《熔化和凝固》教案教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：知識目標(biāo)：知道不同固體熔化和凝固的規(guī)律，知道晶體和非晶體的區(qū)別。能力目標(biāo)：通過觀察海波和石蠟熔化過程溫度隨時間變化的實驗，著重培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析和解決問題的能力；通過觀察對比海波和石蠟的熔化過程的實驗，使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，得出不同固體熔化過程溫度隨時間變化的規(guī)律，知道晶體和非晶體的區(qū)別，培養(yǎng)學(xué)生實驗探究，總結(jié)歸納的能力。情感目標(biāo)：通過熔化和凝固在生活中的應(yīng)用實例，讓學(xué)生體會物理是有趣的、有用的，物理就在我們身邊。教學(xué)重點：晶體熔化和凝固的規(guī)律；晶體和非晶體的區(qū)別。教學(xué)難點：探究“固體熔化過程溫度隨時間變化規(guī)律”的實驗。教學(xué)過程時間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動引入生活中，我們有這樣的體驗，冬天，一夜之間，城市變成了冰清玉潔的世界。落光了葉子的樹枝上，掛滿了毛茸茸亮晶晶的冰花，微風(fēng)吹來，不時有冰晶飄下，美不勝收。自然界中，這樣的美景還有很多。比如：縹緲的山霧，清新的雨水晶瑩剔透的露珠，精彩絕倫的冰花，真可謂千姿百態(tài)。這變化多端的形態(tài)里蘊(yùn)含著變化多端的物理過程。今天就讓我們一起來探尋這些美麗景物中神奇的物理知識吧！一、物態(tài)變化【問】同學(xué)們先來想一想：自然界的物質(zhì)通常有幾種狀態(tài)？關(guān)于物態(tài)變化你了解多少？（停頓2秒）【答】同學(xué)們說的很好。自然界中最為常見的物質(zhì)狀態(tài)有三種：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。我們以水的三態(tài)來舉例，天熱時，從冰柜中拿出的冰，一會兒就變成了水，再過一段時間水干了，變成看不見的水蒸氣，跑的無影無蹤。隨著溫度改變，物質(zhì)從一種狀態(tài)變成另一種狀態(tài)，就稱為物態(tài)變化。這節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)物質(zhì)在固態(tài)和液態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化，即：熔化和凝固。二、熔化和凝固環(huán)節(jié)一：什么是熔化呢？物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過程叫做熔化。比如：冰變成水，點燃的蠟燭熔化成了蠟油，巧克力受熱就會熔化等。將上述過程反過來，物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)的過程就是凝固。如：冬天，水凝固成冰，滴下的蠟油又會凝固成蠟，從火山口噴出的巖漿，冷卻后就會凝固。環(huán)節(jié)二：現(xiàn)在，請同學(xué)們從生活經(jīng)驗出發(fā)，思考如下兩個問題，并嘗試著說出你的猜想?！締枴吭谑裁辞闆r下物質(zhì)會熔化和凝固呢？不同的物質(zhì)熔化和凝固的規(guī)律相同嗎？你的想法是什么呢？【答】現(xiàn)在我把大家的想法匯總一下。先以熔化為例：同學(xué)們結(jié)合生活經(jīng)驗做出了猜想：將冰塊握在溫暖的手里，冰塊從手中吸熱，一會兒就開始熔化了。將巧克力握在溫暖的手里，巧克力一會也變軟變稀了?？梢姡瑢腆w物質(zhì)加熱，固體會熔化，同時溫度升高。但是，也有同學(xué)提出，冰和巧克力熔化時，巧克力受熱先變軟后再變稀，但冰熔化成水，沒有變軟的過程。所以，它們在熔化過程中，其狀態(tài)隨溫度變化的規(guī)律可能不一樣”。環(huán)節(jié)三：要研究以上兩個問題，我們就要對至少兩種不同固體物質(zhì)的熔化過程進(jìn)行觀察。這節(jié)課我們選海波和石蠟為代表進(jìn)行實驗。首先我們來觀察海波的熔化過程。海波：學(xué)名硫代硫酸鈉，又名大蘇打。是一種常見的硫代硫酸鹽，可以用來去除水中的氯氣也可以用來治療皮膚病。下面我們一起來思考以下問題：（1）需要哪些器材？如何給海波加熱？（2）操作中要注意什么？觀察什么？記錄什么？（3）結(jié)論是什么？因為要探究海波熔化時溫度隨時間的變化，首先需要溫度計和秒表。因為要探究海波熔化時溫度隨時間的變化，首先需要溫度計和秒表。接著考慮如何對海波加熱。海波是固體，如果采用酒精燈直接加熱會存在受熱不均勻的問題。所以在這個實驗中我們采用“水浴法“對固體物質(zhì)進(jìn)行加熱。如圖所示，將海波放入試管中，溫度計插入海波中，注意溫度計的玻璃泡要全部浸入海波中，并且不觸底不觸壁。試管放在盛水的燒杯中，用酒精燈對燒杯和水進(jìn)行加熱，水再對試管和海波進(jìn)行加熱，這樣海波上下受熱會更均勻，而且水浴法加熱時間比較長，方便我們觀察和記錄。然后，按照如圖所示裝置，從下往上依次組裝，調(diào)節(jié)好后，就可以開始實驗。因為實驗中我們需要記錄加熱時間和海波對應(yīng)的溫度，同時還需要觀察記錄海波的狀態(tài)，所以，我們設(shè)計了這樣的實驗記錄表格，如圖。實驗中，我們每隔1分鐘記錄一次溫度值。請同學(xué)們仔細(xì)觀察海波的物態(tài)變化以及溫度計的示數(shù)變化，并記錄在表格中。下面我們開始實驗。（播放視頻）我們從海波溫度到達(dá)40攝氏度時開始計時，每分鐘記錄一次溫度值。可以看到，隨著加熱時間增長,海波的溫度逐漸升高，此時海波為固態(tài)。繼續(xù)加熱，到達(dá)48攝氏度后海波已經(jīng)有一部分熔化成了液態(tài)，一部分仍為固態(tài)，我們把這種狀態(tài)稱為固液混合或固液共存態(tài)。持續(xù)加熱，同學(xué)們可以看到，試管中的固態(tài)海波不斷減少，液態(tài)海波不斷增加，但溫度一直保持48℃不變，直到完全變?yōu)橐簯B(tài)。在隨后的加熱過程中，海波的溫度又明顯的呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。上升到54攝氏度我們停止實驗?！締枴课覀儗倓傆^察到的現(xiàn)象進(jìn)行匯總，并記錄在表格中。實驗現(xiàn)象，和你想的一樣嗎？【答】對，我們發(fā)現(xiàn)，雖然海波一直在吸熱，但它的溫度并不像我們想的那樣，一直升高，而是在一段時間內(nèi)保持溫度不變，海波的固液共存狀態(tài)正好與這段時間相對應(yīng)。這是怎么回事呢？我們再來看看，海波的溫度在48℃時，不同時間點的照片。通過這三張圖片對比，我們可以清楚的看到，試管中出現(xiàn)了液態(tài)的海波，而且液態(tài)海波越來越多，固態(tài)海波越來越少。原來，海波在這段過程中，吸收熱量，溫度不變，發(fā)生變化的是它的物態(tài)，它在這個過程中從固態(tài)變成了液態(tài)。這個過程正是海波的熔化過程。【問】那么，能否用一種更簡單直觀的方式來表示海波溫度隨時間的變化規(guī)律呢？（停頓兩秒）【答】特別好！有同學(xué)提出，可以像地理上的“全年氣溫變化曲線圖”一樣，畫圖表示。我們用縱軸表示溫度,標(biāo)出溫度的數(shù)值，用橫軸表示時間，根據(jù)表中各個時刻的溫度值在坐標(biāo)紙上描點，然后將這些點用平滑曲線連接,便得到了海波熔化時溫度隨時間變化的圖像，如圖所示。通過圖像：我們可以發(fā)現(xiàn)，海波的溫度變化過程可以分為三個階段。AB段：海波為固態(tài)；吸收熱量，溫度升高，直到溫度為48攝氏度。BC段：海波開始熔化，為固液共存態(tài)；整個過程中，吸收熱量，但溫度不變。直到全部熔化為液態(tài)。CD段：海波為液態(tài)，吸收熱量，溫度持續(xù)上升?？磥恚瑢τ诤２▉碚f：48攝氏度是一個特殊的溫度，在這個溫度下，海波才會熔化。那么，是不是所有的固體，在熔化的過程中，都有這樣一個特殊溫度呢？帶著這樣的疑問，我們一起來看一看，石蠟的熔化過程。環(huán)節(jié)四：石蠟，是石油加工產(chǎn)品的一種。其廣泛應(yīng)用于家具拋光，地板增亮，家具防水等等。熔化石蠟所用的器材和前面實驗相同，研究方法也是一樣的。下面下面我們就通過實驗，研究石蠟的熔化特點，請同學(xué)們像剛才一樣，設(shè)計好實驗記錄表格，做好實驗過程中的觀察和記錄?！保úシ乓曨l）可以看到石蠟在40攝氏度左右開始熔化，之前一直為固態(tài)，隨著加熱時間增長，試管外側(cè)的石蠟最先受熱已經(jīng)變成了液態(tài)，慢慢的中間的石蠟也開始熔化，先變軟，再變稀，最后全部融化成液態(tài)。這一過程中石蠟的溫度一直上升，直到58度停止收集數(shù)據(jù)。將剛才的實驗數(shù)據(jù)匯總，記錄在表格中。同時做出石蠟熔化過程中，溫度隨時間變化的曲線。發(fā)現(xiàn)，整個過程中石蠟的溫度持續(xù)升高，并沒有溫度不變的過程。三、熔點和凝固點環(huán)節(jié)一：科學(xué)家們經(jīng)過大量的實驗發(fā)現(xiàn)：確實有很多固體，和海波類似，存在這樣一個確定的熔化溫度，在此溫度下，雖然不斷的吸熱，但溫度不變。例如：萘，當(dāng)我們對它進(jìn)行加熱時，發(fā)現(xiàn)它熔化時，溫度保持80.5攝氏度不變。冰也是一樣的，它吸收熱量，從冰變成水時，溫度會保持0攝氏度不變。還有一部分固體，和石蠟的熔化特點類似。比如松香，給松香加熱時，松香也是先變軟再變稀，直到全部熔化為液態(tài)，溫度持續(xù)上升。我們把這些固體熔化過程中溫度隨時間變化的圖像放在一起，便可以根據(jù)他們的熔化特定對其進(jìn)行分類。一種是像海波這樣的，熔化過程中有自己確定的熔化溫度，我們稱為晶體。并將這個確定的熔化溫度叫做熔點。另一類是像石蠟這樣的，熔化過程中沒有自己確定的熔化溫度，吸收熱量，溫度持續(xù)上升的，叫非晶體。常見的晶體有：冰、海波、石英、水晶、食鹽、奈、各種金屬等。另一類是像石蠟這樣的，熔化過程中沒有自己確定的熔化溫度，吸收熱量，溫度持續(xù)上升的，叫非晶體。常見的非晶體有：松香、石蠟、蜂蠟、瀝青、玻璃等?，F(xiàn)在我們明白了，不同固體的熔化規(guī)律可能不相同。非晶體的熔化規(guī)律和我們的猜想是一致的。吸收熱量，溫度上升。而晶體在熔化過程中，吸收熱量，但溫度不變，這個過程中，它處于固液共存狀態(tài)，直到海波全部熔化。下面我們結(jié)合海波的熔化圖像進(jìn)一步思考：海波在如果在B點時如果我們撤去酒精燈，海波還能繼續(xù)熔化嗎？是的，不可以，因為沒有了酒精燈加熱，海波不能持續(xù)吸收熱量。所以晶體熔化的條件是，溫度達(dá)到熔點，持續(xù)吸熱，兩個條件都滿足海波才可以。環(huán)節(jié)二：【問】對物體加熱，物體會熔化，那么如何使液體凝固成固體呢？（空2秒）【答】對！使物體向外放熱，也就是對物體進(jìn)行冷卻。所以要想使液態(tài)海波凝固，我們可以將其從水中取出，放在空氣中。那么，海波和石蠟?zāi)虝r，溫度隨時間變化的規(guī)律相同嗎？你怎么想的呢？（停2秒）同學(xué)們分析的很到位！凝固和熔化應(yīng)該是相反的過程，所以，我們推測，海波在凝固的過程中應(yīng)該也像熔化一樣有確定的凝固溫度。而石蠟在凝固的過程中，溫度應(yīng)該持續(xù)降低。這是老師利用在海波和石蠟?zāi)踢^程中采集到的實驗數(shù)據(jù)做出的海波和石蠟的凝固圖像，甲圖是海波的凝固過程，乙圖是石蠟的凝固過程?？梢钥吹胶２ㄓ写_定的凝固溫度，而石蠟沒有確定的凝固溫度。和大家的猜想是一樣的。進(jìn)一步分析海波的凝固圖像，我們清晰的看到：海波凝固也分為三個階段，第一階段為液態(tài)，對外放熱，溫度降低，直到溫度為48攝氏度。第二階段應(yīng)該為固液固液共存態(tài)，在這個過程中，海波溫度保持不變，直到完全凝固成固態(tài)。第三階段，海波為固態(tài)，溫度持續(xù)降低。需要特別注意的是：海波在凝固時溫度仍然為48℃，我們把這個溫度叫做海波的凝固點。而石蠟在凝固的過程中溫度始終在降低。環(huán)節(jié)三：下面我們將海波熔化和凝固的圖像放在一起來看，你能發(fā)現(xiàn)什么呢？（空2秒）從圖像中很容易海波熔化和凝固時的溫度都是48℃，也就是說同種晶體，其熔點和凝固點是相同的。比如：冰的熔點是0℃，也就是說冰在0℃時又熔化成水，水在0℃時，凝固成冰；如果現(xiàn)在把正在凝固的0℃的水放在0℃的房間里，能否繼續(xù)凝固呢？對！顯然不可以。因為水的溫度和室溫相同的話，就不會對外散熱，水也就不可以繼續(xù)凝固了，當(dāng)然，它也不會熔化成水。因此，晶體凝固的條件是：達(dá)到凝固點，持續(xù)放熱。晶體凝固的條件：達(dá)到凝固點，持續(xù)放熱。環(huán)節(jié)四：下面我們就來看看各種不同物質(zhì)的熔點和凝固點。觀察熔點表，可以看出，在表中，按照從高到低的順序，分別列出了一些晶體的熔點。這些物質(zhì)在常溫下的物態(tài)有所不同，例如鎢、鐵等，是固體；水銀、酒精等，是液體；而氧、氫等是氣體”。下面請同學(xué)們結(jié)合熔點表來思考兩個問題。1.能否用鋁做容器來熔化鐵塊呢？顯然是不行的！根據(jù)熔點表可知：鐵的熔點是1535℃，鋁的熔點是660℃。鐵的熔點更高，如果用鋁鍋熔化鐵塊的話，鋁鍋已經(jīng)熔化了，鐵塊卻還是固體。再來看問題2.我國黑龍江北部一月份的最低氣溫可達(dá)-52.3℃，在該地區(qū)測氣溫應(yīng)該用酒精溫度計還是水銀溫度計呢？同學(xué)們能不能解答這樣的問題呢？（空2秒）這里有兩個溫度值，零下30攝氏度，和零下52.3攝氏度。該選用那只溫度計呢？我們再來看一看熔點表。通過表格我們知道固態(tài)水銀的熔點是-39攝氏度，也就是說水銀的溫度如果到了-39攝氏度以下就會凝固成固態(tài)水銀，溫度計無法使用。而酒精的溫度降低到零下117℃時，才會凝固，所以用酒精溫度計可以測量當(dāng)?shù)氐臏囟取－h(huán)節(jié)五：生活中與熔化和凝固有關(guān)的現(xiàn)象還有很多?，F(xiàn)在就請同學(xué)們嘗試解釋一下以下兩種現(xiàn)象的原因。問題1：夏天，我們喝飲料，往往會在飲料中加上幾個冰塊，為什么不是直接放入冷水？同學(xué)們分析的很到位！這樣做，一方面是因為冰塊溫度更低，另一方面是因為冰塊在熔化成水的過程中吸熱，從而使飲料的溫度下降的更多。問題2：在北方的冬天，為了能夠很好的保存蔬菜，人們通常會在菜窖里放幾缸水，這樣做的目的是什么？對！這樣做，可以利用水結(jié)冰時，放出的熱，使窖內(nèi)的溫度不會太低，防止蔬菜被凍壞。這就是熔化和凝固在實際生活中的應(yīng)用。同學(xué)們，這節(jié)課的主要內(nèi)容也就是這些。四、小結(jié)下面我們對這節(jié)課內(nèi)容進(jìn)行簡單小結(jié)。這節(jié)課我們重點學(xué)習(xí)了兩種物態(tài)變化，熔化和凝固。物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)叫熔化，熔化過程吸收熱量。由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)叫凝固。凝固過程放出熱量。根據(jù)不同固體熔化時溫度的變化情況，我們將固體分為晶體和非晶體。他們在熔化時的主要區(qū)別是：晶體有熔點，非晶體沒有熔點。晶體在熔化過程中溫度不變，非晶體在熔化時溫度持續(xù)升高。并且知道同種晶體的熔點和凝固點是相同的。然后我們又討論了晶體熔化的條件：溫度達(dá)到熔點，并且持續(xù)吸熱。兩者缺一不可。最后通過實例，進(jìn)一步了解了，熔化吸熱，凝固放熱在生活中的應(yīng)用。五、作業(yè)今天的作業(yè)：基礎(chǔ)性作業(yè)：完成“學(xué)生資源”中的課后練習(xí)。拓展性作業(yè)：閱讀文章“融雪劑”，了解融雪劑的基本原理和危害。找出3到5個生活中利用熔化和凝固的實例。今天我們就學(xué)習(xí)到這里，同學(xué)們，再見。課后·知能演練一、基礎(chǔ)鞏固1.下列過程屬于物態(tài)變化的是()A.早上打掃衛(wèi)生時塵土飛揚(yáng) B.上課時寫字的粉筆越來越少C.中午陽光下的積雪慢慢化成水 D.課間時窗戶玻璃被打碎2.松香在熔化過程中會()A.放熱,溫度不斷降低 B.吸熱,溫度不斷升高C.吸熱,溫度不變 D.放熱,溫度不變3.(2023·北京中考)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()A.10℃ B.30℃ C.50℃ D.60℃4.右圖是某物質(zhì)溫度隨時間變化的圖像,已知該物質(zhì)在第4min時是液態(tài)。下列說法正確的是()A.該圖是某晶體的熔化圖像B.該圖是某非晶體的熔化圖像C.該物質(zhì)在第12min時不吸熱不放熱D.該物質(zhì)的凝固點為80℃5.3D打印技術(shù)在制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用,它的主要原理是在高能激光的作用下鈦合金粉末會________(選填“吸收”或“放出”)熱量,________________(填物態(tài)變化名稱)成液態(tài),然后冷卻成型。

6.(1)夏天,如果我們要喝冰涼的飲料,往往會在飲料中加上幾個冰塊,而不是直接加冷水。一方面是因為冰塊的溫度更低,另一方面是因為冰塊熔化成水的過程中________,從而使飲料的溫度下降得更多。

(2)神舟十三號的航天員王亞平在“太空冰雪實驗”中,用沾了結(jié)晶核的毛根觸碰過飽和乙酸鈉溶液形成的液體球,液體球迅速變成“冰球”,用手摸上去,發(fā)現(xiàn)“冰球”竟然熱乎乎的。這其中的原因與北方冬季儲菜地窖中放置幾桶水是一樣的,當(dāng)氣溫較低時,地窖中的水________(填物態(tài)變化)而________(選填“吸熱”或“放熱”)。

二、能力提升7.(多選)下圖是甲、乙兩物質(zhì)熔化時溫度隨時間變化的圖像,下列說法正確的是()A.甲是非晶體,乙是晶體B.甲在第6min時處于固液共存的狀態(tài)C.甲的熔點是48℃,乙沒有固定的熔化溫度D.在第4min到第8min內(nèi),甲沒有吸熱,乙繼續(xù)吸熱8.根據(jù)表中所列出的幾種物質(zhì)的熔點,下列說法正確的是()物質(zhì)名稱固態(tài)水銀金銅鋼固態(tài)氫熔點/℃-39106410831515-259A.鋼放在銅水中一定會熔化B.在-260℃時,氫是液態(tài)C.純金掉入鋼水中不會熔化D.水銀溫度計在低于-40℃時不能使用三、思維拓展9.雪災(zāi)給生活、生產(chǎn)帶來很多困難。小明看到搶險隊員在冰雪覆蓋的道路上撒大量的鹽,他產(chǎn)生了疑問:含鹽的冰熔化跟純凈的冰熔化時特點有何不同?為此,他進(jìn)行了下列探究過程:他用同樣多的純水、淡鹽水、濃鹽水制得純冰、淡鹽冰、濃鹽冰,然后將這些冰弄碎放入試管中,在冰塊中插入溫度計,每隔0.5min記錄一次溫度計的示數(shù),同時觀察試管中冰塊狀態(tài)的變化。 甲乙丙(1)在選擇冰塊吸熱方式時有如圖甲所示的兩種方法,你認(rèn)為適宜的方法是(選填“A”或“B”),實驗時應(yīng)選擇顆粒________(選填“較大”或“較小”)的冰塊。

(2)某一時刻觀察到溫度計的示數(shù)如圖乙所示,該溫度值是________________℃。

(3)在相同條件下測量三者的溫度變化,得到三條溫度隨時間的變化曲線(純冰對應(yīng)曲線①、淡鹽冰對應(yīng)曲線②、濃鹽冰對應(yīng)曲線③),根據(jù)圖丙可知:A.晶體熔化時的特點:吸收熱量,溫度________(選填“升高”“降低”或“不變”)。實驗中淡鹽冰的熔點是________℃,對應(yīng)淡鹽水的凝固點是________℃。

B.在水中加鹽,可以________(選填“提高”或“降低”)鹽水的凝固點。

C.在冰雪覆蓋的道路上撒鹽,可使冰雪更________(選填“難”或“易”)熔化?！菊n后·知能演練】1.C解析:塵土飛揚(yáng),是物體的機(jī)械運(yùn)動,物質(zhì)狀態(tài)不變,沒有發(fā)生物態(tài)變化,故A錯誤。上課時寫字的粉筆越來越少,該過程中粉筆的狀態(tài)不變,沒有發(fā)生物態(tài)變化,故B錯誤。積雪慢慢化成水,固態(tài)雪變?yōu)橐簯B(tài)水,物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化,屬于物態(tài)變化中的熔化現(xiàn)象,故C正確。玻璃被打碎只是玻璃的形狀發(fā)生變化,狀態(tài)不變,仍為固態(tài),沒有發(fā)生物態(tài)變化,故D錯誤。2.B解析:松香是非晶體,松香在熔化過程中吸熱同時溫度不斷升高。故選B。3.B解析:將某種金屬制成的勺放入15℃的水中,金屬勺沒有熔化,說明金屬勺的熔點大于15℃;將該金屬勺放入45℃的水中,發(fā)現(xiàn)金屬勺逐漸熔化,說明金屬勺的熔點小于45℃;所以,金屬勺的熔點在15℃到45℃之間。故選B。4.D解析:圖像中間一段時間物質(zhì)的溫度不變,兩端溫度隨時間的增加而降低,判斷該物質(zhì)為晶體的凝固圖像,故A、B錯誤。該物質(zhì)在第12min時處于凝固過程中,為固液混合狀態(tài),晶體凝固時放熱,故C錯誤。由圖知,該物質(zhì)的凝固點為80℃,故D正確。5.吸收熔化解析:鈦合金粉末在高溫下由固態(tài)變成液態(tài),是熔化現(xiàn)象,需要吸熱,然后按構(gòu)件形狀重新凝固成型。6.(1)吸熱(2)凝固放熱解析:(1)加在飲料中的冰塊化