初中物理人教版八年级上册第2节 熔化和凝固教案

这是一份初中物理人教版八年级上册第2节 熔化和凝固教案，共9页。教案主要包含了物态变化，熔化和凝固，熔点和凝固点，熔化吸热等内容，欢迎下载使用。
第2节　熔化和凝固初中物理课程标准要求：“1.能描述固、液和气三种物态的基本特征。2.列举自然界和生活中不同状态的物质及其应用。3.经历物态变化的实验探究过程，知道物质的熔点、凝固点，了解物态变化过程中的吸热和放热现象。4.用物态变化的知识说明自然界和生活中的有关现象。”熔化和凝固是生活中非常熟悉的现象，学生有感性认识，在教学过程中，注重让学生动手做实验来得出相关结论，继而利用多媒体手段来观察生活中的现象，这样更有助于学生对这一知识的理解和应用。本节设计以学生熟悉的冰变成水及水可以变成水蒸气等现象，让学生认识物质的三种状态，继而引入物态变化，引入本课题。注重体现从生活走向物理，从物理走向社会。从生活中的现象引入熔化和凝固概念，通过实验探究熔化和凝固的特点，总结规律，及时引导学生走向社会，了解熔化和凝固的应用。在合作探究过程中，引导学生充分认识固体熔化时的特点，并培养学生的动手能力和利用实验数据绘制图象分析问题的能力。在教学中应用视频等多媒体手段，让学生感受生活中的物态变化，激发学生对科学的好奇心和求知欲，培养学生探究未知世界的科学素养和科学精神。三维目标知识与技能1．能区别物质的气态、液态和固态三种状态，能描述这三种物态的基本特征。2．了解物质的固态和液态之间是可以转化的。3．了解熔化、凝固的含义，了解晶体和非晶体的区别。4．了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义。过程与方法1．通过探究固体熔化时温度变化的规律，感知发生状态变化的条件。2．了解有没有固定的熔点是区别晶体和非晶体的一种方法。3．通过探究活动，使学生了解图象是一种比较直观的表示物理量变化的方法。情感、态度与价值观通过教学活动，激发学生对自然现象的关心，乐于探索自然现象的情感。教学重点1．实验探究归纳晶体与非晶体在熔化过程中的本质区别，总结不同物质熔化和凝固的规律。2．实验数据的处理及根据图象叙述晶体和非晶体的熔化和凝固的特点。教学难点1．晶体和非晶体熔化时温度变化特点；2．根据实验数据分析、总结推理熔化和凝固曲线并了解其物理意义；3．了解晶体熔化时，要吸收热量而温度不变。教学方法实验探究法、对比法、图象法课时安排1课时教学准备铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、烧杯、试管、海波、石蜡、水、液态酒精、计时表、冰块、铁块、保险丝等。导入新课多媒体展示生活中的各种物态变化的事例：铁矿石在高温炉中熔化为铁水，从高温炉中倒出的铁水凝固成铁板；低温度实验室在低温状态下制得液态氧、氮和固态氧、氮；不同季节、气候下的水的状态变化。学生思考交流：还能举一些自然界和日常生活中的各种不同状态的物质吗？引导归纳：随着温度的变化，物质会在固、液、气三种状态之间变化。联系生活：把水放入冰箱的冷冻室里，水就会变成冰；把冰加入饮料中，冰从饮料中吸收热量就变成了水。点燃的生日蜡烛的火焰旁边，固态的蜡不断地变成液态的蜡，一部分流下来的蜡滴很快又变成了固态的蜡。路桥施工人员把固态的沥青加热成液态，再把液态的沥青浇在路面上，很快又变成固态。引导归纳：随着温度的变化，物质会在固、液、气三种状态之间变化。推进新课一、物态变化活动体验：(1)将蜡烛点燃后倾斜一个角度放置在空火柴盒的上方，你能观察到什么现象？学生操作实验，回答观察到的现象：蜡烛逐渐变成烛油往下滴，滴入空火柴盒、冷却后变成了蜡块。(2)将冰棒放在空烧杯中，过一会儿，你能发现什么现象？学生操作实验，发现烧杯中只剩下半杯糖水。这些现象可以说明物质的状态发生了怎样的变化？归纳总结：1．物质通常有三种状态，即固态、液态和气态。如冰、水、水蒸气就是水这种物质的三种状态。2．物质各种状态之间的变化叫物态变化。二、熔化和凝固1．概念归纳(1)熔化：物质从固态变成液态的过程叫做熔化。例如：冰熔化为水、蜡烛熔化为烛液等。(2)凝固：物质从液态变成固态的过程叫做凝固。例如：水结冰、火山喷出的岩浆凝固成火山岩。例子：说出下列物态变化名称(1)冰棒化成水：熔化(2)钢水浇铸成火车轮：凝固(3)把废塑料回收再制成塑料产品：先熔化再凝固出示固体海波和蜡，提出问题：它们怎样才会变成液态？在熔化过程中，它们的温度有什么变化？学生思考：熔化和凝固是在什么条件下发生的？熔化和凝固的过程有什么特点？不同物质熔化和凝固的规律一样吗？2．探究固体熔化时温度的变化规律提出问题：物质熔化时需要什么条件呢？不同物质在由固态变成液态的熔化过程中，温度的变化规律相同吗？猜想假设：熔化过程中一定要加热，所以物质一定要吸收热量，这时温度可能是不断上升的。制定计划与设计实验实验器材：铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、烧杯、试管、计时表、海波(硫代硫酸钠)、石蜡、水等介绍实验装置，如图所示，强调酒精灯和温度计的用法酒精灯的使用进行实验：(1)四个同学为一组，选出一名同学作为组长，负责本组探究性学习，教师课前要对组长进行指导，交代实验中可能会遇到的一些问题和注意事项，确保实验能顺利进行。每一组分成两个小组，分别探究两种不同固体的熔化。(2)组装实验装置：把硫代硫酸钠和石蜡分别装入两个试管中，并插入温度计，再把试管按图示装置固定。往烧杯里倒入冷水，使水位高于装固体颗粒的那部分试管(图中只画了一套装置，另一套装置完全相同)。用两个酒精灯分别给两个烧杯加热，观察两试管内固体熔化情况，并每隔1分钟记录一次温度计示数，直到固体完全熔化。(3)第1小组探究海波熔化时温度的变化规律，要求从40 ℃开始计时，每隔0.5分钟读取一次温度值观察物质状态，把数据填入记录表，并在坐标纸上描出对应的点；第2小组探究石蜡熔化时温度的变化规律，要求从50 ℃开始计时，每隔1分钟读取一次温度值观察物质状态，把数据填入记录表，并在坐标纸上描出对应的点。实验要求：要求学生做好观察记录观察：(1)对海波及石蜡加热时，温度计的示数变化。(2)不同温度下它们的状态。(3)熔化时它们的状态及温度。记录：实验中的数据。表一　海波熔化时温度、状态随时间变化情况记录表时间/s0.511.522.533.544.555.566.5温度/℃414344454647474747.54851.553.555.5状态固态固液共存液态表二　石蜡熔化时温度、状态随时间变化情况记录表时间/s789101112131415161718温度/℃5255586162636566.569727483状态固态粘稠状态液态学生交流思考：海波及石蜡两种固体熔化时温度、状态的变化一样吗？分析论证：各小组将描在坐标纸上的点连成一条曲线。根据图象分析固体熔化时温度的变化规律。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组的结果是不是相同？如果不同，怎样解释？设计意图：固体的熔化和凝固是学生常见现象之一，选择这一内容让学生参与探究，目的是引导学生在学习物理知识的同时，体验科学探究的全过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度。有利于体现“注重科学探究，提倡学习方式多样化”的新课程理念。三、熔点和凝固点对比研究：分析两种不同固体的熔化曲线。　　　海波的熔化图象　　　　　　　　石蜡的熔化图象学生讨论交流，思考：(1)两种物质的熔化过程中，温度的变化有什么特点？(2)每段曲线对应的一段时间内，海波与石蜡各是什么状态？温度怎样变化？吸热、放热情况如何？归纳交流：从实验现象及描绘出的图象容易看出，(1)海波经过缓慢加热，温度逐渐上升，当温度达到48 ℃，海波开始熔化。在熔化过程中，虽然继续加热，但海波的温度不变，直到完全熔化后，温度才继续上升。(2)随着不断加热，石蜡的温度升高，在此过程中，石蜡变软变稀，最后熔化为液体。得出结论：(1)有确定的熔化温度的一类固体叫晶体；如各种金属、冰、海波等。另一类没有确定的熔化温度的固体叫非晶体；如松香、沥青、玻璃等。(2)晶体熔化时的温度叫熔点；非晶体没有确定的熔点。(3)晶体凝固时也有确定的温度，这个温度叫凝固点。同一种物质的凝固点和它的熔点相同。学生讨论交流：物质凝固过程中的变化规律(1)晶体在凝固过程中温度不变，这个温度叫做凝固点；(2)凝固过程中处于固液共存状态；(3)晶体只有达到一定温度时才开始凝固；(4)凝固过程放热。学生观察课本图3.25甲、乙两幅图线，并分别比较与图3.24图线的区别。晶体熔化和凝固条件、特点：同种物质的熔点和凝固点相同。知识扩展：让学生阅读小资料“几种晶体的熔点”，体会不同晶体熔点不同，认识熔点是晶体的一种特性。同时记住冰的熔点是0 ℃，钨的熔点最高。物质熔点/℃物质熔点/℃物质熔点/℃金刚石3 350金1 064冰0钨3 410银962固态水银－39纯铁1 535铝660固态酒精－117各种钢1 300～1 400铅327固体氮－210各种铸铁1 200左右锡232固体氢－259铜1 083海波47固体氦－272设计意图：这是初中物理中第一次用图象的方法来表示物理过程，教师应通过班级讨论的方式，解释清楚曲线上每一个点的含义，让学生深刻地体验图象法是一种非常简洁、有效地表示物理过程的方法，为今后使用图象法学习物理打好基础。四、熔化吸热、凝固放热归纳总结：晶体和非晶体的熔化特点比较(1)晶体和非晶体熔化时都要从外界吸热。(2)晶体是在一定温度下熔化的，晶体熔化时的温度叫熔点。非晶体没有一定的熔化温度(非晶体没有熔点)。(3)晶体从开始熔化到完全熔化经历固液共存的状态，非晶体熔化时不存在固液共存的状态。逆向思维：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。让学生根据物质熔化的规律推理出物质凝固的规律：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。联系生活：北方的冬季很冷，为了妥善地保存蔬菜，都在菜窖里放几桶水，可以利用水结冰时放出热，窖内温度不致太低，保护蔬菜不被冻坏。前沿科技：现在人们研制出一种聚乙烯材料，在15～40 ℃的范围内熔化或凝固，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，天气冷时又凝固成颗粒，能调节室内的温度。学以致用：请同学解释“下雪不冷化雪冷”这句俗语中包含的科学道理。设计意图：新课程标准强调通过科学想象与科学推理方法的结合，发展学生的想象力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯。本部分从设计启发学生应用逆向思维的方式学习，并紧密地联系前沿科技，使学生关心科学技术的新进展和新思想，了解自然界事物的相互联系，逐步树立科学的世界观。1．用铜块浇铸铜像的过程，发生的物态变化是(　　)。A．一个凝固过程　　　　　  B．一个熔化过程C．先熔化后凝固      D．先凝固后熔化答案：C2．坩锅是冶炼金属用的一种陶瓷锅，能够耐高温。坩锅内盛有锡块，坩锅放在电炉上加热，锡在逐渐熔化的过程中(　　)。A．要不断吸热，温度不断上升   B．要不断放热，温度不断上升C．要不断吸热，温度保持不变   D．要不断放热，温度保持不变答案：C3．下列各组物质中，都是晶体的是(　　)。A．冰和水        B．铜和固态水银C．玻璃和石蜡       D．海波和沥青答案：B4．下列说法正确的是(　　)。A．一般物质在熔化和凝固的过程中，温度均保持不变B．物体吸收热量后，温度一定升高C．同一物质的熔点和凝固点相同D．0 ℃的冰比0 ℃的水冷一些答案：C5．关于熔化和凝固，下列说法正确的是(　　)。A．凡是固体都有熔点      B．同种物质的凝固点和熔点相同C．物体融化时吸热，温度一定升高   D．物体凝固时放热，温度一定保持不变答案：B6．用手分别接触温度相同的冰和水，会觉得冰比水凉，这是因为(　　)。A．冰的温度比水低       B．冰是固体，水是液体C．冰熔化时要从手上吸收大量的热   D．这是人的错觉答案：C7．图中表示物质的温度随时间的变化图线，其中表示晶体凝固的是(　　)。答案：C8．海波是一种晶体，熔点是48 ℃，温度是48 ℃的海波，它的状态(　　)。A．一定是固态      B．一定是液态C．一定是固、液共存态    D．以上三种情况都有可能答案：D9．如图所示是锡的熔化和凝固图象，根据图象回答：(1)锡的熔点是______，凝固点是______。(2)在BC段，锡处于______状态；在DE段，锡处于______状态。(3)锡的熔化用了______ min，它熔化过程中要______热，但温度______。(4)锡从10 min到12 min这段时间间隔内处于__________状态。答案：(1)230 ℃　230 ℃　(2)固液共存　液体　(3)4　吸　不变　(4)固液共存10．小明用如图的实验装置探究某种物质在熔化前后其温度随加热时间变化的规律，得到下表的实验记录。时间/min12345678910温度/℃67.873.679.680.480.680.580.480.584.788.4请按上述实验数据在坐标中作出温度随时间变化的图象。根据上述数据，你可以归纳该物质在熔化过程中的哪些特点？答案：图略，该物质在熔化过程中不断吸热，温度保持不变。课堂小结基本概念：(1)熔化：物质由固态变成液态的过程。(2)凝固：物质由液态变成固态的过程。(3)晶体：有一定熔化温度的固体。(4)非晶体：没有一定熔化温度的固体。(5)熔点：晶体熔化时的温度。(6)凝固点：晶体凝固时的温度。基本规律：(1)晶体熔化的条件：一是温度到达熔点，二是继续吸热。(2)同种物质的熔点和凝固点相同，不同物质的熔点一般不同。(3)熔化吸热、凝固放热。基本技能：(1)酒精灯、温度计的使用技能。(2)组装实验器材的技能。基本方法：利用实验数据绘制图象来分析问题的方法。第2节　熔化和凝固1．固态液态(熔化和凝固是互逆过程)2．固体3．晶体熔化条件同时具备晶体凝固条件同时具备晶体和非晶体固态物质分为晶体和非晶体。从宏观上看，晶体都有自己独特的、呈对称性的形状，如食盐呈立方体、冰呈六角棱柱体、明矾呈八面体等。而非晶体的外形则是不规则的。晶体在不同的方向上有不同的物理性质，如机械强度、导热性、热膨胀、导电性等，称为各向异性。而非晶体的物理性质却表现为各向同性。晶体有固定的熔化温度——熔点(或凝固点)，而非晶体则是随温度的升高逐渐由硬变软，而熔化。晶体和非晶体之所以含有不同的物理性质，主要是由于它的微观结构不同。组成晶体的微粒——原子是对称排列的，形成很规则的几何空间点阵。空间点阵排列成不同的形状，就在宏观上呈现为晶体不同的独特几何形状。组成点阵的各个原子之间，都相互作用着，它们的作用主要是静电力。对每一个原子来说，其他原子对它作用的总效果，使它们都处在势能最低的状态，因此很稳定，宏观上就表现为形状固定，且不易改变。晶体内部原子有规则的排列，引起了晶体各向不同的物理性质。例如原子的规则排列可以使晶体内部出现若干个晶面，立方体的食盐就有三组与其边面平行的平面。如果外力沿平行晶面的方向作用，则晶体就很容易滑动(变形)，这种变形还不易恢复，称为晶体的范性。从这里可以看出沿晶面的方向，其弹性限度小，只要稍加力，就超出了其弹性限度，使其不能复原；而沿其他方向则弹性限度很大，能承受较大的压力、拉力而仍满足胡克定律。当晶体吸收热量时，由于不同方向原子排列疏密不同，间距不同，吸收的热量多少也不同，于是表现为有不同的传热系数和膨胀系数。非晶体的内部组成是原子无规则的均匀排列，没有一个方向比另一个方向特殊，如同液体内的分子排列一样，形不成空间点阵，故表现为各向同性。当晶体从外界吸收热量时，其内部分子、原子的平均动能增大，温度也开始升高，但并不破坏其空间点阵，仍保持有规则排列。继续吸热达到一定的温度——熔点时，其分子、原子运动的剧烈程度可以破坏其有规则的排列，空间点阵也开始解体，于是晶体开始变成液体。在晶体从固体向液体的转化过程中，吸收的热量用来一部分一部分地破坏晶体的空间点阵，所以固液混合物的温度并不升高。当晶体完全熔化后，随着从外界吸收热量，温度又开始升高。而非晶体由于分子、原子的排列不规则，吸收热量后不需要破坏其空间点阵，只用来提高平均动能，所以当从外界吸收热量时，便由硬变软，最后变成液体。玻璃、松香、沥青和橡胶就是常见的非晶体。多数的固体晶体属于多晶体(也叫复晶体)，它是由单晶体组成的。这种组成方式是无规则的，每个单晶体的取向不同。虽然每个单晶体仍保持原来的特性，但多晶体除有固定的熔点外，其他宏观物理特性就不再存在。这是因为组成多晶体的单晶体仍保持着分子、原子有规则的排列，温度达不到熔解温度时不会破坏其空间点阵，故仍存在熔解温度。而其他方面的宏观性质，则因为多晶体是由大量单晶体无规则排列成的，单晶体各方向上的特性平均后，没有一个方向比另一个方向上更占优势，故成为各向同性。各种金属就属于多晶体。它们没有固定的独特形状，表现为各向同性。