北师大版（2024）升华和凝华表格教学设计

这是一份北师大版（2024）升华和凝华表格教学设计，共3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
八年级上册
共1课时
教材
北师大版八年级物理上册
授课类型
新授课
第1课时
教材分析
教材分析
本节课是八年级上册《物态及其变化》章节中的第四节内容，属于物质状态变化的延伸与深化。教材通过“冰冻衣服变干”“雪人变小”等生活现象引入升华与凝华的概念，结合实验探究碘的物态变化，引导学生理解固态直接变为气态（升华）和气态直接变为固态（凝华）的过程特征。该内容不仅拓展了学生对物态变化的认知边界，也为后续学习热学、能量转化打下基础。同时，教材融合了科学史实（如杜瓦、卡末林-昂内斯的研究）、现代科技应用（低温技术、冷冻干燥法），体现了科学与社会的紧密联系。
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”的物态变化缺乏直观体验，容易将升华误认为蒸发，或将凝华误解为凝固。学生对低温环境下的奇异现象充满好奇，尤其对“超流氦”“冷冻干燥”等前沿科技有强烈兴趣。然而，抽象概念的理解仍依赖具体情境支撑。因此，需借助实验演示、多媒体动画、真实案例等手段创设沉浸式学习情境，帮助学生建立“固—气”直接转换的物理模型，突破思维定势，发展科学思维与探究能力。
课时教学目标
物理观念
1. 能准确说出升华与凝华的定义，并能举例说明生活中常见的升华与凝华现象，如冰冻衣物变干、樟脑球变小、雾凇形成等。
2. 理解升华过程吸热、凝华过程放热的规律，能结合能量视角解释相关现象发生的原因。
科学思维
1. 能通过对比分析不同物态变化路径，归纳出“是否经过液态”作为区分升华与凝华的关键依据，提升逻辑推理能力。
2. 能基于实验现象（如碘蒸气在冷壁凝结）提出合理猜想，设计验证方案，发展假设—验证的科学探究思维。
科学探究
1. 能独立完成“探究碘的物态变化”实验，规范操作加热装置，细致观察并记录试管内碘的状态变化及冷壁上的沉积物。
2. 能围绕“白霜如何形成”这一真实问题，提出可检验的假设，并通过小组合作开展模拟实验进行验证。
科学态度与责任
1. 能关注低温技术在医疗、航天、食品保鲜等领域的重要应用，体会科学技术对人类生活的深远影响。
2. 能主动查阅资料了解冷冻干燥法原理与应用，增强对科技伦理与可持续发展的责任感。
教学重点、难点
重点
1. 准确识别生活中典型的升华与凝华现象，并能用物理语言描述其发生过程。
2. 掌握升华吸热、凝华放热的基本规律，并能用于解释实际问题。
难点
1. 理解“固态直接变为气态”与“液态中间环节缺失”的本质特征，克服“所有物态变化都必须经过液体”的认知误区。
2. 在复杂情境中（如易拉罐外表面结霜）准确判断物态变化类型，分析热量传递方向。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、实验探究法、合作学习法、讲授法
教具准备
碘单质、酒精灯、试管、橡胶塞、热水、玻璃瓶、松枝、樟脑球、蜡烛、温度计、易拉罐、食盐、多媒体课件、实物投影仪
教学环节
教师活动
学生活动
情境导入，激发好奇
【5分钟】
一、创设生活情境，引出核心问题
（一）、展示图片：北方冬季冰冻衣物晾晒图
1. 教师播放一段视频片段：寒冬时节，室外一根晾晒的湿棉衣在零下十几摄氏度的天气里逐渐变干，而地面上没有积水，也没有融化痕迹。
2. 提问引导：“同学们，你们见过这样的现象吗？为什么衣服在这么冷的天气里还能‘变干’？水去哪儿了？”
3. 继续展示另一张照片：一个雪人站在院子里，过了几天后，体积明显缩小，但周围没有积雪或水流。
4. 引导思考：“雪人为什么会‘消失’？它不是应该先变成水再蒸发吗？”
5. 教师小结：“这两种现象都没有出现液态水，说明水从固态直接变成了气态，这种特殊的物态变化叫做‘升华’。”
二、引入课题，明确学习目标
（一）、揭示主题
1. 教师板书课题：第四节 升华和凝华
2. 提出驱动性问题：“除了冰和雪，还有哪些物质也会发生升华和凝华？它们背后隐藏着怎样的科学原理？”
3. 告知学生本节课将通过实验探究、案例分析、动手实践等方式，揭开这些神秘变化的面纱。
4. 播放一段简短动画：水分子从冰块中挣脱，直接飞向空气中，形成水蒸气，不经过液态阶段。
5. 强调：“这正是我们今天要研究的核心——物质能否‘跳过’液态，直接由固态变为气态？”
1. 观看视频与图片，产生疑问。
2. 思考并回答教师提问，尝试解释现象。
3. 记录关键词“升华”，初步感知新概念。
4. 明确本节课的学习任务与探究方向。
评价任务
现象识别：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆
设计意图
通过真实、贴近生活的现象导入，唤醒学生的前经验，引发认知冲突，激发探究欲望；利用多媒体资源增强视觉冲击力，帮助学生建立“固态→气态”直接转化的初步印象，为后续概念建构奠定情感与认知基础。
实验探究，构建概念
【15分钟】
一、探究碘的物态变化，验证升华与凝华
（一）、演示实验：碘的升华与凝华
1. 教师取出一支洁净的试管，向底部加入约半勺碘颗粒，用橡胶塞密封管口。
2. 将试管竖直放入盛有沸水的烧杯中，确保试管底部浸入水中，但不要接触烧杯底。
3. 引导学生仔细观察实验开始后的变化：试管底部的碘颗粒颜色逐渐变浅，体积减小，同时试管上部空间出现紫红色气体，这是碘蒸气。
4. 继续加热约2分钟后，停止加热，迅速移开试管。
5. 观察试管壁上部是否有固体附着，特别是靠近顶部的位置，会出现一层暗紫色的结晶物。
6. 教师提问：“刚才看到的现象说明了什么？碘经历了哪些状态变化？”
7. 学生回答后，教师总结：“碘受热后由固态直接变成气态，称为升华；当碘蒸气冷却后又直接变成固态，称为凝华。”
8. 板书关键概念：升华——固态→气态（吸热）；凝华——气态→固态（放热）。
二、分组实验，深化理解
（一）、小组合作实验：人造雾凇
1. 教师分发实验材料包：耐热玻璃瓶、一小段松枝、适量樟脑球、蜡烛或酒精灯、火柴、安全护目镜。
2. 明确实验步骤：
（1）将樟脑球放在纸上，用铅笔轻轻碾碎成粉末。
（2）将粉末倒入玻璃瓶中，约占瓶体1/3高度。
（3）将松枝插入瓶中，固定好位置。
（4）盖紧瓶盖，确保密封。
（5）用蜡烛或酒精灯对玻璃瓶底部缓慢加热，注意火焰不要直接接触玻璃。
（6）持续加热2-3分钟，观察瓶内及瓶壁的变化。
3. 教师巡回指导，提醒安全事项：避免烫伤，禁止用手触摸加热部位，保持通风。
4. 学生观察发现：瓶壁内侧出现白色晶体状物质，松枝上也挂满类似“霜花”的白色覆盖物，宛如冬天的雾凇。
5. 教师提问：“这些‘冰花’是怎么来的？樟脑球发生了什么变化？”
6. 引导学生结合碘实验类比推理：樟脑球受热升华成气体，遇冷后在瓶壁上直接凝华成固体。
7. 教师强调：“这就是‘人造雾凇’，它的形成原理与自然界中‘雾凇’一致。”
1. 观察教师演示实验，记录现象变化。
2. 分组领取材料，按步骤操作实验。
3. 仔细观察瓶壁与松枝上的变化，做好记录。
4. 小组讨论：分析“白霜”形成原因，尝试用物理术语描述过程。
评价任务
现象观察：☆☆☆
实验操作：☆☆☆
概念归纳：☆☆☆
设计意图
通过“碘升华—凝华”经典实验建立核心概念模型；采用“人造雾凇”动手实践，让学生在真实操作中体验升华与凝华的全过程，强化感官记忆；引导学生从现象到本质进行归纳，培养科学建模能力；同时渗透安全教育，落实生命安全意识。
联系生活，应用迁移
【10分钟】
一、分析典型现象，辨析物态变化类型
（一）、案例分析：自我检测题解析
1. 教师投影题目：如图1-4-5所示的冰雕作品连续一个月放置在-20℃以下的环境中展示，其体积会逐渐变小，这是因为该冰雕发生了______现象（填物态变化名称）。
2. 提问：“为什么不是熔化？冰雕在-20℃以下，远低于熔点，不可能变成水。”
3. 学生回答后，教师补充：“在极低温度下，冰直接升华为水蒸气，所以体积减小。”
4. 展示第二道题：判断下列现象属于何种物态变化，并说明吸热还是放热。
A. 冰块化成水 → 熔化，吸热
B. 洒水的地面变干 → 汽化，吸热
C. 樟脑球越放越小 → 升华，吸热
D. 树枝上生成霜 → 凝华，放热
E. 用铁水浇铸工件 → 凝固，放热
F. 蒸锅上方生成‘白气’ → 液化，放热
5. 教师强调：“‘白气’不是气体，而是小水滴，是水蒸气遇冷液化形成的。”
二、探究白霜成因，深化知识应用
（一）、实验分析：易拉罐结霜现象
1. 教师展示图1.4-6：刚从冰箱取出的易拉罐，底部与下部外表面出现一层白霜。
2. 提问：“为什么罐子外面会有霜？空气中有水蒸气吗？”
3. 引导学生思考：将碎冰与食盐混合，温度可降至-20℃以下，远低于0℃。
4. 教师演示：将冰盐混合物倒入易拉罐，用筷子搅拌，同时插入温度计，显示温度低于0℃。
5. 一段时间后，观察到易拉罐外壁出现白霜。
6. 教师提问：“此时，空气中的水蒸气遇到了什么？发生了什么变化？”
7. 学生回答：“水蒸气遇到冰冷的罐壁，直接变成固态的冰晶。”
8. 教师总结：“这是典型的凝华现象！水蒸气放热后直接凝结成霜。”
9. 补充说明：“此过程需要大量放热，因此罐壁才会迅速降温。”
1. 独立完成自我检测题，口头回答答案。
2. 小组讨论，辨析每种现象对应的物态变化类型。
3. 观察实验现象，分析“白霜”形成原理。
4. 尝试用“吸热/放热”解释日常现象。
评价任务
判断准确：☆☆☆
解释清晰：☆☆☆
应用合理：☆☆☆
设计意图
通过典型例题训练，巩固学生对升华与凝华的识别能力；结合真实实验情境，引导学生从“是什么”走向“为什么”，发展因果推理能力；强调“吸热/放热”规律的应用，提升知识迁移能力，实现从知识到能力的跃迁。
拓展延伸，感悟科技
一、走进低温世界，感受科学魅力
（一）、介绍绝对零度与低温技术
1. 教师讲解：“热力学温标的零度是-273.15℃，叫绝对零度，它是理论上的最低温度。”
2. 展示时间轴：18世纪末，科学家液化氧气；1898年，杜瓦液化氢气（-253℃）；1908年，卡末林-昂内斯液化氦气（-269℃）；2021年中国成功研制液氦至超流氦温区大型低温制冷系统。
3. 提问：“为什么科学家要追求更低的温度？”
4. 学生回答后，教师补充：“在超低温下，某些物质会表现出超导、超流等奇特性质，可用于磁悬浮列车、量子计算机。”
5. 展示视频片段：超流氦沿毛细管流动无阻力，甚至能“爬墙”。
二、探究冷冻干燥法，体会科技价值
（一）、案例分析：生物药品保存
1. 教师提出问题：“如果要长期保存疫苗、血浆，该怎么办？”
2. 展示图片：冻干粉针剂、冻干咖啡。
3. 解释原理：先将物品冻结成冰，再在真空环境下使冰直接升华成水蒸气，从而去除水分。
4. 强调：“这种方法能最大限度保留生物活性，是制药工业的核心技术。”
5. 教师总结：“升华干燥法，就是利用升华原理，让生命物质‘活’得更久。”
6. 布置课外任务：“请查阅资料，了解冷冻干燥法在食品、医药、科研中的更多应用。”
1. 观看时间轴与视频，感受科技进步。
2. 讨论低温技术的意义，交流感想。
3. 了解冷冻干燥法原理，思考其重要价值。
4. 记录拓展任务，准备课后查阅资料。
评价任务
理解深刻：☆☆☆
兴趣浓厚：☆☆☆
拓展积极：☆☆☆
设计意图
将课堂知识延伸至科技前沿，拓宽学生视野；通过真实科技案例，激发科学兴趣与社会责任感；引导学生从“学物理”走向“用物理”，培养终身学习意识与创新精神。
课堂小结，梳理脉络
【5分钟】
一、构建知识网络，形成结构化认知
（一）、师生共同回顾
1. 教师提问：“今天我们学习了哪两种新的物态变化？”
2. 学生回答：“升华和凝华。”
3. 教师引导：“它们分别是从什么状态到什么状态？”
4. 学生回答：“升华：固态→气态；凝华：气态→固态。”
5. 教师追问：“这两个过程分别吸热还是放热？”
6. 学生回答：“升华吸热，凝华放热。”
7. 教师板书思维导图：
- 固态 → 气态：升华（吸热）
- 气态 → 固态：凝华（放热）
- 举例：冰冻衣物变干、樟脑球消失、雾凇形成、白霜出现
8. 强调：“记住一句话：跳过液态，才是升华与凝华！”
二、布置作业，延续探究
（一）、明确作业要求
1. 请完成课本第28页自我检测题1-4题。
2. 课后查阅资料，写一篇小短文《我身边的升华与凝华现象》，不少于300字。
3. 尝试在家用冰箱制作“简易人工霜”，记录过程与现象。
1. 跟随教师回顾本节课核心知识点。
2. 参与思维导图构建，形成知识框架。
3. 记录作业任务，明确完成要求。
评价任务
知识整合：☆☆☆
任务明确：☆☆☆
思维清晰：☆☆☆
设计意图
通过结构化总结，帮助学生建立系统化的物理认知体系；设置开放性作业，鼓励学生在生活中发现科学，实现“从课堂走向生活”的闭环；培养学生自主探究习惯，促进深度学习。
作业设计
一、基础巩固题
1. 请在横线上填写正确的物态变化名称：
（1）冬天，冰冻的衣服也能晾干，这是________现象。
（2）深秋早晨，草叶上出现的白霜，是空气中的水蒸气遇冷________而成的。
（3）衣柜里的樟脑球时间久了会变小，这是________现象。
（4）冬天窗户玻璃内侧出现的冰花，是水蒸气直接________形成的。
2. 判断下列说法是否正确，正确的画“√”，错误的画“×”。
（1）升华和凝华都是物质状态的直接转变，不需要经过液态。（ ）
（2）所有物质都可以发生升华和凝华。（ ）
（3）碘受热后变成紫红色气体，是凝华现象。（ ）
（4）霜的形成过程中，水蒸气放出热量。（ ）
3. 填空题：
（1）升华过程________热，凝华过程________热。
（2）在标准大气压下，水的沸点是________℃，冰的熔点是________℃。
（3）绝对零度是________℃，它是热力学的最低温度。
二、综合应用题
4. 请你解释：为什么在寒冷的冬天，我们打开冰箱门时，会看到一股“白气”冒出来？这股“白气”是什么？它是如何形成的？这个过程属于哪种物态变化？
5. 请查阅资料，了解“冷冻干燥法”的工作原理，并回答：
（1）冷冻干燥法主要应用于哪些领域？
（2）为什么说它是保存生物活性物质的理想方法？
（3）请举出两个使用冷冻干燥技术的实际产品例子。
三、实践探究题
6. 家庭实验：在家中用冰箱和透明塑料盒制作“人工霜”：
（1）准备一个密封良好的透明塑料盒，放入少量清水，盖上盖子。
（2）将盒子放入冰箱冷冻室，冷冻至少2小时。
（3）取出盒子，观察盒内壁是否出现白色结晶？记录现象。
（4）拍照或画图记录实验过程，并写出你的结论。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. （1）升华 （2）凝华 （3）升华 （4）凝华
2. （1）√ （2）× （3）× （4）√
3. （1）吸；放 （2）100；0 （3）-273.15
二、综合应用题
4. 打开冰箱门时，冰箱内的冷空气与外界较暖的空气相遇，导致空气中的水蒸气遇冷液化成无数微小水滴，形成“白气”。这是一种液化现象，不是升华或凝华。
5. （1）应用于医药、食品、科研等领域。
（2）因为该过程在低温下进行，能有效保护蛋白质、酶等生物大分子的活性，避免高温破坏。
（3）如冻干咖啡、疫苗制剂、冻干益生菌等。
三、实践探究题
6. 实验结果可能为：盒内壁出现白色冰晶，这是由于水蒸气在低温下直接凝华成固态冰所致。结论：在极低温下，水蒸气可直接凝华成霜。
板书设计
第四节 升华和凝华
一、现象引入
- 冰冻衣物变干
- 雪人变小
- “跳过液态”
二、核心概念
升华：固态 → 气态（吸热）
凝华：气态 → 固态（放热）
三、实验验证
- 碘实验：固→气→固
- 人造雾凇：樟脑升华→凝华
四、生活应用
- 冰雕变小：升华
- 白霜形成：凝华
- 冷冻干燥：升华去水
五、科技前沿
- 绝对零度：-273.15℃
- 超流氦、超导体
- 低温医学、航天技术
教学反思
成功之处
1. 以真实生活现象导入，有效激发学生探究兴趣，课堂参与度高。
2. 实验设计巧妙，碘实验与“人造雾凇”双轨并行，既验证理论又增强体验感。
3. 注重知识迁移，通过“白霜成因”实验，引导学生深入理解凝华的本质。
不足之处
1. 部分学生对“吸热/放热”方向理解仍模糊，需加强能量守恒思想渗透。
2. 个别小组实验操作不够规范，存在安全隐患，今后应强化安全培训。
3. 拓展内容较多，部分学生未能充分消化，建议分层布置任务。