初中物理人教版（2024）八年级上册（2024）升华和凝华表格教学设计及反思

这是一份初中物理人教版（2024）八年级上册（2024）升华和凝华表格教学设计及反思，共10页。教案主要包含了聚焦实验，建构概念，实践应用，深化认识等内容，欢迎下载使用。
课题
第4节 升华和凝华
教学背景
1．教学内容分析
《义务教育物理课程标准（2022年版）》要求学生知道物质的固态与气态之间是可以相互转换的。能够运用水的固态、液态、气态的变化过程解释自然界中的水循环现象，知道导致水资源危机的原因以及水污染对人类的危害。
根据《义务教育物理课程标准（2022年版）》要求，教材设置了升华和凝华、水循环等内容。从认识思路上看，升华和凝华部分是前面学习过的熔化和凝固、汽化和液化的延续，通过实验建立升华和凝华概念的过程有利于学生形成从温度、吸热或放热两条主线认识物态变化现象的思路，有助于帮助学生建立系统的物态变化知识体系。从物理观念来看，本节内容是形成物质的固态、液态、气态之间可以相互转换的物质观的知识载体，为第5节跨学科实践的开展奠定了知识及思想方法的基础。从科学思维上看，基于实验现象的观察，结合晶体熔化条件，分析碘能否从固态直接变成气态的过程，有利于发展学生科学推理、科学论证的思维方式，有利于发展学生依据证据和逻辑提出质疑的认识方式，有利于增强学生在解释现象过程中的论证意识。从科学探究的角度看，结合实验研究固态与气态之间能否直接转换的过程，提供了学生经历基于证据分析结论并作出解释的过程。从科学态度与责任的角度看，本节内容与学生的生活实际及社会生产密切相关，是让学生感悟物理学与生活、社会、科技有紧密联系的自然科学的良好载体。
2．学情分析
从知识和经验层面看，由于生活中常见的升华及凝华现象(常温下樟脑片的升华、冬天冰的升华以及水蒸气的凝华现象)进行得比较缓慢，而且现象中的气体由于看不见，很难被直接观察到，学生缺乏感性认识，认为固态与气态间的转换需要经历液态的过程，所以教学中要通过实验现象帮助学生澄清模糊认识。通过前面对物态变化的学习，学生已经认识到发生物态变化需要吸热或放热，有利于学生顺利完成实验，并通过对实验现象的观察和分析建立升华和凝华概念。
从思维方法层面看，初二学生处于从具体形象思维向抽象思维过渡的阶段，思维与感性经验直接关联，他们的思维需要具体形象材料的支持。且学生缺乏用证据反驳或说明观点的科学论证能力；缺乏依据观察和实验寻找证据，总结规律的归纳推理能力；缺乏有理有据的质疑能力。因此，教学过程中需要教师创设情境，营造情感氛围，提供认知背景，让学生形成学习心向，引领学生从多角度进行系统、全面的思考，促进学生主动进行意义建构。
认知难点：认为固态与气态之间的转换需要经历液态的过程，这是由于缺乏表象而造成的错误认识。教学中要通过实验现象及逻辑分析帮助学生澄清模糊的或者错误的认识。
教学目标
物理观念：
1．知道物质在固态与气态之间可以直接转换，知道升华、凝华及过程中的吸热、放热现象。
2．能说明自然界中的水循环现象。
科学思维：
通过实验观察及分析升华和凝华现象的过程，体会依据证据和逻辑提出质疑、进行科学推理与论证的科学思维方法。
科学探究：
结合实验研究固态与气态间能否直接转换，经历基于证据分析结论并作出解释的过程。
科学态度与责任：
1．说明生活和自然界中常见的升华和凝华现象，增加物理源于生活、服务生活的感受和体验。
2．经历说明水循环现象的过程，有关心环境和节约用水的意识。
教学重点：
结合实验，建立升华和凝华概念，引导学生通过观察、实验认识到固态与气态之间能够直接转换。
教学难点：
物质在固态与气态之间可以直接转换。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
1．观察生活现象，提出问题。
展示照片。
开园时 闭园时
说明：某地冰雪大世界的冰雕大象在闭园时明显变瘦了。
提出问题：冰雕大象为什么变瘦了？减少的冰去哪里了？
2．回顾物态变化过程，建构实验模型。
展示物态变化现象的图片，带着同学回顾熔化、汽化、液化、凝固现象及其吸热或放热的情况。
提出问题：你认为固态物质能够直接变成气态物质吗？需要什么条件？气态物质能够直接变成固态物质吗？需要什么条件？
观看照片。
可能的回答：冰变成水蒸气了(冰没变成水，应该变成水蒸气了)。
回顾学过的四种物态变化过程及发生的条件。
猜想固态物质直接变成气态物质、气态物质直接变成固态物质的条件。
结合生活为学生补充表象，引发学生思考，激发学生的探究欲望，使学生感受物理与生活的密切联系，达成从生活走向物理的目的。
引导学生迁移知识和方法，引出研究问题，促进学生形成认识物态变化的思路及固态、液态和气态可相互转换的物质观。
新知探究
一、聚焦实验，建构概念
1．组织分组实验，验证猜想。
(1)介绍器材：碘锤、1杯热水、1杯冷水、酒精灯、火柴。
展示照片，介绍固态碘晶体和气态碘的颜色。
固态碘晶体 气态碘（混有空气）
(2)布置驱动性任务：选取实验桌上的器材，想办法让碘从固态变成气态，观察并记录碘状态的变化情况、碘状态变化时吸热或放热的情况。
(3)组织学生交流。
(4)师生交流：
导入问题：你如何确定出现了气态碘？请描述一下生成物的特点。
2．组织第二次分组实验，总结结论。
(1)布置任务：让每个组分别用两种热源(热水、酒精灯的火焰)加热碘锤，观察并记录碘状态的变化情况、碘状态变化时吸热或放热的情况。
(2)汇总同学观察到的实验现象：
①用热水加热碘锤时，固态碘吸热，变成了气态的碘。
②用酒精灯的火焰加热碘锤时，固态碘吸热，一部分固态的碘直接变成了气态的碘，还有一部分固态的碘先变成液态的碘之后又变成了气态的碘。
(3)师生交流，分析论证，总结结论。
导入问题：产生差异的原因是什么？
引导的关键点：聚焦碘在物态发生变化的过程中是否出现过液态的问题，引导学生认识到分析论证的核心是“碘是晶体，固态碘变成液态碘时温度需要达到熔点”，因此需要考虑热源的温度与碘的熔点的高低。
导入问题：想判断用热水加热固态碘时，是否伴随着液态碘的出现，需要什么数据信息作为推理的依据呢？
提供相关资料，供学生查阅：碘是晶体，标准大气压下，碘的熔点是114 °C，碘的沸点是184 °C，水的沸点是100 °C。
用图像辅助说明。
导入问题：为什么用酒精灯火焰加热固态碘时，会出现液态的碘？
提供相关资料，供学生查阅：碘是晶体，标准大气压下，碘的熔点是114 °C，碘的沸点是184 °C，酒精灯火焰的温度约为500 °C。
3．组织第三次分组实验，总结得出结论。
(1)布置任务：设计实验，研究气态碘能否直接变成固态碘？需要的条件是什么？
(2)师生交流，分析论证，总结得出结论。
导入问题：你判断气态碘放热的依据是什么？
引导的关键点：聚焦碘在物态发生变化的过程中是否出现过液态的问题，引导学生认识到分析论证的核心是“碘是晶体，气态碘变成固态碘时温度需要达到凝固点”，因此需要考虑热源的温度、冷水的温度(或环境的温度)与液态碘的凝固点的高低。
用图像辅助说明。
(3)引导学生归纳实验结论。
4．建构升华和凝华概念
认识其他物质在固态与气态之间直接转换的现象，建构升华和凝华概念。
(1)组织学生进行“制霜”的分组实验。
①介绍器材：易拉罐、碎冰、食盐、竹筷子、温度计。
②布置任务：在易拉罐中装入三分之二的冰与三分之一的食盐的混合物，用温度计测量易拉罐外壁的温度和房间内空气的温度，用筷子搅拌，观察并记录易拉罐外壁出现的现象。
组织学生分析并说明易拉罐外壁出现的霜的形成过程。
(2)组织学生分析冰雕大象变瘦的现象。
提供冰雪大世界的相关信息：某地冰雪大世界一年中每个月的日均最高气温、日均最低气温。
(3)明确升华、凝华概念。
让学生说出升华、凝华的条件。
二、实践应用，深化认识
1．解释生活中的现象
为了防止衣服返潮，在衣柜中放樟脑片，过一段时间以后，樟脑片会变小，最后不见了。出示学生在课外实践中拍摄的照片，让学生解释樟脑片的作用。
展示北方秋、冬季节出现的霜、雾凇、冰花的图片。让学生说明形成这些现象的物态变化过程。
2．解决生活中的问题
提出问题：如何实现人工降雨？
明确做法：可以在适合的云层中洒大量的干冰。
组织学生分组进行模拟实验。
布置任务：请进行实验，观察并记录实验现象，结合介绍干冰的资料分析实验现象。
提供资料：二氧化碳气体被加压、降温到一定程度，会形成白色的固体，这种固体被称为干冰。它是在1标准大气压下以－78.5 °C存在的固态二氧化碳，其沸点是－57 °C，熔点是－78.5 °C。
实验步骤：(1)向锥形瓶内放入适量的干冰，轻轻晃动瓶内的干冰，观察干冰上方出现的现象。
(2)向纸盘中倒入少量的冷水，再将锥形瓶放入盘中，接着将气球套在瓶口，观察气球的变化情况、锥形瓶的外壁和底部出现的现象，然后，用手轻轻摸一摸瓶身，说一说自己的感觉。
提问：实验中，水蒸气在锥形瓶的中部变成了小水珠，在锥形瓶的下部变成了霜，为什么会出现不同的变化？
提问：请解释向云层中喷洒干冰能够帮助降雨的原因。
提出要求：请结合实验现象揭示人工降雨的原理。
3．列举生活中的应用
提出要求：请你举出生活中应用升华和凝华的事例。
三、认识水循环，建立物态变化知识体系
引导学生从水的三态变化认识水循环的物理过程。
导入问题：地面上的水是如何升到天空中去的？天空中的水蒸气去哪里了？
组织学生进行分组实验，观察水在固态、液态及气态之间变换的现象。
(1)介绍实验器材：
(2)布置实验任务，提出实验要求，做出相应提示，指导学生进行实验。
在试管中装入少量碎冰，在铁盒子中装满干冰，放在试管口的正下方，加热试管中的冰，水沸腾时，将玻璃片放到试管口（离管口约5 cm）。观察冰的变化、玻璃片和铁盒子上的现象。
组织学生交流实验现象，说明在什么部位观察到了什么状态的何种物质，说明物质状态变化过程中的吸热或放热情况。
播放视频：介绍自然界中的水循环过程。
提问：自然界的水是循环的，为什么还会缺水？
让学生说出节约用水的措施，并介绍喷灌、滴灌和坎儿井。
观察实验器材。
观察固态碘晶体和气态碘（混有空气）的颜色。
以学习小组为单位，选择实验器材，进行实验，观察并记录实验现象。
说明实验过程、碘状态的变化及吸热或放热的情况。
可能的回答：固态碘直接变为气态碘；固态碘先变为液态再变为气态。
描述实验现象：生成物向上运动，向各个方向运动，充满碘锤，说明是气态碘；用酒精灯火焰加热的同学还观察到了向下流动的生成物，指出实验中出现了液态碘。
分组进行实验，观察并记录碘状态的变化情况及吸热或放热的情况。
①实验现象：
酒精灯火焰加热
热水加热
认识到加热碘时用的热源不同。
产生疑问：碘锤浸入热水中时，对观察碘的状态造成了困难，会不会出现了液态碘，却没看到呢？
固态碘变成液态碘是熔化过程，碘是晶体，需要考虑实验条件是否满足碘熔化的条件。
②理论分析并论证：因为碘是晶体，晶体熔化条件是温度达到熔点，且能够吸热。水的沸点低于碘的熔点，用热水加热时，固态碘的温度达不到熔点，所以不会熔化。因此，不会出现液态碘，气态碘是固态碘直接变成的。
观察图像并思考，进而总结结论。
固态的碘吸热时，能够直接变成气态的碘。
理论分析并论证：因为碘是晶体，晶体熔化条件是温度达到熔点，且能够吸热。酒精灯火焰温度高于碘的熔点，固态碘的温度会达到熔点，并且持续吸热，所以，一部分固态碘会熔化成液态的碘。
进行分组实验，观察并记录碘状态的变化情况及吸热或放热的情况。
①实验现象：碘状态的变化情况及吸热或放热的情况。
碘蒸气的温度比冷水的温度、环境的温度高，所以放热。
②理论分析：
因为固态碘是晶体，液体凝固成晶体的条件是温度达到凝固点，且能够放热。碘凝固点是114 °C，实验中，热水的温度、冷水的温度、环境温度始终在液态碘的凝固点以下，固态碘不可能是液态碘凝固成的，不会出现液态碘，因此，固态碘是气态碘直接变成的。
观察图像并思考，进而总结结论。
总结：碘吸热时能够从固体直接变成气态；碘放热时能从气态直接变成固态。
观察实验器材。
分组进行实验，观察并记录实验数据及实验现象。
分析并说明易拉罐外壁出现的霜的形成过程。
查阅资料，发现：某地冰雪大世界每年开放期间，日均最高气温均低于冰的熔点。
分析并说明冰雕大象变瘦的原因。
思考并回答。
解释并说明樟脑片的作用。
观察现象，并说明物态变化过程。
思考并回答。
倾听并思考。
分组进行实验，观察并记录实验现象，阅读资料，分析实验现象，并解释。
干冰上方出现水雾
思考并解释原因，认识到形成露和霜时温度的差异。
解释并认识到干冰的制冷作用。
说明人工降雨时的物态变化过程。
举出生活中应用升华和凝华的事例。
思考并回答。
思考并回答。
观察。
进行分组实验，观察并记录实验现象。
交流实验现象，说明物质状态的变化情况及吸热或放热的情况。
观看、思考并说明水在固态、液态与气态之间的转换情况。
思考并回答。
说出节约用水的措施。
提供丰富的学习资源，为学生自主探究奠定基础。
帮助学生了解不熟悉的碘的状态，以保障实验观察的顺利进行。
聚焦学生的认知难点，设置开放的实验探究环境，让学生充分观察碘的状态的变换情况，有机会在对比的过程中发现问题——是否伴随着液态碘的出现，进而抓住思维的关键点——比较碘的熔点、热源的温度及环境温度的高低。
培养学生观察物质的状态并准确描述的能力。
通过学习活动过程，让学生进一步认识物理学是一门以实验为基础的自然科学学科。
设疑启思，引导学生通过同中求异的比较过程，寻找思维的起点——聚焦温度。
引导学生基于实验观察展开科学推理过程，培养学生的论证意识。
引导学生从实验现象和理论分析两个角度进行推理、论证，促使学生体会多角度思考问题在问题解决过程中的重要性，培养学生的证据意识。
让学生能够结合实验现象通过质疑和论证，自主建构知识，发展质疑和科学论证思维，同时感悟实事求是的科学态度。
发挥图像法直观、形象的特点，使学生认识到比较物质的熔点、热源温度的高低，是判断实验中碘蒸气出现的过程是否伴随着液态碘出现的关键。
让学生再次经历基于证据分析结论并作出解释的过程，体会依据证据和逻辑进行科学推理与论证的科学思维方法。
培养学生从不同角度思考并解决同一问题的意识，引导学生基于实验观察展开科学推理、科学论证的过程，培养学生的论证意识。
发挥图像法直观、形象的特点，帮助学生突破认知难点。
进一步体会实验归纳法。
提供丰富的学习资源，创设学生经历实践过程，研究物理现象的机会，使学生观察水在气态与固态间转换的现象，为建构凝华概念丰富表象。用小实验揭示自然现象的奥秘，凸显物理学科基于实验证据进行理性思维的学科本质。
回应引课的情境，为学生论证提供机会，引导学生通过比较物质的熔点、环境温度的高低，判断物质能否从固态直接变成气态，促使学生的思维显性化，促进学生建构升华概念。
将课内学习与课外学习有机结合，为学生提供观察升华现象的机会，以丰富的表象帮助学生澄清固态能够直接转换成气态的疑惑。
引导学生解释生活现象，深化对凝华及升华的认识。
以学生感兴趣的社会问题引发学生深度思考。
以模拟实验再现水蒸气变成水雾、霜、冰的过程，帮助学生将思维可视化，在比较物质从气态变成液态、从气态变成固态的过程中，关注到温度、吸热或放热是研究物态变化过程的核心。
促进学生形成从温度、吸热或放热两条主线研究物态变化现象的认识，以进一步领会通过分析物质的始、末状态判断物态变化过程的思维路径。
调用学生的生活经验，让学生感悟物理源于生活服务社会的特点，意识到绝大部分固体都能升华。
从实验现象到自然现象，促进学生建构物态变化的知识体系，帮助学生体会物质在固态、液态、气态之间可以相互转换的物质观。
通过模拟实验，再现水循环过程的物态变化过程，帮助学生形成物质可在固态、液态、气态间相互转换的物质观，领会认识物态变化的两条主线：温度变化，吸热或放热情况。
让学生认识水资源缺乏的现实，形成节约用水的意识，增强推动社会可持续发展的责任意识。
课堂练习
1．“霜降”为二十四节气之一，此时北方某些地区的温度往往会骤然下降到0 °C以下，地面或植物上有时候会出现洁白的霜，这是空气中的水蒸气遇冷 (选填“吸热”或“放热”)______(填物态变化名称)形成的。
2．把放有少量碘的玻璃锤(碘锤)放入热水中，如图所示，稍后观察到固态碘变为紫色的碘蒸气并充满碘锤。请结合表中的数据做简要分析，说明这是固态碘升华为气态碘的过程，还是固态碘熔化后再汽化成气态碘的过程。
思考并回答。
思考并解释。
让学生在综合运用知识解决问题的过程中深化认识，体会物理与生活的密切联系，感受物理学科的价值。进一步培养学生运用证据和逻辑进行科学推理和科学论证的思维方法。
课堂小结
让学生从知识和方法等角度进行总结。
从知识和方法等方面进行总结。
培养学生归纳总结的能力。
板书设计
3.4 升华和凝华
一、升华和凝华
二、水循环