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第四章 物质的形态及其变化
4.3 熔化和凝固
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
熔化和凝固的规律
晶体和非晶体
从身边的问题出发：
点燃的蜡烛变成烛油烛油又可以变为蜡块 冬天河水结冰
春天冰雪消融 白糖变成糖浆
糖浆变成糖块
从以上的现象可以看出：物质可以在固态和液态之间发生相互转化，生活中这样的现象非常多。物理学中，把物质从固态变为液态的过程叫做熔化；把物质由液态变为固态的过程叫做凝固。
物质熔化和凝固的条件是什么？熔化过程中物质的温度会不断升高吗？物质熔化和凝固过程有什么规律
概念辨析
“熔化”与 “溶化”有什么不同？
答：“熔化”是物质从固态变为液态的过程，这个过程需要吸热。如：点燃的蜡烛变成烛油。
“溶化” 是指固体溶解，此过程不需要吸热，但必须有液体。如：把糖放在水中溶化成为糖水。
知识点
熔化和凝固的规律
1
活动1：实验探究：海波和石蜡的熔化规律。
设计实验与制订计划
研究
对象 实验
器材 实验
装置 实验步骤
①适量海波(硫代硫酸钠)；
②适量石蜡 试管， 温度计，铁架台，装适量水的大烧杯，石棉网，酒精灯，机械停表，火柴，搅拌器 (1)对照左图，按__________的顺序组装好实验装置。(2)用相同酒精灯加热适量的海波和石蜡，加热过程中，用搅拌器不断搅拌。实验中，每隔1 min 记录一次海波和石蜡的温度和状态。直到海波和石蜡全部熔化后再观察3 min
由下向上
实验方法
水浴法：把盛有海波和石蜡的试管放在装有水的大烧杯中间接加热。其优点是：
●试管内海波和石蜡升温慢，熔化过程变长，温度计示数变化平稳，便于读取温度。
●盛海波和石蜡的试管部分浸没在水中，可以使物质受热均匀，记录的温度更准确。
进行实验与收集证据：下表是某小组记录的海波和石蜡的温度和状态。
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
海波 温度/℃ 35 38 41 44 47 48 48 48 50 52 54
状态 固态 固液共存态 液态
石蜡 温度/℃ 40 42 45 48 50 52 53 54 56 60 62
状态 固态 软 液态
关注细节
1. 实验前将海波碾碎，目的是使海波受热均匀。
2. 实验时试管要放入适当深度：
(1) 要将装有固体的部分浸没在水中。
(2) 试管不能碰到烧杯的壁或底。
数据处理：根据记录的数据，在坐标纸上以横坐标表示时间，纵坐标表示温度，选取合适的标度在坐标系中用平滑的曲线画出海波和石蜡熔化时的温度—时间图像。
图像法可以直观、形象地表示物理量之间的变化规律，将一些物理问题转化为数学问题，便于理解。
分析与论证：根据实验现象和绘制的图像可以得出结论：
(1)海波在48 ℃时开始熔化；在熔化过程中温度保持不变； 海波全部熔化为液体后，继续吸热，温度升高。
(2)海波在熔化前是固态；熔化过程中是固液共存态；熔化后是液态。
(3)石蜡在熔化过程中温度变化规律：温度不断升高，随着温度升高逐渐由硬变软，最后变为液体。
(4)物质熔化过程中，停止加热，则熔化停止，说明熔化过程需要持续吸热。
活动2：实验探究：海波和石蜡的凝固规律。
停止对海波和石蜡加热后，它们又会从液态变为固态。在海波和石蜡凝固的过程中，每隔1 min 记录它们的温度和状态，根据记录的数据绘制出海波和石蜡凝固时的温度—时间图像。
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
海波 温度/℃ 54 52 50 48 48 48 47 44 41 38
状态 液态 固液共存态 液态
石蜡 温度/℃ 62 60 56 54 53 52 50 48 45 42
状态 液态 粘稠状态 固态
数据处理：根据记录的数据，在坐标纸上以横坐标表示时间，纵坐标表示温度，选取合适的标度在坐标系中用平滑的曲线画出海波和石蜡凝固时的温度—时间图像。
分析与论证：根据实验现象和绘制的图像，可以看出：
(1)海波在48 ℃时开始凝固，在凝固过程中温度保持不变；海波全部凝固为固态后，温度继续降低。
(2)石蜡在凝固过程中温度变化规律：温度不断降低。随着温度降低逐渐由液态变为固态。
比较思维
晶体和非晶体的区别
固体物质分类 晶体 非晶体
吸热与放热 熔化吸热凝固放热 熔化吸热凝固放热
温度变化规律 熔化、凝固的过程温度不变 熔化、凝固时温度也在变化
熔化图像
凝固图像
拓展延伸
物质的熔点还与外界压强变化、是否含有杂质有关对大多数物质而言，物质的熔点外界压强的增大而增大；但冰的熔点外界压强的增大而减小。一般含有杂质的物质的熔点降低。
例 1
在探究“海波熔化时温度的变化规律”的实验中，使用的实验装置如图5 甲所示。
(1)组装实验器材时，合理的顺序是__________ (填序号)。①温度计 ②石棉网 ③装水的烧杯 ④酒精灯 ⑤装有海波的试管
(2)烧杯中装有适量的水，其中的“适量”指的是____________
_____________________________________ 。
(3)该实验选择水浴加热的好处是______________________。
(4)为了使试管中的海波受热均匀，应选择___________(填“大颗粒”或“小颗粒”)的海波进行实验。
④②③⑤①
既可以浸没试
管中的海波，又能在放入试管后水不溢出
使试管内的海波受热均匀
小颗粒
(5)实验室常用温度计是利用液体________的性质制成的，图乙是某时刻温度计的示数，温度是________ ℃。
(6)图丙是根据实验数据绘制的海波熔化时温度随时间变化的图像，图像中的_______(填“AB”或“BC”)段表示海波的熔化过程，从而确定海波是_______(填“晶体”或“非晶体”)
热胀冷缩
42
BC
晶体
(7)由实验可知，当海波的温度处于48℃时，其状态是__。
A．固态
B．固液共存状态
C．可能固态、液态，也可能固液共存状态
C
(8)小明在实验中发现海波熔化时间过短，下列措施中，一定不能延长海波熔化时间的是 ______(填序号)。
①增加试管中海波的质量
②增加烧杯中水的质量
③降低烧杯中水的初温
④撤掉酒精灯或用“小火”加热
③
(9)小明探究完海波的熔化规律后，又探究了松香的熔化规律并得到它的温度随时间变化的曲线如图丁，可以判断松香是非晶体。你判断的依据是______________________。
松香没有固定的熔化温度
思路导引：增加试管中海波的质量、增加烧杯中水的质量，在吸收相同热量时，海波的升温较慢，能延长熔化时间；降低烧杯中水的初温，不会改变熔化时吸收热量的快慢，不会改变熔化时间；撤掉酒精灯或用“小火”加热，相同时间内，海波吸收的热量减少，能延长熔化时间。
1.晶体状态与温度的关系
2.晶体和非晶体熔化过程的区别
知识点
晶体和非晶体
2
研究更多的物质，发现自然界中的固体可以分为两类。如：海波、冰、铁、食盐、石墨、铅等在熔化时，都有固定的熔化温度；如：石蜡、塑料、玻璃、松香、沥青等在熔化时，都没有固定的熔化温度。
思想方法
逆向思维法：它是对司空见惯的似乎已成定论的事物或观点反过来思考的一种思维方式。让思维向对立面的方向发展，从问题的反面进行探索思考，从而发现新的规律。
1. 物理学中把有固定熔化温度的固体，叫做_______ ；没有固定熔化温度的固体，叫做_______ 。
2. 晶体熔化时的温度叫做熔点，物质从液态凝固为晶体时的温度，叫做凝固点。同一种晶体的凝固点跟它的熔点相同。
晶体
非晶体
部分晶体的熔点(在1 个标准大气压下)
晶体 熔点/℃ 晶体 熔点/℃
固态氢 -259 铅 327
固态氧 -218 锌 420
固态氧 -210 铝 660
固态酒精 -117 金 1 064
固态汞 -39 铜 1 083
冰 0 灰铸铁 1 100~1 300
铯 28 钢 1 300~1 400
海波 48 铁 1 525
萘 80 铂 1 769
锡 232 钨 3 410
3. 观察上表中常见晶体的熔点，可以看出：不同晶体的熔点一般不同，熔点是晶体的一种特性。
熔化吸热和凝固放热在生活中有很多的应用。
深度理解
物质的熔化和凝固是两个相反的过程。在熔化过程中要吸热，根据逆向思维可以知道：在凝固过程中要放热。
例2
水中加入别的物质后，是否会对水的凝固点产生影响，为了验证这一想法，小明进行了以下实验，他将一些盐放入水中，并把盐水用容器盛好放入冰箱，研究盐水的凝固过程。每隔一定时间，小明就观察一下盐水的状态、测出其温度，并将凝固过程记
录的温度数据画成了凝固图像，
如图6 甲所示。(实验在1 个标
准大气压下进行)
(1)从图像中可以看出盐水凝固过程用了_______分钟，第5 分钟时物质的状态是________。
思路导引：盐水的凝固过程中温度保持不变，在图像中图线与横轴(时间轴)平行，盐水从第10 分钟开始凝固，到第20 分钟凝固完成，凝固过程用了10 分钟；第5 分钟时物质还没有达到凝固点，仍处于液态。
10
液态
(2)从图像中得到盐水在凝固时的特点是________________
_____。
思路导引：盐水在凝固时持续放热，温度不变。
持续放热，温度
不变
(3)盐水的凝固点为 _______℃。
思路导引：物质凝固时不变的温度就是其凝固点，该盐水的凝固点是-2 ℃。
-2
(4)实验结束后小明总结了实验可改进的地方，测量液体的凝固点不是很方便，可以将实验方案改为在液体中插入温度计，将液体放入冰箱冷冻后取出，观察一段时间，测量出________时的温度，即为液体的凝固点。
固体熔化
思路导引：同一种物质的熔点和凝固点相同，测量液体的凝固点不方便时，可以将液体放入冰箱冷冻后取出，测量其熔化时的温度，熔点即为其凝固点。
(5)如果将一个装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰中，如图乙所示，试管内的冰水混合物中的冰会______ (填“变多”“变少”或“不变”)。
变多
思路导引：1 个标准大气压下，冰水混合物的温度是0 ℃，而盐冰水混合物的温度是-2 ℃，所以冰水混合物会向盐冰水混合物放热，冰水混合物中的水满足凝固条件，即试管中的冰会变多。
3.晶体和非晶体凝固过程的区别
探究熔化和凝固的特点
凝固
熔化
固态
液态
吸热
放热
非晶体
晶体
非晶体
晶体
图像
探究熔化和凝固的特点
1. 物质从固态变成液态的过程叫熔化；
物质从液态变成固态的过程叫凝固。
2. 固体可分为晶体和非晶体。
探究熔化和凝固的特点
3. 晶体熔化时温度不变，这个温度叫熔点。
非晶体没有确定的熔点。
同种晶体的熔点和凝固点相同。
物质温度等于熔点或凝固点时，其可能是固态的，
也可能是液态的，还可能是固液共存态的。
4. 熔化吸热，凝固放热。

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