资源简介

3.2 熔化和凝固
【教学目标】
1.借助日常生活经验，认识物态变化、熔化和凝固。
2.通过探究实验，学习用图象处理实验数据，提高动手能力。
3.将所学知识与日常生活相结合，尝试运用物理知识解决问题。
4.通过分析实验数据，理解熔点和晶体、非晶体。
【教学重难点】
重点：实验探究晶体与非晶体在熔化过程中的本质区别，总结不同物质熔化和凝固的规律。
难点：根据实验数据分析、总结推理熔化和凝固曲线并了解其物理意义。
【教学方法】
实验探究法、对比法、图象法。
【课时安排】
1课时
【教学准备】
铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、烧杯、试管、海波、石蜡、水、液态酒精、计时表、冰块、铁块、保险丝、多媒体课件等。
【教学过程】
导入新课
教师展示图片：由物质三种状态及物态变化引出熔化和凝固。
引出主题：我们常见的物质有三种状态：固态、液态、气态。比如：冰、铜、铁通常是固态的，水、油通常是液态的，氧气、氮气、氢气都是气态的。而物质的状态在一定条件下是可以变化的，这就是物态变化。其中，固态和液态之间的变化叫熔化、凝固。这就是我们这节课的主题：第三章第二节熔化和凝固。
二、新课讲授
（一）熔化和凝固
1.引导提问：什么是熔化？什么是凝固？一句话描述。
预设：熔化：物质从固态变成液态的过程叫做熔化（melting）。
凝固：物质从液态变成固态的过程叫做凝固（solidification）。
2.交流举例：自主思考，同位交流。
熔化：冰熔化为水、蜡烛熔化为烛滴等。
凝固：水结冰、火山喷出的岩浆凝固成火山岩等。
更多预设：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。钢水浇铸成火车轮。把废塑料回收再制成塑料产品。
针对训练
1.用铜块浇铸铜像的过程，发生的物态变化是(　　)。
A．一个凝固过程　B．一个熔化过程 C．先熔化后凝固 D．先凝固后熔化
答案：C 解析：固变液叫熔化，液变固叫凝固。
3.启发引导：物质怎样才会由固态变成液态？在熔化过程中，它们的温度有什么变化？
4.学生探究：组织、指导学生体会实验的各个环节，合作探究，仔细观察、认真分析。
（1）提出问题：熔化需要什么条件？不同物质在熔化过程中温度变化规律相同吗？
（2）猜想与假设：可能需要吸热；熔化时温度可能都要升高。
（3）设计实验：介绍实验器材（用途）及装置，强调注意事项。
①实验器材：铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、烧杯、试管、秒表、海波、石蜡、水等。
②实验装置：如图。
③注意事项一：搅拌器：使物质均匀受热。水浴加热：使物质受热均匀，温度变化平稳，便于观察与读数。石棉网：使酒精灯均匀地对烧杯加热，防止烧杯因受热不均而破裂。
注意事项二：严禁用酒精灯点燃另一个酒精灯；严禁用嘴吹（用完酒精灯用灯帽盖灭）；万一洒出的酒精在桌上燃烧起来，不要惊慌，立刻用湿布扑盖。
进行实验：小组合作探究。设计步骤，收集证据，记录数据，分析论证。
实验步骤：
①分别将蜡和海波放入试管中，并用酒精灯加热。
②温度计插入试管后，待温度升至40℃左右时开始，每隔0.5min记录一次温度及物质状态；在海波或蜡完全熔化后再记录几次。
收集证据：根据步骤，进行实验。
记录数据：组内合作，记录数据和状态。
海波
石蜡
分析论证：各组在坐标纸上描点连线。根据图象分析固体熔化时温度的变化规律。
①海波：从实验现象及所绘图像看出，海波经过缓慢加热，温度逐渐（升高），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（保持不变），直到（完全熔化）后，温度才继续上升。
②石蜡：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。
（二）熔点与凝固点
1.对比研究：分析两种不同固体的熔化曲线。
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)吸热情况如何？
归纳总结：
(1)海波有固定的熔化温度，而石蜡没有固定的熔化温度。
(2)整个过程都吸热。
2.引出定义：
(1)晶体：有固定的熔化温度的固体叫晶体。如冰、海波、各种金属。
(2)非晶体：没有固定的熔化温度的固体叫非晶体。如蜡、松香、玻璃、沥青。
(3)熔点：晶体熔化时的温度叫熔点。非晶体没有确定的熔点。
针对训练
2.坩锅是冶炼金属用的一种陶瓷锅，能够耐高温。坩锅内盛有锡块，坩锅放在电炉上加热，锡在逐渐熔化的过程中(　　)。
A．要不断吸热，温度不断上升 B．要不断放热，温度不断上升
C．要不断吸热，温度保持不变 D．要不断放热，温度保持不变
3.海波是一种晶体，熔点是48 ℃，温度是48 ℃的海波，它的状态( 　)。
A．一定是固态 B．一定是液态
C．一定是固、液共存态 D．以上三种情况都有可能
答案：2.C ；3.D
解析：物体吸收或放出热量时，温度不一定改变。
(4)凝固点：晶体凝固的温度叫凝固点。同种物质的凝固点和熔点相同。非晶体没有凝固点。
针对训练
4.如图所示是锡的熔化和凝固图象，根据图象回答：
(1)锡的熔点是______，凝固点是______。
(2)在BC段，锡处于__________状态；在DE段，锡处于______状态。
(3)锡的熔化用了______ min，它熔化过程中要______热，但温度______。
(4)锡从10 min到12 min这段时间间隔内处于__________状态。
答案：（1）30℃ 30℃；（2）固液共存 液体；（3）4 吸 不变；（4）固液共存
解析：认识物质凝固过程中的变化规律。
5.图中表示物质的温度随时间的变化图线，其中表示晶体凝固的是(　　)。
答案：C
解析：认识物质凝固过程中的变化规律。
3.晶体熔化和凝固曲线：
学生讨论交流：图中各段分别表示温度怎样变化？物质处于什么状态？表示什么过程？
归纳总结：AB段：晶体温度升高，处于固态，是固体吸热升温过程。
BC段：晶体温度不变，处于固液共存状态，是熔化过程。
CD段：晶体温度升高，处于液态，是液体吸热升温过程。
B点开始熔化，C点熔化完成。
DE段：晶体温度降低，处于液态，是液体放热降温过程。
EF段：晶体温度不变，处于固液共存状态，是凝固过程。
FG段：晶体温度降低，处于固态，是固体放热降温过程。
E点开始凝固，F点凝固完成。
科学资料：阅读“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。强调冰的熔点是0 ℃，钨的熔点最高。
物质 熔点/℃ 物质 熔点/℃ 物质 熔点/℃
金刚石 3 350 金 1 064 冰 0
钨 3 410 银 962 固态水银 －39
纯铁 1 535 铝 660 固态酒精 －117
各种钢 1 300～1 400 铅 327 固体氮 －210
各种铸铁 1 200左右 锡 232 固体氢 －259
铜 1 083 海波 47 固体氦 －272
思考交流：①能否用铝制的容器熔化铜或锡？
②在南极考察站能使用水银温度计测量气温吗？ （南极最低气温-94.3℃）
归纳总结：①不能熔化铜。因为铝的熔点比铜的熔点低。加热过程中，铜还没熔化的时候，铝制容器先熔化了。能熔化锡。因为铝的熔点比锡的熔点高。
②不能。因为水银的熔点是-39℃，即凝固点是-39℃，高于南极最低气温-94.3℃，在南极考察站能使用水银温度计时，温度计中的水银会凝固，无法使用。
熔化吸热 凝固放热
引出规律：再次比较晶体和非晶体的熔化特点，总结吸、放热规律：
无论晶体还是非晶体，熔化必须吸热，凝固必须放热。
2.联系生活：讨论交流与熔化吸热、凝固放热有关的现象。
预设：①熔化吸热：夏天，饮料中加冰块；冰袋保鲜；“下雪不冷化雪冷”；
②凝固放热：冬天，菜窖中放几桶水。
针对训练
6.用手分别接触温度相同的冰和水，会觉得冰比水凉，这是因为(　　)。
A．冰的温度比水低 B．冰是固体，水是液体
C．冰熔化时要从手上吸收大量的热 D．这是人的错觉
7.如图所示是小梦同学在零下20℃的室外玩肥皂泡泡时拍摄的照片。他发现肥皂泡泡在很冷的室外会迅速结冰，掉落在地面如同散落的玻璃球，神奇极了。对这一现象包含的主要物态变化及吸放热情况判断正确的( )
A．凝华吸热 B．凝固放热 C．凝固吸热 D．凝华放热
答案：6.C；7.B
解析：熔化吸热、凝固放热
三、易错易混知识点
晶体熔化的条件；热量传递的条件；温度与热量的关系。
8.把一块0℃的冰投入0℃的水里（周围气温也是0℃ ），过了一段时间（ ）
A．有些冰熔化成水使水增多 B．冰和水的数量都没变
C．有些水凝固成冰使冰增多 D．以上三种情况都可能发生
9.下列说法正确的是(　　)。
A．一般物质在熔化和凝固的过程中，温度均保持不变
B．物体吸收热量后，温度一定升高
C．同一物质的熔点和凝固点相同
D．0 ℃的冰比0 ℃的水冷一些
答案：8.B 9.C
解析：①晶体的熔化条件：达到熔点；继续吸热。②热量传递的条件：物体间存在温差。
③温度与热量的关系：物体吸收或放出热量时，温度不一定改变。
四、课堂小结
学生分享收获，教师引导形成思维导图。
五、课后作业
课下活动：积累生活中与熔化、凝固有关的现象。
六、句子分享
终期大冶再熔炼，愿托扶摇翔碧虚。--刘禹锡
【板书设计】
第2节　熔化和凝固
1．固态液态(熔化和凝固是互逆过程)
2．固体
3．晶体熔化条件同时具备
晶体凝固条件同时具备
晶体和非晶体
固态物质分为晶体和非晶体。从宏观上看，晶体都有自己独特的、呈对称性的形状，如食盐呈立方体、冰呈六角棱柱体、明矾呈八面体等。而非晶体的外形则是不规则的。晶体在不同的方向上有不同的物理性质，如机械强度、导热性、热膨胀、导电性等，称为各向异性。而非晶体的物理性质却表现为各向同性。晶体有固定的熔化温度——熔点(或凝固点)，而非晶体则是随温度的升高逐渐由硬变软，而熔化。
晶体和非晶体之所以含有不同的物理性质，主要是由于它的微观结构不同。组成晶体的微粒——原子是对称排列的，形成很规则的几何空间点阵。空间点阵排列成不同的形状，就在宏观上呈现为晶体不同的独特几何形状。组成点阵的各个原子之间，都相互作用着，它们的作用主要是静电力。对每一个原子来说，其他原子对它作用的总效果，使它们都处在势能最低的状态，因此很稳定，宏观上就表现为形状固定，且不易改变。晶体内部原子有规则的排列，引起了晶体各向不同的物理性质。例如原子的规则排列可以使晶体内部出现若干个晶面，立方体的食盐就有三组与其边面平行的平面。如果外力沿平行晶面的方向作用，则晶体就很容易滑动(变形)，这种变形还不易恢复，称为晶体的范性。从这里可以看出沿晶面的方向，其弹性限度小，只要稍加力，就超出了其弹性限度，使其不能复原；而沿其他方向则弹性限度很大，能承受较大的压力、拉力而仍满足胡克定律。当晶体吸收热量时，由于不同方向原子排列疏密不同，间距不同，吸收的热量多少也不同，于是表现为有不同的传热系数和膨胀系数。
非晶体的内部组成是原子无规则的均匀排列，没有一个方向比另一个方向特殊，如同液体内的分子排列一样，形不成空间点阵，故表现为各向同性。
当晶体从外界吸收热量时，其内部分子、原子的平均动能增大，温度也开始升高，但并不破坏其空间点阵，仍保持有规则排列。继续吸热达到一定的温度——熔点时，其分子、原子运动的剧烈程度可以破坏其有规则的排列，空间点阵也开始解体，于是晶体开始变成液体。在晶体从固体向液体的转化过程中，吸收的热量用来一部分一部分地破坏晶体的空间点阵，所以固液混合物的温度并不升高。当晶体完全熔化后，随着从外界吸收热量，温度又开始升高。而非晶体由于分子、原子的排列不规则，吸收热量后不需要破坏其空间点阵，只用来提高平均动能，所以当从外界吸收热量时，便由硬变软，最后变成液体。玻璃、松香、沥青和橡胶就是常见的非晶体。
多数的固体晶体属于多晶体(也叫复晶体)，它是由单晶体组成的。这种组成方式是无规则的，每个单晶体的取向不同。虽然每个单晶体仍保持原来的特性，但多晶体除有固定的熔点外，其他宏观物理特性就不再存在。这是因为组成多晶体的单晶体仍保持着分子、原子有规则的排列，温度达不到熔解温度时不会破坏其空间点阵，故仍存在熔解温度。而其他方面的宏观性质，则因为多晶体是由大量单晶体无规则排列成的，单晶体各方向上的特性平均后，没有一个方向比另一个方向上更占优势，故成为各向同性。各种金属就属于多晶体。它们没有固定的独特形状，表现为各向同性。
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物态变化
熔化
凝固
冰、铜、铁……
氧气、氮气、
氢气……
水、油……
固态
液态
气态
3.2 熔化和凝固
学习目标
1
借助日常生活经验，认识物态变化、熔化和凝固。
2
通过探究实验，学习用图象处理实验数据，提高动手能力。
4
通过分析实验数据，理解熔点和晶体、非晶体。
3
将所学知识与日常生活相结合，尝试运用物理知识解决问题。
一、熔化和凝固
固态
液态
气态
熔化
凝固
物质从固态变成液态的过程叫做熔化（melting）。
物质从液态变成固态的过程叫做凝固（solidification）。
如：冰熔化为水、蜡烛熔化为烛滴等。
如：水结冰、火山喷出的岩浆凝固成火山岩等。
一、熔化和凝固
一、熔化和凝固
一、熔化和凝固
一、熔化和凝固
实验： 探究固体熔化时温度的变化规律
一、熔化和凝固
实验： 探究固体熔化时温度的变化规律
二、熔点与凝固点
海波
48
t/℃
t/min
0
0
t/℃
t/min
石蜡
我们把有固定熔化温度的物质称为晶体。
我们把没有固定熔化温度的物质称为非晶体。
熔点
熔化过程中温度保持不变，即：有固定的熔化温度。
整个过程都在吸热，但在熔化过程中温度不变。
没有固定的熔化温度。
整个过程都在吸热，温度持续上升。
二、熔点与凝固点
几 种 常 见 晶 体
几 种 常 见 非 晶 体
金属
冰
海波
水晶
蜡
松香
玻璃
沥青
塑料
橡胶
二、熔点与凝固点
二、熔点与凝固点
时间
温度
时间
温度
熔点
晶体熔化
非晶体熔化
温度
时间
温度
时间
晶体凝固
非晶体凝固
凝固点
★同种物质的凝固点和熔点相同。
二、熔点与凝固点
二、熔点和凝固点
时间
温度
时间
温度
熔点
物体熔化必须吸热
温度
时间
温度
时间
物体凝固必须放热
凝固点
三、熔化吸热 凝固放热
三、熔化吸热 凝固放热
生活实例
三、熔化吸热 凝固放热
易错易混知识点
晶体熔化的条件；热量传递的条件；温度与热量的关系。
8.把一块0℃的冰投入0℃的水里（周围气温也是0℃ ），过了一段时间（ ）
A．有些冰熔化成水使水增多 B．冰和水的数量都没变
C．有些水凝固成冰使冰增多 D．以上三种情况都可能发生
B
晶体的熔化条件：①达到熔点；②继续吸热。
热量传递的条件：物体间存在温差。
9.下列说法正确的是(　　)。
A．一般物质在熔化和凝固的过程中，温度均保持不变
B．物体吸收热量后，温度一定升高
C．同一物质的熔点和凝固点相同
D．0 ℃的冰比0 ℃的水冷一些
C
温度与热量：物体吸收或放出热量时，温度不一定改变。
课堂小结
熔化与凝固
晶体与非晶体
熔化吸热
凝固放热
课堂小结
1.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）非晶体：没有一定熔化温度的固体。
（5）熔点：晶体熔化时的温度。
（6）凝固点：晶体凝固时的温度。
课堂小结
2.基本规律
（1）晶体熔化（凝固）的条件：温度达到熔点（凝固点）；继续吸热（放热）。
（2）同种物质的熔点和凝固点相同，不同物质的熔点一般不同。
（3）熔化吸热、凝固放热。
3.基本技能
（1）酒精灯、温度计的使用技能。
（2）组装实验器材的技能。
4.基本方法
利用实验数据绘制图象来分析问题的方法。
课堂小结
相　同　点 不　同　点
晶　体
非晶体
晶体与非晶体的区别与联系
熔化时都要吸热
凝固时都要放热
都是固体
有一定的体积和形状
有一定的熔点
但温度不变
无熔点
温度不断上升
终期大冶再熔炼，愿托扶摇翔碧虚。
---刘禹锡

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