初中物理人教版（2024）八年级上册熔化和凝固教学设计

这是一份初中物理人教版（2024）八年级上册熔化和凝固教学设计，共16页。教案主要包含了实验器材，实验步骤，实验现象，探究归纳，实验装置，进行实验，分析与论证，播放视频等内容，欢迎下载使用。
年级
八年级
授课时间
课题
3.2 熔化和凝固
教学
目标
1. 能区别物质的气态、液体和固态三种形态，知道物质的固态和液态之间是可以转化的。
2. 了解熔化和凝固。能用熔化和凝固的知识解释生活中的现象。
3. 知道熔化曲线和凝固曲线的物理含义，并知道晶体和非晶体之间的区别。
4. 通过探究实验使学生学会用图像探究物理规律的方法。
教材
分析
1. 物态变化、熔化和凝固的概念
教材首先指出物质常见的三种状态，然后以学生熟悉的冰可以变成水及水可以变成蒸气等现象为例，让学生认识物质的三种状态，进而给出物态变化的概念和熔化、凝固定义。教学中，对于物质的三种状态的认识，可通过一些具体的事例并结合多媒体，让学生尝试对它们进行分类。再结合生活中冰的熔化过程，通过“冰的熔化需要什么条件，不同物质熔化时温度将会如何变化?”的问题，进入实验“探究固体熔化时温度的变化规律”环节。
2. 探究固体熔化时温度的变化规律
教材将探究海波熔化特点和蜡的熔化实验放在一起进行，让学生在实验活动中，自然地将两者进行对比，可以较为方便地发现它们之间的差异，从而降低引入晶体和非晶体概念的难度。这一探究活动体现了探究实验的几个要素。在“分析与论证”中增加了图象的绘制，目的在于帮助学生通过图象直观地观察到熔化前、熔化中和熔化后三个阶段的温度特点。在“评估”和“交流与合作”中提出了明确的要求，如“有没有可能在什么地方出现错误?”“你们的探究结果和别的小组的结果是不是相同?”等，目的在于引起学生积极地深入思考。
在探究过程中应引导学生对固体熔化时温度的变化规律进行猜想，初步设计方案，用实验探究的方法，得出固体熔化时温度的变化规律。海波熔化实验既是教学中的重点，又是难点，教师对其应特别重视。
学情
分析
学生对于熔化和凝固现象并不陌生，但对固体分为晶体和非晶体，以及晶体熔化过程中吸收热量而温度不变（即有一定的熔点），而非晶体没有熔点却不清楚。而这些内容是以后分析内能、热量的基础，因此这是本节课的重点。如何建立这些概念，最重要的是通过实验探究固体熔化时温度的变化规律。而这两个探究实验恰恰是很多线老师最头疼的实验，主要原因有：一是实验时间长。按常规的方法进行探究要20分钟左右才能完成。二是实验装置的安装复杂，要观察的现象和记录的数据较多。三是在实验中海波和蜡很难受热均匀。所以，建议该实验改为演示实验。
教学重点
1．海波熔化实验。 2. 熔化曲线的物理含义。
教学难点
1. 海波熔化实验。2. 用图像探究物理规律的方法。
教学
器材
铁架台、酒精灯、石棉网、大烧杯、温水、大试管、粉末海波、石蜡、温度计、搅拌器、火柴。
多媒体ppt，包含视频：《探究固体熔化时温度的变化规律》、《熔化和凝固的条件》、《课堂总结》等。
教学过程
教师活动
学生活动
导入新课
【提问】工业生产中常将钢水铸造成有一定形状的工件。钢水在变成工件的过程中，它的状态发生了怎样的变化?在状态变化的过程中，钢水吸热还是放热?
思考问题，进入情境。
学习新课 一、物态变化
1. 物质的三态
自然界中的物质，通常以固态、液态、气态三种形式存在。例如各种金属块、冰块等处于固态；水、油处于液态；空气、水蒸气处于气态。
2. 物态变化
（1）探究物质的三态变化
【实验器材】加热器、水壶、钢勺、水杯、冰等。
【实验步骤】
①将适量碎冰放入水壶中；
②用加热器给水壶加热，待水沸腾后，戴上手套，拿着长柄钢勺靠近壶嘴，钢勺底部放一水杯，如图所示，观察钢勺上及水杯中出现的现象；
③把水放入冰箱的冷冻室中，过1小时，观察水的变化。
【实验现象】在加热过程中，冰变成了水，水又变成了水蒸气，从壶嘴冒出的水蒸气遇到温度较低的钢勺又变成了水滴，将水放入冰箱的冷冻室中，水结成了冰。
【探究归纳】
水有三种状态，分别是固态、液态和气态，在一定条件下，水的这三种状态可以相互转化。如图所示。

（2）物态变化：物质各种状态间的变化叫作物态变化。
【例题1】水在自然界以不同形态存在。雨、露、雾、霜、雹、水蒸气、“白气”都是水的“化身”，属于固态的有______，液态的有________，气态的有____________。
【答案】霜、雹；雨、露、雾、“白气”；水蒸气。
【解析】根据物质三种状态的特征可知：霜、雹有一定的体积和形状，属于固态；雨、露、雾、“白气”有一定的体积，但没有一定的形状，属于液态；水蒸气没有一定的体积和形状，属于气态。
举出物质处于三态的实例。
观察实验现象，思考原因，归纳结论。
通过水的三态变化，知道物态变化的概念。
做例题1，知道水在自然界以不同的形态存在。
学习新课 二、熔化和凝固
1. 熔化和凝固的概念
（1）探究固态和液态之间的转化
【提问】分析以下事例，看看它们的状态发生了怎样的转化？
①春天，冰雪消融。
②夏天，从冰箱中拿出的雪糕化了。
③加热沥青、石蜡时，沥青、石蜡会慢慢变软，最后变成液态。
④冬天，小河里的水结冰。
⑤把加热熔化后的石蜡倒入玩具模子，冷却后做出各种各样的玩具。
⑥铁水冷却后变成铁锅。
【分析】①②③物质都是从固态变成了液态；④⑤⑥物质都是从液态变成了固态。
【探究归纳】物质能够从固态变成液态，也能够从液态变成固态。
（2）熔化和凝固的概念
①物质从固态变成液态的过程叫作熔化。
②物质从液态变成固态的过程叫作凝固。
2. 演示实验——研究固体熔化时温度的变化规律
【提问】从冰箱冷冻室中取出一块冰块放入碗中，在室温下不久冰块就开始熔化，之后一段时间内碗里都是冰和水混合在一起的情况。如果用温度计测量，就会发现尽管冰在逐渐熔化变少，但水的温度并没有升高。这是怎么回事?想一想：其他物质熔化时的温度是否也不变?
【实验器材】海波、石蜡、铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、大试管、温度计、搅拌器、水、火柴。
【实验装置】如图所示，将海波放入内有温度计的试管中，再把试管放入盛水的烧杯中。点燃酒精灯，经过一段时间后海波就会慢慢熔化。
【进行实验】
（1）当温度计的示数升至40℃左右时开始计时，每隔1min记录一次数据，填入下表。
（2）将海波换为石蜡，找出石蜡熔化时温度的变化规律。
时间/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
海波温度/℃
30
35
40
45
48
48
48
48
48
48
50
54
石蜡温度/℃
30
31
32
33
34
35
36
39
43
45
50
57
【分析与论证】
（1）画出温度—时间图像
以方格纸上的纵轴表示温度，横轴表示时间，将表中的数据分别在两方格纸上描点，然后再将所有的点用平滑的曲线连起来，得到海波和石蜡温度随时间变化的图像。
海波的温度-时间变化图像 石蜡的温度-时间变化图像
（2）分析熔化过程
①海波的熔化过程：海波吸收热量，温度逐渐上升，温度达到48℃时开始熔化。熔化过程中继续吸热，温度保持不变；熔化完，继续吸热升温。
②石蜡的熔化过程：吸收热量温度持续上升，在此过程中，石蜡由硬变软变稀，最后熔化为液体。
（3）实验结论
①物质在熔化过程中都要吸收热量。
②不同的物质在熔化过程中温度的变化规律不同。有的物质（如海波）在熔化过程中虽然继续吸热，但温度保持不变；有的物质（如石蜡）在熔化过程中先变软，后变稀，最后熔化为液体，且随着加热时间的延续温度逐渐升高。
【评估】
（1）安装实验器材要按照自下而上的顺序进行
在组装仪器时，应根据酒精灯火焰的高度确定烧杯的高低，确保用外焰部分加热；再根据烧杯内水面的高低确定温度计悬挂的位置，所以应按自下而上的顺序安装实验装置。
（2）水浴法
把盛海波的试管放入盛水烧杯中加热，可使物体均匀、缓慢受热。
（3）选用小颗粒固体的目的：可以使固体受热均匀，便于与温度计的玻璃泡充分接触。
（4）烧杯中的水要适量，原因是：①水太多会延长实验时间；②水太少不能使固体浸没，会造成固体受热不均匀。
（5）为了缩短实验时间，可采取的方法：用温水并适当减少水的质量。
3. 液体凝固时温度的变化规律
对液态海波停止加热后，温度逐渐降低，当温度降到48C时，液态海波开始凝固。在凝固过程中，海波的温度保持不变，直至凝固完毕，温度才会继续下降；如甲图所示。
石蜡的凝固过程则不同，停止加热后，石蜡由稀变稠，又变成固态，温度不断降低。由于凝固是熔化的逆过程，当物质从液态变成固态时，会向外界放出热量。如乙图所示。
【播放视频】——《演示实验：研究固体熔化时温度的变化规律》
【例题2】小明利用如图甲所示的器材探究海波熔化时的变化规律， 请你根据图中信息完成下列问题：
（1）该实验中先把海波放入试管再放在烧杯中加热的原因是_______；
（2）由图可知海波的熔点是_______℃，当加热至第 3 min 时， 海波处于_______ 状态（选填“固态”、“液态” 或“固液共存”）；
（3）图中海波熔化过程共经历_______min ，若要延长海波的熔化过程，可以__________。
【答案】（1）受热均匀；（2）48，固液共存；（3）2，增加海波的质量。
【详解】（1）根据实验目的，该实验中先把海波放入试管再放在烧杯中采用水浴法加热，可以使海波受热均匀。
（2）从图中可以看出，该物质在熔化过程中保持48℃不变，故48℃就是其熔点，根据图像可知，其熔化的时间段为2min～4min，所以加热至第3min时，海波处于熔化过程中，是固液共存态。
（3）由图像知，其熔化的时间段为2min～4min，则熔化过程经历了2min，要延长熔化的时间，可以增加海波的质量，使其需要吸收更多的热量。
分析生活中的实例，知道这些实例中，状态发生了2种转化。引出熔化与凝固的概念。

思考问题，与老师一起设计实验。
观看或参与演示实验，观察现象，记录数据。
进行分析论证，做出温度随时间变化的图像。
学习如何看物理图象，如何分析物理图象，如何从图象中找到规律，体会图象直观、形象的特点。
通过分析图像，总结出固体熔化时温度的变化规律。
了解器材的安装顺序；水浴法的好处及实验中出现的其他问题。
知道液体凝固时温度的变化规律。
观看视频。
做例题2且进行解析，知道固体熔化时的规律及实验中的注意事项。
学习新课 三、熔点和凝固点
对比分析海波与石蜡熔化时的温度变化曲线，引出晶体、非晶体的概念。
1. 晶体和非晶体
两种固体熔化过程的主要区别是：海波有固定的熔化温度，石蜡没有固定的熔化温度。
（1）晶体：有固定熔化温度的固体叫作晶体。例如冰、海波、食盐、石英、萘、各种金属等。晶体熔化时温度的变化曲线如图甲所示。
（2）非晶体：没有固定的熔化温度的固体叫作非晶体。常见的一些非晶体：如石蜡、松香、玻璃、沥青等。
非晶体熔化时温度的变化曲线如图乙所示。
2. 熔点和凝固点
（1）熔点
①晶体熔化时的温度叫作熔点。
②分析晶体的熔化图象：AB段：物质处于固态，表示晶体吸热升温的过程。BC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。CD段：物质处于液态，表示液体吸热升温过程。
（2）凝固点
①晶体凝固时的温度叫作凝固点。
②分析晶体的凝固图象：DE段：物质处于液态，物质放热降温的过程；EF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；FG段：物质处于固态，晶体放热降温过程。
晶体熔化图象 晶体凝固图象
③同一种物质的凝固点和熔点相同。
例如：在1标准大气压下，水的凝固点是0℃，冰的熔点也是0℃。
【指导阅读课本第68页小资料—一些晶体的熔点】
3. 一些晶体的熔点 （标准大气压）
晶体
熔点/℃
晶体
熔点/℃
钨
3 410
海波
48
铁
1 538
冰
0
铜
1 083
固态水银
-39
金
1 064
固态酒精
－117
铅
328
固态氮
－210
锡
232
固态氧
－218
固态碘
114
固态氢
－259
奈
80.5
固态氦
－272
（1）不同晶体熔点不同，熔点是晶体的一种特性。
（2）记住冰的熔点是0℃，钨的熔点最高。
（3）非晶体熔化、凝固时温度的变化曲线
①非晶体熔化时的特点
非晶体熔化过程中，随着吸热，温度不断地上升，没有固定的熔化温度，逐渐变软、变粘、变稀、变成液态。
②非晶体凝固时的特点
非晶体在凝固过程中，随着放热，温度持续降低，也没有一定的凝固温度，状态逐渐变粘、变稠、变硬，变成固态。

非晶体熔化曲线 非晶体凝固曲线
【例题3】下表列出了几种晶体的熔点，判断下列说法，错误的是（ ）
晶体
熔点/℃
晶体
熔点/℃
固态氢
-259
固态酒精
-117
固态水银
-39
金
1 064
钢
1 515
钨
3 410
A．在－268 ℃时，氢是固态
B．白炽灯的灯丝用钨制成，不容易熔化
C．纯金掉入钢水中不会熔化
D．水银温度计在－40 ℃时不能使用
【答案】C。
【详解】A．固态氢的熔点是-259℃，-268℃低于-259℃，所以在-268℃时，氢是固态，故A正确；
B．灯丝用钨制成，是因为钨的熔点高，灯丝不容易熔化，故B正确；
C．钢的熔点是1300℃，钢水的温度等于或高于1300℃，金的熔点是1064℃，金放在钢水中，金能达到熔点，能从钢水中吸收热量，所以金在钢水中一定熔化，故C错误；
D．水银的凝固点和熔点相等，所以水银的凝固点是-39℃，低于-39℃时水银是固态，不能根据液体热胀冷缩原理工作，故在-40℃时不能使用，故D正确。
故选C。
【例题4】小明同学在探究固体熔化的活动中，作出了如图所示的图象。
（1）从图象可知，这种固体是_____（填“晶体”或“非晶体”），它的熔点是____。
（2）1min时物质是____态、10min时物质是_______状态，18min时物质是____态。
【答案】（1）晶体，0℃。（2）固，固液共存；液。
【解析】（1）从图象可知，在5～10min这段时间内，固体吸收热量，温度不变，属于晶体，它的熔点是0℃。（2）1min时物质是固态，3min时物质是固液共存状态，7min时物质是液态．
分析对比海波与石蜡熔化时的温度变化曲线，找出它们的不同点，建立晶体与非晶体的概念。
知道常见的一些晶体、非晶体。
根据前面的研究固体熔化时温度的变化规律，知道熔点与凝固点的概念。
会分析晶体的熔化与凝固图象。理解熔点与凝固点的意义。
阅读课本第68页小资料 —《一些晶体的熔点》，知道熔点是晶体的一种特性，记住冰的熔点。
会分析非晶体熔化、凝固时温度的变化曲线
解析例题3，加深对熔点与凝固点的理解。
解析例题4，会通过图像分析固体熔化的规律，理解晶体、熔点等概念。

学习新课 四、熔化吸热 凝固放热
1. 熔化吸热
【引入】根据上述实验，引导学生分析得出：晶体在熔化过程中尽管温度保持不变，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。
【总结】
（1）晶体熔化的条件：一是温度达到熔点；二是继续吸收热量。
晶体熔化时虽然温度不变，但是必须加热，若停止加热熔化也会马上停止，即熔化过程要吸热。
（2）非晶体熔化的条件：吸收热量。
物质在固态时能量低，在液态时能量高，物质熔化时，是从低能量状态到高能量状态，所以要吸收热量。
（3）熔化吸热的应用
①要喝冰凉的饮料，往往会在饮料中加上一些冰块，并不是直接加冷水。这是因为冰块的温度更低，冰块熔化成水的过程中要吸收热量，从而使饮料的温度下降的更多。
②夏天，在饭菜的上面放冰块可防止饭菜变馊，因为冰熔化吸热，使冷空气下沉。
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
【进行推理】根据上述实验，引导学生推理得出：因为冰熔化成水的过程中要吸热，水结冰时（凝固）是熔化的逆过程，所以无论晶体还是非晶体，在凝固时都要放热。
（1）晶体凝固的条件：一是温度达到凝固点；二是继续放出热量。
（2）非晶体凝固条件：放出热量。
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。
（3）凝固放热的应用：
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（温度超过40 ℃）颗粒熔化吸热，天气冷时（温度低于15 ℃）又凝固放热成颗粒，能有效调节室内的温度。
【播放视频】——《熔化和凝固的条件》
【例题5】有一种聚乙烯材料可以在15℃～40℃范围内熔化和凝固，则这种材料属于 _______（选填“晶体”或“非晶体”）。把它掺在水泥里，制作储热地板和墙壁，可以起到调节室温的作用，这是因为它在室温高时 _____吸热，室温低时 _____放热。（两空均填写物态变化名称）
【答案】非晶体，熔化，凝固。
【解析】聚乙烯材料可以在15-40℃范围内熔化和凝固，说明聚乙烯材料没有一定的熔化和凝固温度，即没有固定熔点，所以聚乙烯材料是非晶体。
聚乙烯材料凝固时放出热量，使室温升高；聚乙烯材料熔化时吸收热量，使室温降低。
思考问题，知道熔化吸热。
举出熔化吸热的应用实例。
知道凝固放热，举出凝固放热的应用实例。
观看视频，理解熔化和凝固的条件。
做例题，进一步理解熔化吸热、凝固放热及其应用。
课
堂
练
习
课
堂
练
习
1．如图所示，小鹏在收到的快递海鲜包装中发现装有冰袋，冰袋在海鲜运输中所起到的作用是（ ）
A．熔化吸热 B．凝固放热 C．汽化吸热D．升华吸热
【答案】A.
【解析】为了给海鲜降温，常在海鲜包装中放入冰袋，利用的是冰在熔化过程中会吸收热量。故选A。
2．萘的熔点为80℃，那么80℃的萘处于（ ）
A．固态 B．液态 C．固液共存 D．以上三种都有可能
【答案】D
【详解】萘是晶体，晶体的温度到达熔点或凝固点时，刚开始熔化或凝固时，处于固态或液态；中间可能是固液共存状态；最后完全熔化或凝固，是液态或固态。因此三种状态都有可能。故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
3. 如图所示是物质在熔化时温度随时间变化的图像。下列从图像中获得的信息不正确的是（ ）
A．这种物质是晶体，其熔点为48℃
B．在BC段物质处于固液共存状态
C．在BC段物质不吸收热量，温度不变
D．第10min后物质处于液态
【答案】C。
【解析】ABC．由图可知，BC段时这种物质吸热，但温度不再升高，说明此时物质达到了熔点，正在熔化，BC段物质处于固液共存状态，因此这种物质属于晶体，而且其熔点为48℃，故AB正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．从图象可以看出，从第5min开始熔化，到第10min结束，第10min后物质处于液态，故D正确，不符合题意。
故选C.
4．根据表中的数据，下列说法正确的是（ ）
熔点/℃ （标准大气压）
固态酒精
-117
铅
328
固态水银
-39
铜
1083
冰
0
铁
1535
A．-110℃的酒精是固态
B．不可以将铜块放到铁制容器中熔化
C．放在0℃的房间中的水会凝固结冰
D．在-20℃的地区，能用水银温度计测气温
【答案】D
【详解】A．酒精的熔点是-114℃，-110℃的酒精高于熔点，是液态，故A错误；
B．铁的熔点是1535℃，铜的熔点是1083℃，铜在1083℃时吸收热量，开始熔化，可以将铜块放到铁制容器中熔化，故B错误；
C．同种晶体的熔点和凝固点相等，水的凝固点是0℃，放在0℃房间中的水能达到水的凝固点，但是水不能继续放出热量，不能凝固，故C错误；
D．水银的熔点是-39℃，在-20℃的地区，水银是液态，所以能使用水银温度计，故D正确。故选D。
5．小明发现冬季水缸里的水结冰了，但腌菜缸里的盐水却没有结冰，于是猜想，水中加入盐后，会对水的凝固点产生影响。为了验证这一猜想，他配置了一定浓度的盐水放入冰箱，研究盐水的凝固过程，定时观察盐水的温度变化，绘制图象如图所示。
（1）盐水的凝固点为_____℃，凝固过程用了_____min；
（2）实验中发现盐水凝固时间较长。若保持冰箱内温度不变，请写出一种缩短凝固时间的方法：_____；
【答案】0，10；减少盐水的质量；撒盐降低了雪的熔点。
【详解】（1）从图象上看，盐水温度达到−2℃时，其温度不再变化，说明盐水在凝固过程中，不断放出热量，但温度保持不变，这个不变的温度是盐水的凝固点，所以盐水的凝固点是−2℃。凝固过程用了20min-10min=10min
（2）盐水凝固时间较长，可能是因为盐水的质量较多，因此可以通过减少盐水的质量来缩短盐水凝固时间。
（3）在雪上撒盐可以降低雪的熔点，
使雪在温度较低的情况下也能尽快熔化。
6．如图所示，甲是“探究海波熔化时温度的变化规律”的实验装置。
（1）甲图中的器材安装顺序是______（选填“自上而下”或“自下而上”）；
（2）图乙温度计的示数为________℃；
（3）图丙是根据实验数据描绘出的海波温度随时间变化的图像。海波熔化过程对应图线中的________（填“AB”或“BC”）段；
（4）由图像丙可知，海波熔化过程的特点是：继续吸热，温度______（选填“升高”“降低”或“保持不变”），因此海波是_____（选填“晶体”或“非晶体”）。
【答案】（1）自下而上；（2）46；（3）BC；（4）保持不变，晶体。
【详解】（1）为了用酒精灯的外焰进行加热，在组装器材时应自下而上进行安装。
（2）由图乙可知，温度计上的数字自下而上依次变大，故是零上；温度计的分度值为1℃，示数为46℃。
（3）晶体在熔化过程中温度不变，由图丙可知，温度到达48℃后就不再变化，故BC段是海波的熔化过程。
（4）海波在熔化过程中仍需要用酒精灯进行加热，故海波熔化的特点是吸收热量，但温度保持不变，由图丙知，海波的熔点是48℃，故海波是晶体。
板
书
设
计
第2节 熔化和凝固
一、熔化和凝固
1．熔化：物质从固态变成液态的过程。
2．凝固：物质从液态变成固态的过程。
二、探究固体熔化时温度的变化规律
1．海波在熔化过程中持续吸收热量，温度保持不变。
2．石蜡在熔化过程中持续吸收热量，温度逐渐上升。
三、熔点和凝固点
1．晶体：有一定熔化温度的固体。
2．熔点：晶体熔化时的温度。
3．非晶体：没有一定熔化温度的固体。
4．凝固点：晶体凝固时的温度。
5．同种物质的熔点和凝固点相同，不同物质的熔点不同。
四、熔化吸热、凝固放热
物质熔化要吸收热量，凝固要放出热量。
课
堂
小
结
第2节 熔化和凝固
作
业