熔化和凝固教学设计

详细内容

第2节　熔化和凝固
整体设计
初中物理课程标准要求：“1.能描述固、液和气三种物态的基本特征。2.列举自然界和生活中不同状态的物质及其应用。3.经历物态变化的实验探究过程，知道物质的熔点、凝固点，了解物态变化过程中的吸热和放热现象。4.用物态变化的知识说明自然界和生活中的有关现象。”
熔化和凝固是生活中非常熟悉的现象，学生有感性认识，在教学过程中，注重让学生动手做实验来得出相关结论，继而利用多媒体手段来观察生活 中的现象，这样更有助于学生对这一知识的理解和应用。
本节设计以学生熟悉的冰变成水及水可以变成水蒸气等现象，让学生认识物质的三种状态，继而引入物态变化，引入本课题。注重体现从生活走向物理，从物理走向社会。从生活中的现象引入熔化和凝固概念，通过实验探究熔化和凝固的特点，总结规律，及时引导学生走向社会，了解熔化和凝固的应用。在合作探究过程中，引导学生充分认识固体熔化时的特点，并培养学生的动手能力和利用实验数据绘制图象分析问题的能力。
在教学中应用视频等多媒体手段，让学生感受生活中的物态变化，激发学生对科学的好奇心和求知欲，培养学生探究未知世界的科学素养和科学精神。
三维目标
知识与技能
1．能区别物质的气态、液态和固态三种状态，能描述这三种物态的基本特征。
2．了解物质的固态和液态之间是可以转化的。
3．了解熔化、凝固的含义，了解晶体和非晶体的区别。
4．了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义。
过程与方法
1．通过探究固体熔化时温度变化的规律，感知发生状态变化的条件。
2．了解有没有固定的熔点是区别晶体和非晶体的一种方法 。
3．通过探究活动，使学生了解图象是一种比较直观的表示物理量变化的方法。
情感、态度与价值观
通过教学活动，激发学生对自然现象的关心，乐于探索自然现象的情感。
教学重点
1．实验探究归纳晶体与非晶体在熔化过程中的本质区别，总结不同物质熔化和凝固的规律。
2．实验数据的处理及根据图象叙述晶体和非晶体的熔 化和凝固的特点。
教学难点
1．晶体和非晶体熔化时温度变化特点；
2．根据实验数据分析、总结推理熔化和凝固曲线并了解其物理意义；
3．了解晶体熔化时，要吸收热量而温度不变。
教学方法
实验探究法、对比法、图象法
课时安排
1课时
教学准备
铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、烧杯、试管、海波、石蜡、水、液态酒精、计时表、冰块、铁块、保险丝等。
教学过程
导入新课
情景导入
多媒体展示生活中的各种物态变化的事例：铁矿石在高温炉中熔化为铁水，从高温炉中倒出的铁水凝固成铁板；低温度实验室在低温状态下制得液态氧、氮和固态氧、氮；不同季节、气候下的水的状态变化。


学生思考交流：还能举一些自然界和日常生活中的各种不同状态的物质吗？
引导归纳：随着温度的变化，物质会在固、液、气三种状态之间变化。
联系生活：把水放入冰箱的冷冻室里，水就会变成冰；把冰加入饮料中，冰从饮料中吸收热量就变成了水。点燃的生日蜡烛的火焰旁边，固态的蜡不断地变成液态的蜡，一部分流下来的蜡滴很快又变成了固态的蜡。路桥施工人员把固态的沥青加热成液态，再把液态的沥青浇在路面上，很快又变成固态。
引导归纳：随着温度的变化，物质会在固、液、气三种状态之间变化。
推进新课
一、物态变化
活动体验：
(1)将蜡烛点燃后倾斜一个角度放置在空火柴盒的上方，你能观察到什么现象？

学生操作实验，回答观察到的现象：
蜡烛逐渐变成烛油往下滴，滴入空火柴盒、冷却后变成了蜡块。
(2)将冰棒放在空烧杯中，过一会儿，你能发现什么现象？
学生操作实验，发现烧杯中只剩下半杯糖水。
这些现象可以说明物质的状态发生了怎 样的变化？
归纳总结：
1．物质通常有三种状态，即固态、液态和气态。
如冰、水、水蒸气就是水这种物质的三种状态。
2．物质各种状态之间的变化叫物态变化。
二、熔化和凝固
1．概念归纳
(1)熔化：物质从固态变成液态的过程叫做熔化。例如：冰熔化为水、蜡烛熔化 为烛液等。
(2)凝固：物质从液态变成固态的过程叫做凝固。例如：水结冰、火山喷出的岩浆凝固成火山 岩。
例子：说出下列物态变化名称
(1)冰棒化成水：熔化
(2)钢水浇铸成火车轮：凝固
(3)把废塑料回收再制成塑料产品：先熔化再凝固
出示固体海波和蜡，提出问题：它们怎样才会变成液态？在熔化过程中，它们的温度有什么变化？
学生思考：熔化和凝固是在什么条件下发生的？熔化和凝固的过程有什么特点？不同物质熔化和凝固的规律一样吗？
2．探究固体熔化时温度的变化规律
提出问题：物质熔化时需要什么条件呢？不同物质在由固态变成液态的熔化过程中，温度的变化规律相同吗？
猜想假设：熔化过程中一定要加热，所以物质一定要吸收热量，这时温度可能是不断上升的。
制定计划与设计实验
实验器材：铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、烧杯、试管、计时表、海波(硫代硫酸钠)、石蜡、水等
介绍实验装置，如图所示，强调酒精灯和温度计的用法
酒精灯的使用1.不能用一只酒精灯去点燃另一只酒精灯2.用外焰加热3.用完酒精灯必须用灯盖盖灭(不能用嘴吹)

进行实验：
(1)四个同学为一组，选出一名同学作为组长，负责本组探究性学习，教师课前要对组长进行指导，交代实验中可能会遇到的一些问题和注意事项，确保实验能顺利进行。每一组分成两个小组，分别探究两种不同固体的熔化。
(2)组装实验装置：把硫代硫酸钠和石蜡分别装入两个试管中，并插入温度计，再把试管按图示装置固定。往烧杯里倒入冷水，使水位高于装固体颗粒的那部分试管(图中只画了一套装置，另一套装置完全相同)。用两个酒精灯分别给两个烧杯加热，观察两试管内固体熔化情况，并每隔1分钟记录一次温度计示数，直到固体完全熔化。

(3)第1小组探究海波熔化时温度的变化规律，要求从40 ℃开始计时，每隔0.5分钟读取一次温度值观察物质状态，把数据填入记录表，并在坐标纸上描出对应的点；
第2小组探究石蜡熔化时温度的变化规律，要求从50 ℃开始计时，每隔1分钟读取一次温度值观察物质状态，把数据填入记录表，并在坐标纸上描出对应的点。
实验要求：要求学生做好观察记录
观察：(1)对海波及石蜡加热时，温度计的示数变化。(2)不同温度下它们的状态。(3)熔化时它们的状态及温度。
记录：实验中的数据。
表一　海波熔化时温度、状态随时间变化情况记录表
时间/s0.511.522.533.544.555.566.5
温度/℃414344454647474747.54851.553.555.5
状态固态固液共存液态
表二　石蜡熔化时温度、状态随时间变化情况记录表
时间/s789101112131415161718
温度/℃5255586162 636566.5697274 83
状态固态粘稠状态液态
学生交流思考：海波及石蜡两种固体熔化时温度、状态的变化一样吗？
分析论证：各小组将描在坐标纸上的点连成一条曲线。根据图象分析固体熔化时温度的变化规律。
小组评估：回想实验过程，有没有可能在什么地方发生错误？进行论证的根据充分吗？实验结果可靠吗？
交流合作：与同学进行交流。你们的结果和别的小组的结果是不是相同？如果不同，怎样解释？
设计意图：固体的熔化和凝固是学生常见现象之一，选择这一内容让学生参与探究，目的是引导学生在学习物理知识的同时，体验科学探究的全过程， 学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度。有利于体现“注重科学探究，提倡学习方式多样化”的新课程理念。
三、熔点和凝固点
对比研究：分析两种不同固体的熔化曲线。
　　　
海波的熔化图象　　　　　　　　石蜡的熔化图象
学生讨论交流，思考：
(1)两种物质的熔化过程中，温度的变化有什么特点？
(2)每段曲线对应的一段时间内，海波与石蜡各是什么状态？温度怎样变化？吸热、放热情况如何？
归纳交流：从实验现象及描绘出的图象容易看出，
(1)海波经过缓慢加热，温度逐渐上升，当温度达到48 ℃，海波开始熔化。在熔化过程中，虽然继续加热，但海波的温度不变，直到完全熔化后，温度才继续上升。
(2)随着不断加热，石蜡的温度升高，在此过程中，石蜡变软变稀，最后熔化为液体。
得出结论：
(1)有确定的熔化温度的一类固体叫晶体；如各种金属、冰、海波等。
另一类没有确定的熔化温度的固体叫非晶体；如松香、沥青、玻璃等。

(2)晶体熔化时的温度叫熔点；非晶体没有确定的熔点。
(3)晶体凝固时也有确定的 温度，这个温度叫凝固点。同一种物质的凝固点和它的熔点相同。
学生讨论交流：物质凝固过程中的变化规律
(1)晶体在凝固过程中温度不变，这个温度叫做凝固点；
(2)凝固过程中处于固液共存状态；
(3)晶体只有达到一定温度时才开始凝固；
(4)凝固过程放热。