三、熔化和凝固教学内容概述

4.2《熔化和凝固》教学设计

【设计思想】

全日制义务教育《物理课程标准》将“科学探究”作为课程内容的一部分，与科学内容放到同等重要的地位加以突出。科学探究是学生积极主动地获取物理知识，认识和解决物理问题的重要实践活动，其目的是让学生通过亲身经历和体验与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神，理解科学的本质，挖掘智力潜能，培养科学探究能力、实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。

《熔化和凝固》这一节课，教材第一次以旁注的形式完整展示科学探究过程的七个基本要素。在初中物理科学探究教学中，做好“固体熔化时温度的变化规律”这一探究实验对理解科学探究和提高探究能力有着重要的作用。然而，研究海波的熔化过程这一实验难度很大，实验的成功率很低，不容易让学生在科学探究过程中获得积极的情感体验。因此，在设计熔化和凝固教学时，我注重科学探究情境的创设，把固体熔化时温度的变化规律这一探究实验改为固体凝固时温度变化的规律，研究水和液态蜡的凝固过程。一方面水结冰、蜡凝固实验的探究难度低，实验的成功率高；另一方面水结冰、蜡凝固虽然都是学生生活中非常熟悉的现象，但是对于只在冰箱里见过水结冰现象的南方学生，在课堂上探究水结冰的现象能激起学生极大的探究兴趣。而且，教学过程中通过对科学探究情境的创设，不仅让学生亲历了科学探索的全过程，还通过突出科学探究过程的某些具体步骤，如学生设计实验，用计算机处理实验数据并做出固体凝固时温度的变化曲线，让学生把凝固的冰握在手心感受冰的熔化并通过逆向思维理解固体的熔化等，让学生通过体验和感悟，学会科学探究的方法，认识科学研究方法在科学研究中的作用。

【教学目标】

1．知识与技能

•了解气态、液态和固态是物质存在的三种形态；理解随温度的变化，物质的状态是可以转化的。

•了解熔化、凝固的含义，了解晶体和非晶体的区别，能尝试将生活和自然界中的一些现象与物质的熔点或凝固点联系起来。

•学会画出固体凝固时温度随时间变化的曲线，知道图像是描绘物理过程的重要方法之。

2．过程与方法

通过创设科学探究情境，把科学探究的七要素自然的融合在整个教学过程中，使学生亲历科学探究的全过程，体验和感悟科学探究方法。

3．情感、态度与价值观

通过熔化和凝固的教学，使学生体验科学探究的乐趣，体会到科学探究方法并不神秘，人们经常使用科学方法解决方方面面的问题。

【教学流程】

【教学过程】

环节

教师活动

学生活动

设计意图

创设情境

实验引入：把蜡烛点燃，使固态蜡熔化；把熔化后的烛液滴在白纸上，使其重新凝固。

观察实验现象、思考

创设学生熟悉的探究情境，引起学生思考，消除科学探究的神秘感，激发学生的自主探究的热情。

提出问题

引导学生通过观察和调取生活中的已有经验思考：固态的蜡为什么会熔化？液态的蜡为什么会凝固？

思考后回答：改变温度，物质的状态会发生变化

用学生的已有生活体验，理解物质的状态是随温度的变化而发生变化的。

物质熔化和凝固时温度将怎样变化是这节课我们要共同探讨的问题。

思考

让学生明确本节课探究的目的，做到有的放矢。

猜想与假设

老师引导

学生猜想并说出猜想的依据（根据已有的生活经验和观察到的现象）

鼓励学生敢于猜想，敢于发表个人的意见和看法。

设计实验

（1）引导学生设计探究液态蜡凝固过程温度变化规律的实验。

（2）展示学生的设计方案。

（1）学生分组讨论，设计实验。

（2）交流自己小组的设计方案，评估其他小组的设计方案，确定实验方案。

针对问题寻找方法，培养学生解决问题、分析问题的能力。

让学生在与他人交流过程中形成坚持正确观点，不断修正错误等思维习惯。

进行实验

教师引导、巡视。

（1）学生分小组探究水和蜡凝固时温度变化的规律。

（2）学生在多媒体平台上展示小组探究的数据。

体验科学探究乐趣，进行科学研究方法教育，培养合作意识。

分析与论证

指点

学生分析各小组的实验数据，总结概括的出初步结论。

体验分享与合作，学习通过实验数据寻找普遍规律的方法。

评

估

引导学生分析晶体和非晶体的凝固图像。

在蜡的凝固和水的凝固中各选取一组数据，学生在EXCEL图表中输入实验数据，绘出图像，并分析图像。

学习用图像描绘物理过程。

表

达

引导学生做体验性实验。

学生轮流把冰握在手心中，感受一下冰在手中的感觉，并表达出自己的感受。得出熔化吸热的认识。

通过逆向思维得出晶体和非晶体熔化时温度变化的规律。

创设情境，让学生通过体验，获得科学探究的愉悦感。

课堂延伸

点拨

学生通过组间合作完成实验探究报告。

把课堂合作与交流延伸到更广阔的课外合作与交流。

熔化和凝固》教学设计

【设计理念】

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。

【教学目标】

●知识与技能

（1）能区别物质的气态、液态和固体三种形态，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）了解有没有固定的温度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，产生乐于探索自然现象的情感。

【重点难点】

1．让学生通过实验探究归纳出晶体与非晶体在熔化过程中的本质区别，进一步总结出不同物质熔化和凝固的规律。

2．让学生根据实验记录的数据在方格纸上描绘固体熔化图象，根据图象叙述晶体和非晶体的熔化和凝固的特点。

【教学仪器】

铁架台、酒精灯、石棉网、大烧杯、温水、大试管、粉末萘、石蜡、温度计、搅拌器、火柴。

【教学模式】实验探究模式

【教学课时】1课时

【教学过程】

（一）新课引入

教师讲述：我们在小学学习过物质存在的三种状态：固态、液态和气态。但是物质的状态不是一成不变的。

动画展示：铁矿石在高炉中熔化为铁水，从高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。

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，冰从它们那里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。

点明课题：科学上把物质从固态变成液态的过程叫熔化，如冰变水。从液态变成固态的过程叫凝固，如水结成冰。

动画展示：正在喷发的火山。（让学生用以上的结论分析火山喷发的现象）

引出问题：物质熔化和凝固需要什么条件？不同物质熔化和凝固的规律一样吗？

设计意图：新课程标准强调通过从自然、生活到物理的认识过程，激发学生的求知欲，让学生领略自然现象中的美妙与和谐，培养学生终身的探索兴趣。本课设计中用多媒体的方式引入大量的生活物理，从这些感性素材中概括出物理概念，有利于培养学生“初步的收集信息和处理信息”的能力，也有利于体现“从生活走向物理”的新课程理念。

（二）进行新课

第一部分：探究固体熔化时温度的变化规律。

提出问题：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，这时温度可能也是不断上升的。

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，交待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）介绍实验装置，如图所示，强调酒精灯和温度计的用法。

（3）第1小组探究萘熔化时温度的变化规律，要求从68℃开始计时，实验员每隔1分钟报告一次温度值和物质状态，记录员把数据填入记录表，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，实验员每隔1分钟报告一次温度值和物质状态，记录员把数据填入记录表，并在坐标纸上描出对应的点。

动画展示：如何用图象法分析所收集的数据。

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级的结果是不是相同？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。

第二部分：认识熔点和凝固点。

对比研究：分析两种不同固体的熔化曲线。

得出结论：（1）一类固体有确定的熔化温度叫晶体；如各种金属、冰、海波等。另一类固体没有确定的熔化温度叫非晶体；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。

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。

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。

第三部分：认识熔化吸热、凝固放热

归纳总结：晶体与非晶体熔化时都要吸收热量。

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像与科学推理方法的结合，发展学生的想像力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯。本部分从设计上启发学生应用逆向思维的方式学习，并紧密的联系前沿科技，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。

（三）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）熔点：晶体熔化时的温度。

（5）非晶体：没有一定熔化温度的固体。

（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）组装垂直组合实验器材的技能。

基本方法：

利用实验数据绘制图象来分析问题的方法

（四）板书设计

熔化和凝固

一、熔化和凝固的概念：

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。

二、探究固体熔化时温度的变化规律：

1．萘在熔化的过程中继续吸收热量，温度保持不变。

2．松香在熔化过程中继续吸收热量，温度逐渐上升。

3．认识固体熔化曲线。

三、熔点和凝固点：

1．

晶体：有一定熔化温度的固体。

2．熔点：晶体熔化时的温度。

3．非晶体：没有一定熔化温度的固体。

4．凝固点：晶体凝固时的温度。

5．同种物质的熔点和凝固点相同，不同物质的熔点不同。

四、熔化吸热、凝固放热：

任何物质熔化都要吸收热量，凝固都要放出热量。

（五）作业设计

1．如图所示，为某种晶体熔化过程的图象。由图可知，该晶体的熔点为________，熔化过程用了________min，该晶体可能是________。

2．有两个同学研究海波和石蜡熔化时温度的变化规律，记录的数据如下表：

他们在实验中观察到，海波第5 min开始熔化，第11min熔化完毕；石蜡第2min开始变软，第12min全部熔化完毕。

时间/min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 海波的温度

40 42 44 46 48 48 48 48 48 48 48 53 56 59 63 石蜡的温度

40 41 42 44 46 47 48 49 51 52 54 56 59 63 65 请你对以上实验数据进行分析后完成下面各题：

（1）海波熔化时温度的变化规律是_______________________；

（2）石蜡熔化时温度的变化规律是_______________________。

参考答案：

1．0℃；2．（1）海波熔化时温度保持不变；（2）石蜡熔化时温度不断上升；3．冰。