PAGE1三、熔化和凝固（教學設計）年級八年級學科物理課時數(shù)1課時教師課題三、熔化和凝固教學目標物理觀念知道熔化和凝固的定義及條件；了解晶體與非晶體的區(qū)別，知道晶體和非晶體；知道熔化吸熱、凝固放熱?？茖W思維通過實驗數(shù)據(jù)繪制熔化凝固圖像，分析溫度隨時間變化的規(guī)律。歸納晶體熔化/凝固的特點，發(fā)展數(shù)形結合思維；對比非晶體的差異，培養(yǎng)歸納與對比能力?？茖W探究設計"探究海波與石蠟熔化特點"的實驗，規(guī)范使用實驗器材。準確記錄數(shù)據(jù)并繪制圖像，通過圖像總結晶體熔化過程的"平臺期"特征。分析實驗誤差，改進探究方案?？茖W態(tài)度與責任體會團隊合作在實驗中的重要性，養(yǎng)成嚴謹記錄數(shù)據(jù)的習慣。關注熔化和凝固在生活中的應用，認識物理與技術的聯(lián)系。形成尊重實驗證據(jù)、質疑反思的科學態(tài)度。教材分析本節(jié)是蘇科版八年級物理第四章"物態(tài)變化"的核心內容之一。學生已學習"溫度"和"汽化與液化"，本節(jié)以熔化和凝固為載體，深入探究物態(tài)變化的規(guī)律，為后續(xù)學習升華、凝華及熱力學奠定基礎。同時，熔化凝固圖像的分析首次系統(tǒng)引入物理圖像法，培養(yǎng)科學思維和數(shù)據(jù)處理能力，是初中物理實驗探究的重要環(huán)節(jié)。學情分析知識基礎：學生已掌握溫度測量、物態(tài)變化的宏觀概念，但對固液相變的微觀機制和定量規(guī)律缺乏認知。能力水平：初步具備實驗操作和記錄數(shù)據(jù)的能力，但分析圖像、總結規(guī)律的能力較弱，易混淆"熔化"與"溶解"等概念。認知特點：對實驗興趣濃厚，但抽象思維（如晶體結構）需結合直觀現(xiàn)象理解；易忽視熔化過程的"溫度平臺期"等關鍵細節(jié)。教學重點1．晶體熔化/凝固的特點；2．晶體、非晶體熔化凝固圖像的識別和分析。教學難點1．熔化凝固圖像的繪制與解讀；2．晶體熔化的特點和晶體熔化的的條件相關問題。教學過程教師活動學生活動導入新課【問題情境】長江是我國的第一大河。你可曾想過，這氣勢磅礴、奔騰萬里的滔滔巨流，其源頭竟是由各拉丹冬雪山冰雪消融的點點水滴匯集而成的！思考并回答問題學習新課一、熔化和凝固的特點物質從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)叫作熔化，從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)叫作凝固。（一）活動4.4探究熔化、凝固的特點【做一做】將溫度傳感器與計算機連接，設置好數(shù)據(jù)采集軟件。如圖所示，取適量碎冰放入試管中，插入溫度傳感器探頭，再將試管置于放有水的燒杯中。采集實驗數(shù)據(jù)并觀察計算機屏幕上顯示的冰熔化的溫度—時間圖像，同時觀察冰的狀態(tài)變化情況。將上述裝置中的碎冰換成碾碎的石蠟，并且用酒精燈對燒杯加熱，如圖所示，觀察計算機屏幕上顯示的石蠟熔化的溫度—時間圖像，同時觀察石蠟的狀態(tài)變化情況?！緦嶒灛F(xiàn)象】圖甲和圖乙分別為實驗中獲得的冰熔化時的溫度—時間圖像和石蠟熔化時的溫度—時間圖像?！窘涣髋c討論】（1）冰和石蠟熔化時，它們的溫度變化各有什么特點？（2）冰和石蠟在熔化過程中是否需要吸熱？【實驗結論】冰在熔化過程中，溫度不變，需要吸熱；石蠟在熔化過程中，溫度升高，需要吸熱。（二）晶體和非晶體1．晶體與熔點：有些固體（如冰）在熔化過程中盡管不斷吸熱，但溫度卻保持不變，即具有固定的熔化溫度，這類固體屬于晶體。溫度—時間圖像如圖所示。例如，冰、海波、食鹽、石英、萘、各種金屬等都屬于晶體。（2）非晶體2．非晶體：還有一些固體（如石蠟），它們在熔化過程中，只要不斷吸熱，溫度就會不斷升高，即沒有固定的熔化溫度，這類固體屬于非晶體，溫度—時間圖像如圖所示。例如，石蠟、松香、玻璃、瀝青等屬于非晶體。3．（1）熔點與凝固點：晶體熔化時的溫度叫作熔點。實驗研究表明：晶體熔化后再凝固時也有一定的凝固溫度，這個溫度叫作凝固點。（2）同種晶體的凝固點與熔點相同，非晶體沒有熔點也沒有凝固點。（3）晶體熔液在凝固時會放熱。（4）晶體熔化和凝固圖像：了解一些晶體的熔點（在標準大氣壓下）4．非晶體熔化、凝固時溫度的變化曲線（1）非晶體熔化時的特點：非晶體熔化過程中，隨著吸熱，溫度不斷地上升，沒有固定的熔化溫度，逐漸變軟、變粘、變稀、變成液態(tài)。（2）非晶體凝固時的特點：非晶體在凝固過程中，隨著放熱，溫度持續(xù)降低，也沒有一定的凝固溫度，狀態(tài)逐漸變粘、變稠、變硬，變成固態(tài)。（3）非晶體熔化和凝固圖像：（三）用常規(guī)器材探究冰和石蠟的熔化【實驗器材】海波、石蠟、鐵架臺、酒精燈、石棉網(wǎng)、燒杯、大試管、溫度計、攪拌器、水、火柴?！緦嶒炑b置】如圖所示，將海波放入內有溫度計的試管中，再把試管放入盛水的燒杯中。點燃酒精燈，經過一段時間后海波就會慢慢熔化。【進行實驗】（1）當溫度計的示數(shù)升至40℃左右時開始計時，每隔1min記錄一次數(shù)據(jù)，填入下表。（2）將海波換為石蠟，找出石蠟熔化時溫度的變化規(guī)律。【分析與論證】（1）畫出溫度—時間圖像以方格紙上的縱軸表示溫度，橫軸表示時間，將表中的數(shù)據(jù)分別在兩方格紙上描點，然后再將所有的點用平滑的曲線連起來，得到海波和石蠟溫度隨時間變化的圖像。海波熔化圖像石蠟熔化圖像（2）分析熔化過程①海波的熔化過程：海波吸收熱量，溫度逐漸上升，溫度達到48℃時開始熔化。熔化過程中繼續(xù)吸熱，溫度保持不變；熔化完，繼續(xù)吸熱升溫。②石蠟的熔化過程：吸收熱量溫度持續(xù)上升，在此過程中，石蠟由硬變軟變稀，最后熔化為液體?！尽緦嶒灲Y論】①物質在熔化過程中都要吸收熱量。②不同的物質在熔化過程中溫度的變化規(guī)律不同。有的物質（如海波）在熔化過程中雖然繼續(xù)吸熱，但溫度保持不變；有的物質（如石蠟）在熔化過程中先變軟，后變稀，最后熔化為液體，且隨著加熱時間的延續(xù)溫度逐漸升高。【例題1】小明同學在探究固體熔化的活動中，作出了如圖所示的圖象。（1）從圖象可知，這種固體是______（填“晶體”或“非晶體”），它的熔點是____。（2）1min時物質是____態(tài)、10min時物質是__________狀態(tài)，18min時物質是____態(tài)．【答案】晶體0℃固固液共存液【解析】（1）從圖象可知，在5～10min這段時間內，固體吸收熱量，溫度不變，屬于晶體，它的熔點是0℃。（2）1min時物質是固態(tài)，10min時物質是固液共存狀態(tài)，18min時物質是液態(tài)．【例題2】用圖像來描述物理現(xiàn)象，是物理中常用的方法之一，它簡單明了。從圖中讀出的物理信息錯誤的有（）A．甲是非晶體，熔化過程中吸熱，溫度逐漸升高B．乙是晶體，熔化過程中吸熱，但溫度不變C．乙物質在B時刻是固態(tài)，C時刻是固液共存狀態(tài)D．乙物質的熔點是210℃【答案】C【解析】A．甲圖象中，物質在熔化過程中溫度不斷升高，沒有固定熔點，是非晶體熔化圖象，熔化過程中吸熱升，A正確，不符題意；B．乙圖象中，物質在熔化過程中溫度保持不變，有固定的熔點，是晶體熔化圖象，熔化過程中吸熱，但溫度不變，B正確，不符題意；CD．乙圖象中，物質在BC段屬于熔化過程，處于固液共存態(tài)，物質在B時刻還沒有熔化，所以是固態(tài)，在C時刻剛熔化完，是液態(tài)，故C錯誤，符合題意；物質在熔化過程中溫度保持210℃不變，所以熔點為210℃，D正確，不符題意。故選C?！纠}3】下表列出了幾種晶體的熔點，判斷下列說法，錯誤的是（）A．在－268℃時，氫是固態(tài)B．白熾燈的燈絲用鎢制成，不容易熔化C．純金掉入鋼水中不會熔化D．水銀溫度計在－40℃時不能使用【答案】C【解析】A．固態(tài)氫的熔點是-259℃，-268℃低于-259℃，所以在-268℃時，氫是固態(tài)，故A正確；B．燈絲用鎢制成，是因為鎢的熔點高，燈絲不容易熔化，故B正確；C．鋼的熔點是1300℃，鋼水的溫度等于或高于1300℃，金的熔點是1064℃，金放在鋼水中，金能達到熔點，能從鋼水中吸收熱量，所以金在鋼水中一定熔化，故C錯誤；D．水銀的凝固點和熔點相等，所以水銀的凝固點是-39℃，低于-39℃時水銀是固態(tài)，不能根據(jù)液體熱脹冷縮原理工作，故在-40℃時不能使用，故D正確。所以選C?！纠}4】如圖所示為“探究冰和蠟熔化時溫度的變化規(guī)律”的實驗；（1）如圖甲所示，溫度計的玻璃泡要__________在固體粉末中，不要碰到試管底或試管壁；（2）若某時刻的示數(shù)如圖甲所示，則此時溫度計的讀數(shù)為______℃；（3）實驗裝置采用“水浴法”加熱的好處是____________；（4）如圖乙和丙所示，是小李繪制的冰和蠟的熔化圖像，則圖______是蠟的熔化圖像，判斷的依據(jù)是____________；（5）實驗中小李發(fā)現(xiàn)冰熔化時間短，不便于觀察熔化的現(xiàn)象，在不改變原來實驗裝置的情況下，請寫出一種延長冰熔化的方法：____________?！敬鸢浮咳拷]47使被加熱物質受熱均勻丙在熔化過程中溫度不斷升高，沒有熔點增加冰的質量或者移除酒精燈直接用熱水進行水浴法加熱【解析】（1）根據(jù)溫度使用注意事項可知，用溫度計測量固體粉末的溫度，則溫度計的玻璃泡要完全浸沒在固體粉末中，不要碰到試管底或試管壁。（2）常用液體溫度計是利用液體熱脹冷縮的原理制成的；由圖甲知，溫度計的分度值為1℃，示數(shù)為47℃。（3）采用水浴法加熱的好處是：液面以下水溫相同，避免局部受熱，使物質受熱均勻。（4）蠟是非晶體。非晶體在熔化過程中溫度不斷升高，圖丙；整個過程中溫度都在升高，沒有熔點，所以是非晶體的熔化圖像，則丙為蠟的熔化圖像。（5）實驗中小林同學發(fā)現(xiàn)冰熔化時間短，不便于觀察熔化時的現(xiàn)象，可以增加冰的質量或者移除酒精燈直接用熱水進行水浴法加熱，來延長加熱時間。觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)觀察分析數(shù)字化實驗裝置生成的圖像自主學習了解晶體和非晶體了解熔點和凝固點，晶體和非晶體的區(qū)別了解傳統(tǒng)使用方案認識晶和非晶體熔化圖像的區(qū)別練習例題練習例題，鞏固所學學習新課二、熔化、凝固的應用（一）熔化和凝固應用實例1．冷凍保鮮食品、冷敷：如圖所示，超市用冰來冷凍保鮮食品，病人受傷部位可以用冰袋來冷敷。都是利用了冰熔化時吸熱的特點。2．糖塑、制成玻璃制品：熔化的麥芽糖被手工藝人塑造成千姿百態(tài)的造型，工廠將玻璃加熱到熔融狀態(tài)，然后用它制作各種玻璃制品。3．飲料加冰塊：夏天我們要喝冰涼的飲料，往往會在飲料中加上一些冰塊，并不是直接加冷水。這是因為冰塊的溫度更低，冰塊熔化成水的過程中要吸收熱量，從而使飲料的溫度下降的更多。4．菜窖里放水：北方的冬天氣溫低，在菜窖里放幾桶水利用水凝固時放熱，使菜窖內溫度不致于太低，菜不致于凍壞。（二）熔化和凝固對生產和生活造成的不利影響1．熔化的不利影響：俗話講“下雪不冷化雪冷”，其中的“化雪冷”就包含了熔化吸熱的道理?；┦侨刍^程，從周圍的空氣吸熱，導致空氣溫度降低，人們感到寒冷．要多穿衣服防止感冒；北方草原下雪融化時使氣溫降得很低，會把羔羊給凍死，要做好防寒工作。2．凝固的不利影響：北方的冬天，汽車發(fā)動機的散熱器里的水在夜晚的時候凝固，容易脹破散熱器等。解決辦法：要加防凍液。鋼廠里澆鑄鋼錠，鋼鐵熔液凝固放熱，容易燙人或使機械受損，解決辦法是：工人穿厚衣服或用水來冷卻。（三）生活·物理·社會——我國古代的冶煉技術冶煉技術反映了社會生產力的水平。我國古代的冶煉技術曾走在世界的前列。早在商周時期，我們的祖先就已經熟練掌握了青銅鑄造技術。他們通過控制銅、錫、鉛等金屬的比例，熔煉成各種性能的青銅合金，鑄成各種農具、兵器、樂器和祭禮器等。春秋戰(zhàn)國時期，我國發(fā)明了生鐵冶煉技術，這比歐洲要早約2000年。生鐵是在1150~1300℃的高溫下冶煉出來的，質地比較硬且可鑄性強。生鐵冶煉技術的進步推動了鐵質農具的廣泛應用，出現(xiàn)了鐵犁牛耕的生產方式，推動了生產力的發(fā)展和井田制的解體，促進了農業(yè)、手工業(yè)、土木建筑業(yè)的迅速發(fā)展。隨著生鐵冶煉技術的發(fā)展，各種煉鋼技術也應運而生。例如，在南北朝時期普遍使用的灌鋼法，它利用“生鐵碳高、熟鐵碳低”的特點，將生鐵和熟鐵按比例混合熔煉以改變碳含量，從而生產出硬度高、性能好的鋼。這項技術的發(fā)明為世界冶煉技術的發(fā)展作出了貢獻?！纠}5】冬天雨雪過后，停在戶外的汽車的前窗玻璃上常會結有一層冰．要想除去這些冰，下列做法中不可采用的是（）A．噴灑鹽溶液 B．用硬的紙質物體直接清除C．啟動車子，打開熱風，吹車前窗玻 D．將少量沸水灑在車前窗玻璃上【答案】C【解析】A、噴灑鹽溶液，可以降低冰的熔點（水的凝固點），從而達到熔化的目的．故A做法可采用；B、用硬的紙質物體直接清除可以除去一些冰或雪，故B做法可采用；C、啟動車子，打開熱風，吹車前窗玻璃可使冰吸熱熔化，達到除冰目的，C做法可采用；D、將少量沸水灑在車前窗玻璃，因水的溫度很高，會使冰和玻璃迅速吸熱，因膨脹會引起對物體的破壞，且熱水流下后，表面的水分會迅速降溫，又重新凝固，故D做法不可采用．故選D?！纠}6】如圖所示為一種夏季使用的汽車冰涼座墊，它通過生物冰快速激發(fā)成型技術研制而成。座墊內物質通常情況下為固態(tài)，人坐上去時，座墊內物質就會慢慢轉變?yōu)橐簯B(tài)，但溫度保持不變，此過程可持續(xù)數(shù)小時，人坐在上面會感覺涼爽。下列有關分析錯誤的是（）A．座墊內物質是晶體 B．座墊內物質熔點高于人體溫度C．人坐上去時座墊內物質吸收熱量 D．人坐上去時座墊內物質發(fā)生了熔化現(xiàn)象【答案】B【解析】A．座墊內物質就會慢慢轉變?yōu)橐簯B(tài)，但溫度保持不變，是晶體熔化的特征，所以座墊內物質是晶體，故A正確；B．坐墊內物質能從人身體吸熱熔化，說明人體溫度高于該物質的熔點，即座墊內物質熔點低于人體溫度，故B錯誤；C．熔化過程需要吸熱，是坐墊內的物質從人的身體吸熱，故C正確；D．人坐上坐墊，坐墊內的物質從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，是熔化過程，故D正確。故選B。聯(lián)系實際，了解熔化和凝固的實際應用聯(lián)系實際，了解熔化和凝固的不利影響閱讀教材，自主學習練習例題練習例題課堂練習1．如圖所示，小鵬在收到的快遞海鮮包裝中發(fā)現(xiàn)裝有冰袋，冰袋在海鮮運輸中所起到的作用是（A）A．熔化吸熱 B．凝固放熱 C．汽化吸熱 D．升華吸熱2．如圖所示是物質在熔化時溫度隨時間變化的圖像。下列從圖像中獲得的信息不正確的是（C）A．這種物質是晶體，其熔點為48℃ B．在BC段物質處于固液共存狀態(tài)C．在BC段物質不吸收熱量，溫度不變 D．第10min后物質處于液態(tài)3．根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，下列說法正確的是（D）A．-110℃的酒精是固態(tài) B．不可以將銅塊放到鐵制容器中熔化C．放在0℃的房間中的水會凝固結冰 D．在-20℃的地區(qū)，能用水銀溫度計測氣溫4．（2023·北京·中考真題）將某種金屬制成的勺放入15℃的水中，金屬勺沒有熔化；將該金屬勺放入45℃的水中，發(fā)現(xiàn)金屬勺逐漸熔化。該金屬的熔點可能是（B）A．10℃ B．30℃ C．50℃ D．60℃5．“三星堆遺址”的再發(fā)掘為研究中華文明“多元一體”起源提供了有力實證，在發(fā)掘過程中，考古隊員首次使用3D打印技術制造了如圖所示的銅尊保護硅膠對其進行保護，3D打印技術就是在高能激光的作用下，硅膠粉會吸收（選填“吸收”或“放出”）熱量熔化（填物態(tài)變化名稱