第4節(jié)升華和凝華（教學(xué)設(shè)計）年級八年級學(xué)科物理課時數(shù)1課時教師飛哥物理課題第4節(jié)升華和凝華教學(xué)目標(biāo)物理觀念理解升華和凝華的概念及其物理過程?？茖W(xué)思維能夠識別和分析物質(zhì)在升華和凝華過程中的能量變化。科學(xué)探究通過實驗觀察，掌握升華和凝華現(xiàn)象的證據(jù)，學(xué)會記錄和分析實驗數(shù)據(jù)?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)對自然界中物質(zhì)狀態(tài)變化的好奇心和探索精神，認(rèn)識到物理現(xiàn)象在日常生活中的重要性。教材分析本節(jié)課主要圍繞升華和凝華這兩個物理概念展開。教材首先引入了升華的概念，即物質(zhì)從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過程，不經(jīng)過液態(tài)階段。通過實例，如干冰在常溫下直接變?yōu)槎趸細(xì)怏w，幫助學(xué)生理解升華現(xiàn)象。接著，教材詳細(xì)解釋了凝華的概念，即物質(zhì)從氣態(tài)直接變?yōu)楣虘B(tài)的過程，同樣不經(jīng)過液態(tài)。通過霜、冰花的形成等自然現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到凝華現(xiàn)象在日常生活中的應(yīng)用。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)充分利用實驗資源，通過實驗演示升華和凝華現(xiàn)象，讓學(xué)生直觀感受到物質(zhì)狀態(tài)的變化。同時，鼓勵學(xué)生動手進(jìn)行實驗，培養(yǎng)他們的實驗觀察能力和數(shù)據(jù)分析能力。在科學(xué)探究環(huán)節(jié)，教師可以設(shè)計一系列問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考升華和凝華過程中的能量變化，培養(yǎng)他們的科學(xué)思維能力。此外，本節(jié)課還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感。通過討論升華和凝華現(xiàn)象在日常生活中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生對自然界的好奇心和探索精神。同時，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到物理現(xiàn)象與日常生活的緊密聯(lián)系，培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng)和責(zé)任意識。學(xué)情分析八年級學(xué)生已經(jīng)具備了一定的物理基礎(chǔ)知識，對物質(zhì)的三態(tài)變化有了初步的了解。然而，升華和凝華作為物質(zhì)狀態(tài)變化中的特殊現(xiàn)象，對于部分學(xué)生來說可能較為抽象。因此，在教學(xué)過程中，教師需要采用生動形象的實驗演示和實例講解，幫助學(xué)生理解升華和凝華的概念及其物理過程。同時，考慮到學(xué)生的個體差異，教師應(yīng)設(shè)計不同層次的問題和活動，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。通過小組合作、實驗探究等方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的科學(xué)探究能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。在教學(xué)過程中，還應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感，引導(dǎo)他們認(rèn)識到物理現(xiàn)象在日常生活中的重要性，培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng)和責(zé)任意識。教學(xué)重點1.準(zhǔn)確理解升華和凝華的物理定義及其發(fā)生的條件。2.升華和凝華過程中能量的轉(zhuǎn)移和變化。教學(xué)難點1.區(qū)別升華、熔化和汽化等物理過程的異同。2.實驗觀察中如何準(zhǔn)確記錄和分析升華和凝華現(xiàn)象的數(shù)據(jù)，理解其背后的物理原理。教學(xué)器材干冰、碘粒、燒杯、酒精燈、鐵架臺、試管、溫度計、計時器等。在教學(xué)過程中，干冰用于演示升華現(xiàn)象，碘粒則用于凝華現(xiàn)象的演示。燒杯、酒精燈等器材用于加熱和觀察物質(zhì)狀態(tài)的變化，溫度計和計時器則用于準(zhǔn)確記錄實驗過程中的溫度和時間數(shù)據(jù)，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。這些教學(xué)器材的準(zhǔn)備將有助于學(xué)生直觀地觀察到升華和凝華現(xiàn)象，提高他們的實驗觀察能力和數(shù)據(jù)分析能力。干冰、酒精燈、燒杯、試管、溫度計、鐵架臺、石棉網(wǎng)等。教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動導(dǎo)入新課【教師活動】多媒體展示冬天窗戶上的冰花、樹枝上的霧凇、用久了的燈泡內(nèi)壁變黑、衣柜里變小的樟腦丸等圖片。【提問引導(dǎo)】同學(xué)們，看到這些奇妙的現(xiàn)象，大家有沒有想過它們是怎么形成的呢？它們和我們之前學(xué)過的熔化、凝固、汽化、液化這些物態(tài)變化一樣嗎？今天，我們就一起來探究這些有趣的現(xiàn)象背后隱藏的物理奧秘——升華和凝華。學(xué)生觀看圖片，學(xué)習(xí)興趣濃厚思考冰花、霧凇、燈泡變黑、樟腦丸消失的原因?qū)W習(xí)新課一、升華和凝華的概念1.碘的升華和凝華實驗【實驗準(zhǔn)備】向?qū)W生展示實驗器材，包括碘升華凝華管（密封有碘顆粒）、熱水、冷水、燒杯。提問：“如果給碘加熱，大家猜想一下碘會發(fā)生怎樣的變化？會先變成液態(tài)再變成氣態(tài)嗎？”讓學(xué)生進(jìn)行大膽猜想和假設(shè)?！緦嶒灢僮鳌繉⒌馍A凝華管放入熱水中，提醒學(xué)生仔細(xì)觀察管內(nèi)現(xiàn)象。可以看到固態(tài)的碘逐漸減少，紫色的碘蒸氣充滿了管子，并沒有液態(tài)碘出現(xiàn)。接著，將碘升華凝華管從熱水中取出，放入冷水中，再次引導(dǎo)學(xué)生觀察，發(fā)現(xiàn)紫色碘蒸氣逐漸消失，固態(tài)碘又重新出現(xiàn)在管壁上。【分析總結(jié)】引導(dǎo)學(xué)生分析實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論：加熱時，碘從固態(tài)直接變成氣態(tài)，這種物質(zhì)從固態(tài)直接變成氣態(tài)的過程叫做升華；冷卻時，碘從氣態(tài)直接變成固態(tài)，這種物質(zhì)從氣態(tài)直接變成固態(tài)的過程叫做凝華。2.升華吸熱和凝華放熱（1）原理講解向?qū)W生解釋升華吸熱和凝華放熱的原理。升華過程中，分子要掙脫固態(tài)分子間的束縛變成氣態(tài)，需要吸收能量，所以升華吸熱；凝華時，氣態(tài)分子相互靠近結(jié)合成固態(tài)，會釋放能量，因此凝華放熱。（2）生活實例分析通過分析干冰制冷、舞臺煙霧效果、人工降雨等生活實例，讓學(xué)生理解升華吸熱在實際中的應(yīng)用；通過分析霜形成時氣溫降低等現(xiàn)象，讓學(xué)生明白凝華放熱的體現(xiàn)。例如，講解干冰制冷時，提問：“干冰為什么能使周圍溫度降低？”引導(dǎo)學(xué)生從升華吸熱的角度思考回答?！镜淅?】在做“碘的升華”實驗時，同學(xué)們分別采用如圖所示的甲、乙兩種方案對“碘錘”進(jìn)行加熱（常壓下，碘的熔點為113.60℃，碘的沸點為184.25℃，酒精燈火焰的溫度約400℃），你認(rèn)為選擇（填“甲”或“乙”）方案更為科學(xué)合理，確保碘不會受熱（物態(tài)變化）?！敬鸢浮考兹刍驹斀狻縖1][2]做“碘的升華”實驗時，選擇甲方案更為科學(xué)合理，選用該方案主要是為了控制溫度，確保碘不會受熱而熔化。若選乙方案，酒精燈火焰的溫度約400℃，超過碘的熔點，碘會發(fā)生熔化現(xiàn)象。【典例2】生活處處有物理，處處留意皆學(xué)問：如圖是從冰箱冷凍室里拿出的一塊凍肉，過一會兒看到其表面有一層“白霜”，這是一種現(xiàn)象，用濕手觸摸片刻會感覺手指被“黏”住了，這是因為手上的水發(fā)生（以上兩空均填物態(tài)變化名稱）；這兩種物態(tài)變化過程中的吸放熱情況是（相同/不同）的。【答案】凝華凝固相同【詳解】[1]凍肉表面出現(xiàn)的“白霜”是空氣中的水蒸氣遇冷直接變成固態(tài)小冰晶的過程，屬于凝華現(xiàn)象。這種現(xiàn)象常見于低溫物體表面，如冬天的霜、冰箱冷凍室的結(jié)霜等。[2]濕手觸摸凍肉時，手上的液態(tài)水遇冷迅速放熱，由液態(tài)變成固態(tài)冰，這是凝固現(xiàn)象。這個過程會將手指和凍肉“黏”在一起，類似于冬天鐵欄桿會黏住舌頭。[3]凝華和凝固的過程，都需要放出熱量。雖然一個是氣態(tài)直接變固態(tài)，一個是液態(tài)變固態(tài)，但兩者都是放熱過程。觀察教師實驗，思考碘從固態(tài)到氣態(tài)和從氣態(tài)到固態(tài)的奇妙變化過程。知道了從固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)是升華，是吸熱過程。從氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)是凝華，是放熱過程。知道了為什么升華吸熱，凝華放熱思考干冰升華吸熱的原因以及干冰在生活中的而應(yīng)用例題練習(xí)，知道為啥碘錘采用水浴加熱而不是酒精燈加熱的原因，進(jìn)一步理解升華和熔化的區(qū)別通過例題練習(xí)，熟悉生活中的物理現(xiàn)象學(xué)習(xí)新課二、水循環(huán)中的升華和凝華1.多媒體展示播放水循環(huán)的動畫視頻，展示水在自然界中的循環(huán)過程，包括蒸發(fā)、降水、水汽輸送等環(huán)節(jié)。2.引導(dǎo)分析在播放過程中，暫停畫面，引導(dǎo)學(xué)生觀察并分析在水循環(huán)過程中哪些地方涉及到了升華和凝華現(xiàn)象。比如，在高空中，水蒸氣直接變成冰晶形成雪，這是凝華現(xiàn)象；而在寒冷的冬天，冰山上的積雪直接變成水蒸氣，這屬于升華現(xiàn)象。3.小組討論組織學(xué)生分組討論升華和凝華在水循環(huán)中的作用，以及對氣候和環(huán)境的影響。每組推選一名代表進(jìn)行發(fā)言，分享小組討論的結(jié)果。教師對學(xué)生的發(fā)言進(jìn)行總結(jié)和點評，強調(diào)升華和凝華在維持地球水資源平衡和氣候穩(wěn)定方面的重要性。4.節(jié)約用水教育介紹地球淡水資源的現(xiàn)狀，強調(diào)水資源的珍貴。提問學(xué)生：“作為中學(xué)生，我們可以采取哪些措施節(jié)約用水？”引導(dǎo)學(xué)生從日常生活小事入手，如隨手關(guān)水龍頭、用洗菜水澆花等，培養(yǎng)學(xué)生節(jié)約用水的意識和習(xí)慣?！镜淅?】水是生命之源，其存在的方式與狀態(tài)隨環(huán)境和氣候經(jīng)常發(fā)生變化，且循環(huán)往復(fù)。以下關(guān)于水的物態(tài)變化及吸放熱，解釋正確的是（）A．陽光普照海洋，海水吸熱升華形成水蒸氣B．小水滴遇到更寒冷的氣流，凝華形成小冰晶，形成冰C．冬天，水蒸氣在寒冷的高空急劇降溫凝固成小冰晶，形成雪花D．水蒸氣上升到高空，與冷空氣接觸，有的液化成小水滴或凝華成小冰晶，形成云【答案】D【詳解】A．海水吸熱形成水蒸氣，是液態(tài)變成氣態(tài)的過程，是汽化現(xiàn)象，故A錯誤；B．小水滴遇到更冷的氣流，形成小冰晶，是液態(tài)變成固態(tài)的過程，是凝固現(xiàn)象，故B錯誤；C．冬天，水蒸氣在寒冷的高空急劇降溫形成小冰晶，是氣態(tài)變成固態(tài)的過程，是凝華現(xiàn)象，故C錯誤；D．水蒸氣與冷空氣接觸，水蒸氣遇冷會液化成小水滴或者凝華成小冰晶，懸浮在高空形成云，符合實際情況，故D正確；故選D。【典例4】關(guān)于水資源，下列說法正確的是（）A．華安縣城自來水水源是地表水，與地下水相比較，水硬度相對偏高B．地球上的淡水只占總水量的2.7%，而可供人類使用的淡水僅占全部淡水的0.3%C．華安有九龍江北溪從北至南縱貫全境，不會出現(xiàn)水資源危機D．因為地球上的水循環(huán)，所以水資源“取之不盡、用之不竭”【答案】B【詳解】A．華安縣城自來水水源是地下水，與地表水相比較，水硬度相對偏低，故A錯誤；B．地球上的淡水只占總水量的2.7%，其中近70%是固體冰川，目前被人類大量利用的淡水資源主要是河流水、淡水湖泊水，以及淺層地下水，可供人類使用的淡水只有全部淡水的0.3%，故B正確；C．華安淡水資源總量多，但如果不節(jié)約用水仍然會出現(xiàn)水資源危機，故C錯誤；D．水是一種有限的寶貴資源，必須保護(hù)水資源，水資源并不是“取之不盡用之不竭”，所以我們必須保護(hù)水資源，故D錯誤；故選B。理解地球上的水循環(huán)的過程知道水循環(huán)中的物態(tài)是如何變化的知道水對氣候調(diào)節(jié)的積極影響思考生活中應(yīng)該怎么去節(jié)約用水通過例題練習(xí)，對地球山水循環(huán)理解更透徹通過例題練習(xí)，號召我們保護(hù)水資源

課堂練習(xí)1．科技小組的同學(xué)們設(shè)計出一種手拋滅火彈，彈內(nèi)裝有干冰（固態(tài)二氧化碳）。將滅火彈投入火場后，外殼破裂，干冰迅速變?yōu)闅鈶B(tài)二氧化碳，從周圍吸熱，達(dá)到滅火效果。上述過程中干冰發(fā)生的物態(tài)變化是（）A．凝固 B．液化 C．升華 D．汽化【答案】C【詳解】干冰吸熱由固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)二氧化碳，故此過程中干冰發(fā)生的物態(tài)變化是升華。故選C。2．下列四幅圖中涉及的物態(tài)變化以及吸放熱情況，對應(yīng)關(guān)系正確的是（）A．初春，湖面上冰化成水——液化吸熱B．夏天，山頂上形成薄霧——汽化吸熱C．秋天，草葉上形成露珠——液化放熱D．嚴(yán)冬，樹枝上出現(xiàn)霧凇——凝固放熱【答案】C【詳解】A．固態(tài)的冰化成液態(tài)的水是熔化現(xiàn)象，熔化吸熱，故A錯誤；B．霧是由空氣中的水蒸氣遇冷放熱液化形成的小液滴，故B錯誤；C．露是由空氣中的水蒸氣遇冷放熱液化形成的小液滴，故C正確；D．霧凇是由空氣中的水蒸氣遇冷放熱凝華而成的小冰晶，故D錯誤。故選C。3．某同學(xué)在探索廚房中的物態(tài)變化問題時，記錄了他觀察到的幾種現(xiàn)象，并運用所學(xué)知識對這些現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。下列說法正確的是（）A．給魚保鮮的冰塊從魚身上脫落并化成水，屬于熔化現(xiàn)象，需要吸熱B．從冰箱中取出的凍肉表面出現(xiàn)一層白霜，屬于凝固現(xiàn)象，需要放熱C．鍋中的水煮開后，一打開鍋蓋冒“白氣”，屬于汽化現(xiàn)象，需要放熱D．用蒸鍋蒸饅頭時，鍋蓋上會出現(xiàn)小水珠，屬于液化現(xiàn)象，需要吸熱【答案】A【詳解】A．給魚保鮮的冰塊從魚身上脫落并化成水，是固態(tài)的冰變成液態(tài)的水，屬于熔化現(xiàn)象，熔化需要吸熱，故A正確；B．從冰箱中取出的凍肉表面出現(xiàn)一層白霜，是空氣中的水蒸氣遇冷直接變成固態(tài)的霜，屬于凝華現(xiàn)象，凝華需要放熱，而不是凝固現(xiàn)象，故B錯誤；C．鍋中的水煮開后，一打開鍋蓋冒“白氣”，“白氣”是水蒸氣遇冷液化形成的小水珠，屬于液化現(xiàn)象，液化需要放熱，而不是汽化現(xiàn)象，故C錯誤；D．用蒸鍋蒸饅頭時，鍋蓋上會出現(xiàn)小水珠，是水蒸氣遇冷液化形成的，屬于液化現(xiàn)象，液化需要放熱，而不是吸熱，故D錯誤。故選A。4．水循環(huán)是人類的生存和生活離不開的重要環(huán)節(jié)，圖中甲、乙、丙代表了水的三種狀態(tài)，其中乙是水，乙放熱變成甲，則下列選項中說法正確的是（）A．甲是水蒸氣 B．丙變成乙是汽化C．丙變成甲的過程要放熱 D．甲變成乙是升華，需要吸熱【答案】C【詳解】A．乙是水，乙放熱變成甲，水凝固成冰要放熱，由圖可知：甲是冰，丙是水蒸氣，故A錯誤；D．甲是冰，乙是水，丙是水蒸氣，則甲變成乙是冰熔化成水，需要吸熱，故D錯誤；B．丙變成乙是水蒸氣變成水，是液化現(xiàn)象，故B錯誤；C．丙變成甲，是水蒸氣凝華變成冰，需要放熱，故C正確。故選C。5．水是生命的乳汁、經(jīng)濟(jì)的命脈，是自然界奉獻(xiàn)給人類的寶貴資源。下列關(guān)于地球上的水循環(huán)和水資源認(rèn)識正確的是（）A．水循環(huán)造就了雪山和湖泊B．水循環(huán)按照固態(tài)液態(tài)氣態(tài)的固定順序循環(huán)進(jìn)行C．地球上的淡水大約占地球總水量的97%，淡水資源豐富D．大量開采地下水，對環(huán)境不會造成損害，可以解決部分地區(qū)飲水問題【答案】A【詳解】A．水循環(huán)的過程伴隨著水的物態(tài)變化過程，包括熔化、凝固、汽化、液化、升華、凝華等物態(tài)變化，造就了雪山和湖泊，故A正確；B．水循環(huán)在海洋、陸地和天空等不同領(lǐng)域以固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)形式存在。但不是按照固態(tài)液態(tài)氣態(tài)的固定順序循環(huán)進(jìn)行，故B錯誤；C．目前人類利用的淡水資源，主要是江河湖泊水和淺層地下水，僅占全球淡水總量的，故C錯誤；D．大量開采地下水，可以解決部分地區(qū)飲水問題，但對環(huán)境會造成損害，故D錯誤。故選A。6．龍江是福清市的母親河，我市提出“護(hù)河愛水、清潔家園”的倡議，為了防治水體污染，以下措施不可行的是（）A．生活污水經(jīng)凈化后再排放 B．全面禁止使用農(nóng)藥化肥C．工業(yè)廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后再排放 D．禁止在江河邊傾倒垃圾【答案】B【詳解】ACD．生活污水、工業(yè)廢水和垃圾直接排放傾倒會嚴(yán)重污染水源，所以為了防治水體污染，生活污水要經(jīng)凈化后再排放，工業(yè)廢水要經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后再排放，同時要禁止在江河邊傾倒垃圾，故AC