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第三单元 物态变化
水无常态，变化万千，无处不在，由于水的物态变化，自然界有了云、雨、露、雾、霜、雪、雹等千姿百态的奇观，而这些现象都与温度密切相关。
云、雨、露、雾、霜……实质上都是形态各异的水，那么水的状态在什么情况下才可以发生上述变化？在变化过程中其温度又会发生怎样的变化呢？带上这些问题让我们一起走进水的神奇之旅吧！
在本单元学习中：
1.你将认识温度及液体温度计的工作原理，并能结合生活经验估测常见的一些温度值，会用常见温度计测量温度，并尝试对环境温度问题发表自已的见解。
2.你还可以学到物质有固、液和气三种状态。在物态变化的实验探究中认识物质的熔点、凝固点和沸点及物态变化过程中的吸热和放热现象，并能用物态变化的知识解释自然界和生活中的有关现象。
3.可以用水的三态变化说明自然界中的一些水循环现象。有关心环境和节约用水的意识。
【课时建议】
单元名称 学习内容 总课时
物态变化 1.温度 3
2.熔化与凝固
3.汽化与液化、升华与凝华
【学法指导】
1. 养成良好的学习习惯，不死记硬背，学会用自己的语言科学表述物理知识和物理现象。通过温度、熔化与凝固、汽化与液化、升华与凝华概念的学习，重视了解知识的来龙去脉，而不仅是字面意义。
2. 本单元会有自己动手操作的物理实验，要正确使用仪器，记录实验数据要实事求是，学会写简明的实验报告。
1 温度
一、温度计
1.凭借人的感觉判断物体的冷热可靠吗？
做一做 三只烧杯中分别放冰水、温水和热水，把左手食指插入放热水(热水越热越好，但是以不烫手为宜)的烧杯里，右手食指插入放冷水(冷水足够冷，可加冰块)的烧杯里，然后同时抽出手，插入温水烧杯里。
想一想 在上述实验中你的左右手对同一杯水的感觉一样吗？这一现象说明了什么？
看来要准确判断温度的高低，还得借助温度计进行测量。
2．摄氏温度
做一做 观察下列图片认识摄氏温标中两个定点温度是怎样规定的？
议一议 通过观察你觉得温度计中的1℃是怎样标示出来的？
想一想 你能说出你所知道的一些常见的温度值吗？
二.温度计的使用
做一做 自制温度计：学生将口服液的吸管插入口服液胶塞中并用凡士林密封，用注射器向口服液中加水，保证瓶中无空气且液柱略高于瓶口。将自制的温度计先后放入冷热水中观察吸管内液柱的变化。
想一想 出现以上现象的原因是什么？由此说明温度计的工作原理是什么？
做一做 观察下图中的温度计分别说出它们的量程和分度值，并读出它们的示数。
想一想 用温度计测量水的温度的实验中，下图哪些做法和读数方法是正确的，哪些是错误的，错误的错在哪里？
STSE 1.世界上第一只温度计
如图所示是世界上第一支温度计——伽利略温度计的原理图。伽利略温度计是利用气体的热胀冷缩性质工作的。当外界温度升高时,球形瓶中的空气温度升高,压强增大,迫使红色液柱向下降,并且外界温度越高,液柱越向下降，所以A点对应的温度较高，当外界温度降低时,细管中的气体遇冷收缩,体积减小,管中的液面上升,所以B点对应的温度较低。气体温度计下端是与大气相通的,玻璃管中的水位高度不仅受到球中空气温度的影响,而且还受到大气压强的影响，所以该温度计不仅误差比较大而且其体积较大,携带不方便。
2.生活中常见的温度计：
热电偶温度计 电子体温计 测温枪
问题解决
1 .下图中甲、乙、丙、丁各温度计的分度值都是1℃，它们的读数分别是：__________、__________、__________、_________。
2. 在用实验室温度计测量液体的温度时，为了保证测量的准确性，温度计在读数的过程中玻璃泡要继续留在液体中，而体温计可以从腋下取出读数，所读的温度值仍能代表体温。请你分析体温计与其它温度计读数方式不同的原因。除此之外体温计在构造和使用方面还有哪些地方设计到与物理有关的知识，你能说出其中的一点吗？
2 熔化和凝固
一、物态变化
做一做 天气热的时候，从冰柜中拿出的冰，一会儿就变成了水，再过一段时间水干了，变成看不见的水蒸气。把水放入冰柜中一段时间后又可以变成冰……随着温度的变化，物质会在固、液，气三种状态之间变化，物理学中就把这种现象叫做物态变化。
想一想 物质一共有固、液、气三种状态，如果三种状态两两相互发生变化一共会出现多少种物态变化？你能用你喜欢的方式把这几种物态变化表示出来吗？
二、熔化和凝固
1.探究不同物质在由固态变成液态的过程中，温度的变化规律。
做一做 进行试验：把装有适量海波的试管放在盛水的烧杯里，用酒精灯通过烧杯和水给海波均匀、缓慢地加热，并搅拌。装置如图1，注意观察温度计读数和海波的状态变化，当温度达到40 ℃左右时，每隔1 min记录一次温度，在海波完全熔化后再记录4~5次。将数据填入下表中。再把石蜡装入试管重复这个实验。
分析与论证：下图中纵轴表示温度，温度的数值已经标出；横轴表示时间。请根据给出的实验数据，将表中各个时刻的温度在方格纸上描点，然后将这些点连接起来，便得到熔化时温度随时间变化的图像。
海波熔化时温度随时间变化的图像 石蜡熔化时温度随时间变化的图像
想一想 结合图像和实验数据分析海波和石蜡在熔化前、熔化中和溶化后三个阶段的温度变化情况一样吗？如果不一样各有什么特点？
2.熔点和凝固点
生活中有些固体它们和海波一样在熔化过程中虽然不断吸热但是温度却保持不变如：各种金属、冰等我们把这类物质称为晶体。把熔化过程中保持不变的那个温度叫做晶体的熔点。有些固体在熔化过程中像石蜡一样没有固定熔点，而且只要不断吸热温度就不断上升，如松香、玻璃、沥青、塑料等我们把这类物质称为非晶体。
做一做 撤走酒精灯和烧杯观察液态的海波和石蜡在凝固过程中的温度变化情况，你又有什么发现？
想一想 那种物质有凝固点？它的凝固点和熔点一样吗？它在凝固过程中温度变化有什么特点？
3.熔化吸热 凝固放热
中国民间流行着这样一句谚语“下雪不冷化雪冷”就是因为雪在熔化时要吸收热量，从而造成天气变得更加寒冷。夏天喝饮料加冰块而不是加入同温度的冰水也是利用冰在熔化过程中吸热使饮料温度下降得更多。
在北方的冬天，为了很好地保存蔬菜，人们通常会在菜窖里放上几桶水，这样可以利用水在凝固成冰的过程中放出的热量使菜窖内的温度不至于太低。
议一议 把正在熔化的一块冰放入0℃的恒温箱里，这块冰还能继续熔化吗？由此我们可以归纳出晶体的熔化条件是什么？
STSE
神奇的55度杯
55度杯是市面上新出的一种非常火爆的恒温水杯。杯的内壁含有一种叫三水醋酸钠（液态时叫醋酸钠水溶液）的物质，当我们倒入100℃左右的开水时，杯壁吸收热量三水醋酸钠熔化（其熔点为58℃左右），直至杯内的温度降到55度左右。如果此时我们没有喝完杯内的水，当水的温度下降到55度以下的时候，杯壁开始慢慢释放出吸收的热量醋酸钠水溶液又开始凝固，从而实现让杯内的水温保持在55度左右。
如果喝完热水，往杯内倒入冷水的时，摇晃杯子，醋酸钠由液态凝固为固态——释放热量，从而使杯内的冷水迅速升温至55度。如此循环，一杯开水，一杯冷水，一杯开水，一杯冷水的使用可以每次都达到55度的温度。
那如果我们倒入开水并且喝完，想继续倒入开水能否立马变成55度呢，答案是不能的。因为此时的醋酸钠已经是液态，无法完成固——液的转化过程，需要等待半小时再用。所以按以上原理，如果我们之前没有倒入过开水而直接倒入冷水，也不可能让水变到55度。
问题解决
1．如右图所示为某晶体的________图像，从A到D整个过程是________的（选填“吸热”或“放热”），在AB段物质处于________状态，BC段是个________过程，物质处于________状态，CD段物质处于________状态，该晶体熔化过程用 min。48℃表示该晶体的________。
2.在探究海波熔化的实验中为什么要将海波晶体捣碾成粉末状放入试管内用水浴加热而不是直接将试管放到酒精灯上加热，这是为什么？
3 汽化与液化 升华与凝华
一、汽化与液化
做一做 塑料袋中滴入几滴酒精，排出袋内的空气后将袋口扎紧，然后将其放入热水中，可以看到液态酒精受热后变成了气态酒精，降温后气态酒精又变成了液态酒精。
想一想 1.根据以上现象，请你总结出什么是汽化？什么是液化？哪个过程吸热，哪个过程放热？
2.你还能举出几个生活中汽化和液化现象的例子吗？
二、探究水沸腾时温度变化的特点
生活中的蒸发和沸腾现象是最常见的两种汽化形式，因为在这两种现象物质都由液态变成了气态。
做一做 按照如图所示组装好器材。把水倒在烧杯里，将烧杯放在铁架台上的石棉网上，杯上盖上中心有孔的硬纸板，把温度计穿过纸板孔并使玻璃泡浸入水中，用酒精灯给盛了水的烧杯加热，当水温至90 ℃时，每隔1 min记录一次温度，直到水沸腾后5 min为止。绘制出水沸腾时温度与时间关系的图像。并且回答下面的问题：
时间/min 0 1 2 3 4 5
温度/0C
想一想 1.水在沸腾前和沸腾过程中烧杯内产生的气泡体积变化情况各是怎样的？
2. 水在沸腾前和沸腾过程中水的温度如何变化的？
议一议 1.水沸腾后移去酒精灯，水还会持续沸腾吗？这说明水沸腾需要什么条件？
2.实验中为了缩短水烧开至沸腾的时间，可以用什么方法来改进实验？
三、影响蒸发快慢的因素
生活中我们都有过这样的经历，晾在室外阳光下的衣服要比晾在室内的衣服干的快，教室里的积水用扫帚扫开会干得更快。
想一想 结合以上这些现象，你觉得影响蒸发快慢的因素有哪些？
做一做 把酒精擦在手背上，手背会有什么感觉？
想一想 夏天在游泳池里不感觉冷，但是从游泳池里回到岸上会冷得发抖。天热时狗把舌头伸出来。这些现象说明了什么问题？
议一议 结合你在实验中观察到的水的沸腾现象及酒精蒸发的体会，总结出沸腾与蒸发的相同点和不同点。
蒸发 沸腾
不同点 发生位置
快慢
温度条件
主要应用
相同点 物态变化
吸、放热情况
四、升华和凝华
北方的冬天，晾晒在室外结冰的衣服会慢慢变干，水蒸气在树枝上会形成美丽的雾凇，这两种现象前者是升华现象，后者是凝华现象。
做一做 碘的升华和凝华实验：在一直密封的试管中放入少量固态的碘颗粒，并把它放到酒精灯上加热，可以看到什么现象？当停止加热使试管重新冷却时又会看到什么现象？
想一想 物理学中的升华和凝华是怎样定义的？它们需要吸热还是放热？你还能举出几个生活中的升华和凝华现象吗？
议一议 水的三态变化
水是人类生存环境的重要组成部分。通过水的三态变化，地球上的水在不停地循环。给右图填字，说明它们三者之间转化过程的名称以及吸热、放热的关系。
STSE
电冰箱制冷原理
随着人们生活水平的提高，电冰箱也得到了有效的普及，电冰箱的生产技术也有了突飞猛进的发展。但是，真正了解电冰箱制冷原理的人却是少之又少，现在，我就带你走进电冰箱的世界，认识电冰箱。
电冰箱的制冷原理：与普通人的感觉完全不同，冰箱并不是“制造冷气的机器”，而是一种用来吸收食品中的热量的装臵。它利用称为“制冷剂”的液体，将食品中的热量“抽取”出来并转移到冰箱外面。致冷剂通过冰箱的一系列装臵流动，主要包括3个基本的部件：压缩机、冷凝器和蒸发器，并不断重复同一个制冷循环（近似卡诺循环）。
除少数环保冰箱外，现在普通家用冰箱的制冷剂大多还是氟利昂（主要是二氯二氟甲烷），它储存在冰箱的专用容器中。当冰箱开始运转时，电动机带动压缩机开始工作，吸入处于低压和常温状态下的氟利昂蒸气，将其压缩成为高温高压为（约为10几个大气压）的蒸气。
这些处于高温高压状态下的氟利昂蒸气离开压缩机后被送往冷凝器。冷凝器是一种被多次弯曲的管子，称为“蛇形管”，一般是被安装在冰箱背后。由于进入冷凝器的氟利昂蒸气的温度比室温要高，热量就通过蛇形管的管壁向外散发，这样氟利昂蒸气的温度就降低了并从气态冷凝为液态，随后它离开冷凝器流向蒸发器。蒸发器由另一个蛇形管构成，同冰箱的内部接触。这个蛇形管比冷凝器的蛇形管要细一些，因此氟利昂的流动速度就加快了，随之而来的就是压力骤然下降。这符合所谓的伯努利原理。
由于在蒸发器中压力急剧降低，氟利昂便剧烈蒸发，从液态变为气态，伴随这一过程的是温度降低。由于热量总是从较热的物体向较冷的物体上转移，所以冰箱中较热的食物就将热量转移到流动着氟利昂气体的蛇形管上，从而达到制冷的目的。
上述过程完成之后，制冷剂──氟利昂气体又“整装待发”，以便重新被压缩机“吸收”，从而开始下一个循环过程。
由于氟利昂会破坏臭氧层，现在已经被逐渐淘汰，改用其他的制冷剂，但它们制冷的原理是一样的。
问题解决
1．用久了的白炽灯为什么会变黑？
2.在浴室放热水洗澡时，浴室里的镜子表面会出现什么现象？请解释产生这一现象的原因是什么。
3.请你分析：雾、露、霜、雪、雨、水蒸气、热水瓶瓶口上方的白气、冰棒周围的“白气”、夏天水管周围“出汗”、飞机的“尾气”等现象中水的状态分别是什么？
气态：
液态：
固态：

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