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3.2　熔化和凝固
@学习目标
课程标准(2022年版) 本节要点
1.1.1　能描述固态和液态的基本特征，并列举自然界和日常生活中不同物态的物质及其应用. 1.1.3　经历物态变化的实验探究过程，知道物质的熔点和凝固点，了解物态变化过程中的吸热和放热现象.能运用物态变化知识说明自然界和生活中的有关现象. 1.能区分物质的三种形态，知道物态变化. 2.了解熔化和凝固.能用熔化和凝固的知识解释生活中的现象.(重点) 3.知道熔化曲线和凝固曲线的物理意义，能区分晶体和非晶体.(重难点) 4.通过探究实验，了解图像在探究物理规律中的作用.
@集慧解惑
物态变化
1. 、 和 是物质常见的三种状态.
2.如图所示，天气热的时候，从冰柜中拿出的冰(固态)，一会儿就变成了水(液态)，再过一段时间水干了，变成了看不见的水蒸气(气态).
概念：物质各种状态间的变化叫作 .
熔化和凝固
1.概念：物质从固态变成液态的过程叫作 ，从液态变成固态的过程叫作 .
固态液态
典例1 [传统文化]非物质文化遗产——糖塑，俗称糖画，其做法是先将白糖等原料加热成糖汁，再用小钩子将糖汁淋在琉璃板上画出人物、小动物等造型，冷却后就制作出了“糖画”.此过程中发生的物态变化是先 后 .
2.演示实验：探究海波和石蜡的熔化、凝固特点.
实验器材：铁架台(包含横杆、铁夹、铁圈)、陶土网、烧杯(盛有适量水)、火柴、试管、海波、石蜡、酒精灯、温度计、搅拌棒、秒表.
实验步骤：(1)按图甲组装仪器，将适量的海波(石蜡)放入试管中，插入温度计.
(2)记下海波(石蜡)的初温，点燃酒精灯开始加热，每隔1 min记录一次温度在下表中，同时注意观察海波(石蜡)的状态变化，在海波(石蜡)全部熔化的3 min后停止加热，继续观察凝固过程并记录数据.
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 …
海波温度/℃
石蜡温度/℃
(3)整理实验器材，并分析实验数据.
甲
乙：海波的熔化温度随时间变化的图像
丙：石蜡的熔化温度随时间变化的图像
数据处理：在图乙、丙中，描出记录的各个时刻的温度值，然后用平滑的曲线连接各数据点，得出海波(石蜡)的熔化图像.
实验结论：海波熔化时 (选填“有”或“没有”)固定的熔化温度，熔化时温度 (选填“升高”“降低”或“不变”)，需要继续 ；石蜡熔化时 (选填“有”或“没有”)固定的熔化温度，熔化时温度 (选填“升高”“降低”或“不变”)，需要继续 .
探究海波和石蜡的熔化、凝固特点
1.实验方法及器材的作用.
水浴法：使物质受热均匀(升温慢，便于记录温度和观察实验现象).
酒精灯：利用外焰加热.
搅拌棒：搅拌使物质受热均匀.
陶土网：使烧杯受热均匀.
2.实验器材的安装要从下到上，即先根据外焰高度固定A铁圈，再固定B铁夹.如图1所示.
图1　　　　图2
3.如图2甲所示，总结海波熔化、凝固曲线的特点.
(1)A点为海波的初温，B点开始熔化，C点完全熔化，D点停止加热，E点开始凝固，F点完全凝固.
(2)AB段：为熔化前，固态，吸热升温.BC段：处于熔化过程中，固液共存态，吸热但温度不变.CD段：为熔化后，液态，吸热升温.DE段：为凝固前，液态，放热降温.EF段：处于凝固过程中，固液共存态，放热但温度不变.FG段：为凝固后，固态，放热降温.
4.如图2乙所示，总结石蜡熔化、凝固曲线的特点.
AB段：吸热，随着温度升高，固体逐渐变软变稀，最后成液态.在B点停止加热.BC段：放热，随着温度降低，液体逐渐变稠变黏变硬，最后成固态.
　图甲是小明探究冰的熔化规律的实验装置.
(1)为了完成实验，除了图甲中的器材外，还需要的测量工具是 .
(2)图甲器材合理的安装顺序是 (选填“自下而上”或“自上而下”)，应先确定 (选填“铁棒A”“铁夹B”或“陶土网C”)的位置.
(3)实验中，选用 (选填“碎冰块”或“体积较大的冰块”)更好.
(4)烧杯中装有适量的水，其中的“适量”指的是液面要略 (选填“高于”或“低于”)试管中的固体，且放入试管后水不溢出.
(5)该装置选择水浴加热的好处是 ，且温度变化缓慢.
(6)每隔1 min记录一次物质的温度及状态，作出如图乙所示的温度随时间变化的图像.由图乙可以得到冰的熔化特点是 .
(7)由图乙可知，冰的熔化过程历时 min；3～5 min内，试管内的物质处于 (选填“固态”“液态”或“固液共存态”).
【拓展创新】
(8)小聪把冰放入另一个烧杯中(图丙)，并未用酒精灯加热，冰也熔化了.于是，他认为冰熔化时不需要吸收热量.他的观点是 (选填“正确”或“错误”)的，理由是 .
(9)小红同学利用海波进行实验，加热到某时刻，海波的温度如图丁所示，读数为 ℃.
(10)图戊是根据实验数据绘制出的海波的温度随时间变化的图像.海波的熔化过程对应图像中的 (选填“EF”或“FG”)段，其熔点为 ℃.
(11)若实验时温度计的示数为48 ℃，则试管中的海波可能处于 (填字母).
A.固态 B.液态 C.固液共存态 D.以上都有可能
晶体和非晶体
1.像海波这样，有些固体有固定的熔化温度，这类固体叫作 .如图甲所示，晶体熔化时，不断吸热但温度 .常见的晶体有海波、冰、食盐、萘、各种金属等.
2.像石蜡这样，有些固体没有固定的熔化温度，这类固体叫作 .如图乙所示，非晶体熔化时，不断吸热，温度 .常见的非晶体有石蜡、松香、玻璃、沥青、塑料、橡胶等.
3.晶体熔化时的温度叫作 ，凝固时的温度叫作 .同一晶体的熔点和 相同.例：冰的熔点是0 ℃，则水的凝固点是 ℃；水银的凝固点是－39 ℃，则固态水银的熔点是 ℃.
　1.晶体熔化条件：①温度达到熔点；②能持续吸热.
2.晶体凝固条件：①温度达到凝固点；②能持续放热.
典例2 如图所示的四幅图像中，能大致体现海波熔化特点的是 ，体现石蜡凝固特点的是 .(均填字母)
A B C D
变式1　 [科学思维](2024·深圳期中)如图是甲、乙两种物质的熔化图像，用相同的加热装置同时加热，下列说法正确的是
(　 　)
A.甲是非晶体，乙是晶体
B.4～8 min，甲不吸热
C.甲从开始熔化到完全熔化用时约8 min
D.甲的熔点为50 ℃，乙没有熔点
生活中熔化和凝固的应用
固体熔化时要 热量，使外界温度降低.液体凝固时要 热量，使外界温度升高.生活中常常利用熔化吸热和凝固放热来改变外界温度.
典例3 [物理学与日常生活]如图是“55 ℃”水杯.将沸水倒入这种杯中摇一摇，便可使水温快速变为55 ℃，并在一定时间内保持温度不变，这是因为杯的内壁和外壁间贮存了一种颗粒，这种颗粒是 (选填“晶体”或“非晶体”)，使沸水降温利用了它 的特点.
变式2　(回归教材)冬天北方农村的菜窖里放几桶水，菜就不易冻坏，这是因为水 (填物态变化名称)时会 热，使窖内温度不致太低.
@慧化亮人
1.[传统文化](2024·云浮期中)国家级非物质文化遗产“打铁花”是流传在豫晋地区的民间传统烟火.“打铁花”是在高温下将生铁化成铁水，然后用力将铁水泼洒出去，铁水最后形成铁屑.在“打铁花”的过程中，下列分析正确的是
(　 　)
A.“生铁化成铁水”时，铁水温度一直上升
B.“将铁水泼洒出去”时，铁水在持续吸热
C.“生铁化成铁水”时放出热量
D.“打铁花”表演伴随着凝固过程
2.将某种金属制成的勺放入15 ℃的水中，金属勺没有熔化；将该金属勺放入45 ℃的水中，发现金属勺逐渐熔化.该金属的熔点可能是 (　 　)
A.10 ℃ B.30 ℃ C.50 ℃ D.60 ℃
3.[物理观念]如图是某物质熔化时温度随时间变化的图像，由图像可以判断该物质是 (选填“晶体”或“非晶体”)，其熔点是 ℃，在熔化过程中温度 ；在第6 min时该物质处于 (选填“固态”“液态”或“固液共存态”).
第3题图
4.把盛有碎冰块的大试管插入烧杯里的碎冰块中，如图所示.用酒精灯对烧杯底部慢慢加热，当烧杯中的冰块有一大半熔化时，试管中的冰
(　 　)
第4题图
A.熔化一部分 B.全部熔化
C.一点也不熔化 D.无法判断
5.[科学探究]环卫工人往结冰的桥面撒盐加快冰的熔化，激发了小明探究盐水凝固点的兴趣.他把两杯浓度不同的盐水放入冰箱冷冻室里，当杯内的盐水中出现冰块时测量它们的温度，温度计的示数如图所示，图乙中温度计的示数为 ℃，从实验现象可知，盐水的浓度越高，其凝固点越 ；即在结冰的桥面上撒盐，可以使冰的凝固点 (选填“升高”或“降低”).3.2　熔化和凝固
@学习目标
课程标准(2022年版) 本节要点
1.1.1　能描述固态和液态的基本特征，并列举自然界和日常生活中不同物态的物质及其应用. 1.1.3　经历物态变化的实验探究过程，知道物质的熔点和凝固点，了解物态变化过程中的吸热和放热现象.能运用物态变化知识说明自然界和生活中的有关现象. 1.能区分物质的三种形态，知道物态变化. 2.了解熔化和凝固.能用熔化和凝固的知识解释生活中的现象.(重点) 3.知道熔化曲线和凝固曲线的物理意义，能区分晶体和非晶体.(重难点) 4.通过探究实验，了解图像在探究物理规律中的作用.
@集慧解惑
物态变化
1.　固态　、　液态　和　气态　是物质常见的三种状态.
2.如图所示，天气热的时候，从冰柜中拿出的冰(固态)，一会儿就变成了水(液态)，再过一段时间水干了，变成了看不见的水蒸气(气态).
概念：物质各种状态间的变化叫作　物态变化　.
熔化和凝固
1.概念：物质从固态变成液态的过程叫作　熔化　，从液态变成固态的过程叫作　凝固　.
固态液态
典例1 [传统文化]非物质文化遗产——糖塑，俗称糖画，其做法是先将白糖等原料加热成糖汁，再用小钩子将糖汁淋在琉璃板上画出人物、小动物等造型，冷却后就制作出了“糖画”.此过程中发生的物态变化是先　熔化　后　凝固　.
2.演示实验：探究海波和石蜡的熔化、凝固特点.
实验器材：铁架台(包含横杆、铁夹、铁圈)、陶土网、烧杯(盛有适量水)、火柴、试管、海波、石蜡、酒精灯、温度计、搅拌棒、秒表.
实验步骤：(1)按图甲组装仪器，将适量的海波(石蜡)放入试管中，插入温度计.
(2)记下海波(石蜡)的初温，点燃酒精灯开始加热，每隔1 min记录一次温度在下表中，同时注意观察海波(石蜡)的状态变化，在海波(石蜡)全部熔化的3 min后停止加热，继续观察凝固过程并记录数据.
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 …
海波温度/℃
石蜡温度/℃
(3)整理实验器材，并分析实验数据.
甲
乙：海波的熔化温度随时间变化的图像
丙：石蜡的熔化温度随时间变化的图像
数据处理：在图乙、丙中，描出记录的各个时刻的温度值，然后用平滑的曲线连接各数据点，得出海波(石蜡)的熔化图像.
实验结论：海波熔化时　有　(选填“有”或“没有”)固定的熔化温度，熔化时温度　不变　(选填“升高”“降低”或“不变”)，需要继续　吸热　；石蜡熔化时　没有　(选填“有”或“没有”)固定的熔化温度，熔化时温度　升高　(选填“升高”“降低”或“不变”)，需要继续　吸热　.
探究海波和石蜡的熔化、凝固特点
1.实验方法及器材的作用.
水浴法：使物质受热均匀(升温慢，便于记录温度和观察实验现象).
酒精灯：利用外焰加热.
搅拌棒：搅拌使物质受热均匀.
陶土网：使烧杯受热均匀.
2.实验器材的安装要从下到上，即先根据外焰高度固定A铁圈，再固定B铁夹.如图1所示.
图1　　　　图2
3.如图2甲所示，总结海波熔化、凝固曲线的特点.
(1)A点为海波的初温，B点开始熔化，C点完全熔化，D点停止加热，E点开始凝固，F点完全凝固.
(2)AB段：为熔化前，固态，吸热升温.BC段：处于熔化过程中，固液共存态，吸热但温度不变.CD段：为熔化后，液态，吸热升温.DE段：为凝固前，液态，放热降温.EF段：处于凝固过程中，固液共存态，放热但温度不变.FG段：为凝固后，固态，放热降温.
4.如图2乙所示，总结石蜡熔化、凝固曲线的特点.
AB段：吸热，随着温度升高，固体逐渐变软变稀，最后成液态.在B点停止加热.BC段：放热，随着温度降低，液体逐渐变稠变黏变硬，最后成固态.
　图甲是小明探究冰的熔化规律的实验装置.
(1)为了完成实验，除了图甲中的器材外，还需要的测量工具是　秒表　.
(2)图甲器材合理的安装顺序是　自下而上　(选填“自下而上”或“自上而下”)，应先确定　陶土网C　(选填“铁棒A”“铁夹B”或“陶土网C”)的位置.
(3)实验中，选用　碎冰块　(选填“碎冰块”或“体积较大的冰块”)更好.
(4)烧杯中装有适量的水，其中的“适量”指的是液面要略　高于　(选填“高于”或“低于”)试管中的固体，且放入试管后水不溢出.
(5)该装置选择水浴加热的好处是　使试管内的物质受热均匀　，且温度变化缓慢.
(6)每隔1 min记录一次物质的温度及状态，作出如图乙所示的温度随时间变化的图像.由图乙可以得到冰的熔化特点是　吸热，但温度保持不变　.
(7)由图乙可知，冰的熔化过程历时　4　min；3～5 min内，试管内的物质处于　固液共存态　(选填“固态”“液态”或“固液共存态”).
【拓展创新】
(8)小聪把冰放入另一个烧杯中(图丙)，并未用酒精灯加热，冰也熔化了.于是，他认为冰熔化时不需要吸收热量.他的观点是　错误　(选填“正确”或“错误”)的，理由是　冰会从周围空气中吸收热量　.
(9)小红同学利用海波进行实验，加热到某时刻，海波的温度如图丁所示，读数为　46.0　℃.
(10)图戊是根据实验数据绘制出的海波的温度随时间变化的图像.海波的熔化过程对应图像中的　FG　(选填“EF”或“FG”)段，其熔点为　48　℃.
(11)若实验时温度计的示数为48 ℃，则试管中的海波可能处于　D　(填字母).
A.固态 B.液态 C.固液共存态 D.以上都有可能
晶体和非晶体
1.像海波这样，有些固体有固定的熔化温度，这类固体叫作　晶体　.如图甲所示，晶体熔化时，不断吸热但温度　不变　.常见的晶体有海波、冰、食盐、萘、各种金属等.
2.像石蜡这样，有些固体没有固定的熔化温度，这类固体叫作　非晶体　.如图乙所示，非晶体熔化时，不断吸热，温度　不断升高　.常见的非晶体有石蜡、松香、玻璃、沥青、塑料、橡胶等.
3.晶体熔化时的温度叫作　熔点　，凝固时的温度叫作　凝固点　.同一晶体的熔点和　凝固点　相同.例：冰的熔点是0 ℃，则水的凝固点是　0　℃；水银的凝固点是－39 ℃，则固态水银的熔点是　－39　℃.
　1.晶体熔化条件：①温度达到熔点；②能持续吸热.
2.晶体凝固条件：①温度达到凝固点；②能持续放热.
典例2 如图所示的四幅图像中，能大致体现海波熔化特点的是　A　，体现石蜡凝固特点的是　C　.(均填字母)
A B C D
变式1　 [科学思维](2024·深圳期中)如图是甲、乙两种物质的熔化图像，用相同的加热装置同时加热，下列说法正确的是
(　D　)
A.甲是非晶体，乙是晶体
B.4～8 min，甲不吸热
C.甲从开始熔化到完全熔化用时约8 min
D.甲的熔点为50 ℃，乙没有熔点
【解析】由图像可知，4～8 min甲物质的温度不变(即甲有固定的熔点)，所以甲是晶体熔化的图像，晶体在熔化过程吸热但温度不变；乙在熔化过程中吸热温度逐渐升高(即乙没有固定的熔点)，所以乙是非晶体，故AB错误；甲物质在4～8 min时吸热但温度不变，8 min以后温度不断升高，则甲从开始熔化到完全熔化用时为8 min－4 min＝4 min，故C错误；由图像可知，甲的熔点为50 ℃，乙没有熔点，故D正确.
生活中熔化和凝固的应用
固体熔化时要　吸收　热量，使外界温度降低.液体凝固时要　放出　热量，使外界温度升高.生活中常常利用熔化吸热和凝固放热来改变外界温度.
典例3 [物理学与日常生活]如图是“55 ℃”水杯.将沸水倒入这种杯中摇一摇，便可使水温快速变为55 ℃，并在一定时间内保持温度不变，这是因为杯的内壁和外壁间贮存了一种颗粒，这种颗粒是　晶体　(选填“晶体”或“非晶体”)，使沸水降温利用了它　熔化吸热　的特点.
变式2　(回归教材)冬天北方农村的菜窖里放几桶水，菜就不易冻坏，这是因为水　凝固　(填物态变化名称)时会　放　热，使窖内温度不致太低.
@慧化亮人
1.[传统文化](2024·云浮期中)国家级非物质文化遗产“打铁花”是流传在豫晋地区的民间传统烟火.“打铁花”是在高温下将生铁化成铁水，然后用力将铁水泼洒出去，铁水最后形成铁屑.在“打铁花”的过程中，下列分析正确的是
(　D　)
A.“生铁化成铁水”时，铁水温度一直上升
B.“将铁水泼洒出去”时，铁水在持续吸热
C.“生铁化成铁水”时放出热量
D.“打铁花”表演伴随着凝固过程
2.将某种金属制成的勺放入15 ℃的水中，金属勺没有熔化；将该金属勺放入45 ℃的水中，发现金属勺逐渐熔化.该金属的熔点可能是 (　B　)
A.10 ℃ B.30 ℃ C.50 ℃ D.60 ℃
3.[物理观念]如图是某物质熔化时温度随时间变化的图像，由图像可以判断该物质是　晶体　(选填“晶体”或“非晶体”)，其熔点是　50　℃，在熔化过程中温度　不变　；在第6 min时该物质处于　固液共存态　(选填“固态”“液态”或“固液共存态”).
第3题图
4.把盛有碎冰块的大试管插入烧杯里的碎冰块中，如图所示.用酒精灯对烧杯底部慢慢加热，当烧杯中的冰块有一大半熔化时，试管中的冰
(　C　)
第4题图
A.熔化一部分 B.全部熔化
C.一点也不熔化 D.无法判断
5.[科学探究]环卫工人往结冰的桥面撒盐加快冰的熔化，激发了小明探究盐水凝固点的兴趣.他把两杯浓度不同的盐水放入冰箱冷冻室里，当杯内的盐水中出现冰块时测量它们的温度，温度计的示数如图所示，图乙中温度计的示数为　－5.0　℃，从实验现象可知，盐水的浓度越高，其凝固点越　低　；即在结冰的桥面上撒盐，可以使冰的凝固点　降低　(选填“升高”或“降低”).

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