三、熔化和凝固课堂实录【2】

熔化和凝固

教学目标

通过实验探究知道物质的固态和液态之间是可以转换的.

通过实验探究知道熔化、凝固的含义.

通过比较海波与松香的熔化和凝固过程,知道晶体和非晶体熔化与凝固过程的区别.

会用图线描述熔化和凝固的过程.

会查物质熔点表.

.通过探究感知固体发生熔化都需要吸热.

通过对海波、松香熔化过程的探究,知道判断固体有没有固定的熔化温度是区别晶体与非晶体的一种方法.

.通过探究活动中数据的处理,了解图像是一种比较直观地表示物理过程的方法.

1.通过探究实验过程,提高观察和实验能力;在实验过程中形成实事求是的科学态度.

2.在探究过程中提高协作能力和团队精神.

3.通过记录交流产生将自己的见解和他人交流的愿望,认识交流的重要性.

【重点】

晶体熔化和凝固的规律,晶体的熔点和凝固点.

【难点】

用图像法进行数据处理、分析,区别晶体和非晶体.

【教师准备】

铁架台、酒精灯、石棉网、大烧杯、温水、大试管、海波、石蜡、温度计、搅拌器、火柴,多媒体课件.

【学生准备】

铁架台、酒精灯、石棉网、大烧杯、温水、大试管、海波、石蜡、温度计、搅拌器每组1套,还有火柴.

导入一:

【播放课件】

我国研制的一种新型聚乙烯材料,可以在15 ℃~40 ℃之间发生物态变化,把它掺在水泥中,制成墙壁和地板,可以使房间“冬暖夏凉”,例如北京奥运会著名场馆水立方,你想知道这种新型材料调节温度的奥秘吗?

[设计意图]

以高新科技材料应用为背景,激发学生的学习积极性,引出熔化和凝固定义.

导入二:

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.但是物质的状态是不是一成不变的呢?

动画展示:正在喷发的火山;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,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;不同季节、气候下的水的状态变化.

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,冰从饮料那里吸收热量就变成了水.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.物质从固态变成液态的过程叫做熔化;从液态变成固态的过程叫做凝固.

[设计意图]

通过生活中常见的水的三态变化作为铺垫,自然过渡到其他物质的状态之间的变化.

一、探究海波和石蜡的熔化过程

思路一

提出问题:熔化需要什么条件呢?不同的物质熔化时温度会如何变化呢?请同学们猜想一下.

[设计意图]

让学生运用学过的知识和已有经验,对问题的可能答案做出合理的猜想.培养学生的发散思维.

对于学生的猜想,及时给予激励性的评价.

引导:我们研究海波(硫代硫酸钠)和石蜡的熔化过程,需要哪些器材?大家分析并讨论一下.

引导:物理实验室里用酒精灯进行加热,下面我们来看课件,了解酒精灯的使用方法.

播放课件:酒精灯的使用和注意事项

[拓展延伸]

酒精灯的使用方法和注意事项:①酒精灯要用点火工具点燃,严禁用一个酒精灯点燃另一个酒精灯;②用完酒精灯必须用灯帽盖灭,不能用嘴吹.

播放课件及引导点拨:酒精灯的火焰温度高达几百摄氏度,如果直接用酒精灯加热固体,海波或石蜡的温度变化过于剧烈,将无法观察其熔化过程,所以我们采用水浴加热,这样物体均匀受热,便于固体同时熔化.

引导:看课本第54页图3.2 - 1实验装置,讨论搅拌器、石棉网的用途?

总结:石棉网:为使烧杯底部均匀受热,防止受热不均而炸裂,在烧杯底下放上石棉网.

搅拌器:为了使固体同时熔化,可以用细铁丝进行搅拌,速度更快.

实验指导:(1)在熔化过程中,我们需要观察什么?(2)把温度填在课本第54页的表格中;这个表格还缺少一行用来记录什么数据的?我们能不能给它加上?

(3)为了得到准确的数据,小组成员如何分工呢?

(4)为了使固体更快地熔化,我们是使用温水还是凉水?为什么?

[设计意图]

进行实验前,明确目标和协作分工,增加课堂效率,培养学生的合作意识.

思考交流:(1)温度、物质状态

;(2)状态;(3)一位同学计时,一位同学读数,并观察物质的状态,第三位同学记录数据;(4)温水;节约时间,节约材料.

实验指导:用温水加热,待40 ℃左右开始,每隔一分钟记录一次海波(或石蜡)的温度,并观察海波(或石蜡)的状态.直到海波(或石蜡)全部熔化完后2 min为止.

学生实验,教师巡视指导.

[设计意图]

培养学生动手能力和合作分工意识.

实验指导:根据记录的数据在坐标纸上描点,然后将这些点用平滑曲线连接,便得到海波(或石蜡)熔化时温度随时间变化的图像.

[设计意图]

培养学生的动手能力,运用数学知识找到两个物理量的关系,提高解决物理问题的能力.

成果展示:分别选择2~3小组将海波(或石蜡)熔化图像投影在黑板上.

[过渡语]

通过对海波和石蜡熔化过程的探究,海波和石蜡有什么不同?

思路二

1.提出问题:

固体在什么情况下熔化成液体?液体在什么情况下凝固成固体?有什么条件吗?是吸热还是放热?请大家根据生活中积累的经验想一想,然后大胆地说出你的猜想和你这样猜想的依据.

将学生的猜想在黑板上逐一列出.

2.根据猜想,设计实验过程

提供粉末状的海波和石蜡这两种固体物质.我们要使它们熔化并研究其过程,根据你们刚才的猜想内容你们应该需要一个什么样的实验装置?

因为这是第一次涉及设计实验,老师在学生讨论的基础上,需要帮助学生提供实验器材和实验装置.

实验仪器:铁架台、试管、大烧杯、酒精灯、海波、石蜡、水、水银温度计、石棉网、火柴.

实验目的:我们来探究熔化时温度的变化规律.并利用它们去为日常生活和生产服务.

实验装置为课本第54页图3.2 - 1.观察实验装置图,要求学生思考以下几个问题:

(1)在做海波熔化实验时,为什么不用酒精灯直接对试管加热,而要把试管放在有水的烧杯中,再用酒精灯对烧杯加热呢?烧杯中的水量为多少时恰当呢?

(2)温度计液泡在什么位置合适?为什么?怎样能做到将温度计液泡放入合适位置?

(3)要记录什么数据?怎样记录数据?

(4)实验的操作步骤是什么?

(5)怎样保证实验过程中安全操作?

在讨论了以上的问题后,学生对所采用的装置就有所理解了.

3.进行实验与收集数据

(1)按照教材图3.2 - 1组装实验仪器.(注意:顺序是自下而上,自左而右,位置要适中.酒精灯加热时,要用外焰加热,酒精灯在使用时绝对禁止用一只酒精灯引燃另一只酒精灯,用完酒精灯必须用灯帽盖灭)

实验开始前教师要讲解实验的做法和注意事项.除了要讲实验目的、如何分组、如何分工、观察什么、记录什么、如何画图像等之外,还要特别注意向学生讲清注意安全,万一酒精洒在桌上并燃烧起来,如何扑灭.教师要准备几块湿布备用.

(2)用酒精灯对烧杯缓慢加热,观察海波或石蜡的变化情况.

当被测物质的温度达到40 ℃左右时,开始记录.每隔0.5 min记录一次温度;在海波或石蜡完全熔化后再记录4~5次.

为了研究实验过程,就需要记录有关数据及实验现象,你应如何设计实验记录表格呢?最后全班同学组合改进,设计出表格如下:

固体

加热时间/min

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

温度/℃

石蜡

状态

温度/℃

海波

状态

固

固

(3)根据数据绘制熔化图像

根据记录表中各个时刻的温度值在方格纸上描点,然后将这些点用平滑曲线连接,便得到熔化时温度随时间变化的图像.

4.根据图像分析与论证

认识图像:(图像法:把实验数据在坐标上描绘出来的一种方法.)认识图像时,首先要从横、纵坐标轴开始,弄清两个坐标轴各代表什么物理量,以便了解物理图像反映的是哪两个物理量之间的相互变化关系.

注意引导学生学会分析图像的切入点,能使学生把每段物理过程和每点的物理场景有机地联系起来.比如从曲线上的特殊点入手,分析它们所对应的物理意义、物理状态等.

组织学生描述和解释:

石蜡在熔化时,需要不断地吸热,温度不断上升,它是逐渐变得越来越软,直至完全变为液态.固体和液体之间无明显的界线.而海波完全是固态时吸热温度不断上升,一旦开始熔化,虽继续加热但温度却保持不变,直到它完全变成液态,温度才继续上升.

以思考题的形式,给学生以启迪:

在熔化装置中的温度计始终测的是熔化物质的温度吗?你的猜想与探究结果一致吗?探究过程发现新问题了吗?你有更好的实验方案吗?

你设计的方案有何不足?如何改进会更好呢?你得出的实验结果和我们的有何区别?为什么?

5.交流与合作

教师可以在第二节课安排学生进行交流.交流内容可以是实验结果、实验中遇到的困难、发现的新问题、与预期不同的结果、新的想法等.

二、晶体和非晶体

提出问题:比较海波和石蜡熔化图像(见前面的海波和石蜡的熔化图像),温度变化有什么不同?

思考交流:

生1:海波在AB段温度不断上升,在BC段温度却保持不变,在CD段温度又再上升.

生2:海波在AB段为固体;在BC段为固液共存态,且固体减少,液体增多;在CD段为液态.

生3:AB段是熔化前;BC段为正在熔化;CD段为熔化后.

生4:石蜡在熔化过程中,吸热,温度不断上升.

生5:石蜡在熔化过程中,没有明显的状态变化,先变成黏稠状态,后变稀,最后是液态.

生6:……

提问:通过海波和石蜡的熔化图像,能说出它们的熔化温度分别是多少吗?

识图回答:海波48 ℃;

石蜡没有固定的熔化温度.

总结:晶体熔化时的温度叫熔点.非晶体没有熔点.

小结:(1)有固定的熔化温度的物质叫晶体.除海波外,还有冰、萘、铁、铜、铝等各种金属.

(2)没有固定的熔化温度的物质叫非晶体.

像石蜡这样的非晶体还有玻璃、橡胶、塑料、松香、沥青.

自学指导:阅读课本第56页小资料《几种晶体的熔点》;知道冰和常见晶体的熔点.

[设计意图]

了解自然界中常见晶体的熔点.

引导:请同学们总结一下晶体熔化需要什么条件?

讨论及交流:①达到熔点;②继续吸热.

[设计意图]

培养学生通过实验观察,分析归纳,总结出规律.

三、凝固

设疑:凝固是熔化的逆过程.大家能不能根据熔化图像画出它们凝固时的温度变化图像?

思考讨论:

生1:晶体熔化时吸热、温度不变;液体凝固形成晶体时温度也应该不变.

生2:非晶体熔化时吸热、温度不断上升;液体凝固形成非晶体时温度应该不断下降.

生3:……

[设计意图]

通过对熔化图像分析,运用已获得的信息,逆向思维,画出晶体和非晶体凝固时温度变化的图像.

四、熔化吸热、凝固放热

想想议议:在课本第56页图3.2 - 5甲中,EF,FG,GH各段分别表示温度怎样变化?物质是在吸热还是放热?物质处于什么状态?

思考交流:

生1:EF段温度下降,放热,液态;FG段继续放热,温度不变,液体逐渐凝固成固体;GH段继续放热,温度下降,为固态.

生2:三段都是放热.

师生总结:液体凝固形成晶体时有确定的温度,这个温度叫做凝固点;同一种晶体的熔点和凝固点相同;非晶体没有确定的凝固点.晶体和非晶体在熔化过程中要吸热才能进行,反过来,液体在凝固成晶体的过程中放热,但温度不变;非晶体在凝固过程中温度改变.

想想议议:

(1)黑龙江省北部最低气温曾经达到-52.3 ℃,这时还能使用水银温度计吗?应该使用什么样的液体温度计?

(2)夏天,人们喜欢吃海鲜,要把它运往内地,为什么要用冰块来保存?

(3)在北方的冬天,为什么菜农通常要在菜窖里放几桶水?

[设计意图]

从物理走向生活,运用学习的知识解决问题.

思考交流:

(1)不能,水银已经凝固了;应该使用酒精温度计,它的凝固点低.

(2)因为冰块熔化成水的过程中吸热,从而使海鲜的温度下降得更多.

(3)利用水凝固成冰放热,使菜窖内的温度不会太低.

熔点(有或无)

过程(吸热或放热)

凝固点(有或无)

过程(吸热或放热)

晶体

有

吸热

有

放热

海波、举例

非晶体

无

吸热

无

放热

石蜡、玻璃、橡胶、塑料、松香、沥青

熔化

固态

凝固

液态

冰、萘和各种金属