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第2节 熔化和凝固 教学设计
课题 第2节 熔化和凝固 单元 第三章 物态变化 学科 物理 年级 八年级上册
教材内容分析 本节是人教版（2024年版）物理八年级上册第三章第2节，是全章物态变化的第一组变化。上一节把温度和温度计准备好，这一节就用它去研究固态与液态之间的相互转化——熔化和凝固。 问题引入：工业生产中常把钢水铸造成有一定形状的工件。钢水在变成工件的过程中，状态发生了怎样的变化？这一过程吸热还是放热？ 物态变化：固态、液态和气态是物质常见的三种状态。随着温度变化，物质会在三态之间变化——通常呈固态的铝、铜、铁等金属在温度很高时也会变成液态、气态；通常呈气态的氧气、氮气、氢气在温度很低时也会变成液态、固态。物质各种状态间的变化叫作物态变化。 熔化和凝固：物质从固态变成液态的过程叫熔化，从液态变成固态的过程叫凝固。教材紧接着抛出一个反常识的观察：从冷冻室取出的冰块在室温下熔化，此后一段时间碗里都是冰和水混合的状态，尽管冰在逐渐熔化变少，水的温度却没有升高——这就是本节要研究的核心现象。 演示·研究固体熔化时温度的变化规律（图3.2-2）：把海波（硫代硫酸钠）和石蜡分别装入试管，试管放进盛水的烧杯中（水浴加热），用酒精灯加热，温度升到 40 ℃ 左右开始计时、每隔 1 min 记录一次。实验表明：海波在熔化前温度不断升高，熔化时温度保持不变，熔化后温度继续升高；石蜡在熔化过程中温度不断升高。 想想做做：把表格数据描点连线，画出温度—时间图像（图3.2-3、图3.2-4）——“图像可以很直观地表现出一个物理量随另一个物理量变化的情况”，这是本节最重要的方法。 熔点和凝固点：有固定熔化温度的固体叫晶体（冰、海波、各种金属），晶体熔化时的温度叫熔点；没有固定熔化温度的固体叫非晶体（石蜡、松香、玻璃）。液体凝固成晶体时也有固定的凝固点，同一种物质的凝固点和它的熔点相同。小资料表3.2-1 给出了从钨 3410 ℃ 到固态酒精 117 ℃ 共 11 种晶体的熔点。 熔化吸热　凝固放热：晶体熔化时温度虽不变，但必须继续加热熔化才能完成，这表明晶体熔化时吸热；反过来，液体凝固成晶体时放热，温度也不变。教材给了两个应用：喝冰饮时加冰块而不是加冷水（冰熔化吸热，降温更多）；北方菜窖里放几桶水（水凝固放热，窖内温度不会太低）。
新课标要求 内容要求（《义务教育物理课程标准（2022年版）》“能量”学习主题） 经历物态变化的实验探究过程，知道物质的熔点等物理属性；用物态变化的知识说明自然界和生活中的有关现象。 学业要求 知道熔化和凝固的含义，能判断具体现象属于哪种物态变化；经历探究固体熔化规律的实验，会用水浴法加热、会按时间间隔记录数据、会把数据画成图像；能由图像判断物质是晶体还是非晶体，读出熔点、熔化持续的时间，并说出某一时刻的状态（固态／固液共存／液态）；知道晶体熔化吸热、凝固放热且温度不变，能用它解释冰饮加冰、菜窖放水等现象。 活动建议 用碎冰做一次熔化观察，记录温度并画出图像；比较加冰块与加等量冷水的降温效果。
学习 目标与核心素养 【物理观念】 知道物态变化、熔化与凝固的概念；知道晶体与非晶体的区别、熔点与凝固点；知道晶体熔化吸热、凝固放热，过程中温度保持不变。 【科学思维】 能把表格数据转化为图像，再从图像的形状反推物质的性质——有没有水平段决定是不是晶体，水平段的高度就是熔点，水平段的长短就是熔化用的时间；能识别“温度不变”与“不吸热”是两回事。 【科学探究】 会用水浴法加热并说明它的好处（受热均匀、温度上升缓慢便于记录）；知道用碎冰屑而不是大冰块的道理；能按固定时间间隔记录数据，并解释间隔过长会带来什么问题。 【科学态度与责任】 在长达十几分钟的连续记录中养成耐心与如实记录的习惯；能用熔化吸热、凝固放热解释冰镇饮料、菜窖保温、人工造雪等身边现象，体会物理与生活的联系。
学情分析 学生对“冰化成水”毫不陌生，难点全在“温度不变”这件反直觉的事上。 第一个难点是晶体熔化时“吸热却不升温”。学生的经验是“加热就会变热”，因此很难接受水平段。要抓住教材那句话反复用：必须继续加热，熔化才能完成——热被用来改变状态了。判断题“晶体熔化过程中不需要吸热”是各地中考的高频错项。 第二个难点是固液共存态的判断。水平段上任意一点都是固液共存，左端点是“刚开始熔化”、右端点是“刚好完全熔化”。学生常把水平段整段说成“已经全部熔化”或“还全是固体”。要在图上指着讲，一个点一个点问。 第三个难点是图像与实验的对应。要让学生说清：横轴纵轴各是什么、水平段的高度代表什么（熔点）、水平段的长短代表什么（熔化用的时间）、某个时刻处于哪一段（固态/共存/液态）。 此外还有两处易错：同一种物质的凝固点等于熔点（不是“凝固点更低”）；0 ℃ 的冰放在 0 ℃ 的房间里不会熔化——温度相同不发生热传递，冰吸不到热（教材练习之外的经典辨析，本节必讲）。
重点 1.熔化与凝固的概念；晶体与非晶体的区别，熔点与凝固点； 2.由熔化/凝固图像读出熔点、熔化时间与各时刻的状态。
难点 1.晶体熔化时吸热但温度不变； 2.水平段上“固液共存”的判断，以及图像与实验过程的对应。
材料准备 教师：多媒体课件、海波与石蜡各一份、大烧杯与试管、铁架台、酒精灯、温度计、搅拌棒、秒表、碎冰、晶体与非晶体的熔化/凝固图像挂图、熔点表。 学生：分组器材——碎冰、试管、烧杯（温水）、温度计、秒表、坐标纸。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 （情景导入） 【从钢水到工件】 1.出示教材图3.2-1（浇铸工件）：工业上把钢水浇进模具，冷却后就成了有一定形状的工件。 2.提问：钢水变成工件的过程中，状态发生了怎样的变化？（液态→固态）这个过程是吸热还是放热？（放热） 3.再问一句：那把铁块炼成钢水呢？（固态→液态，要吸热） 【一个反常识的观察】 4.讲述：从冷冻室拿一块冰放进碗里，室温下它开始熔化，接下来一段时间碗里都是冰和水混在一起。 5.设问：这段时间里，如果用温度计测一测，水的温度会不会一直升高？（学生多半答“会”） 6.教师暂不评判，把这个猜想记在黑板一角，留到任务二用实验推翻。 【任务发布】 这节课四步走：什么是熔化和凝固　→　熔化时温度怎么变　→　晶体和非晶体差在哪　→　熔化吸热能用来做什么。 1.说出钢水变工件的状态变化与吸放热； 2.对“冰水混合时温度会不会升高”作出猜想并记录； 3.明确本节课的四个任务。 浇铸工件是教材原生情境，一次性把熔化和凝固两个概念都带出来。 “冰水混合时温度会不会升高”这个错误猜想很有价值——先挂起来，等实验数据出来自己推翻，比直接讲结论有力得多。
讲授新课 （任务式教学） 任务一 什么是熔化和凝固 ——物态变化 【三种状态与物态变化】 1.讲解：固态、液态和气态是物质常见的三种状态；随着温度变化，物质会在三态之间转化。 2.举例：通常呈固态的铝、铜、铁在温度很高时也会变成液态、气态；通常呈气态的氧、氮、氢在温度很低时也会变成液态、固态。 3.板书：物质各种状态间的变化叫作物态变化。 【两个概念】 4.熔化——物质从固态变成液态；凝固——从液态变成固态。 5.辨一辨（快问快答）：冰化成水（熔化）／钢水铸成工件（凝固）／蜡烛“流泪”（熔化）／ 　　水结成冰（凝固）／“冻雨”是雨滴结成冰（凝固）／失蜡法中蜂蜡受热流出（熔化）。 6.提醒写法：这一节只有“熔化”，不要写成“融化”或“溶化”——“溶化”是溶解，是化学变化里的说法。 1.说出三种状态与物态变化的含义； 2.记录熔化与凝固的定义； 3.对六个生活实例快速判断； 4.注意“熔化”的写法。 概念本身不难，关键是当堂用一串生活实例把它用起来，学生才不会停在背定义。 “熔／融／溶”三个字的辨析放在这里点一句，后面写答案时能少丢很多分。
任务二 熔化时温度怎么变 ——做实验、画图像 【实验设计·先想清楚三件事】 1.用什么加热？ 把装海波（或碎冰）的试管放进盛水的烧杯里，用水浴法加热。 　　好处：受热均匀，而且温度上升缓慢，便于及时记录每一时刻的温度。 2.温度计怎么放？ 玻璃泡要全部埋在被测物质中，不碰试管壁和底（回顾上一节的三个要点）。 3.多久记一次？ 每隔 1 min 记录一次；间隔太长会漏掉温度变化的细节（教材练习第1题）， 　　尤其会看不清水平段是从哪一分钟开始的。 4.补充：用碎冰屑而不是大冰块，也是为了受热均匀、熔化过程看得更清楚。 【做实验·两组同时做】 5.一组做海波，一组做石蜡，边加热边搅拌，把每分钟的温度填进表格。 【画图像·本节最重要的方法】 6.以时间为横轴、温度为纵轴，描点、连成平滑曲线。 7.引导对比两张图：海波的图像中间有一段水平线，石蜡的图像一路上升、没有水平段。 8.回收开课的猜想：冰水混合的那段时间，温度确实没有升高——数据推翻了我们的直觉。 1.说出水浴法的好处、温度计的放置要求、记录的时间间隔； 2.分组完成实验并如实记录数据； 3.把数据描点、连线，画出温度—时间图像； 4.对比两张图像，说出最明显的差别。 水浴法的两条好处（受热均匀、升温缓慢）要学生自己说出来，这是实验题的高频设问。 海波与石蜡同时做，两张图像并排一放，晶体与非晶体的区别不用讲就看见了——这正是教材安排两种物质的用意。
任务三 晶体和非晶体差在哪 ——熔点与凝固点 【从图像到概念】 1.出示两张熔化图像（教材图3.2-5）： 　　有水平段的——晶体：有固定的熔化温度，这个温度叫熔点（冰、海波、各种金属）； 　　没有水平段的——非晶体：没有固定的熔化温度（石蜡、松香、玻璃）。 2.读图三问（对着晶体的图像逐点问）： 　　① 水平段的高度代表什么？（熔点） 　　② 水平段的长短代表什么？（熔化过程持续的时间） 　　③ 水平段上的某一点，物质处于什么状态？（固液共存——左端刚开始熔化，右端刚好熔化完） 3.易错强调：水平段不是“已经全化完”，也不是“还全是固体”。 【凝固图像】 4.出示教材图3.2-6：晶体凝固时也有一段水平线，这个温度叫凝固点； 　　同一种物质的凝固点和它的熔点相同（如冰和水都是 0 ℃）。非晶体凝固没有固定温度。 【熔点表】 5.出示表3.2-1：钨 3410 ℃、铁 1538 ℃、铜 1083 ℃、金 1064 ℃、铝 660 ℃、铅 328 ℃、 　　萘 80.5 ℃、海波 48 ℃、冰 0 ℃、固态水银 39 ℃、固态酒精 117 ℃。 6.用一用：钨的熔点最高，所以用来做灯丝；固态水银 39 ℃，所以水银温度计不能测更低的温度（呼应上一节“北方用酒精温度计”）。 1.由图像的有无水平段区分晶体与非晶体； 2.回答读图三问，特别说清水平段上的状态； 3.记录凝固点与熔点的关系； 4.用熔点表解释灯丝、温度计选材两个实例。 “读图三问”是本节的核心工具，中考图像题基本都在问这三件事，必须当堂逐点示范。 熔点表不要求背，但要会查、会用——它把这一节和上一节的温度计选材连了起来。
任务四 熔化吸热能做什么 ——吸放热与应用 【温度不变≠不吸热】 1.提问：晶体熔化时温度不变，那这段时间还要不要继续加热？（要） 2.点拨：教材说得很清楚——必须对它继续加热，熔化过程才能完成，这表明晶体熔化时吸热； 　　反过来，液体凝固成晶体时放热，温度也保持不变。非晶体熔化、凝固时也吸热放热，但温度会变。 3.经典辨析：把正在熔化的冰拿到 0 ℃ 的房间里，冰还能不能继续熔化？ 　　（不能。冰熔化要吸热，而 0 ℃ 的房间与冰温度相同、不发生热传递，冰吸不到热。） 【两个应用·教材落点】 4.喝冰饮为什么加冰块而不是加冷水？ 一方面冰块温度更低；更重要的是冰熔化时要吸热， 　　能把饮料的温度降得更多。 5.北方菜窖里为什么放几桶水？ 水凝固时放热，可以使窖内温度不会太低，蔬菜不被冻坏。 6.再举几例：夏天用冰袋降温、海鲜上盖冰块保鲜、人工造雪（凝固放热）、“55 ℃ 水杯”（内壁颗粒是晶体，靠熔化吸热给沸水降温）。 1.回答“温度不变还要不要加热”，理解熔化吸热； 2.独立分析 0 ℃ 房间里的冰能否熔化； 3.解释冰饮加冰块、菜窖放水桶两个实例； 4.再举一两个身边的例子。 “温度不变≠不吸热”是本节最主要的失分点，用“必须继续加热”这句话去锚定。 0 ℃ 房间那一问把“达到熔点”和“继续吸热”两个条件分开了，是检验学生是否真懂的最好一道题。
课堂练习 【小试牛刀】当堂完成配套《3.2 熔化和凝固 分层练习》基础巩固部分： 第1题（物态变化）　　水以液态形式存在的是哪一个； 第4题（晶体与非晶体）金属勺在 15 ℃ 水中不化、45 ℃ 水中化，熔点可能是多少； 第8题（图像）　　　　由图像判断是不是晶体，第 6 min 处于什么状态； 第12题（吸放热）　　 冰雪消融是什么物态变化，吸热还是放热。 教师巡视，重点讲评三类典型错误：认为熔化过程不吸热、把水平段说成“已全部熔化”、把凝固点说得比熔点低。 独立完成 4 道练习，同桌互批； 错题当堂订正，图像题要说出横纵轴、水平段的高度与长短各代表什么。 四道题分别对应本节四个知识点，即时反馈。 当堂练习与课后作业同源，落实“教—学—评”一体化。
课堂小结 引导学生沿四个问题回顾： 1.什么是熔化和凝固——固→液是熔化，液→固是凝固；物质在三态间的变化叫物态变化； 2.熔化时温度怎么变——晶体有一段水平线（温度不变），非晶体一路上升； 3.晶体和非晶体差在哪——有没有固定的熔化温度；晶体熔化时的温度叫熔点， 　　同一种物质的凝固点＝熔点； 4.吸放热——熔化吸热、凝固放热；温度不变不等于不吸热； 5.读图三问——水平段的高度（熔点）、长短（熔化时间）、段上的状态（固液共存）。 追问收束：北方的冬天，为什么在菜窖里放几桶水就能保住蔬菜？ 对照板书复述五个要点； 回答收束问题：水凝固时放热，使窖内温度不会太低。 收束问题回到教材的落点，同时检验“凝固放热”是否真的落地。
板书 第2节　熔化和凝固 一、物态变化　固、液、气三态之间的变化 　　熔化：固 → 液　　凝固：液 → 固 二、熔化图像　晶体：有水平段（温度不变）　　非晶体：一路上升 三、晶体与非晶体　有没有固定的熔化温度 　　熔点：晶体熔化时的温度　　凝固点＝熔点（同种物质） 　　冰 0 ℃　海波 48 ℃　钨 3410 ℃（最高，做灯丝）　固态水银 39 ℃ 四、吸放热　熔化吸热，凝固放热；温度不变 ≠ 不吸热 五、读图三问　高度→熔点　长短→熔化时间　段上→固液共存 随堂记录板书，把读图三问和“温度不变≠不吸热”抄进笔记本。 板书按“概念—图像—区分—吸放热—读图方法”排布，与练习的四个知识点对应。
课外拓展 /课外阅读内容 1.做一做（配套分层练习·拓展实践）：给一杯冰做一次“熔化记录”。 碎冰插温度计，每分钟记一次，化完再记 3 次；把数据画成图像，找出水平段， 说出那段冰是什么状态、温度为什么不升高。再比一比：加冰块和加等量冷水，哪杯饮料更凉。 2.查一查： 查阅资料，了解为什么下雪不冷、化雪冷（雪熔化时要吸热）； 再看看人工造雪是怎么回事，雪花是晶体还是非晶体。 3.想一想（教材练习第5题）： 把酒精和水的混合液体放到 5 ℃ 的室外，过了很久却没有凝固。 就这个现象你能提出什么猜想？根据猜想举出一个可能的应用（提示：汽车的防冻液）。 课后完成熔化记录与对比实验，完成两项查阅与思考。 “下雪不冷化雪冷”和防冻液把本节知识拉进真实生活，也为 3.3 的汽化做铺垫。
特色资源分析和技术手段说明 1.实验装置：水浴法（试管＋烧杯＋温度计＋酒精灯），教材图3.2-2 的原型，本节一切数据的来源。 2.海波与石蜡的对照：两组同时做，两张图像并排，晶体与非晶体的区别不讲自明。 3.熔化图像对照图：晶体有水平段、非晶体没有，并在图上标出固液共存与固态、液态三段。 4.凝固图像对照图：把“凝固点＝熔点”画在同一张图上。 5.熔点条形图：把表3.2-1 的 11 种晶体按熔点排成横条，钨与固态酒精的量级差一眼看清。 6.坐标纸：让学生亲手描点连线——图像不是看来的，是画出来的。 动手做实验、动手画图像，再用图像回答问题。 本节技术手段的核心是“把数据变成图像”，这是初中物理第一次系统使用图像法。
教学反思 成功之处： 开课时留下的错误猜想（“冰水混合时温度会一直升高”）被自己的实验数据推翻，学生印象极深；“读图三问”给出后，图像题的正确率明显提高，学生会主动先说“水平段在 0 ℃，说明熔点是 0 ℃”。 不足之处： 1.仍有学生认为“温度不变就是不吸热”，说明“必须继续加热”这句话还要反复用； 2.描点连线时有小组把折线画成了光滑曲线，水平段变成了缓坡，读熔点时出现偏差； 3.实验时间偏紧，石蜡那一组没做完就下课了，只能借用别组数据。 改进设想： 把海波与石蜡改为两大组同时开工、中途交换数据，节省一半时间； 描点前先示范一次“先描点、再看趋势、水平的地方要画平”； “0 ℃ 房间里的冰能不能继续熔化”做成当堂小辩论，让两种意见碰一次再给结论。 —— 反思聚焦具体的学生表现与可操作的改进措施，便于同课教师直接借鉴。
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