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第2節(jié)　 熔化和凝固 知識與技能 1．了解氣體、液體和固體是物質(zhì)存在的三種形態(tài)。 2．了解物質(zhì)的固態(tài)和液態(tài)可以互相轉(zhuǎn)化。 3．了解熔化和凝固的含義，了解晶體和非晶體的區(qū)別。 4．了解熔化和凝固曲線的物理意義。 過程與方法 1．通過探究固體熔化時溫度變化規(guī)律，感知發(fā)生狀態(tài)變化的條件。 2．了解有沒有固定的熔化溫度是區(qū)別晶體和非晶體的一種方法。 3．通過探究活動，使學生了解圖象是一種較直觀的表示物理量變化的方法。 情感、態(tài)度與價值觀 1．通過教學活動，激發(fā)學生對自然現(xiàn)象的關(guān)心，產(chǎn)生樂于探索自然現(xiàn)象的情感。 2．通過實驗培養(yǎng)學生善于實踐和勇于克服困難的良好意志和品質(zhì)。 重點 探究晶體和非晶體熔化和凝固的規(guī)律。 難點 描繪和理解熔化和凝固的圖象。 酒精燈、鐵架臺、石棉網(wǎng)、溫度計、海波、石蠟、水、火柴、坐標紙、多媒體課件。 一、創(chuàng)設(shè)情境，導入新知 多媒體展示生活中的各種物態(tài)變化的事例：鐵礦石在高溫爐中熔化為鐵水，從高溫爐中倒出的鐵水凝固成鐵板；低溫度實驗室在低溫狀態(tài)下制得液態(tài)氧、氮和固態(tài)氧、氮；不同季節(jié)、氣候下的水的狀態(tài)變化。 學生思考交流：還能舉一些自然界和日常生活中的各種不同狀態(tài)的物質(zhì)嗎？ 聯(lián)系生活：把水放入冰箱的冷凍室里，水就會變成冰；把冰加入飲料中，冰從飲料中吸收熱量就變成了水。點燃的生日蠟燭的火焰旁邊，固態(tài)的蠟不斷地變成液態(tài)的蠟，一部分流下來的蠟滴很快又變成了固態(tài)的蠟。道路施工人員把固態(tài)的瀝青加熱成液態(tài)，再把液態(tài)的瀝青澆在路面上，很快又變成固態(tài)。 引導歸納：隨著溫度的變化，物質(zhì)會在固、液、氣三種狀態(tài)之間變化。 二、自主合作，感受新知 回顧以前學的知識，閱讀課文并結(jié)合生活實際，完成《探究在線高效課堂》相關(guān)作業(yè)部分。 三、師生互動，理解新知 (一)物態(tài)變化 活動體驗：(1)將蠟燭點燃后傾斜一個角度放置在空火柴盒的上方，你能觀察到什么現(xiàn)象？ 學生操作實驗，回答觀察到的現(xiàn)象：蠟燭逐漸變成燭油往下滴，滴入空火柴盒、冷卻后變成了蠟塊。 (2)將冰棒放在空燒杯中，過一會兒，你能發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象？ 學生操作實驗，發(fā)現(xiàn)燒杯中只剩下半杯糖水。 這些現(xiàn)象可以說明物質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生了怎樣的變化？ 歸納總結(jié)： (1)物質(zhì)通常有三種狀態(tài)，即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。如冰、水、水蒸氣就是水這種物質(zhì)的三種狀態(tài)。 (2)物質(zhì)各種狀態(tài)之間的變化叫物態(tài)變化。 (二)熔化和凝固 1．概念歸納 (1)熔化：物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過程叫做熔化。例如：冰熔化為水、蠟燭熔化為燭液等。 (2)凝固：物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)的過程叫做凝固。例如：水結(jié)冰、火山噴出的巖漿凝固成火山巖。 例子：說出下列物態(tài)變化名稱 (1)冰棒化成水：熔化 (2)鋼水澆鑄成火車輪：凝固 (3)把廢塑料回收再制成塑料產(chǎn)品：先熔化再凝固 出示固體海波和蠟，提出問題：它們怎樣才會變成液態(tài)？在熔化過程中，它們的溫度有什么變化？ 學生思考：熔化和凝固是在什么條件下發(fā)生的？熔化和凝固的過程有什么特點？不同物質(zhì)熔化和凝固的規(guī)律一樣嗎？ 2．探究固體熔化時溫度的變化規(guī)律 提出問題：物質(zhì)熔化時需要什么條件呢？不同物質(zhì)在由固態(tài)變成液態(tài)的熔化過程中，溫度的變化規(guī)律相同嗎？ 猜想與假設(shè)：熔化過程中一定要加熱，所以物質(zhì)一定要吸收熱量，這時溫度可能是不斷上升的。 制訂計劃與設(shè)計實驗： 實驗器材：鐵架臺、酒精燈、溫度計、石棉網(wǎng)、燒杯、試管、鐘表、海波、石蠟、水等。 介紹實驗裝置，如圖所示，強調(diào)酒精燈和溫度計的用法。 進行實驗和收集數(shù)據(jù)： (1)四個同學為一組，選出一名同學作為組長，負責本組探究性學習，教師課前要對組長進行指導，交代實驗中可能會遇到的一些問題和注意事項，確保實驗能順利進行。每一組分成兩個小組，分別探究海波和石蠟的熔化情況。 (2)組裝實驗裝置：把海波和石蠟分別裝入兩個試管中，并插入溫度計，再把試管按圖示裝置固定。往燒杯里倒入冷水，使水位高于裝固體顆粒的那部分試管(圖中只畫了一套裝置，另一套裝置完全相同)。用兩個酒精燈分別給兩個燒杯加熱，觀察兩試管內(nèi)固體熔化情況，并每隔一段時間記錄一次溫度計示數(shù)，直到固體完全熔化。 (3)第1小組探究海波熔化時溫度的變化規(guī)律，要求從40 ℃開始計時，每隔0.5分鐘讀取一次溫度值觀察物質(zhì)狀態(tài)，把數(shù)據(jù)填入表格中，并在坐標紙上描出對應(yīng)的點； 第2小組探究石蠟熔化時溫度的變化規(guī)律，要求從50 ℃開始計時，每隔1分鐘讀取一次溫度值觀察物質(zhì)狀態(tài)，把數(shù)據(jù)填入表格中，并在坐標紙上描出對應(yīng)的點。 實驗要求：要求學生做好觀察記錄 觀察：(1)對海波及石蠟加熱時，溫度計的示數(shù)變化。(2)不同溫度下它們的狀態(tài)。(3)熔化時它們的狀態(tài)及溫度。 記錄：實驗中的數(shù)據(jù)。 表一　海波熔化時溫度、狀態(tài)隨時間變化情況記錄表 時間/s 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 溫度/℃ 41 43 44 45 46 47 47 47 47.5 48 51.5 53.5 55.5 狀態(tài) 固態(tài) 固液共存 液態(tài) 　　表二　石蠟熔化時溫度、狀態(tài)隨時間變化情況記錄表 時間/s 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 溫度/℃ 52 55 58 61 62 63 65 66.5 69 72 74 83 狀態(tài) 固態(tài) 黏稠狀態(tài) 液態(tài) 　　學生交流思考：海波及石蠟兩種固體熔化時溫度、狀態(tài)的變化一樣嗎？ 分析與論證：各小組將描在坐標紙上的點連成一條曲線。根據(jù)圖象分析固體熔化時溫度的變化規(guī)律。 交流與評估：回想實驗過程，有沒有可能在什么地方發(fā)生錯誤？進行論證的根據(jù)充分嗎？實驗結(jié)果可靠嗎？與同學進行交流。你們的結(jié)果和別的小組的結(jié)果是不是相同？如果不同，怎樣解釋？ (三)熔點和凝固點 對比研究：分析兩種不同固體的熔化曲線。 學生討論交流，思考： (1)兩種物質(zhì)的熔化過程中，溫度的變化有什么特點？ (2)每段曲線對應(yīng)的一段時間內(nèi)，海波與石蠟各是什么狀態(tài)？溫度怎樣變化？吸熱、放熱情況如何？ 歸納交流：從實驗現(xiàn)象及描繪出的圖象容易看出， (1)海波經(jīng)過緩慢加熱，溫度逐漸上升，當溫度達到48 ℃，海波開始熔化。在熔化過程中，雖然繼續(xù)加熱，但海波的溫度不變，直到完全熔化后，溫度才繼續(xù)上升。 (2)隨著不斷加熱，石蠟的溫度升高，在此過程中，石蠟變軟變稀，最后熔化為液體。 得出結(jié)論： (1)有確定的熔化溫度的一類固體叫晶體；如各種金屬、冰、海波等。 另一類沒有確定的熔化溫度的固體叫非晶體；如松香、瀝青、玻璃等。 (2)晶體熔化時的溫度叫熔點；非晶體沒有確定的熔點。 (3)晶體凝固時也有確定的溫度，這個溫度叫凝固點。同一種物質(zhì)的凝固點和它的熔點相同。 學生討論交流：物質(zhì)凝固過程中的變化規(guī)律 (1)晶體在凝固過程中溫度不變，這個溫度叫做凝固點； (2)凝固過程中處于固液共存狀態(tài)； (3)晶體只有達到一定溫度時才開始凝固； (4)凝固過程放熱。 學生觀察課本P56圖3.2－5甲、乙兩幅圖線，并分別比較與圖3.2－4圖線的區(qū)別。 晶體熔化和凝固條件、特點：同種物質(zhì)的熔點和凝固點相同。 知識擴展：讓學生閱讀課本P56“小資料”：幾種晶體的熔點，體會不同晶體熔點不同，認識熔點是晶體的一種特性。同時記住冰的熔點是0 ℃，鎢的熔點最高。 典例解讀 【例1】下圖是分別表示甲、乙、丙、丁四種物質(zhì)熔化或凝固規(guī)律的圖線，下列說法正確的是(　　) A．甲種物質(zhì)是晶體，圖線表示的是凝固過程 B．乙種物質(zhì)是非晶體，圖線表示的是熔化過程 C．丙種物質(zhì)是非晶體，圖線表示的是凝固過程 D．丁種物質(zhì)是晶體，圖線表示的是凝固過程 【解析】 甲圖中有一段物質(zhì)在吸收熱量而溫度保持不變的過程，這是晶體熔化時的特征；圖丙中有一段物質(zhì)放出熱量而溫度不變的過程，這是晶體液體凝固時的圖線。圖乙中物質(zhì)吸熱溫度一直升高，是非晶體的熔化過程。圖丁中物質(zhì)放出熱量，溫度一直降低，是非晶體的凝固過程。 【答案】 B (四) 熔化吸熱、凝固放熱 歸納總結(jié)：晶體和非晶體的熔化特點比較 (1)晶體和非晶體熔化時都要從外界吸熱。 (2)晶體是在一定溫度下熔化的，晶體熔化時的溫度叫熔點。非晶體沒有一定的熔化溫度(非晶體沒有熔點)。 (3)晶體從開始熔化到完全熔化經(jīng)歷固液共存的狀態(tài)，非晶體熔化時不存在固液共存的狀態(tài)。 逆向思維：從冰吸熱可熔化成水，水在一定的條件下可變成冰的道理，知道凝固是熔化的逆過程。讓學生根據(jù)物質(zhì)熔化的規(guī)律推理出物質(zhì)凝固的規(guī)律：無論晶體還是非晶體，在凝固時都要放熱；晶體凝固時放出熱量，但溫度不變，非晶體凝固時放出熱量，溫度降低。 聯(lián)系生活：北方的冬季很冷，為了妥善地保存蔬菜，都在菜窖里放幾桶水，可以利用水結(jié)冰時放出熱量，窖內(nèi)溫度不致太低，保護蔬菜不被凍壞。 前沿科技：現(xiàn)在人們研制出一種聚乙烯材料，在15～40 ℃的范圍內(nèi)熔化或凝固，而熔化或凝固時，溫度保持不變。把這種材料制成顆粒狀，摻在水泥中制成儲熱地板或墻壁，天氣熱時顆粒熔化，天氣冷時又凝固成顆粒，能調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度。 學以致用：請同學解釋“下雪不冷化雪冷”這句俗語中包含的科學道理。 典例解讀 【例2】在東北，人們冬季里喜歡做“凍豆腐”。光滑細嫩的豆腐，經(jīng)冷凍再解凍以后，會出現(xiàn)許多小孔。小孔產(chǎn)生的原因是豆腐里的水先后而形成的。(填物態(tài)變化名稱) 【解析】 ＺＺ要判斷發(fā)生的現(xiàn)象是何種物態(tài)變化，關(guān)鍵是弄清物質(zhì)的初狀態(tài)和末狀態(tài)。 【答案】 凝固　熔化 四、嘗試練習，掌握新知 《探究在線高效課堂》相關(guān)作業(yè)部分。 五、課堂小結(jié)，梳理新知 本節(jié)課我們學習了解了氣體、液體和固體是物質(zhì)存在的三種形態(tài)，物質(zhì)的固態(tài)和液態(tài)可以互相轉(zhuǎn)化；了解熔化和凝固的含義，了解晶體和非晶體的區(qū)別；了解熔化和凝固曲線的物理意義；能利用熔化和凝固的知識解釋簡單現(xiàn)象，解決簡單問題，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力及理論聯(lián)系實際的能力。 六、深化練習，鞏固新知 《探究在線高效課堂》相關(guān)作業(yè)部分。