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第三章 物态变化
第4节 升华和凝华
04
学习目标——物理学科素养
科学思维
科学探究
科学态度与责任
物理观念
理解升华和凝华的概念及其物理过程。
能够识别和分析物质在升华和凝华过程中的能量变化。
通过实验观察，掌握升华和凝华现象的证据，学会记录和分析实验数据。
培养对自然界中物质状态变化的好奇心和探索精神，认识到物理现象在日常生活中的重要性。
教学重难点
教学难点
教学重点
1. 准确理解升华和凝华的物理定义及其发生的条件。
2. 升华和凝华过程中能量的转移和变化。
1. 区别升华、熔化和汽化等物理过程的异同。
2. 实验观察中如何准确记录和分析升华和凝华现象的数据，理解其背后的物理原理。
固态 液态 气态
熔化
凝固
汽化
液化
气态能否变成固态
固态又能否变成气态
想一想
课堂引入
雾凇与桂林山水、长江三峡、云南石林并称为中国四大奇观。
雾凇是严冬时节经常出现在东北地区的自然现象，它既不是冰也不是雪，它是怎样形成的呢？
美丽的雾凇
课堂引入
课堂引入
观看图片，封闭的碘锤中有少量黑色碘颗粒。
先向容器浇热水，容器中有什么变化 然后向容器浇凉水，容器中又有什么变化
观察碘的物态变化
01
知识点1 升华和凝华
知识点1：升华和凝华
探究新知
1. 现象探究
冬天，室外冰冻的衣服过一段时间变干
衣服变干的过程中，冰直接变成了水蒸气
放在衣柜中的樟脑片，时间长了会变小
在樟脑片变小的过程中，樟脑从固态直接变成了气态
用久的日光灯两端钨丝变细了
钨丝变细的原因是钨从固态直接变成了钨蒸气
归纳总结
冰、樟脑、钨丝都是由固态直接变成了气态。
知识点1：升华和凝华
探究新知
1. 现象探究
深秋或初冬的早晨，草木、瓦石上出现霜
空气中的水蒸气遇到冷的草木、瓦石（温度在0℃以下）从气态直接变成固态
冬天树枝上出现雾凇
空气中的水蒸气遇到冷的树枝从气态直接变成固态
冬天，窗玻璃上出现冰花
室内空气中温度高的水蒸气遇到冷的窗玻璃从气态直接变成固态
归纳总结
水蒸气直接由气态变成固态的霜、雾凇和冰花
知识点1：升华和凝华
探究新知
2. 演示实验：碘的升华和凝华
【实验器材】
知识点1：升华和凝华
探究新知
(2)取出碘升华管，管内的紫气变淡，管内重新出现黑色的碘颗粒，注意此时容器中没有出现液态的碘。
碘蒸气放热由气态直接变成固态碘颗粒附着在容器内壁上。
【实验过程及现象】
(1)如图所示，密封的玻璃容器中有少量碘颗粒，将其浸入热水中，可以观察到紫色碘蒸气充满容器。
说明碘吸热由固态直接变成气态，此时容器中没有出现液态的碘。
知识点1：升华和凝华
探究新知
已知在标准大气压下，水的沸点是100℃，固态碘的熔点是114℃，热水的温度略低于100℃，达不到固态碘的熔点，固态碘无法熔化，固态碘吸热由固态直接变为气态，没有经历液态的过程
【实验现象分析】
碘可以在固态和气态间直接转化，不出现液态过程。有固体变成气体是吸热的过程，由气体变成固体是放热的过程。
【实验结论】
知识点1：升华和凝华
探究新知
【视频：碘的升华和凝华实验】
知识点1：升华和凝华
探究新知
3. 升华和凝华的概念
（1）升华：物质从固态直接变成气态的过程叫作升华，升华是吸热的过程。
（2）凝华：物质从气态直接变成固态的过程叫作凝华，凝华是放热的过程。
凝华（-）
升华（+）
知识点1：升华和凝华
探究新知
4. 生活中的凝华现象
霜
雾凇
雪
冰花
凝华
水蒸气
小冰晶
（遇冷）
知识点1：升华和凝华
探究新知
5. 升华吸热在生活中的应用
物质升华时从周围环境中吸收大量的热，在日常生活中应用最广泛的干冰的升华。
①干冰是在一个大气压下，以-78.5℃存在的固体二氧化碳（CO2） ，在常温下可以直接变成二氧化碳气体。
②特点：容易升华，有吸热致冷作用。
将干冰撒入云层，干冰升华时吸热，使周围气温急剧降低，云层中的水蒸气放热，或液化成小水滴，或凝华成小冰晶，进而相互聚集，最后下落形成降雨。
（1）人工降雨
知识点1：升华和凝华
探究新知
人工降雨
（2）存储食物
知识点1：升华和凝华
探究新知
干冰冷却的温度比冰低的多，利用干冰可以产生-78℃的低温。由于“干冰”会直接升华为温度很低的、干燥的二氧化碳气体，因此它的冷藏效果好，有利于食物的贮存。
（3）舞台效果
知识点1：升华和凝华
探究新知
舞台上喷出的干冰瞬间升华，从周围吸热，导致温度下降，空气中的水蒸气遇冷迅速液化成大量的小水滴，可以形成云雾缭绕的舞台效果，即我们所见到的“烟雾”。
干冰舞台效果
【视频：干冰的用途】
知识点1：升华和凝华
探究新知
6. 物态变化总结
熔化（+）
凝固（-）
汽化（+）
液化（-）
固态
液态
气态
凝华（-）
升华（+）
知识点1：升华和凝华
探究新知
【典例1】在做“碘的升华”实验时，同学们分别采用如图所示的甲、乙两种方案对“碘锤”进行加热（常压下，碘的熔点为113.60℃，碘的沸点为184.25℃，酒精灯火焰的温度约400℃），你认为选择 （填“甲”或“乙”）方案更为科学合理，确保碘不会受热 （物态变化）。
【详解】[1][2]做“碘的升华”实验时，选择甲方案更为科学合理，选用该方案主要是为了控制温度，确保碘不会受热而熔化。若选乙方案，酒精灯火焰的温度约400℃，超过碘的熔点，碘会发生熔化现象。
甲
熔化
知识点1：升华和凝华
探究新知
【典例2】生活处处有物理，处处留意皆学问：如图是从冰箱冷冻室里拿出的一块冻肉，过一会儿看到其表面有一层“白霜”，这是一种 现象，用湿手触摸片刻会感觉手指被“黏”住了，这是因为手上的水发生 （以上两空均填物态变化名称）；这两种物态变化过程中的吸放热情况是 （相同/不同）的。
【详解】[1]冻肉表面出现的“白霜”是空气中的水蒸气遇冷直接变成固态小冰晶的过程，属于凝华现象。这种现象常见于低温物体表面，如冬天的霜、冰箱冷冻室的结霜等。
凝华
凝固
相同
[2]湿手触摸冻肉时，手上的液态水遇冷迅速放热，由液态变成固态冰，这是凝固现象。这个过程会将手指和冻肉“黏”在一起，类似于冬天铁栏杆会黏住舌头。
[3]凝华和凝固的过程，都需要放出热量。虽然一个是气态直接变固态，一个是液态变固态，但两者都是放热过程。
02
知识点2 水循环
知识点2：水循环
探究新知
水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。给图填字，说明它们三者之间转化过程的名称以及吸热、放热的关系。
升华吸热
熔化吸热
汽化吸热
凝华放热
液化放热
凝固放热
知识点2：水循环
探究新知
自然界中的水循环是通过水的三态变化实现的，水循环的三个基本环节是蒸发、降水和径流，如下图所示。
1. 自然界中的水循环
知识点2：水循环
探究新知
（1）云
太阳光照射，水温升高，含有水蒸气的高温空气快速上升，在上升过程中，空气逐渐冷却，水蒸气液化成小水滴或凝华成小冰晶悬浮在高空中形成云
2. 自然现象中的云、雨、冰雹、雾、露、霜、雪的成因及物态变化名称
涉及物态变化：液化和凝华
知识点2：水循环
探究新知
（2）雨、冰雹
云中的小水珠或小冰晶，随着气流的急速升降而上下运动，它们相遇后越聚越大，达到一定程度后就会下落。在下落过程中，小冰晶吸热熔化成小水珠，与原来的小水珠一起落到地面，形成雨。
如果在高空遇到更加寒冷的气流，小水珠就会凝固成小冰珠，最后形成冰雹降落到地面。
涉及物态变化：熔化和凝固
知识点2：水循环
探究新知
（3）雾
雾是水蒸气在空气中遇冷液化成的小水珠，这些小水珠悬浮在地面附近称为雾。
（4）露
空气中的水蒸气在早晨遇到温度较低的树叶、花草等，液化成小水珠附着在它们的表面形成露
涉及物态变化：液化
涉及物态变化：液化
知识点2：水循环
探究新知
（5）霜和雪
霜是在地表附近的水蒸气遇到0℃以下的物体，直接变为固体。
如果气温在0℃以下，水蒸气直接凝华成小冰晶，便以雪的形式降回地面。
涉及物态变化：凝华
知识点2：水循环
探究新知
思考：为什么下雪不冷化雪冷？
凝华放热
下雪
熔化吸热
化雪
知识点2：水循环
探究新知
【典例3】水是生命之源，其存在的方式与状态随环境和气候经常发生变化，且循环往复。以下关于水的物态变化及吸放热，解释正确的是（　　）
A．阳光普照海洋，海水吸热升华形成水蒸气
B．小水滴遇到更寒冷的气流，凝华形成小冰晶，形成冰
C．冬天，水蒸气在寒冷的高空急剧降温凝固成小冰晶，形成雪花
D．水蒸气上升到高空，与冷空气接触，有的液化成小水滴或凝华成小冰晶，形成云
D
03
知识点3 科学 技术 社会 环境
地球表面的70%以上是海洋。虽然地球表面大部分被水覆盖，但是其中海水约占97%，江河湖泊、土壤、岩层和冰川中的淡水仅占约3%，而能够供人类直接利用的淡水资源更是仅占淡水资源的0.3%。水资源与人类的关系非常密切，是维持人类生活的源泉。
1. 地球上的水资源
水资源
知识点3：科学 技术 社会 环境
探究新知
知识点3：科学 技术 社会 环境
探究新知
随着社会的发展，技术的进步，人类对水的依赖程度越来越大。除了日常的生活用水以外，工业生产也必须用水。在纺织、印染、造纸、炼钢等各个工业领域都需要大量的水资源，农业灌溉更需要大量的水资源。
此外，城市的消防、绿化、公共场所的清洁卫生都少不了水。随着人口的膨胀和经济的增长，水资源已经出现了严重的危机。人们不仅直接消耗了大量水资源，在生产和生活中还造成了水的污染，进一步加剧了水资源危机，这已经敲响了人类生存的警钟。
2. 水资源危机
水资源是维持人类生活的源泉。在历史发展中人类总是向有水的地方聚集、生活 。
请大家思考一下：水资源缺乏是当今世界的一大危机，我们应如何合理地节约用水？
因此，我们不仅需要改进节水技术、优化用水系统的运行，更需要每个人提高节水意识、养成良好的用水习惯，共同保卫我们的蓝色家园。
3. 节约用水
节水灌溉
知识点3：科学 技术 社会 环境
探究新知
【典例4】关于水资源，下列说法正确的是（　　）
A．华安县城自来水水源是地表水，与地下水相比较，水硬度相对偏高
B．地球上的淡水只占总水量的2.7%，而可供人类使用的淡水仅占全部淡水的0.3%
C．华安有九龙江北溪从北至南纵贯全境，不会出现水资源危机
D．因为地球上的水循环，所以水资源“取之不尽、用之不竭”
知识点3：科学 技术 社会 环境
探究新知
B
小结
课堂小结
课堂小结
探究新知
升华和
凝华
升华
凝华
①物质从固态直接变成气态的过程叫作升华.
升华需要吸热.
②升华现象：干冰保鲜食品、冬天冰冻的衣服变干等.
①物质从气态直接变成固态的过程叫作凝华.
凝华需要放热.
②凝华现象：霜、雪、冰花、雾凇、舞台“烟雾”等.
①水循环与水的三态变化：云、雨、雪、露、雹.
②水资源：地球上的水资源出现危机；节约用水.
水循环
练习
课堂练习
课堂练习
探究新知
1．科技小组的同学们设计出一种手抛灭火弹，弹内装有干冰（固态二氧化碳）。将灭火弹投入火场后，外壳破裂，干冰迅速变为气态二氧化碳，从周围吸热，达到灭火效果。上述过程中干冰发生的物态变化是（　　）
A．凝固 B．液化 C．升华 D．汽化
C
课堂练习
探究新知
2．下列四幅图中涉及的物态变化以及吸放热情况，对应关系正确的是（　　）
C
A．初春，湖面上冰化成水——液化吸热
B．夏天，山顶上形成薄雾——汽化吸热
C．秋天，草叶上形成露珠——液化放热
D．严冬，树枝上出现雾凇——凝固放热
课堂练习
探究新知
3．某同学在探索厨房中的物态变化问题时，记录了他观察到的几种现象，并运用所学知识对这些现象进行了解释。下列说法正确的是（　　）
A．给鱼保鲜的冰块从鱼身上脱落并化成水，属于熔化现象，需要吸热
B．从冰箱中取出的冻肉表面出现一层白霜，属于凝固现象，需要放热
C．锅中的水煮开后，一打开锅盖冒“白气”，属于汽化现象，需要放热
D．用蒸锅蒸馒头时，锅盖上会出现小水珠，属于液化现象，需要吸热
A
4．水循环是人类的生存和生活离不开的重要环节，图中甲、乙、丙代表了水的三种状态，其中乙是水，乙放热变成甲，则下列选项中说法正确的是（　　）
A．甲是水蒸气
B．丙变成乙是汽化
C．丙变成甲的过程要放热
D．甲变成乙是升华，需要吸热
课堂练习
探究新知
C
5．水是生命的乳汁、经济的命脉，是自然界奉献给人类的宝贵资源。下列关于地球上的水循环和水资源认识正确的是（　　）
A．水循环造就了雪山和湖泊
B．水循环按照固态液态气态的固定顺序循环进行
C．地球上的淡水大约占地球总水量的97%，淡水资源丰富
D．大量开采地下水，对环境不会造成损害，可以解决部分地区饮水问题
课堂练习
探究新知
A
课后作业
探究新知
作业内容
同步作业
完成课后作业：“练习与应用”
自主安排
配套同步分层作业
谢谢聆听
谢谢聆听

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