人教物理八上 3.2 熔化和凝固 导学案 原卷+解析卷

人教版 八年级  第三章  物态变化

  第2节 《熔化和凝固》导学案

【学习目标】

1．了解物态变化的概念。

2. 知道晶体和非晶体的区别，熔化时温度变化规律。

3．理解熔化和凝固曲线的物理意义。

4．认识熔点是物质的一种特性，识记冰的熔点。

【学习重点】：通过实验探究，知道物质熔化、凝固的规律。

【学习难点】： 理解熔化和凝固曲线的物理意义

【自主预习】

1．我们发现大多数物质有固态、液态、气态三种状态。随着温度的变化物质由一种状态变成另一种状态叫做物态变化。

2．熔化：物质由固态 变成液态的过程叫熔化；固体熔化时要吸热 (吸热或放热)。物质从 液态变成 固态的过程叫凝固；凝固时要放热 (吸热或放热)。

3．固体可分为 晶体 和非晶体， 晶体有固定的熔化温度，这个温度叫 熔点，这类固体物质熔化时不断吸热，但是温度不变 。非晶体没有固定的熔化温度，这类固体物质熔化时不断吸热，温度升高。

【合作探究】

探究一：物态变化

1．水有三种状态，它们分别是：冰 、 水 、水蒸气。水的三种状态在一定条件下是 可以 相互转化的。（选填“可以”或“不可以”）。像上面的物质在固态、液态、气态之间发生变化的过程叫做物态变化。

2. 活动：把一支蜡烛点燃，竖直固定在桌子上。

在这个过程中，蜡烛点然后熔化成液态，把蜡烛油滴在桌子上，把蜡烛粘上后，蜡烛油又凝固成了固态。

问题：同学们经常看到冰熔化成水的现象，那么蜡烛的熔化和冰的熔化需要的条件一样吗？熔化过程的特点一样吗？我们通过实验来探究。

探究二：熔化和凝固

实验：         探究固体熔化时温度的变化规律

提出问题：不同物质在由固态变成液态过程中，温度变化规律相同吗？

猜想和假设：不同物质由固态变成液态的过程中，温度的变化规律可能不同

设计实验：分别取适量的海波和石蜡(碎块)，进行水浴加热，测出它们熔化过程中温度随时间的变化关系，绘制出它们的熔化图象，比较二者熔化时温度的变化规律有何不同。

（1）实验装置：

（2）实验器材:温度计、酒精灯、大试管、烧杯、水、碎蜡块、海波、铁架台、石棉网等。

①装配器材的顺序是从下到上（从上到下或从下到上）。

②给物品加热采用了：在一个大烧杯里装上水，然后把盛有物质的试管放入装有水的大烧杯中，通过加热大容器的水将试管里物质加热。这种方法叫“水浴法”。它能使被加热的物体受热均匀，且温度变化平稳，便于我们观察与温度读数。

③石棉网的作用是：能使酒精灯的火焰均匀地对烧杯加热，防止烧杯因受热不均匀而破裂。

④搅拌器的作用是使物质均匀受热。

进行实验与收集证据：

（1）别将蜡和海波分别放入试管中，并用酒精灯加热。

（2）温度计插入试管后，待温度升至40℃左右时开始每隔大约1min记录一次温度；在海波和蜡完全熔化后再记录4～5次。把数据填入表格。

分析与论证

图像可以很直观的表示一个物理量（如温度）随另一个物理量（如时间）的变化情况，我们用纵轴表示温度，横轴表示时间，根据表中记录的各个时刻的温度在方格纸上描点，然后将这些点连接起来，就得到海波与石蜡熔化时温度随时间变化的图像。

海波熔化时温度随时间变化的图像               石蜡熔化时温度随时间变化的图像

现象：海波经过缓慢加热，温度逐渐上升，当温度达到48℃时，海波开始熔化。在熔化的过程中，虽然继续加热，但海波的温度保持不变，直到熔化完毕，温度才继续上升；石蜡的熔化过程则不同，随着不断加热，石蜡的温度不断上升，在此过程中，石蜡由硬变软变稀，最后熔化为液体。

根据实验数据的整理和分析，总结海波和石蜡在熔化前、熔化中、熔化后三个阶段温度变化特点：

实验结论：由探究过程可知，海波在熔化的过程中，温度不变，需要继续吸热。石蜡在熔化的过程中，温度升高，需要继续吸热。所以不同物质由固态变为液态的过程中，温度的变化规律不同。

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级的结果是不是相同？如果不同，怎样解释？

探究三：熔点和凝固点

根据固态物质熔化的特点不同，可把固体分为晶体和非晶体两大类。

1. 晶体的熔化和凝固特点：

（1）固体在熔化过程中尽管不断吸热，温度却保持不变,有固定的熔化温度，例如：冰、海波、各种金属。这类固体叫做晶体。

(2)晶体的熔化图象：

①AB段：物质处于固态，表示晶体吸热升温过程。

②BC段：物质处于固液共存态，表示晶体熔化过程，吸收热量，温度不变。

③CD段：物质处于液态，表示液体吸热升温过程。

④B点：物质达到熔化温度，但没有开始熔化，物质完全处于固态；

C点：晶体刚好完全熔化，物质处于液态。

(3)熔点：晶体熔化时的温度。

小资料                             几种晶体的熔点 （标准大气压）

由熔点表看出：①不同晶体熔点不同，熔点是晶体的一种特性。

②冰的熔点是0℃，钨的熔点最高。

（4）晶体熔化的条件：①达到熔点；②继续吸热。

（5）凝固点：液体凝固形成晶体时也有确定的温度，这个温度叫做凝固点。 同一种物质的凝固点和熔点相同。

（6）晶体的凝固图象：

想想议议：（1）在上图中。EF 、 FG、  GH各段分别表示温度怎样变化？物质是在吸热还是在放热？物质出于什么状态？

（2）黑龙江省北部最低气温曾经达到-52.30℃,这时还能使用水银温度计吗？应该使用什么样的液体温度计？

讨论归纳：（1） ①EF段：物质处于液态，物质放热降温的过程。

②FG段：物质处于固液共存态，晶体溶液的凝固过程，放出热量，温度不变（温度在凝固点）。

③GH段：物质处于固态，晶体放热降温过程。

（2）因为水银的凝固点是-39℃，气温达到-52.30℃时，水银已经凝固了，不可能再根据液体的热胀冷缩来测温度。查熔点表，这时可利用酒精（-117℃）或甲苯（-95℃）的液体温度计。

2. 非晶体的熔化和凝固特点

（1）有些固体在熔化过程中，只要不断地吸热，温度就不断上升，没有固定的熔化温度，例如：蜡、松香、玻璃、沥青。这类固体叫做非晶体。

(2)非晶体的熔化图象：

非晶体熔化过程中，随着吸热，温度一直升高，不存在温度不变的过程，没有固液共存态，逐渐变软、变粘、变稠、变成液态。

（3）非晶体的凝固图像：

非晶体在凝固过程中，也是没有一定的温度，随着放热，温度持续降低，状态逐渐变粘、变稠、变硬，变成固态。

探究四：熔化吸热  凝固放热

1.熔化吸热

（1）在晶体在熔化过程中尽管温度却保持不变。但必须不断吸热，才能进行熔化。非晶体熔化也需要吸热，但温度一直上升。

（2）应用：

①夏天，在饭菜的上面放冰块可防止饭菜变馊（冰熔化吸热，冷空气下沉）。

②化雪的天气有时比下雪时还冷（雪熔化吸热）。

③鲜鱼保鲜，用0℃的冰比0℃的水效果好（冰熔化吸热）。

 2.凝固放热

（1）从冰吸热可熔化成水,水在一定的条件下可变成冰的道理，知道凝固是熔化的逆过程。无论晶体还是非晶体,在凝固时都要放热。晶体凝固时放出热量,但温度不变,非晶体凝固时放出热量,温度降低。

（2）应用：

①北方在冬天时在菜窖里放几桶水，利用水结冰凝固时放出的热量来使窖内温度不至于降太低，以免菜被冻坏。

②现在人们研制出一种聚乙烯材料,在15 ℃~40 ℃熔化或凝固,而熔化或凝固时,温度保持不变。把这种材料制成颗粒状,掺在水泥中制成储热地板或墙壁,天气热时颗粒熔化吸热,天气冷时又凝固放热成颗粒,能有效调节室内的温度。

【精讲点拨】

1.物体吸热温度不一定升高，如晶体熔化时温度达到熔点，继续吸热，温度不变，直到晶体熔化完毕温度才会继续升高。

2.从熔化、凝固图像来判断晶体和非晶体：晶体的熔化(凝固)图象，有一条水平的直线（平行于横轴），而非晶体则没有，图像会一直上升(下降)。

【归纳整理】

【当堂练习】

 1.（2020 天津市）在北方的冬天，为了很好地保存蔬菜，人们通常在菜窖里放几桶水，水结冰能使窖内温度不会太低｡这是利用了水（　　）

A. 熔化吸热 B. 汽化放热 C. 液化吸热 D. 凝固放热

【答案】D

【解析】菜窖里放几桶水，水结冰时能使窖内温度不会太低，这是因为水在凝固时放热，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。

2.（2020 泰安）某晶体熔化时温度随时间变化的图象如图所示，下列判断正确的是（　　）

A. 第5min，晶体开始熔化

B. 晶体熔化过程持续20min

C. 晶体在熔化过程中不吸收热量

D. 晶体的熔点是80℃

【答案】D

【解析】A．由图可知，第10min，晶体开始熔化，故A错误；

B．晶体熔化过程持续的时间：t=25min-10min=15min。故B错误；

C．晶体在熔化过程中，不断吸收热量，故C错误；

D．由图可知，图象中呈水平的一段所对应的温度80℃就是物质的熔点，所以晶体的熔点是80℃，故D正确。故选D。

3.（2020 日照）纯铁的熔点是1535℃，则1535℃的铁（　　）

A. 是固态 B. 是液态

C. 是固液混合态 D. 以上情况都有可能

【答案】D

【解析】铁是晶体，则熔化时温度保持在1535℃不变，即铁的熔化过程是在1535℃温度下由固态逐渐变化为液态，所以在1535℃时既有熔化开始时的固态铁，也有熔化结束前的液态铁，更有熔化过程中的固液共存状态的铁。故选D。

4.（2020 济宁市）小明将一杯温水放入冰箱的冰冻室里，经过一段时间后，杯中的水发生了物态变化，下图所示中的四个图像中能正确反映这杯水的物态变化过程的是（  ）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】常温下的水放入正常工作的冰箱冷冻室中，水变成冰块是凝固过程；

AB．都是熔化图像，并且A的熔点不是0℃，则AB不符合题意；

CD．温度都有下降的趋势，所以是晶体的凝固图像，C的凝固点是0℃，并且在凝固过程中温度保持不变，D的凝固点不是0℃，则C符合题意、D不符合题意；故选C

5.（2020青海省）某种物质熔化时温度随时间变化，如图所示。根据图象的特征可以判断这种物质是一种______（填“晶体”或“非晶体”），它的熔点是______℃，熔化过程中______热量（填“吸收”或“放出”）。

【答案】 (1). 晶体 ；   (2). 80 ；   (3). 吸收。

【解析】[1][2][3]从图象中可以看出，在第10到25分钟温度是保持不变，说明此时此物质在熔化，此时物质的温度80℃即此物质的熔点，此物质是晶体，熔化过程中吸收热量。

6.(2020 江苏无锡市)如图所示，在探究冰的熔化特点时，为测量试管中碎冰的温度，应使温度计的玻璃泡与碎冰______，图中温度计的示数为______℃。

【答案】    (1). 充分接触    (2). -4

【解析】[1]用温度计测量碎冰温度时，温度计的玻璃泡要与碎冰充分接触，但不能将其碰到试管底或者试管壁，防止影响测量结果。

[2]由图知，温度计的分度值为1℃，示数在0的下面，是零下，所以其示数为。

7.（2020 云南省）探究“固体熔化时温度的变化规律”和”水沸腾时温度变化特点”的实验装置如图所示，按规范要求调整铁圈高度时_________（ 选填“需要”或“不需要”）点燃酒精灯。晶体熔化和水沸腾过程中的共同特点是__________________。

【答案】    (1). 需要    (2). 吸收热量但温度不变

【解析】（1）按规范要求调整铁圈高度时需要点燃酒精灯，使铁圈的位置在酒精灯外焰位置处。

（2）由于晶体熔化过程和水沸腾都需要吸收热量,而温度却不再改变,所以他们的共同点是:吸收热量但温度不变。

8.（2020 泸州）小李在实验室取出-10℃的冰进行加热实验，她观察冰熔化成水直到沸腾的过程并记录相关数据，绘制成如图所示的温度随时间变化的图像。根据图像可知0 ~ 4min内这块冰的内能______（选填“增加”或“不变”），加热到6min时，将处于______（ 选填“固态”“液态”或“固液共存态”），加热到______min，水开始沸腾。

【答案】    (1). 增加    (2). 固液共存态    (3). 14

【解析】[1]根据图像可知0 ~ 4min内这块冰的温度在升高，内能在增加。

[2]加热到6min时，物质继续吸热，但温度保持不变，正在熔化，处于固液共存状态。

[3]加热到14min时，水的温度达到100℃，保持不变，开始沸腾

【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会。