资源简介

3.4 升华和凝华
课题 3.4 升华和凝华
课型 新授课
课时 1课时（45分钟）
教材版本 人教版八年级上册
授课对象 八年级学生
授课时间 年 月 日
教学方法 实验探究法、讲授法、讨论法
教学用具 试管、塞子、碘粒、热水、烧杯、冷水
一、核心素养目标
物理观念
· 通过碘的升华和凝华实验，了解物质的固态和气态之间是可以直接转化的
· 知道升华和凝华的概念及特点，知道升华吸热、凝华放热
· 能用升华和凝华的知识解释生活中的相关现象
· 了解水循环过程中水的三态变化，知道六种物态变化的吸放热关系
科学思维
· 通过碘的升华凝华实验，体会通过实验探究物理规律的科学方法
· 通过分析人工降雨、舞台烟雾等实例，建立物态变化知识的系统性认识
· 通过构建六种物态变化的完整知识网络，培养归纳整合能力
科学探究
· 通过碘的加热和冷却实验，观察固体和气体直接转化的现象
· 能描述实验现象，得出"固态和气态可以直接转化"的结论
· 通过分析人工降雨全过程，体会多种物态变化在实际中的综合应用
科学态度与责任
· 通过水循环的学习，培养关心环境和节约用水的意识
· 通过对霜、雾凇、冰花等自然现象的物态分析，感受物理与自然之美
· 关注干冰、舞台烟雾等科技应用，体会物理知识的实用价值
二、教学重点与难点
教学重点：升华和凝华的概念——物质在固态和气态之间的直接转化、升华吸热、凝华放热、常见升华现象（樟脑丸变小、冰冻衣服变干、干冰升华）和凝华现象（霜、雾凇、冰花、钨丝变黑）、六种物态变化的吸放热关系
教学难点：区分凝华和凝固——凝华是气态→固态（如霜、冰花），凝固是液态→固态（如结冰）、区分升华和汽化——升华是固态→气态（如冰冻衣服变干），汽化是液态→气态（如水变干）、分析人工降雨中多种物态变化的综合过程、六种物态变化的完整知识网络（吸热：熔化、汽化、升华；放热：凝固、液化、凝华）
三、教学过程
环节一：情境导入（3～5分钟）
【教师活动】
展示生活中的现象：①衣柜里的樟脑片过一段时间变小消失；②冬天晾在室外的湿衣服结冰后也会慢慢变干。提问：樟脑片和冰都没有变成液体，它们是怎么消失的？引出探究问题：固体和气体之间到底能不能直接发生变化？
生活中的疑问——樟脑片变小消失、冰冻衣服变干
【学生活动】
思考并讨论：樟脑片消失了但没有液体的痕迹；冰没有先化成水就干了。猜测固体可能直接变成气体。对"固气直接转化"产生好奇心。
【过渡语】
前面我们学习了固液之间（熔化、凝固）和液气之间（汽化、液化）的转化。那么固气之间是否也能直接转化呢？下面通过碘的升华凝华实验来探究。
环节二：新知探究（18～22分钟）
知识点一：升华和凝华
【讲授】
实验器材：试管、塞子、碘粒、热水、冷水、烧杯。实验步骤：①在试管中放少量碘，塞紧塞子后放入热水中；②当固态碘变为紫色碘蒸气并充满试管后，将试管从热水中拿出再放入冷水中。
【教师活动】
演示实验或播放实验视频，引导学生观察：①放入热水后碘的状态和颜色变化；②放入冷水后碘蒸气的去向和内壁出现什么。
【讲授】
实验现象：①隔水加热后，紫色碘蒸气充满试管，无液态碘出现——固态碘直接变成气态碘。②停止加热放入冷水后，紫色碘蒸气逐渐消失，试管内壁出现较小的碘颗粒——气态碘直接变成固态碘。
【讲授】
升华：物质从固态直接变成气态的过程。变化条件：吸热。凝华：物质从气态直接变成固态的过程。变化条件：放热。
【学生活动】
思考：为什么碘的升华凝华实验中没有液态碘出现？——因为碘的升华点（熔点）和凝华点之间的温度区间很小，加热时直接从固态升华为气态。
理解要点：升华和凝华是固态和气态之间的直接转化，不经过液态。升华吸热（如干冰升华吸收大量热使周围降温），凝华放热。注意区分：①升华≠汽化（升华：固→气；汽化：液→气）。②凝华≠凝固（凝华：气→固；凝固：液→固）。
【讲授】
常见升华现象：①衣柜里的樟脑丸（卫生球）过一段时间变小消失——樟脑直接升华为气体。②冬天冻住的衣服也会变干——冰直接升华为水蒸气。③干冰（固态二氧化碳）在常温下直接升华为二氧化碳气体。
【讲授】
常见凝华现象：①冬天早晨出现的霜——空气中的水蒸气遇冷凝华成小冰晶。②雾凇——水蒸气在树枝上凝华而成。③寒冷的冬天，玻璃窗内侧出现"冰花"——室内热的水蒸气遇到冷玻璃凝华成小冰晶（出现在内侧，因为室内温度高水分多，室外冷）。④灯泡发黑——钨丝先升华成钨蒸气，再在灯泡壁上凝华成固态钨。
易错提示：①霜是凝华现象（水蒸气→霜），不是凝固。判断依据：霜是白色疏松的小冰晶，没有经历液态水阶段。②冰花出现在玻璃窗内侧（室内热+有水分），不是外侧。③樟脑丸变小是升华，不是熔化。
知识点二：升华和凝华的应用
【讲授】
应用一：人工降雨。在云层中抛撒干冰（固态二氧化碳），干冰升华吸热，使周围温度急剧降低。云层中的水蒸气遇冷液化成小水滴，同时水蒸气也可能直接凝华成小冰晶。小冰晶下落过程中熔化变成水滴——形成降雨。
【教师活动】
引导学生梳理人工降雨涉及的全部物态变化：干冰升华（固→气，吸热）→水蒸气液化（气→液，放热）→水蒸气凝华（气→固，放热）→冰晶熔化（固→液，吸热）。强调一个过程涉及多种物态变化。
【讲授】
应用二：舞台烟雾效果。在舞台上撒干冰，干冰升华吸收大量热，使周围温度降低，空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴——形成白雾。
【学生活动】
思考讨论：医院用干冰做冷冻治疗是利用了干冰的什么性质？——干冰升华吸热，使局部温度急剧降低。
理解要点：干冰的应用原理：干冰升华吸热→周围温度降低→导致水蒸气液化或凝华。区分：干冰自身的物态变化是升华（吸热），"白雾"是水蒸气液化形成（不是干冰形成）。
舞台烟雾效果——干冰升华吸热，水蒸气液化成白雾
知识点三：水循环
【讲授】
水的三种状态：冰（固态）、水（液态）、水蒸气（气态）。六种物态变化完整网络：吸热过程——熔化（固→液）、汽化（液→气）、升华（固→气）；放热过程——凝固（液→固）、液化（气→液）、凝华（气→固）。三组互逆过程：熔化 凝固、汽化 液化、升华 凝华。
【教师活动】
引导学生绘制水的三态之间的转化关系图，标注六种物态变化的名称和吸放热方向。总结：吸热的三个过程（熔化、汽化、升华），放热的三个过程（凝固、液化、凝华）。
【讲授】
自然界水循环：太阳照射→水（海洋、湖泊、河流）蒸发变成水蒸气→水蒸气上升到高空冷却→液化成小水滴或凝华成小冰晶→形成云→小水滴合并变大→降雨或降雪、冰雹→水回到地面→再次蒸发……通过水的三态变化，地球上的水在不停地循环。
【学生活动】
对照自然界水循环图，说出每一步涉及的物态变化名称。讨论：为什么说水循环对地球生态至关重要？
记忆口诀：三组互逆六变化，熔化汽化升华吸热（吸热组），凝固液化凝华放热（放热组）。口诀："熔汽升，吸热行；凝液华，放热达。"
自然界水循环示意图——水通过三态变化不停循环
环节三：例题精讲（10～12分钟）
例题1
下列物态变化中，属于升华的是（ ）
A. 夏天，冰棍周围冒"白气"
B. 冬天，玻璃窗上出现冰花
C. 秋天，早晨的雾在太阳出来后散去
D. 冬天，冰冻的衣服慢慢变干
【思路分析】
A：冰棍周围白气是水蒸气液化（气→液），不是升华。B：冰花是水蒸气凝华（气→固），不是升华。C：雾散去是蒸发/汽化（液→气），不是升华。D：冰冻衣服变干是冰直接升华为水蒸气（固→气），是升华现象。
【答案】D
【变式训练】
樟脑丸在衣柜里放久了会变小，最后消失，这是______现象（填物态变化名称），该过程______（填"吸热"或"放热"）。
例题2
人工降雨时，在云层中撒干冰（固态二氧化碳）。关于人工降雨涉及的物态变化，下列说法正确的是（ ）
A. 干冰升华放热
B. 干冰熔化吸热
C. 干冰升华吸热，使水蒸气液化
D. 干冰升华吸热，使水蒸气凝华成雨
【思路分析】
干冰升华吸热（固→气，吸热），使周围温度降低。水蒸气遇冷液化（气→液，放热）成小水滴——这就是人工降雨的主要过程。A错（升华吸热非放热），B错（干冰不经过液态），D错（凝华成冰晶非雨滴，雨滴来自冰晶熔化）。人工降雨全过程：干冰升华→水蒸气液化（水滴）+水蒸气凝华（冰晶）→冰晶熔化（水滴）。
【答案】C
【变式训练】
舞台上常利用干冰制造白雾，其原理是：干冰______吸热，使周围温度______，空气中的______遇冷______成小水滴，形成白雾。
环节四：课堂练习（6～8分钟）
A组·基础巩固
练习1. 《中国诗词大会》深受观众喜爱。对下列古诗文中涉及的热现象进行解释，其中正确的是（ ）
A. "雾凇沆砀，天与云与山与水，上下一白。"——雾凇的形成是液化现象
B. "月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠。"——霜的形成是凝华现象
C. "青青园中葵，朝露待日晞。"——露在日出后逐渐消失是升华现象
D. "腾蛇乘雾，终为土灰。"——雾的形成是汽化现象
【答案】B
【解析】
A错：雾凇是水蒸气凝华而成（气→固），不是液化。B对：霜是水蒸气凝华而成（气→固）。C错：露消失是水蒸发（液→气），是汽化不是升华。D错：雾是水蒸气液化（气→液），不是汽化。
练习2. 下列关于物态变化的说法，正确的是（ ）
A. 用干冰人工降雨，利用了干冰熔化吸热
B. 食品在电冰箱里能保鲜，利用了制冷剂汽化吸热
C. 冬天的菜窖里放几桶水，利用了水凝固吸热
D. 用酒精给高烧病人擦拭降温，利用了酒精升华吸热
【答案】B
【解析】
A错：干冰是升华吸热，不是熔化。B对：冰箱制冷剂汽化（沸腾）吸热。C错：水凝固放热（冬天放水是防止温度过低，利用凝固放热保护蔬菜）。D错：酒精降温是蒸发（汽化的一种）吸热，不是升华。
练习3. 小明家新买了一台冰箱。冰箱是通过制冷剂的______和______来实现制冷的（填物态变化名称）。冰箱使用一段时间后，内部侧壁上会由于水蒸气______（填物态变化名称）而出现白霜。妈妈为冰箱除霜的时候先断电一段时间，等白霜______（填物态变化名称）成水后，再用毛巾擦拭就清理干净了。
【答案】汽化；液化；凝华；熔化
【解析】
冰箱制冷：制冷剂在蒸发器中汽化吸热→在冷凝器中液化放热。白霜：冰箱内水蒸气遇冷凝华成固态白霜。除霜：断电后白霜升温熔化成水。四空分别填：汽化、液化、凝华、熔化。
B组·能力提高
练习4. 冬天早晨，小明发现家里的玻璃窗内侧出现了一层美丽的"冰花"。下列关于"冰花"的说法正确的是（ ）
A. "冰花"是水蒸气凝固形成的，出现在外侧
B. "冰花"是水蒸气凝华形成的，出现在内侧
C. "冰花"是水凝固形成的，出现在内侧
D. "冰花"是水蒸气凝华形成的，出现在外侧
【答案】B
【解析】
"冰花"是室内热的水蒸气遇到冷的玻璃窗直接凝华形成的小冰晶（气→固），出现在玻璃窗内侧。因为冬天室内温度高湿度大，室外冷，水蒸气在窗内侧遇冷。A错（不是凝固也没在窗外），C错（水蒸气变冰晶不经过液态，是凝华不是凝固），D错（出现在内侧不是外侧）。
练习5. 将装有下列固体的试管分别加热，管中固体能直接变成气体的是（ ）
A. 冰
B. 海波
C. 碘
D. 石蜡
【答案】C
【解析】
固态直接变成气体是升华。碘在加热时固态直接变为紫色碘蒸气（升华）。冰加热先熔化成水再汽化；海波（晶体）先熔化再汽化；石蜡（非晶体）先熔化再汽化。只有碘能在加热时固态直接升华为气态。
环节五：课堂小结（2～3分钟）
【教师引导】
引导学生回顾本节课核心内容：①升华——固态直接变气态，吸热（如樟脑丸变小、冰冻衣服变干、干冰升华）。②凝华——气态直接变固态，放热（如霜、雾凇、冰花、灯泡发黑）。③六种物态变化完整关系——三组互逆，三个吸热（熔、汽、升），三个放热（凝、液、华）。④应用——人工降雨（干冰升华→水蒸气液化+凝华→冰晶熔化），舞台烟雾。⑤水循环——太阳能驱动的水的三态变化循环。
【课堂互动】
同桌之间互问互答：一人说出生活现象，另一人判断物态变化名称和吸放热。如："冬天早晨草地上白色的一层是什么？"→"霜，凝华，放热。""冬天堆的雪人过几天变小了，地上也没水，为什么？"→"雪升华，吸热。"
四、板书设计
3.4 升华和凝华
一、升华和凝华
升华：固态 → 气态（吸热）
现象：樟脑丸变小、冰冻衣服变干、干冰升华
凝华：气态 → 固态（放热）
现象：霜、雾凇、冰花、灯泡发黑
二、升华和凝华的应用
1. 人工降雨：干冰升华吸热→水蒸气液化+凝华→冰晶熔化
2. 舞台烟雾：干冰升华吸热→水蒸气液化→白雾
三、六种物态变化总表（吸/放热）
┌──────┬─────────┬──────┬─────────┐
│ 吸热 │ 熔化 │ 汽化 │ 升华 │
│ 放热 │ 凝固 │ 液化 │ 凝华 │
└──────┴─────────┴──────┴─────────┘
三组互逆：熔化 凝固、汽化 液化、升华 凝华
四、水循环
水（蒸发/汽化）→水蒸气（液化/凝华）→云→雨/雪→水
五、教学反思
1. 碘的升华凝华实验现象是否清晰展示？学生对"固气直接转化"的理解是否到位？
2. 学生对升华和凝华概念与熔化、汽化等概念是否容易混淆？区分是否明确？
3. 六种物态变化的吸放热关系是否通过水循环图梳理清楚？
4. 人工降雨涉及的多重物态变化是否分析透彻？
5. 霜、雾凇、冰花等自然现象的物态判断是否出现了易混错误？
6. 水循环部分是否有效培养了学生的环保意识？

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