八年級物理上冊43探究熔化和凝固的特點教案新版粵教滬版

第四章研究消融和凝固的特點1．授課目的◆知識與技術(shù)⑴知道什么是消融和凝固。知道晶體和非晶體消融和凝固的特點。認(rèn)識消融曲線的物理含義。⑵知道什么是熔點和凝固點，會查熔點表。⑶能用消融和凝固的知識講解相關(guān)的簡單熱現(xiàn)象?！暨^程與方法⑷經(jīng)歷研究晶體和非晶體消融和凝固特點的過程，學(xué)會作晶體和非晶體消融的“溫度—時間”圖像，領(lǐng)悟到圖像法能夠直觀地表示物理量間的變化關(guān)系?！舾猩駪B(tài)度與價值觀⑸經(jīng)過經(jīng)歷研究晶體和非晶體消融和凝固特點的過程，培養(yǎng)耐心認(rèn)真地觀察現(xiàn)象、腳扎實地地收集數(shù)據(jù)、認(rèn)真解析總結(jié)規(guī)律的科學(xué)態(tài)度。2．教材說明本節(jié)主要研究物質(zhì)消融和凝固的特點：即以冰和蠟為代表進(jìn)行實驗研究，經(jīng)過收集數(shù)據(jù)、描繪圖像、比較解析，總結(jié)出物質(zhì)消融和凝固的特點，認(rèn)識晶體和非晶體，并學(xué)習(xí)比較法、圖像法等科學(xué)方法。消融和凝固是生活中常有的物態(tài)變化現(xiàn)象，熔點和凝固點是研究物質(zhì)的物理性質(zhì)的基礎(chǔ)。關(guān)于物質(zhì)的消融，讓學(xué)生經(jīng)歷較為完滿的科學(xué)研究過程，這個研究實驗無論是裝置、操作，還是晶體和非晶體消融時的“溫度—時間”圖像，都比上一節(jié)研究沸騰要復(fù)雜一些，對學(xué)生研究能力的要求更高了，因此教材將其編排于《研究汽化和液化的特點》此后。本節(jié)的編寫思路是：從學(xué)生比較熟悉的“冰化水，水結(jié)冰”現(xiàn)象中，直接給出消融和凝固的定義，爾后讓學(xué)生經(jīng)歷一個比較完滿的科學(xué)研究過程，即模擬研究水沸騰的實驗，設(shè)計并進(jìn)行實驗研究冰地消融特點，描繪出冰消融時的“溫度—時間”圖像。爾后針對學(xué)生對該實驗的疑點，教材采用卡通畫的形式生動爽朗的展現(xiàn)出來，引導(dǎo)學(xué)生談?wù)撧q辯，一方面加深對冰的消融特點的認(rèn)識，另一方面對該實驗進(jìn)行談?wù)?，同時引出研究白臘的消融和凝固。經(jīng)過活動1的實驗研究，描繪出白臘的“溫度—時間”圖像，再對兩個圖像進(jìn)行比較，總結(jié)出它們在消融時的不同樣特點，從而引出晶體和非晶體以及它們的差異，引出熔點和凝固點。最后將物態(tài)變化應(yīng)用于生活實質(zhì)中，經(jīng)過“信息閱讀”介紹液晶。1同舊教材對照，新教材把晶體和非晶體消融的演示實驗改為研究性實驗，吻合《課程標(biāo)準(zhǔn)》中“經(jīng)過實驗研究物態(tài)變化過程”的要求，別的新教材用冰代替舊教材中的萘或海波，取材方便、貼近生活、簡單成功。經(jīng)過“信息閱讀”介紹液晶，“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”，這也是新教材的一個特點。本節(jié)授課重點：教材經(jīng)過對冰的消融過程的實驗研究，再一次展現(xiàn)了科學(xué)研究的主要環(huán)節(jié)，讓學(xué)生經(jīng)歷基本的科學(xué)研究過程，學(xué)會用圖像法對研究結(jié)果進(jìn)行解析論證，這既是培養(yǎng)學(xué)生研究能力的好素材，又是學(xué)習(xí)晶體和非晶體、熔點和凝固點等知識的基礎(chǔ)。本節(jié)授課難點：由于初中學(xué)生對“晶體消融時溫度不變”缺少感性認(rèn)識，加之受數(shù)學(xué)知識水平的限制，因此讓學(xué)生描繪晶體消融的圖像，并依照圖像解析晶體和非晶體的特點，是本節(jié)授課的難點。3．授課建議本節(jié)讓學(xué)生在實驗研究的基礎(chǔ)上，認(rèn)知晶體和非晶體消融的特點，學(xué)習(xí)熔點和凝固點等知識，因此讓學(xué)生做好研究固體消融特點的實驗，是教好本節(jié)的重點。關(guān)于課提的引入，能夠先做一個小實驗：點燃一支蠟燭，過一會兒，將其倒過來傾斜放置往下滴蠟，下面用一塊玻璃板收集蠟滴。讓學(xué)生直觀的觀察到：蠟燭受熱后由固態(tài)變成液態(tài)，滴到玻璃板上由于冷卻又由液態(tài)變成固態(tài)。若是有條件，還可以夠借助于多媒體播放“嚴(yán)冬臘月，滴水成冰；春暖花開，冰雪消融”的情況，引入新課，這樣更能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和親近自然的感情。關(guān)于消融和凝固的定義，能夠請學(xué)生自己歸納。在上述引入新課的基礎(chǔ)上，先引導(dǎo)學(xué)生解析：上面的現(xiàn)象中物質(zhì)的形態(tài)發(fā)生了怎樣的變化？由于學(xué)生對物質(zhì)的三態(tài)等知識已掌握，因此很簡單即可說出是固、液之間的變化，在此基礎(chǔ)上教師指出：這兩個過程分別叫做消融和凝固。為了加強(qiáng)學(xué)生對消融和凝固的認(rèn)識，可進(jìn)一步請學(xué)生列舉所知道的消融或凝固現(xiàn)象。由于消融和凝固現(xiàn)象比較常有，學(xué)生有豐富的生活經(jīng)驗作基礎(chǔ)，會舉出很多例子，如：春天來了，湖面上的冰化成水；固態(tài)的鐵、鋁等金屬塊在高溫下變成了液態(tài)這些都是消融現(xiàn)象。冬天到了，氣溫下降，湖面上的水結(jié)成冰；工廠的鑄造車間里，工人將鐵水澆在模型里，冷卻后，鐵水變成了固態(tài)的鑄件這些都是凝固現(xiàn)象。經(jīng)過舉例，將物理知識與學(xué)生生活的親近聯(lián)系起來，使學(xué)生對物理產(chǎn)生“平和感”，激發(fā)他們學(xué)習(xí)物理的興趣。消融和凝固研究晶體消融的特點時，舊教材一般用萘或海波做消融實驗，由于萘對人體有危害，海波不易保存，且海波含有結(jié)晶水后，測出的消融溫度誤差較大；考慮到冰箱已經(jīng)普及和方便取材、操作，因此本教材建議用冰做消融實驗。2跟研究水的沸騰同樣，研究冰的消融特點也是一個比較完滿的科學(xué)研究過程，應(yīng)充發(fā)散揮學(xué)生的自主性，讓學(xué)生積極參加?！裉岢鰡栴}能夠從學(xué)生的生活經(jīng)驗出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，也許教師創(chuàng)立一些情境，惹起學(xué)生思慮。比方，教師可出示一只裝有碎冰的燒杯，問學(xué)生：你可否將冰變成水？你認(rèn)為在這個過程中它有哪些變化？結(jié)合生活經(jīng)驗，學(xué)生都能說出使冰消融需要對它加熱，冰在消融過程中物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生了改變。但對“溫度可否變化”會出現(xiàn)分歧：一部分學(xué)生認(rèn)為既然對冰加熱，它在消融過程中溫度自然要高升；另一部分學(xué)生認(rèn)為，既然“攝氏溫標(biāo)規(guī)定冰水混合物的溫度是0℃”，那冰在逐漸消融為水的過程中溫度應(yīng)保持在0℃不變。這樣，學(xué)生就能提出問題：冰在消融成水的過程中，溫度會不會變化？●擬定計劃與設(shè)計實驗提出問題后，讓學(xué)生先大概說出考據(jù)猜想的方案，學(xué)生簡單想到：把冰放在燒杯中，對它加熱，觀察冰的狀態(tài)變化，并記錄溫度，觀察溫度可否高升（或不變）。在此基礎(chǔ)上再進(jìn)一步談?wù)撔枰獪?zhǔn)備哪些器材、測量和記錄哪些數(shù)據(jù)、怎樣測量等。授課中要調(diào)動全體學(xué)生的思想，讓設(shè)計較好的學(xué)生講解他們設(shè)計的方案，使同學(xué)們的不同樣想法都能在全體學(xué)生眼前表達(dá)出來。教師對的確可行的方案予以必然、夸耀，對不足之處引導(dǎo)學(xué)生談?wù)摵透倪M(jìn)。這樣不但表現(xiàn)了面向全體學(xué)生的原則，同時也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，活躍了課堂氣氛。關(guān)于“水浴法”加熱，學(xué)生第一次遇到，可引導(dǎo)學(xué)生自讀教科書圖4-27及相關(guān)內(nèi)容，爾后能夠讓學(xué)生談?wù)勊》ǖ暮锰?，如：使冰受熱均勻，減慢狀態(tài)變化過程，便于觀察?！襁M(jìn)行實驗與收集憑據(jù)冰消融的實驗研究是本節(jié)授課的重點，沒有這個實驗，學(xué)生的思想活動就缺少了支撐點，因此，本研究活動要求全體學(xué)生參加。為保證學(xué)生順利達(dá)成實驗，教師在實驗前應(yīng)做好組織工作，幫助學(xué)生分好小組，4人一組，（按報時、報溫度、報狀態(tài)、記錄和照顧儀器均分工），注意協(xié)作能力和團(tuán)隊精神的培養(yǎng)。教師在準(zhǔn)備實驗時要注意以下幾點：a．盡可能用碎冰（是用純水放在冰箱里制成的，用時盡可能敲碎）。b．用大號的試管，冰不能夠太少，約3―4cm深。c．為使冰消融過程慢一些，可在燒杯中多放些水。為使溫度計與冰塊充分接觸，還可以夠這樣準(zhǔn)備實驗：取一只燒杯，在燒杯中放入碎冰，并加適合鹽，使其溫度降至–5℃以下，爾后把裝有深3―4cm純水的試管放入碎冰中，溫度計豎直放入水中，讓水降溫并凝固，觀察溫度計示數(shù)，待試管中的水完滿凝固并降溫至–2℃以下時，將試管拿離碎冰，爾后觀察試管中冰的消融過程。實驗時如氣溫較高，能夠讓冰在室溫下自然吸熱消融，這樣測量出的數(shù)據(jù)會更3正確。采用的冰，溫度最幸好–2℃以下，這樣能夠完滿的展現(xiàn)出“消融前冰吸熱升溫——消融時溫度保持不變——消融后水吸熱升溫”的全過程。為了加強(qiáng)學(xué)生的安全意識，盡管在研究水的沸騰實驗中已使用過酒精燈，本實驗前，教師還要結(jié)合掛圖或上節(jié)課的實驗情況重申酒精燈的正確使用方法，特別是點燃或熄滅酒精燈的方法，還要準(zhǔn)備幾塊濕抹布，以防萬一。學(xué)生實驗時，教師巡視此間，及時解決學(xué)生在實驗中遇到的困難，注意發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作上的錯誤而恩賜糾正。如溫度計的玻璃泡不能夠湊近管壁，但不要放在冰的正中，而是中間偏下地址。指導(dǎo)學(xué)生繪制“溫度—時間”圖像：實驗結(jié)束后，模擬水的沸騰圖像，讓學(xué)生在教科書圖4-28中標(biāo)出各個時刻所記錄的溫度，用圓滑的曲線把這些點連接起來，獲得冰消融的“溫度—時間”圖像。這個環(huán)節(jié)，教師可指導(dǎo)學(xué)生依照以下步驟進(jìn)行：①在教科書圖4-28上描點；②連接各點畫出比較流暢的曲線；③思慮曲線所反響的物理意義?！窠馕龊驼撟C利用多媒體展現(xiàn)學(xué)生繪制的冰消融的“溫度—時間”圖像。引導(dǎo)學(xué)生們經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)：各組的曲線誠然不完滿同樣，但是大體形狀如圖4.3-1所示，即分為AB、BC和CD三段。溫度/℃為引導(dǎo)學(xué)生對圖像進(jìn)行解析思慮，可提出以下問D題：①AB段對應(yīng)的時間內(nèi)物質(zhì)是什么狀態(tài)？溫度怎0BC時間/min樣變化？（答：AB段所對應(yīng)的時間內(nèi)物質(zhì)是固態(tài)，溫度高升）A②在曲線上的哪一點冰開始消融？（答：B點）圖4.3-1③在BC段對應(yīng)的時間內(nèi)，物質(zhì)的狀態(tài)怎樣？溫度可否變化？這段時間可否加熱？（答：BC段所對應(yīng)的時間內(nèi)固態(tài)和液態(tài)共存，溫度保持在0℃左右不變。此時仍在連續(xù)加熱，即冰仍在吸熱）④在CD段對應(yīng)的時間內(nèi)物質(zhì)是什么狀態(tài)？溫度怎樣變化？（答：是液態(tài)，冰已經(jīng)消融達(dá)成，連續(xù)加熱，水的溫度高升）冰消融過程的特點是：冰開始消融時的溫度是0℃；冰在消融過程中，連續(xù)吸熱，溫度保持不變；冰全部消融為液體時，連續(xù)加熱，溫度高升?！敖滩膱D4-29”是4位學(xué)生對冰的消融實驗的反思和談?wù)?。這4位同學(xué)思慮的問題正是該實驗要深入研究的，也是我們的學(xué)生對該實驗的疑問，可引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過談?wù)?、爭辯來解決。對該實驗的談?wù)摚€可以夠讓學(xué)生依照自己的實驗情況，公布見解。比方，有的學(xué)生把測量的溫度點連接起來時，可能發(fā)現(xiàn)消融過程不是直線而是折線，能夠組織學(xué)生進(jìn)行談?wù)?、交流、解析，讓學(xué)生談?wù)勊麄兊慕Y(jié)果為什么跟其他同學(xué)的有差異，教師還要激勵學(xué)生對實驗裝置和實驗步驟進(jìn)行談?wù)?，提出新的實驗方案。?jīng)過以上授課，讓學(xué)生明確評估、交流與合作，是科學(xué)研究中特別重要的4環(huán)節(jié)。再利用教材圖4-29中提出的問題：“可否全部固體消融時都是這樣呢？”引出研究白臘的消融和凝固實驗?！盎顒?”的目的是：觀察白臘消融和凝固的過程，獲得感性體驗，描繪其消融凝固的圖像，并與冰的晶體消融特點比較，溫度/℃引出晶體和非晶體這兩個看法。為了節(jié)約時間，授課時也可將活動A和冰的消融實驗同步進(jìn)行，一部分小組研究冰的消融，另一部分做白臘消融的實驗，最后經(jīng)過交流比較，發(fā)現(xiàn)不同樣的固體物質(zhì)在消融過程中溫度變化特點是不同樣的。關(guān)于實驗的改進(jìn)：該實驗的器材和冰的消融實驗相仿，但冰時間/min能夠研成較細(xì)的碎末，而白臘只能切削成薄的碎片，而這些碎片圖4.3-2又是卷曲的，用這種碎片做消融實驗，由于卷曲的碎片間空氣的攪亂，實驗收效不好，即每次實驗獲得的圖像差異大。若是先把溫度計插入白臘碎片中，將蠟的碎片先消融再凝固，消除了碎片中的空氣，用凝固后的白臘做消融實驗，實驗收效會更好?；顒?中的A和B兩個實驗過程可“一氣呵成”，實驗完后再描繪白臘消融的“溫度—時間”圖像。白臘消融的“溫度—時間”圖像大體上如圖4.3-2所示，經(jīng)過與冰消融的“溫度—時間”圖像比較可知：冰在消融的過程（開始出現(xiàn)液體到全部變成液體）中，溫度保持不變。白臘在消融的過程中，溫度不斷高升。由于課堂授課時間所限，液體凝固的圖像不要修業(yè)生描繪，教師可引導(dǎo)學(xué)生思考：凝固是消融的反過程，它的過程與消融相反，依照消融過程的研究結(jié)果，經(jīng)過逆向思想，推斷物質(zhì)凝固的特點，實現(xiàn)知識的遷移。爾后教師用多媒體投出早先畫出的冰和白臘凝固的圖像（如圖4.3-3和圖4.3-4所示）溫度/℃溫度/℃DEF時間/minG圖4.3-3時間/min圖4.3-4為加深學(xué)生對物質(zhì)消融、凝固特點的理解，并使學(xué)生進(jìn)一步熟悉“圖像法”，可依照圖4.3-3中冰的凝固圖像，設(shè)計以下的練習(xí)題：①DE段：冰是____態(tài)，____熱(填"吸"或"放")，溫度______。5EF段：冰的狀態(tài)是______，____熱，溫度______。③FG段：冰的狀態(tài)是______，____熱，溫度______。晶體和非晶體經(jīng)過以上步驟，學(xué)生自然會產(chǎn)生疑問：同樣是固體，為什么冰在消融和凝固過程中溫度不變，白臘在消融和凝固過程中溫度變化呢？由此引入晶體和非晶體的學(xué)習(xí)。本部分內(nèi)容可讓學(xué)生經(jīng)過閱讀自學(xué)，并結(jié)合前面的學(xué)習(xí)，參照下表總結(jié)出晶體和非晶體的不同樣點、同樣點，培養(yǎng)學(xué)生的獲守信息能力和歸納整理能力。晶體非晶體不外形有規(guī)則的幾何外形沒有規(guī)則的幾何外形同消融（凝固）時溫消融（凝固）時溫度保持不變消融（凝固）時溫度不斷上升點度的變化——熔點（凝固點）（下降），沒有熔點（凝固點）同樣點消融（凝固）過程吸熱（放熱）關(guān)于“幾種晶體的熔點”，教師要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真閱讀教科書上的數(shù)據(jù)表，注意表中的單位（℃），選擇有代表性的幾種晶體（比方冰、固態(tài)酒精等），讀出它們的熔點并加以講解。能夠設(shè)計以下一些問題讓學(xué)生自學(xué)后談?wù)?，觀察學(xué)生查數(shù)據(jù)表及靈便運(yùn)用數(shù)據(jù)的能力：①水在-5℃時是____態(tài)。②水銀在-30℃時是____態(tài)。③酒精在-100℃時是____態(tài)。④中國北部的漠河冬天氣溫最低可達(dá)-52.3℃，應(yīng)采用水銀溫度計還是酒精溫度計?為什么？（應(yīng)采用酒精溫度計。由于酒精的凝固點是-117℃，在-52.3℃的情況下，酒精是液態(tài)的；水銀的凝固點是-39℃，在氣溫低于-39℃時，水銀已變成固態(tài)。因此水銀溫度計在冬天的漠河無法工作。）在學(xué)生閱讀全表的基礎(chǔ)上，告訴學(xué)生同種晶體熔點和凝固點同樣，但不同樣的晶體熔點（凝固點）一般不同樣。用熔點（凝固點）來鑒別晶體，是一種重要的鑒別方法，讓學(xué)生領(lǐng)悟熔點是晶體的一種特點。關(guān)于消融吸熱和凝固放熱，能夠讓學(xué)生舉出一些生活例子來說明，也許向?qū)W生介紹一些相關(guān)的例子，啟示學(xué)生解析思慮。比方，北方的冬天較冷，為了穩(wěn)當(dāng)?shù)乇４媸卟?，多在菜窖里放幾桶水，能夠利用水結(jié)冰時放出熱，窖內(nèi)溫度不致太低；再如，利用冰消融吸熱能致冷，能夠防范飯菜變餿。4．授課談?wù)摗裾n堂測評1．以部下于消融的是（）6A．糖水放過一段時間變干變成了糖B．夏天放棒冰的杯子外壁的小水珠C．露水的形成D．棒冰變成糖水2．如圖4.3-5所示為冰在加熱過程中，溫度隨時間變化的圖像。以下說法中不正確的選項是（）．．．A．冰是一種晶體B．冰的熔點為0℃C．從t1到t2冰處于消融過程圖4.3-5D．從t1到t2冰的質(zhì)量保持不變3．在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點是0℃，那么在做冰的消融實驗中，在0℃時，冰的狀態(tài)是（）A．必然是固態(tài)B．必然是液態(tài)C．固體,液體共存D．上述三種情況都有可能4．利用等質(zhì)量的0℃的冰冷卻食品平時比0℃的水收效好，原因是。5．海波是晶體，白臘是非晶體。小華同學(xué)經(jīng)過查閱資料收集到海波和白臘的消融圖像如圖4.3-6所示，海波的消融圖像是________(填寫序號)。圖4.3-6解析圖像A可獲得的信息有：a._____________________________b._____________________________解析圖像B可獲得的信息有：c.__________________________________________________(填一條即可)。5．依照表中所列的幾種物質(zhì)的熔點，判斷以下幾題的是與非，并講解原因：物質(zhì)名稱固態(tài)水銀金銅鋼鎢固態(tài)氫熔點（℃）-3910