三、熔化和凝固教学实录与评析

第2节 熔化和凝固

教学目标

知识与能力：

1.理解气态、液态和固态是物质存在的三种形态。

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。

教学重点：通过观察晶体与非晶体的熔化、凝固过程培养观察能力，实验能力和分析概括能力. 教学难点：指导学生通过对实验的观察，分析概括，总结出固体熔化时温度变化的规律，并用图象表示出来. 教学用具

酒精灯、铁架台、石棉网、温度计二支、海波、石蜡、水、火柴、坐标纸、投影仪

教学过程

一、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。

二、新课教学

探究点一

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。

探究点二

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

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/s

温度/℃

状态

时间/s

温度/℃

状态

7

52

8

55

0.5

41

1

43

1.5

44

固态

9

58

固态

10

61

11

2

45

2.5

46

3

47

3.5

47

4

47

4.5

5

5.5

6

6.5 47.5

48

51.5

53.5

55.5 液态

14

15

69

16

72

17

74[

液态

18 83 固液共存

12

13

65

表二

石蜡熔化时温度、状态随时间变化情况记录表

62w

6

3

66.5

粘稠状态

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。

探究点三

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

金刚石

钨

纯铁

各种钢

各种铸铁

铜

熔点/℃

3 350

3 410

1 535

1 300～1 400

1 200左右

1 083

物质

金

银

铝

铅

锡

海波

熔点/℃

1 064

962

660

327

232

47

物质

冰

固态水银

固态酒精

固体氮

固体氢

固体氦

熔点/℃

0 －39 －117 －210 －259 －272 探究点四

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。