熔化和凝固 (2)

1、 熔化和凝固【教材解讀】在本節(jié)之前，學生已經(jīng)學習了“汽化”和“液化”兩種物態(tài)變化，知道物質(zhì)在液態(tài)和氣態(tài)之間是可以相互轉(zhuǎn)化的、這節(jié)課繼續(xù)學習“熔化”和“凝固”兩種物態(tài)變化，進一步加深對一些生活現(xiàn)象的了解，提高學生利用物理知識解決實際問題的能力.因此這節(jié)課無論是在知識學習上還是培養(yǎng)學生的能力上都有著十分重要的作用. 本節(jié)從生活中的現(xiàn)象引入熔化和凝固的概念，采用實驗進行探究，在實驗和測量記錄的基礎(chǔ)上分析研究、得岀結(jié)論.學會用圖像法研究物理量的變化，進一步培養(yǎng)學生的動手能力和利用實驗數(shù)據(jù)繪制圖像分析問題的能力.實驗時將冰和燭蠟熔化的實驗放在一起進行，可使學生對晶體特殊的熔化過程留下深刻的印象.對于凝固

2、過程的特點，采用實驗推論的方法，使課堂得到有效延伸?！菊n標分析】課程標準要求：探究物態(tài)變化過程.嘗試將生活和自然界中的一些現(xiàn)象與物質(zhì)的熔點或沸點聯(lián)系起來，能用水的三態(tài)變化解釋自然界中的一些水循環(huán)現(xiàn)象. 課程標準解讀：了解熔化、凝固的含義，了解晶體和非晶體的區(qū)別；通過探究固體熔化時溫度變化的規(guī)律，感知發(fā)生狀態(tài)變化的條件；了解熔化曲線和凝固曲線的物理含義，使學生進一步感知用圖像法研究物理量變化的優(yōu)點教材分析?！窘谭ǚ治觥吭谘芯咳刍^程、明確研究目的的基礎(chǔ)上，教師引導學生設(shè)計出完整的實驗方案，先做燭蠟熔化實驗，實驗結(jié)束后，將幾組學生的數(shù)據(jù)及圖像進行投影，分析實驗結(jié)果.自然地引出晶體和非晶體的概念，領(lǐng)

3、會熔點是晶體本身的一種特性.展示學生的熔化圖像，使學生體會“圖像法”的廣泛應用.研究凝固過程用實驗推論法，要求學生根據(jù)剛才對熔化過程的研究結(jié)果，進行思考進而得出晶體和非晶體的凝固過程及圖像?！緦W法分析】對本節(jié)的學習，注意對以下兩點知識的把握.晶體和非晶體的區(qū)別，如下表所示熔化和凝固圖像：以海波的熔化、凝固圖像為例，如圖所示，要搞清每一段的過程及狀態(tài)。教學目標（一）知識與技能1知道什么是熔化和凝固；了解熔化吸熱、凝固放熱。2知道晶體和非晶體熔化和凝固特點；了解熔化曲線的物理含義。3能用熔化和凝固的知識說明自然界和生活中的有關(guān)現(xiàn)象。（二）過程與方法經(jīng)歷探究晶體和非晶體熔化和凝固特點的過程，會用圖像

4、法直觀表示固體熔化時溫度隨時間變化的情況。（三）情感態(tài)度與價值觀通過經(jīng)歷探究晶體和非晶體熔化和凝固特點的過程，培養(yǎng)耐心細致地觀察現(xiàn)象、實事求是地收集數(shù)據(jù)、認真分析總結(jié)規(guī)律的科學態(tài)度。教學重點通過對物質(zhì)熔化過程的實驗探究，認識晶體和非晶態(tài)熔化和凝固的特點，同時學會用圖像法對探究結(jié)果進行分析論證。教學難點描繪晶體熔化的圖像，并根據(jù)圖像分析晶體和非晶體的特點。教學資源冰、石蠟、秒表、酒精燈、鐵架臺、燒杯、水、試管、打火機、PPT課件【實驗改進】利用濃食鹽水冷卻使水結(jié)冰.步驟：1.將濃食鹽水放入冰箱冷凍室，最低溫度可達-22;2.課前準備小試管，并放人.水，水量只要將溫度計的液泡浸沒即可，并將溫度計放

5、入水中;3.將小試管放入鹽水中冷凍，幾分鐘后即可進行實驗;使用小試管的優(yōu)點：結(jié)冰快、不用酒精燈加熱（可用手加熱）、可反復實驗【教學過程】一、熔化和凝固概念同學們最喜歡的就是冬天下雪了，房頂會有一層厚厚的積雪，天氣一熱積雪就化了變成水，從房頂?shù)未鹇湎?，晚上這些水就結(jié)冰了。我們把物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)的過程叫熔化。物質(zhì)由液態(tài)變成固態(tài)的過程叫做凝固注意：區(qū)別熔化和融化、溶化熔化是火字旁,物理上的熔化需要吸熱.白糖放入水中溶解不是熔化舉例：夏天，柏油馬路上瀝青在高溫下變成液態(tài)；工廠的鑄造車間里，工人將高溫鐵水澆在模子里，冷卻后，鐵水變成了固態(tài)的鑄件；蠟燭的燭油滴下來，落在桌子上又變成了蠟塊.二、探究固體熔

6、化時溫度變化規(guī)律現(xiàn)在有海波、石蠟這兩種物質(zhì)，這兩種物質(zhì)的區(qū)別是：海波是晶體。石蠟是非晶體。我們最常見的鹽也是晶體.電子顯微鏡下觀察海波或者鹽的橫豎排列很規(guī)則，而非晶體排列不規(guī)則。而今天我們要研究的是晶體和非晶體熔化和凝固溫度有什么不同的變化規(guī)律。1、觀察海波熔化曲線分析-加熱1）實驗中注意的事項：a、溫度計與被測物體充分接觸，不能碰到容器底部。思考：若用冰塊做實驗，大冰塊好還是小冰塊好？b、實驗時讓物體受熱均勻（石棉網(wǎng)）要不斷攪拌。思考：為什么不直接加熱晶體？原因：為防止海波受熱不均勻，上下熔化不一致，測量結(jié)果不準確，所以我們采取水浴法加熱，水的溫度變化緩慢，同一時刻整個海波處于上下相同的溫度

7、中，通過熱量傳遞，海波的溫度均勻穩(wěn)定變化。2）進行實驗。隨著時間的變化海波的溫度變化：時間/min: 0 1 2 3 4 5 6 7溫度/0C： 30 35 40 45 48 48 48 51分析海波的熔化曲線：討論小結(jié)（1）B、C點分別什么狀態(tài)？在BC之間任意一個點處于什么狀態(tài)?（2）在這三個狀態(tài)中，溫度分別怎樣變化？（3）海波在48攝氏度時處于什么狀態(tài)？總結(jié)：海波的三個狀態(tài)：熔化前：固態(tài) 溫度一直升高熔化中：固液混合態(tài) 溫度不變?nèi)刍螅阂簯B(tài) 溫度升高思考：是否所有物質(zhì)在熔化中溫度不變呢？只有海波這類物質(zhì)晶體在熔化中溫度不變，叫做熔點；如各種金屬、冰、固態(tài)酒精,水晶,食鹽等。晶體：在熔化過程

8、中，溫度保持不變，有固定的熔點叫做晶體。晶體熔化時的溫度叫熔點。晶體熔化的條件：達到熔點；繼續(xù)加熱（吸收熱量）。晶體熔化特點：吸熱 溫度不變2、觀察石蠟熔化曲線分析有些固體非晶體在熔化中溫度一直升高，比如蠟燭、塑料、橡膠、瀝青等沒有固定的熔點，非晶體一邊熔化一邊溫度改變。小結(jié)：非晶體在熔化過程中，沒有溫度保持不變的階段，即沒有固定的熔點三、探究液體凝固溫度變化規(guī)律凝固是熔化的逆過程，如圖表示兩種液體逐漸降溫放熱凝固成固體的圖像，和熔化圖像對比1、小結(jié)： 1）晶體凝固時的溫度叫凝固點，非晶體在凝固時溫度不斷降低沒有凝固點2）同種晶體的凝固點和它的熔點相同。例:水的凝固點=冰的熔點3）晶體凝固的條

9、件：達到凝固點；繼續(xù)放熱 晶體凝固的特點：放熱；溫度不變2、閱讀熔點表：同種晶體，液態(tài)的凝固點和固態(tài)的熔點相同，固態(tài)冰的熔點等于液態(tài)水的凝固點舉例：（1）北方的冬季較冷，為了妥善地保存蔬菜，多在菜窖里放幾桶水，可以利用水結(jié)冰時放出熱，窖內(nèi)溫度不致太低。（2）現(xiàn)在，人們研制出一種聚乙烯材料，在1540的范圍內(nèi)熔化或凝固，而熔化或凝固時，溫度保持不變。所以，人們將這種材料制成顆粒狀，摻在水泥中制成儲熱地板或墻壁，天氣熱時顆粒熔化，天氣冷時又凝固成顆粒，能調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度?！舅伎肌?（1）人們常說“下雪不冷化雪冷”，這句話是什么道理？（2）大小燒杯里裝滿冰塊，小燒杯放在大燒杯里，給大燒杯加熱，里面的冰

10、塊開始熔化，當處于固液混合態(tài)時，小燒杯里的冰塊是否熔化？能達到熔點嗎？（3）冬天路面上積雪太厚，給行人車輛造成了不變，我們可采取給路面撒鹽的方法讓積雪早些熔化，撒鹽使積雪的什么發(fā)生改變？熔點升高還是降低？（4）汽車發(fā)動機有水箱，水箱的作用是散熱，否則會燒壞發(fā)動機，冬天存在這樣一個問題，水的凝固點是0，只要溫度低于0就結(jié)冰，就有可能將水箱撐破，我們可以在水里加一些酒精，這樣就不會凍住了，什么原因？改變了酒精的什么點？加上酒精后凝固點是降低了還是升高了？規(guī)律：無論雪里加鹽還是水里加酒精（雜質(zhì)）都是使熔點或者凝固點降低，混合物的熔點或者凝固點都會變低。（5）溫度計有水銀的也有酒精的，比如我們的體溫計

11、就是水銀溫度計，在寒冷的北方，最低氣溫可達-50，為什么不用水銀溫度計來測量氣溫？你認為用什么溫度計較好？（6）用0攝氏度的水和0攝氏度的冰作為冷卻劑，那個更好? 精講精練一、熔化（1）固體熔化時需要吸熱，所以有一個溫度升高的過程（2） 固體又分為晶體和非晶體兩種，晶體在熔化時升溫，達到熔點后吸熱，溫度保持不變，熔化完后再升溫；非晶體因沒有確定的熔點，所以邊吸熱邊升溫，狀態(tài)是先變軟，后變稠，變稀，最后成為液體.二、晶體與非晶體的熔化圖像 晶體有一定的熔點，熔化時吸熱溫度保持不變，而非晶體熔化時吸熱升溫.因此在熔化（凝固）圖像中，晶體的圖像里有一段平行于時間軸（橫軸）的線段，而非晶體則沒有.如圖

12、中，A、B為晶體的熔化、凝固圖像，C、D為非晶體的熔化、凝固圖像.典型例題分析:題型1 晶體的熔化、凝固規(guī)律 【例1】如圖是某種物質(zhì)的熔化圖像，它的熔點是_.該物質(zhì)從開始熔化到所有晶體完全熔化，持續(xù)了_min，這一過程是_熱過程. 解析:從圖像中可以發(fā)現(xiàn)，該物質(zhì)在加熱時，前10min溫度從50逐漸上升至80，但從10至25min這段時間，雖然繼續(xù)吸熱，溫度卻保持不變，25min后溫度又繼續(xù)上升.由晶體熔化的特征可知，晶體熔化時溫度保持不變，熔點是晶體熔化時的溫度.所以該物質(zhì)的熔點為80，從開始熔化到所有晶體完全熔化經(jīng)歷的時間為15min，在熔化過程中要繼續(xù)對該物質(zhì)加熱，即該物質(zhì)要繼續(xù)吸熱答案：

13、80 15 吸方法指導：晶體熔化時溫度保持不變，熔點是晶體熔化時的溫度.故某晶體物質(zhì)在熔化時出現(xiàn)的不變的溫度就是該物質(zhì)的熔點.圖像中的時間是間接反映吸熱、放熱情況的?！纠?】在北方寒冷的冬季，把室外凍得冰冷的凍梨拿到屋子里，浸沒在冷水盆中，則可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是（ ）A.盆中有一部分水結(jié)冰，梨的溫度升高B. 盆中有水結(jié)冰，梨的溫度不變C. 盆中的水都結(jié)成冰，梨的溫度降低D. 盆中的水都結(jié)成冰，梨的溫度不變解析：從題意可知，由于是“北方塞冷的冬季”，凍梨原來放在室外，它的溫度低于0，當它與冷水接觸后，可以使冷水溫度下降到0，產(chǎn)生凝固現(xiàn)象，即有水結(jié)成冰，而在結(jié)冰的過程中，梨的溫度不斷地從原來低于0上升

14、到0。答案：A題型2 熔點和凝固點【例3】寒冷的地區(qū)，測氣溫為什么要用酒精溫度計而不用水銀溫度計？解析：解答此題時首先要知道溫度計是根據(jù)液體熱脹冷編的性質(zhì)制成，如果濕度計里的液體凝固則失去溫度計的效用，然后弄清水銀與酒精的凝固點，最后組織語言回答。答案：由于水銀的凝固點為-39，比酒精的凝固點17要高.寒冷的地區(qū)氣溫常常低于-39，此時水銀凝固，失去“液體熱脹冷縮”的效用.雖然寒冷地區(qū)氣溫低但不會低于-117，此時酒精還是液體，沒有失去效用，故寒冷的地方常常用酒精溫度計測氣溫而不用水銀溫度計測氣溫.題型3 水的凝固點為什么降低了【例4】積雪對公路行車的危害主要表現(xiàn)在路況的改變，路面積雪經(jīng)車輛壓

15、實后，車輪與路面間的摩擦力減小，汽車易左右滑擺、同時，汽車的制動距離也難以控制，一且車速過快、轉(zhuǎn)彎太急，就可能發(fā)生交通事故.專家研究表明，氣溫不同，積雪的厚薄不同，對行車的危害也不一樣.當積雪厚度在515cm，氣溫在0左右時，汽車最容易發(fā)生事故.因為在這種條件下，路面上的冰雪常會呈“夜凍晝化”狀態(tài).此時，護路工人常在路面上撒大量的鹽，以避免“夜凍晝化”現(xiàn)象，即在相同氣溫條件下，融化了的冰雪不再結(jié)冰，從而減少交通事故的發(fā)生.【提出問題】在相同氣溫條件下，為什么水不再結(jié)冰了？【猜想與假設(shè)】請你用學過的物理知識，針對這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因提出一個合理的猜想，并說出你猜想的理由。猜想：_理由：_設(shè)計實驗方

16、案針對你的猜想，設(shè)計一個實驗方案，驗證猜想的正確性.實驗方案及主要步驟_分析與論證_解析:本題探究的問題是：0的水結(jié)冰，撒鹽后水不再結(jié)冰，問題的成因可能是：水中摻雜質(zhì)使凝固點降低，理由是融化的冰雪撒鹽不再結(jié)冰. 為證實猜想，可取三只相同的杯子，分別盛上體積相同的水、淡鹽水、濃鹽水，放入冰箱中進行實驗觀察，然后分析論證.答案 猜想：水中摻雜質(zhì)后凝固點可能降低理由：護路工人常在積雪的路面上撒大量的鹽，以避免“晝化夜凍”現(xiàn)象實驗方案及主要步驟 取三只同樣的杯子，分別盛上同樣多的水、淡鹽水、濃鹽水放人冰箱里；每隔5min用溫度計測一次溫度并觀察是否有結(jié)冰現(xiàn)象.分析與論證 上述實驗中有結(jié)冰現(xiàn)象，并且結(jié)冰

17、的順序是水、淡鹽水、濃鹽水，則說明水的凝固點與摻雜質(zhì)有關(guān)。方法指導：（1）本題先從“汽車行駛在冰雪路面上易發(fā)生交通事故，護路人在路面上撒鹽以防止“晝化夜凍”，減少交通事故”中提出問題.（2）問題的成因可從“護路人向路面撒鹽，已融化的雪不再結(jié)冰”這一事實進行猜想.對問題可能出現(xiàn)的結(jié)果進行預測.（3）設(shè)計實驗方案時，應國繞“水中摻雜質(zhì)后凝固點降低”進行，“水溫下降到凝固點要放熱”，可聯(lián)想到電冰箱.（4）分析比較水、淡鹽水、濃鹽水結(jié)冰的先后順序，可得出結(jié)論. 定時鞏固檢測題型:熔化和凝固現(xiàn)象解釋1、食用凍豆腐時，發(fā)現(xiàn)豆腐內(nèi)有許多小孔，在小孔形成的過程中，發(fā)生的主要物態(tài)變化是( )A. 凝固和熔化 B

18、. 液化和升華 C. 凝華和熔化 D. 凝固和汽化解釋：吃過火鍋的同學都知道，豆腐里的水結(jié)成冰體積會大一些，（密度知識），會把豆腐里的窟窿眼撐大，吃的時候溫度升高熔化后水流出來，小孔就留下了。2 在嚴寒的冬季，小明到滑雪場滑雪，恰逢有一塊空地正在進行人工造雪。他發(fā)現(xiàn)造雪機在工作過程中，不斷地將水吸入，并持續(xù)地從造雪機的前方噴出“白霧”，而在“白霧”下方，已經(jīng)沉積了厚厚的一層“白雪”，如圖所示。對于造雪機在造雪過程中，水這種物質(zhì)發(fā)生的最主要的物態(tài)變化，下列說法中正確的是( )A. 凝華 B. 凝固 C. 升華 D. 液化解釋：吸入的是水，出來的是雪，即：水變冰3 如圖是一款新型水杯，在杯的夾層中封入適量的固態(tài)物質(zhì)，實現(xiàn)了“快速降溫”和“快速升溫”的功能。使用時，將水杯上下晃動幾分鐘，可以將100C的開水降溫至55C左右的溫水，也可以將冷水升溫到55C左右的溫水，這款水杯被廣泛稱為“55C杯”?！?5C 杯”的工作原理是( )A. 首次使用時，必須加注熱水；降溫時利用物質(zhì)熔化吸