熱情況。2.晶體和非晶體的區(qū)別，從熔化和凝固過(guò)程的特點(diǎn)、有無(wú)固定熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)等方面進(jìn)行區(qū)分。3.利用熔化和凝固的知識(shí)解釋生活和自然界中的現(xiàn)象，如冰雪消融、水結(jié)冰等?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】1.探究固體熔化時(shí)溫度隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，涵蓋器材選擇、組裝與使用，數(shù)據(jù)測(cè)量與記錄，以及實(shí)驗(yàn)因素控制。2.理解晶體熔化吸熱但溫度不變的原因，從分子熱運(yùn)動(dòng)和能量轉(zhuǎn)化角度解釋。3.根據(jù)溫度——時(shí)間圖像分析晶體和非晶體的熔化、凝固過(guò)程，判斷物質(zhì)狀態(tài)、吸放熱情況及熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)。【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材64頁(yè)~68頁(yè)《熔化和凝固》并完成以下問(wèn)題：1.熔化：物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程，例如冰變成水。2.凝固：物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程，比如水結(jié)成冰。3.晶體：有固定的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)，如海波、冰、各種金屬。4.非晶體：沒(méi)有固定熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)，如石蠟、松香、玻璃、瀝青。5.晶體熔化特點(diǎn)：在熔化過(guò)程中，不斷吸熱，溫度保持不變。6.非晶體熔化特點(diǎn)：在熔化過(guò)程中，不斷吸熱，溫度持續(xù)上升。7.晶體凝固特點(diǎn)：在凝固過(guò)程中，不斷放熱，溫度保持不變。晶體凝固時(shí)的溫度叫凝固點(diǎn)，同種晶體的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)相同。8.非晶體凝固特點(diǎn)：在凝固過(guò)程中，不斷放熱，溫度持續(xù)下降。9.晶體熔化條件：一是溫度達(dá)到熔點(diǎn)，二是繼續(xù)吸熱。10.晶體凝固條件：一是溫度達(dá)到凝固點(diǎn)，二是繼續(xù)放熱?！咎骄啃轮刻骄恳?、物態(tài)變化1.物質(zhì)常見(jiàn)的三種狀態(tài)自然界中物質(zhì)通常以固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種狀態(tài)存在。(1)呈固態(tài)的物質(zhì)，有一定的形狀和體積，如常溫下的鋼鐵、石塊等，一般稱之為固體；(2)呈液態(tài)的物質(zhì)，沒(méi)有固定形狀，但有一定體積，如常溫下的水、煤油等，一般稱之為液體；(3)呈氣態(tài)的物質(zhì)，沒(méi)有固定形狀和體積，如常溫下的氧氣、水蒸氣等，一般稱之為氣體。2.情境探究水的三種狀態(tài)變化生活中，我們發(fā)現(xiàn)有這樣的現(xiàn)象，天氣熱的時(shí)候，從冰箱中拿出的冰，一會(huì)兒就變成了水，再過(guò)一段時(shí)間水變少了，變成看不見(jiàn)的水蒸氣，跑得無(wú)影無(wú)蹤。這說(shuō)明在一定條件下，水的三種狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)化。3.物態(tài)變化(1)物質(zhì)各種狀態(tài)間的變化叫作物態(tài)變化。(2)物體形狀的改變和物質(zhì)狀態(tài)的變化不是一回事，只是物體形狀的改變不是物態(tài)變化。(3)溫度是物態(tài)變化的決定因素，隨著溫度的變化，自然界中的物質(zhì)一般都會(huì)發(fā)生狀態(tài)變化。例如，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，給鐵塊加熱至1538℃時(shí)，鐵塊變成液態(tài)的鐵，加熱至2750℃時(shí)，又會(huì)變成氣態(tài)的鐵；給氧氣降溫至183℃時(shí)，氧氣會(huì)變成液態(tài)的氧，降溫至218℃時(shí)，又會(huì)變成固態(tài)的氧?！镜淅?】下列情景中屬于物態(tài)變化的是（）A．一塊鐵放在爐子上燒紅了 B．陽(yáng)光下，小雪人“流汗”了C．玻璃杯被打碎 D．一瓶水，越喝越少【答案】B【詳解】A．一塊鐵放在火爐中燒紅了，溫度改變了，但狀態(tài)沒(méi)變，仍然是固態(tài)，故A不符合題意；B．陽(yáng)光下，小雪人“流汗”了，物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)，屬于熔化現(xiàn)象，故B符合題意；C．玻璃杯被打碎了，玻璃杯發(fā)生了形狀改變，但狀態(tài)沒(méi)變，仍然是固態(tài)，故C不符合題意；D．一瓶水，越喝越少，質(zhì)量發(fā)生改變，但狀態(tài)沒(méi)有改變，仍然是液態(tài)，故D不符合題意。故選B。探究二、熔化和凝固1.情境探究固體和液體的轉(zhuǎn)化2.熔化（1）定義：物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程叫熔化。如冰化成水。（2）固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律：①物質(zhì)在熔化過(guò)程中雖然繼續(xù)對(duì)它加熱，但溫度保持不變，如海波；②物質(zhì)在熔化過(guò)程中先變軟，后變稀，最后熔化為液態(tài)，且持續(xù)加熱，溫度一直升高，如石蠟。（3）水浴法加熱：在探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，利用熱水給加裝入試管中的海波和石蠟，這種方法叫水浴法。優(yōu)點(diǎn)：可以使物質(zhì)受熱均勻，還可以控制物質(zhì)溫度上升的速度。3.凝固（1）定義：物質(zhì)從液體變成固態(tài)的過(guò)程叫凝固。如熾熱的鐵水冷卻后變成各種零件。（2）液體凝固時(shí)溫度的變化規(guī)律：①物質(zhì)在凝固過(guò)程中，持續(xù)對(duì)外放熱，但溫度保持不變。②物質(zhì)在凝固過(guò)程中，由稀變軟，再變硬，不斷向外放熱，溫度持續(xù)降低。辨析比較：熔化、溶化和融化的區(qū)別1.熔化是指物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程，熔化時(shí)要吸熱，所以用火字旁“熔”。例如，給糖塊加熱，糖塊熔化成糖漿。2.溶化是指固態(tài)物質(zhì)在液體中分散開(kāi)來(lái)，最后變成液態(tài)的混合物的現(xiàn)象，要發(fā)生溶化必須有液體，所以用三點(diǎn)水旁“溶”。例如，食鹽溶于水，形成鹽水。3.融化特指冰、雪、霜等受熱后化成水，多用于文學(xué)作品中。4.物理學(xué)中，在解釋有關(guān)物理現(xiàn)象，涉及填寫物態(tài)變化時(shí)，只能用熔化。【典例2】在探究冰熔化時(shí)溫度隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，將裝有少量碎冰的試管放入裝有適量水的燒杯中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)組裝下列實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，其合理的先、后順序是（填序號(hào)）；①試管、溫度計(jì)

②石棉網(wǎng)

③裝水的燒杯

④酒精燈(2)將裝有碎冰的試管放入水中加熱，而不是用酒精燈直接對(duì)試管加熱，這樣做不但能使試管受熱均勻，而且碎冰的溫度上升速度較（選填“快”或“慢”），便于及時(shí)記錄各個(gè)時(shí)刻的溫度；(3)觀察圖乙，溫度計(jì)的示數(shù)為℃；(4)某同學(xué)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)繪制了溫度隨時(shí)間變化的圖像（如圖丙所示），由圖像可知：凝固點(diǎn)是℃，冰的融化過(guò)程經(jīng)歷了分鐘，第4min時(shí)，該物質(zhì)處于狀態(tài)；(5)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，可得出的探究結(jié)論是：冰熔化時(shí)，繼續(xù)吸熱，保持不變。【答案】(1)④②③① (2)慢 (3)2 (4)03固液共存 (5)溫度【詳解】（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要用酒精燈的外焰加熱，需要先確定石棉網(wǎng)的位置，因此應(yīng)該選擇自下而上的順序組裝，其合理的先、后順序是④②③①。（2）使用水浴法給碎冰進(jìn)行加熱的好處是，碎冰受熱均勻，且溫度升高速度比直接用酒精燈加熱時(shí)的慢，便于及時(shí)記錄各個(gè)時(shí)刻碎冰的溫度。（3）圖乙可知，溫度計(jì)的液面在零下，溫度計(jì)的分度值是1℃，因此溫度計(jì)的示數(shù)為2℃。（4）[1][2][3]由圖丙可知，自第2至5分鐘，冰熔化過(guò)程中溫度保持不變，此時(shí)溫度為0℃，可知冰是晶體，熔化了3分鐘，且該物質(zhì)的凝固點(diǎn)是0℃，第4分鐘時(shí)冰在熔化過(guò)程中，處于固液共存狀態(tài)。（5）通過(guò)分析圖像，在冰熔化的階段，盡管冰一直在吸收熱量，但是溫度始終保持在0℃，可得出的探究結(jié)論是：冰熔化時(shí)，繼續(xù)吸熱，但是溫度保持不變。水浴法水浴法是一種能給物體均勻、間接地加熱，并能控制溫度上升速度的好方法。如海波的熔化溫度是48℃，而酒精燈火焰的溫度高達(dá)幾百攝氏度，如果用酒精燈直接給海波加熱，由于海波不能均勻受熱，將難以觀察到其熔化過(guò)程中溫度不變的過(guò)程。而把試管放入盛水的燒杯中，用酒精燈對(duì)燒杯加熱，通過(guò)燒杯中的水緩慢、均勻加熱試管時(shí)，試管內(nèi)的海波均勻受熱，緩慢升溫，從而能夠有充分的時(shí)間觀察現(xiàn)象、測(cè)量溫度，最終得出結(jié)論。探究三、熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)1.晶體和非晶體（1）固體的分類：晶體和非晶體。（2）晶體：熔化（或凝固）時(shí)，有固定的溫度。如冰、萘、石英、明礬、海波、食鹽、各種金屬等。（3）非晶體：熔化（或凝固）時(shí)，沒(méi)有固定的溫度。如松香、玻璃、瀝青、橡膠、塑料、石蠟、蜂蠟等。（4）物質(zhì)熔化和凝固溫度變化圖像2.熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)：（1）熔點(diǎn)：晶體熔化時(shí)的溫度叫熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有確定的熔點(diǎn)。（2）凝固點(diǎn)：液體凝固成晶體時(shí)的溫度叫做凝固點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的凝固點(diǎn)。3.一些常見(jiàn)晶體的熔點(diǎn)一些晶體的熔點(diǎn)(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)晶體熔點(diǎn)/℃晶體熔點(diǎn)/℃鎢3410海波48鐵1538冰0銅1083固態(tài)水銀39金1064固態(tài)酒精117鉛328固態(tài)氮210錫232固態(tài)氧218固態(tài)碘114固態(tài)氫259萘80.5固態(tài)氦272【典例3】根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷，下列說(shuō)法中正確的是（）物質(zhì)水銀金銅鋼純鐵鎢熔點(diǎn)/℃3910641083151515353410沸點(diǎn)/℃3572807256727502750—A．金塊掉入鋼水中不會(huì)熔化B．電燈泡里的燈絲常用鎢制成，是因?yàn)殒u的沸點(diǎn)高C．在40℃的環(huán)境里，水銀溫度計(jì)不能使用D．表中幾種金屬的沸點(diǎn)都可用水銀溫度計(jì)測(cè)得【答案】C【詳解】A．由題表中數(shù)據(jù)可知，鋼水的溫度高于金的熔點(diǎn)，所以金塊掉入鋼水中會(huì)熔化，故A錯(cuò)誤；B．電燈泡里的燈絲常用鎢制成，是因?yàn)殒u的熔點(diǎn)高，燈泡通電時(shí)間較長(zhǎng)燈絲也不會(huì)熔化，故B錯(cuò)誤；C．水銀熔/凝固點(diǎn)?39℃，在?40℃環(huán)境里水銀為固態(tài)故C正確；D．水銀的沸點(diǎn)是357℃，表中各種金屬的沸點(diǎn)都高于水銀的沸點(diǎn)，所以不能使用水銀溫度計(jì)來(lái)測(cè)量表中金屬的沸點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。故選C。探究四、熔化吸熱凝固放熱1.熔化吸熱（1）概述：固體在熔化過(guò)程中都要吸收熱量，常用于制冷。（2）實(shí)例：夏天吃雪糕感覺(jué)涼快，是因?yàn)檠└馊刍瘯r(shí)要吸收熱量。2.凝固放熱（1）概述：液體凝固時(shí)都要放出熱量，常用于保溫。（2）實(shí)例：冬天，北方地窖口放幾桶水，目的是水凝固放熱，使地窖中的蔬菜保存較長(zhǎng)時(shí)間；人們研制一種顆粒狀聚乙烯，摻進(jìn)墻或地板的水泥中，通過(guò)材料的熔化和凝固，使房間溫度保持在1540℃。3.晶體熔化和液體凝固成晶體的條件：4.晶體和非晶體在熔化（凝固）時(shí)的比較種類項(xiàng)目晶體（有規(guī)則的結(jié)構(gòu)、有固定的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)）非晶體（無(wú)規(guī)則的結(jié)構(gòu)，無(wú)固定的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)）熔化圖像性質(zhì)①固態(tài)，吸熱升溫；②固液共存，吸熱，溫度不變；③液態(tài)，吸熱升溫吸熱，溫度不斷升高，無(wú)固定的熔點(diǎn)凝固圖像性質(zhì)①液態(tài)，放熱降溫；②固液共存，放熱，溫度不變；③固態(tài)，放熱降溫放熱，溫度不斷下降，無(wú)固定的凝固點(diǎn)【典例4】如圖所示，圖甲是萘的熔化圖像，圖乙是塑料的凝固圖像。由圖像可知：塑料是（選填“晶體”或“非晶體”），甲圖中BC段萘溫度保持不變，此過(guò)程中（選填“需要”或“不需要”）吸熱，萘的熔化過(guò)程用了，萘在第時(shí)為狀態(tài)。【答案】非晶體需要5固液共存【詳解】[1]晶體有固定的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)，在熔化或凝固過(guò)程中溫度保持不變；非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)，在熔化或凝固過(guò)程中溫度不斷變化。從圖乙塑料的凝固圖像可以看出，塑料在凝固過(guò)程中溫度不斷降低，沒(méi)有固定的凝固溫度，所以塑料是非晶體。[2]甲圖中BC段萘溫度保持不變，這是萘的熔化過(guò)程。晶體在熔化過(guò)程中雖然溫度不變，但需要持續(xù)吸收熱量來(lái)完成從固態(tài)到液態(tài)的轉(zhuǎn)變，所以此過(guò)程需要吸熱。[3]萘從第5min開(kāi)始熔化（溫度開(kāi)始保持不變的時(shí)刻），到第10min熔化結(jié)束（溫度又開(kāi)始上升的時(shí)刻），熔化過(guò)程所用時(shí)間為。[4]萘在第5min到第10min處于熔化過(guò)程，第8min處于這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，所以萘在第8min時(shí)為固液共存狀態(tài)?！菊n堂總結(jié)】【課堂練習(xí)】1．常溫下酒精的特征是（）A．有固定的體積和形狀 B．有固定體積，沒(méi)有固定形狀C．沒(méi)有固定體積和形狀 D．沒(méi)有固定體積，有固定形狀【答案】B【詳解】固體有固定體積和形狀；液體有固定體積，沒(méi)有固定形狀；氣體沒(méi)有固定體積，沒(méi)有固定形狀；常溫下酒精是液體，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。2．如圖甲，用金屬鎵制成的“小人”在室溫為20℃時(shí)是固態(tài)，當(dāng)其達(dá)到某一溫度時(shí)，就會(huì)熔化。圖乙是其放在人手中熔化時(shí)的情景，由此可判斷（）A．鎵的熔點(diǎn)與手的溫度相同 B．金屬鎵可以用來(lái)制作戒指C．鎵熔化過(guò)程中，吸收熱量 D．鎵的熔點(diǎn)有可能是48℃【答案】C【詳解】A．鎵的熔點(diǎn)低于手的溫度才能從手吸收熱量，鎵才能熔化，所以鎵的熔點(diǎn)與手的溫度不可能相同，故A不符合題意；BD．手的溫度約37℃，但鎵放在手中卻能熔化，所以金屬鎵不可以用來(lái)制作戒指，且它的熔點(diǎn)低于手的溫度，不可能為48℃，故BD不符合題意；C．熔化吸熱，鎵熔化過(guò)程中，吸收熱量，故C符合題意。故選C。3．下列能反映晶體凝固時(shí)溫度隨時(shí)間變化的圖象是（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】A．由圖像可知，物質(zhì)不斷放出熱量，溫度不斷降低，符合非晶體的凝固特點(diǎn)，是非晶體的凝固圖象。故A不符合題意。B．由圖像可知，物質(zhì)不斷吸收熱量，溫度不斷升高，符合非晶體的熔化特點(diǎn)，是非晶體的熔化圖象，故B不符合題意。C．由圖像可知，物質(zhì)溫度降低到一定溫度，不斷放熱，溫度保持不變，符合晶體凝固特點(diǎn)，是晶體凝固的圖象，故C符合題意。D．由圖像可知，物質(zhì)吸收熱量，溫度升高到達(dá)一定溫度，不斷吸收熱量，溫度不變，符合晶體熔化特點(diǎn)，這是晶體的熔化圖象，故D不符合題意。故選C。4．如圖所示是海波的溫度隨時(shí)間變化的圖像，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．海波在段處于固態(tài) B．海波在段既不吸熱也不放熱C．海波在段處于液態(tài) D．海波的熔化溫度是48℃【答案】D【詳解】A．海波在AB段，是凝固前的降溫過(guò)程，處于液態(tài)，故A錯(cuò)誤；BC．圖中BC段是海波的凝固過(guò)程，海波凝固時(shí)放出熱量，在BC段為固液共存狀態(tài)，故BC錯(cuò)誤；D．由圖像可知，海波從第5min到第10min，溫度保持48℃不變，故海波為晶體，其凝固點(diǎn)為48℃，因同一種晶體的凝固點(diǎn)跟它的熔點(diǎn)相同，因此其熔點(diǎn)為48℃，故D正確。故選D。5．圖甲是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下某物質(zhì)的凝固圖像，可知其凝固過(guò)程經(jīng)歷了min，第25min時(shí)該物質(zhì)處于態(tài)。若將裝有冰水混合物的試管放入正在熔化的該物質(zhì)中（如圖乙），則試管內(nèi)冰的質(zhì)量將?！敬鸢浮?0固變大【詳解】[1][2]由圖甲可知，整個(gè)過(guò)程中溫度有下降的趨勢(shì)，所以是凝固圖像；又因?yàn)樵撐镔|(zhì)在凝固過(guò)程中溫度保持不變，所以該物質(zhì)是晶體；該物質(zhì)從10min開(kāi)始凝固，凝固點(diǎn)為2℃，到20min結(jié)束，可知其凝固過(guò)程經(jīng)歷了10min，所以第25min時(shí)該物質(zhì)處于固態(tài)。[3]冰水混合物的溫度是0℃，而該物質(zhì)熔化時(shí)的溫度是2℃；冰水混合物會(huì)向該物質(zhì)放熱，所以冰水混合物中的水達(dá)到凝固結(jié)冰的條件，冰水混合物中的冰會(huì)變多，冰的質(zhì)量將變大。6．冰，在我們的生活中隨處可見(jiàn)，它有多種用途。如：（1）夏天，如果我們要喝冰涼的飲料，往往會(huì)在飲料中加上幾個(gè)冰塊，而不是直接加冷水。一方面是因?yàn)楸鶋K的溫度更低，另一方面是因?yàn)楸鶋K熔化成水的過(guò)程中，從而使飲料的溫度下降得更多。（2）請(qǐng)?jiān)倥e出一個(gè)冰的應(yīng)用實(shí)例?！敬鸢浮课諢崃勘ｕr食物【詳解】（1）[1]冰塊放入飲料后由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，會(huì)熔化吸熱，使飲料的溫度降低。（2）[2]用來(lái)保鮮食物或者防暑降溫。7．用圖甲裝置探究“某物質(zhì)熔化規(guī)律”，圖乙是實(shí)驗(yàn)得到的該物質(zhì)熔化過(guò)程中溫度隨時(shí)間變化的圖象，該物質(zhì)屬于（選填“非晶體”或“晶體”）。該物質(zhì)的熔點(diǎn)是℃，第10min時(shí)，該物質(zhì)處于（選填“固態(tài)”“液態(tài)”或“固液共存態(tài)”）?！敬鸢浮烤w80固液共存態(tài)【詳解】[1][2]