初中物理北师大版(北京)（2024）八年级全一册（2024）第四节 升华和凝华表格教学设计

这是一份初中物理北师大版(北京)（2024）八年级全一册（2024）第四节 升华和凝华表格教学设计，共7页。教案主要包含了15分钟，10分钟，答案解析等内容，欢迎下载使用。
学科
初中物理
年级册别
八年级全册
共1课时
教材
北师大版《义务教育教科书·物理八年级全一册》
授课类型
新授课
第1课时
教材分析
教材分析
本节内容是八年级第一章《热现象》的第四节，属于物态变化知识体系中的重要组成部分。教材通过“雾凇形成”“日光灯变黑”等真实情境引入，引导学生探究物质由固态直接变为气态（升华）以及由气态直接变为固态（凝华）的过程。教材以碘的升华与凝华实验为核心，结合生活实例（樟脑球变小、冰冻衣服变干、霜的形成）和自然现象（水循环中的云、雪、露、霜）进行多角度说明，构建起从微观到宏观的认知桥梁。同时，教材还拓展至“南水北调”工程与人工增雨技术，体现科学知识在解决现实问题中的应用价值。
学情分析
八年级学生已掌握熔化、凝固、汽化、液化四种基本物态变化规律，具备一定的观察与推理能力。但对“跳过液态”的升华与凝华现象缺乏直观体验，容易将“固体变气体”误认为是先熔化再汽化，存在概念混淆。学生对“低温下冰能直接变成水蒸气”“空气中的水蒸气能直接结成霜”等现象感到神秘甚至难以理解。此外，部分学生空间想象能力较弱，难以建立气态与固态之间无液态过渡的动态模型。因此，教学中需借助可视化实验、情境任务与对比分析，帮助学生突破思维定势，建立准确的物态变化认知框架。
课时教学目标
物理观念
1. 能说出升华和凝华的定义，并能用语言描述其本质特征——不经过液态阶段的物态变化。
2. 能列举生活中常见的升华与凝华现象，并能准确判断其发生过程中的吸热或放热情况。
科学思维
1. 能通过对比实验现象（如碘加热后无液态出现），运用归纳法总结出升华的典型特征。
2. 能结合温度变化与状态转变的关系，建立“温度影响物态变化路径”的因果推理模型。
科学探究
1. 能设计并实施“碘的升华与凝华”实验，明确观察重点：是否出现液态碘、玻璃壁上的沉积物位置及形态。
2. 能在教师引导下提出可验证的问题：“为什么只有靠近灯丝的管壁变黑？”并尝试从物态变化角度解释。
科学态度与责任
1. 能关注水资源分布不均问题，理解“南水北调”工程中蕴含的物理原理与社会责任。
2. 能认识到节约用水、合理利用资源的重要性，初步树立可持续发展意识。
教学重点、难点
重点
1. 准确理解升华与凝华的定义，掌握其发生条件与能量变化特点（吸热/放热）。
2. 能结合生活实例与实验现象，正确识别并解释升华与凝华现象。
难点
1. 建立“固态→气态”或“气态→固态”不经过液态的动态认知模型，克服“必须先熔化再汽化”的思维惯性。
2. 理解自然界中水循环过程中的凝华环节，特别是雪与霜的形成机制及其与气温的关系。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法
教具准备
碘锤、热水、酒精灯、烧杯、冰块、日光灯管实物、多媒体课件、南水北调动画视频、自制“水循环”动态模型
教学环节
教师活动
学生活动
情境导入，激发好奇【5分钟】
一、创设情境，引出核心问题
（一）、播放视频：北方严冬清晨的雾凇奇观
1. 教师播放一段延时摄影视频：寒风凛冽的清晨，松树、电线、草叶上逐渐覆盖一层晶莹剔透的白色冰晶，宛如仙境，背景音乐为轻柔的风声与鸟鸣。
2. 提问引导：“同学们，你们见过这样的景象吗？这些洁白的‘冰花’是从哪里来的？它们是雪落下来的吗？还是从空气中直接‘长’出来的？”
3. 播放第二段画面：一位老人指着窗玻璃上的冰花说：“这可不是雪花，是冬天的‘画笔’。”随后镜头拉近，展示冰花的立体结构。
4. 教师设疑：“我们都知道雪是由水蒸气遇冷形成的，那这些挂在树枝上的雾凇，又是怎么来的呢？难道水蒸气能直接变成固体？今天我们就来揭开这个谜团！”
（二）、展示实物：旧日光灯管与新灯管对比
1. 教师手持一支使用多年的日光灯管，另一支全新灯管，置于讲台上。
2. 引导学生观察两端：新灯管透明洁净，而旧灯管两端内壁明显发黑，呈现深褐色斑块。
3. 提问：“大家注意到了吗？灯管两端为什么会变黑？而且只在靠近灯丝的位置？这跟灯丝材料有关吗？”
4. 引出课题：“灯丝是钨做的，高温下会蒸发。那么，这些黑色物质究竟是什么？它又是如何形成的？让我们一起走进今天的科学探秘之旅——《升华与凝华》。”
1. 观看视频，感受自然之美。
2. 思考并回答老师提问。
3. 观察实物，产生疑问。
4. 明确学习主题。
评价任务
观察专注：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
兴趣浓厚：☆☆☆
设计意图
通过“雾凇”与“日光灯变黑”两个真实、震撼的生活情境，激发学生的探究欲望；利用视觉冲击与矛盾冲突（为何灯管两端变黑？为何雪不落地就成霜？）制造认知冲突，唤醒已有知识经验，为后续实验探究埋下伏笔，实现“从生活走向物理”的教学理念。
实验探究，建构概念【15分钟】
一、碘的升华实验：发现“没有液态”的秘密
（一）、教师演示实验：碘锤加热观察
1. 教师展示一个密封的玻璃碘锤，内部有少量紫黑色碘颗粒，底部朝上放入盛有约70℃热水的烧杯中（确保水温低于碘的熔点113.7℃）。
2. 指导学生仔细观察：随着热水加热，碘锤底部的紫黑色固体逐渐减少，同时碘锤上部内壁开始出现一层薄薄的紫黑色晶体，且越聚越多。
3. 强调观察要点：“在整个过程中，有没有看到液体状的碘出现？有没有液滴在容器底部？”
4. 重复实验两次，确保每位学生都能清晰看到“固态→气态→固态”的全过程。
5. 实验结束后，教师立即取出碘锤，用手轻轻敲击，听到清脆的“咔嚓”声，表明玻璃内壁附着的是固体而非液体。
6. 总结：“碘在受热时并未先熔化成液体，而是直接变成了紫色的气体；当气体遇到较冷的玻璃壁时，又直接变回了固态。这种‘跳过液态’的变化，就是我们今天要学习的新概念——升华与凝华。”
（二）、学生分组讨论：解读实验现象
1. 将全班分为6个小组，每组4人，发放《实验记录表》，包含以下问题：
- 你观察到哪些现象？请详细描述。
- 碘是否经历了液态阶段？你是怎么判断的？
- 为什么加热时没有液态碘出现？
- 气体在何处凝结？说明了什么？
2. 教师巡视各组，参与讨论，适时追问：“如果碘真的熔化了，你会看到什么？现在没看到，说明什么？”
3. 每组派一名代表汇报，教师板书关键词：“固态 → 气态”、“气态 → 固态”、“不经过液态”、“吸热/放热”。
1. 仔细观察实验全过程。
2. 记录关键现象，完成实验记录表。
3. 小组合作讨论，交流看法。
4. 代表发言，表达观点。
评价任务
观察细致：☆☆☆
讨论深入：☆☆☆
表达清晰：☆☆☆
设计意图
以“碘的升华与凝华”为核心实验，通过直观、安全、可视化的操作，让学生亲眼见证“固态→气态”与“气态→固态”的非中间态过程，打破“所有物态变化都必须经过液态”的固有思维。小组合作讨论促进思维碰撞，培养科学质疑精神与证据意识，真正实现“做中学”。
联系生活，深化理解【10分钟】
一、生活现象归类：寻找身边的升华与凝华
（一）、展示图片集：生活中的升华现象
1. 教师投影四张图片：
- 长期放在衣箱中的樟脑球逐渐缩小；
- 冬天晾在室外的冰冻湿衣服逐渐变干；
- 雪人在阳光下一天天变小，却不见积水；
- 冰柜中冷冻食品表面出现白霜。
2. 提问：“这些现象中，哪个是升华？哪个是凝华？请说明理由。”
3. 学生抢答，教师及时点评：
- 樟脑球变小：固态→气态，升华，吸热；
- 冰冻衣服变干：冰直接变成水蒸气，升华，吸热；
- 雪人变小：雪未融化，直接变成水蒸气，升华，吸热；
- 冰柜结霜：空气中的水蒸气遇冷直接变成冰晶，凝华，放热。
（二）、角色扮演：我是小科学家
1. 教师设定情境：“你是一名气象局的小研究员，请向市民科普‘霜’是如何形成的。”
2. 学生分组，每组选择一个角色（儿童、老人、记者、环保志愿者），用通俗易懂的语言解释霜的形成过程。
3. 每组派代表上台模拟讲解，其他同学倾听并打分。
4. 补充：“霜不是从天上掉下来的，而是地表附近的水蒸气在0℃以下的物体表面，直接凝华成微小的冰晶，这就是‘凝华’。”
1. 观察图片，判断现象类型。
2. 口头解释原因。
3. 分组扮演，模拟科普讲解。
4. 听讲并评价他人表现。
评价任务
判断准确：☆☆☆
表达生动：☆☆☆
合作有效：☆☆☆
设计意图
将抽象的物理概念回归真实生活，通过图像辨析与角色扮演，强化学生对“升华”与“凝华”现象的识别能力。模拟科普讲解不仅锻炼语言表达力，更促使学生主动建构知识体系，提升科学传播素养，落实“从物理走向社会”的育人目标。
拓展延伸，链接现实【8分钟】
一、探究“南水北调”中的物理原理
（一）、播放动画：南水北调工程示意图
1. 教师播放一段3分钟的动画短片：丹江口水库的水被泵送至北方，沿途经过数十座城市，最终流入天津、北京。
2. 提问：“为什么南方水多，北方缺水？这与水的哪种物态变化有关？”
3. 引导学生思考：“南方降水多，水大量蒸发进入大气，形成云；北方气候干燥，蒸发少，降水也少，所以缺水。”
4. 强调：“水循环本质上是持续不断的物态变化过程，包括蒸发、凝结、降水等。人类可以通过工程手段改变水的时空分布，但这不能违背自然规律。”
（二）、人工增雨原理探究
1. 教师展示“人工增雨”图片：飞机在云层中播撒干冰。
2. 提问：“干冰是什么？它进入云层后发生了什么变化？”
3. 学生回答：“干冰是固态二氧化碳，它会升华成气体。”
4. 教师追问：“这个过程会吸热还是放热？会对云层产生什么影响？”
5. 学生讨论后得出结论：“升华吸热，使云层温度骤降，水蒸气迅速凝华成冰晶，从而促进降雨。”
6. 总结：“科技正利用升华与凝华原理，帮助人类应对极端天气，改善生态环境。”
1. 观看动画，理解工程背景。
2. 思考水循环与区域水资源差异的关系。
3. 分析人工增雨中干冰的作用。
4. 理解科技与物理的深度融合。
评价任务
理解深刻：☆☆☆
联系实际：☆☆☆
思维拓展：☆☆☆
设计意图
将物理知识与国家重大工程、环境治理相结合，拓宽学生视野，增强民族自豪感与社会责任感。通过“人工增雨”案例，深化对“升华吸热”作用的理解，体现“物理服务于社会”的核心价值，培养学生科学精神与家国情怀。
课堂小结，巩固提升【7分钟】
一、思维导图构建：升华与凝华知识网络
（一）、师生共同绘制板书思维导图
1. 教师在黑板中央写下“升华与凝华”四个字，用红色粉笔圈出。
2. 从中心向外延伸三条分支：
- 定义：固态→气态（升华），气态→固态（凝华）
- 能量变化：升华吸热，凝华放热（用箭头标注方向）
- 实例：樟脑球、冰冻衣服（升华）；霜、雾凇、灯管变黑（凝华）
3. 教师提问：“如果让你设计一个‘防霜’装置，你会怎么做？从物态变化角度思考。”
4. 学生回答：“保持物体表面温度高于0℃，防止水蒸气凝华成霜。”
5. 教师总结：“今天我们不仅知道了什么是升华与凝华，更重要的是学会了用物理眼光看待世界，解决问题。”
（二）、完成课堂练习题
1. 教师发放纸质练习卡，包含以下题目：
- 1. 下列现象中属于升华的是（ ）
A. 冰融化成水 B. 湿衣服晾干 C. 樟脑球变小 D. 露珠形成
- 2. 干冰用于人工增雨，是因为它在空气中（ ）
A. 熔化吸热 B. 升华吸热 C. 汽化放热 D. 凝华放热
1. 跟随教师绘制思维导图。
2. 回答问题，参与互动。
3. 独立完成练习题。
4. 举手分享答案。
评价任务
知识完整：☆☆☆
答题正确：☆☆☆
参与积极：☆☆☆
设计意图
通过思维导图系统梳理本节课核心内容，形成结构化知识网络。课堂练习题紧扣教学目标，检测学生对概念、能量变化与实例的掌握程度，及时反馈教学效果，为后续复习提供依据。
作业设计
一、基础巩固题
1. 请写出下列现象对应的物态变化名称：
（1）衣柜里的樟脑丸越来越小：__________
（2）冬天窗户玻璃上出现冰花：__________
（3）寒冬早晨草叶上的白霜：__________
（4）冰冻的衣服在阳光下变干：__________
2. 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）：
（1）升华过程需要吸收热量。（ ）
（2）凝华过程会使周围环境温度升高。（ ）
（3）碘加热后变成紫色气体，属于汽化现象。（ ）
（4）干冰在常温下直接变成二氧化碳气体，属于升华。（ ）
3. 选择题：
（1）下列现象中，属于凝华的是（ ）
A. 湿毛巾晾干 B. 雾的形成 C. 霜的形成 D. 雪的融化
（2）下列说法正确的是（ ）
A. 升华和凝华都发生在高温条件下
B. 升华过程要吸热，凝华过程要放热
C. 所有固体都可以升华
D. 水蒸气只能液化，不能凝华
二、实践探究题
4. 请你设计一个小实验，证明“冰可以直接变成水蒸气”（即升华）。请写出实验器材、步骤、预期现象及结论。
器材：_____________________________________________________
步骤：_____________________________________________________
预期现象：_________________________________________________
结论：_____________________________________________________
【答案解析】
一、基础巩固题
1. （1）升华；（2）凝华；（3）凝华；（4）升华。
2. （1）√；（2）×；（3）×；（4）√。
3. （1）C；（2）B。
二、实践探究题
4. 示例：
器材：冰块、密封塑料袋、电子秤、温度计、冰箱。
步骤：①取一块冰，称重并记录质量；②放入密封塑料袋，扎紧袋口；③将袋子放入冰箱冷冻室（-18℃）静置24小时；④取出后立即称重，观察袋内是否有水滴。
预期现象：冰的质量减少，但袋内无水滴。
结论：冰在低温下质量减少，说明其直接变成了水蒸气，发生了升华。
板书设计
《升华与凝华》
★ 升华：固态 → 气态（吸热）
■ 现象：樟脑球变小、冰冻衣服变干、雪人变小、干冰消失
★ 凝华：气态 → 固态（放热）
■ 现象：霜、雾凇、灯管变黑、冰柜结霜
★ 能量变化：
→ 升华：吸热 → 降温（如人工增雨）
→ 凝华：放热 → 升温（如取暖器）
★ 生活应用：
→ 南水北调：调节水循环时间与空间
→ 二氧化碳灭火器：利用升华吸热降温
教学反思
成功之处
1. 成功创设“雾凇”与“日光灯变黑”两大真实情境，有效激发学生探究兴趣，课堂氛围活跃。
2. 碘的升华实验设计巧妙，现象明显，学生通过亲历“无液态出现”这一关键点，深刻理解了“跳过液态”的本质。
3. 将“南水北调”“人工增雨”等国家战略融入教学，既拓展了知识广度，又增强了学生的社会责任感。
不足之处
1. 部分学生对“凝华放热”导致环境升温的理解仍较模糊，需在后续课中加强举例。
2. 小组讨论时间分配不均，个别小组讨论流于形式，今后应加强小组分工与指导。
3. 课堂练习难度略高，部分后进生完成较吃力，建议增设分层任务。