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第4节 升华和凝华 教学设计
课题 第4节 升华和凝华 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4节，也是本章物态变化的最后一组变化。前两节分别研究了固液之间（熔化、凝固）和液气之间（汽化、液化）的转化，本节研究固态与气态之间的直接转化——升华和凝华。学完本节，六种物态变化就配齐了，本章的知识网络在这里合拢。 问题引入·碘锤实验（教材图3.4-1）：封闭的玻璃容器中有少量碘颗粒，先向容器浇热水——容器内充满紫色的碘蒸气；再向容器浇冷水——碘蒸气又变成固态的碘。 升华和凝华：物质从固态直接变成气态的过程叫升华，从气态直接变成固态的过程叫凝华。这里的“直接“两个字是关键——中间不经过液态。 常见现象：升华——衣柜里防虫的樟脑片过一段时间变小、最后不见了；冬天晾在室外的湿衣服结成冰后也会慢慢变干。凝华——北方秋冬两季的霜、窗玻璃上的冰花（教材图3.4-2）、树枝上的雾凇。 吸放热：像熔化和汽化一样，升华也要吸热；像凝固和液化一样，凝华也会放热。应用——运输食品时利用干冰（固态二氧化碳）升华吸热降温防腐。 水循环：教材用“想想议议”（图3.4-3）让学生补全水的三态联系并标出吸放热，再用图3.4-4 展示水循环——海水蒸发上升，遇冷液化成小水滴形成云，聚集成雨降落；在更冷的高空小水滴凝固成冰珠形成冰雹，水蒸气凝华成冰晶聚成雪花。STSE“水资源”指出：能被人类直接利用的淡水仅占淡水资源的 0.3%。
新课标要求 学生已经掌握四种物态变化，也熟悉“看变化前后的状态”这一判断方法，把它迁移到升华、凝华上没有障碍。霜、雾凇、冰花、樟脑丸变小，生活中也都见过。 但本节有两个顽固的错误认识： （1）把霜、雪、雾凇答成“凝固”。学生的推理是“霜是冰做的，冰是水凝固来的”，忽略了它们是由水蒸气直接变成固态的，中间根本没有液态出现。这是本节头号失分点。 （2）把舞台或干冰周围的“白雾”说成“干冰升华成的气体”。二氧化碳气体无色透明看不见，白雾其实是空气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴。这与上一节“白气不是水蒸气”是同一个坑，正好连着打。 另外，六种物态变化配齐以后，学生容易在“哪些吸热、哪些放热”上混淆，需要一张总图把它们的关系固定下来。
学习 目标与核心素养 物理观念：知道升华和凝华，知道升华吸热、凝华放热；能说出生活与自然界中常见的升华、凝华现象。 科学思维：能用“认变化三步“判断一个现象属于六种物态变化中的哪一种；能把一个情境里的两次变化拆开分别判断。 科学探究：通过碘锤实验观察升华和凝华，理解为什么用水浴加热而不用酒精灯直接加热（碘的熔点只有约 114 ℃）。 科学态度与责任：了解干冰在冷链运输、人工降水、灭火中的应用；从水循环与水资源的数据出发，形成节约用水的意识。
学情分析 本节以“现象—判断—应用—建网“为主线： 任务一 固态和气态能直接变吗——碘锤实验建立升华与凝华的概念； 任务二 霜是怎么来的——辨清霜、雪、雾凇，给出“认变化三步”； 任务三 干冰能做什么——升华吸热、凝华放热及其应用，收掉“白雾”的坑； 任务四 水的旅行——把六种物态变化连成一张总图，落到水循环与水资源。 教学方法上以实验观察法（碘锤）为起点，辅以对比法（升华 vs 熔化＋汽化）、归纳法（六种变化的关系总图）与情境分析法（二十四节气、自然奇观）。
重点 1.升华与凝华的概念，以及它们的吸放热； 2.六种物态变化的综合判断与关系总图。
难点 1.霜、雪、雾凇是凝华不是凝固——判断的关键在“变化前是什么态”； 2.干冰周围的“白雾”是水蒸气液化成的小水滴，不是干冰变的气体。
材料准备 教师：多媒体课件、碘锤（装有少量固态碘的密封玻璃容器）、烧杯两只（热水、冷水）、干冰少量、保温杯、镊子、手套、樟脑丸、霜/雾凇/冰花的实景图片、水循环挂图。 学生：分组器材——易拉罐、碎冰、食盐、筷子、温度计（做“人造霜”用）。
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） 【消失的樟脑丸】 1.出示一颗樟脑丸，提问：衣柜里防虫用的樟脑片，过一段时间就变小、最后不见了。它去哪儿了？ 2.追问一句：衣柜里有没有留下一摊油乎乎的液体？（没有）既然没有变成液体，它是怎么消失的？ 【结冰的衣服也能晾干】 3.再举一例：北方的冬天，晾在室外的湿衣服先结成了冰，可结冰的衣服过些天照样会变干。 4.设问：衣服上的冰并没有化成水，水又是怎么跑掉的？ 【一个先挂起来的问题】 5.出示霜或雾凇的图片，提问：这些白白的冰晶是怎么形成的？（学生多半答“水结冰了”，也就是凝固） 6.教师不评判，把这个猜想记在黑板一角，留到任务二用“变化前是什么态”来推翻。 【任务发布】 这节课四步走：固态和气态能直接变吗　→　霜是怎么来的　→　干冰能做什么　→　水的旅行。 1.说出樟脑丸消失、结冰衣服变干这两个现象的共同点（没有出现液体）； 2.对“霜是怎么形成的”作出猜想； 3.明确本节课的四个任务。 两个导入例子都是教材原文里的现象，且都指向同一个矛盾：东西不见了，却没有经过液态——这正是升华概念的生长点。 “衣柜里有没有留下液体”这一问很关键，它把“直接”两个字提前钉住了，后面下定义时学生自然会强调它。
讲授新课 （任务式教学） 任务一 固态和气态能直接变吗 ——升华和凝华 【实验：碘锤】（教材图3.4-1） 1.出示碘锤（装有少量固态碘颗粒的密封玻璃容器），请学生先描述里面是什么状态。（固态、紫黑色的小颗粒） 2.把碘锤放进热水中（或向容器浇热水），观察：容器内很快充满紫色的碘蒸气。 3.关键一问：容器底部有没有出现紫色的液体？（没有）说明碘是从固态直接变成了气态。 4.再把碘锤放进冷水中（或浇冷水），观察：紫色蒸气逐渐消失，容器壁上出现固态的碘。 5.同样追问：中间有没有先变成液体再凝固？（没有）说明碘蒸气是直接变成了固态。 【两个概念】 6.板书并讲解：物质从固态直接变成气态的过程叫升华；从气态直接变成固态的过程叫凝华。 7.强调“直接“两个字：中间不经过液态，这是升华、凝华与”熔化＋汽化“”液化＋凝固“的分界线。 【回收导入】 8.回到开课的两个例子：樟脑丸变小、结冰的衣服变干，都是升华。 【一个必须讲的实验细节】 9.设问：为什么用浇热水的办法，而不用酒精灯直接加热碘锤？ 10.给出数据：碘的熔点只有约 114 ℃，而酒精灯火焰的温度约 500 ℃。直接加热碘会先熔化成液体，再汽化，就分不清到底是“升华”还是“熔化＋汽化”了；用热水（不超过 100 ℃）加热，温度低于碘的熔点，看到的才确实是升华。 1.观察碘锤在热水、冷水中的变化并如实描述； 2.说出升华与凝华的定义，并强调“直接”； 3.解释为什么要用水浴加热而不用酒精灯直接加热。 碘锤是本节唯一的课堂实验，现象可逆、颜色鲜明，一次演示就能把两个概念都建立起来。 “有没有出现液体”这一问要问两遍（升华时问一次、凝华时再问一次），“直接”这个关键词就是这样钉进去的。 水浴加热的原因涉及具体数据（约 114 ℃ 与约 500 ℃），是教材练习第1题的落点，也是中考实验题的常考问法，必须讲透。
任务二 霜是怎么来的 ——认变化三步 【回收开课的猜想】 1.回到黑板一角：霜是“水结冰”吗？ 2.引导追问：霜出现之前，屋顶和地面上有水吗？（秋冬的清晨，地面往往是干的）既然没有水，霜就不可能是水凝固来的。 3.给出结论：霜是空气中的水蒸气遇到很冷的物体表面，直接变成固态的小冰晶——是凝华，不是凝固。 【认变化三步】 4.给出本节的判断工具（也是全章通用的）： 　　第一步：看变化前是什么状态； 　　第二步：看变化后是什么状态； 　　第三步：看中间有没有经过液态——没有经过，才是升华或凝华。 5.用它判断一组现象： 　　① 霜（水蒸气 → 固态冰晶）——凝华； 　　② 窗玻璃上的冰花（室内水蒸气 → 固态）——凝华，且冰花长在玻璃的内侧； 　　③ 树枝上的雾凇（水蒸气 → 固态冰晶）——凝华； 　　④ 雪（高空水蒸气 → 冰晶）——凝华； 　　⑤ 冰雹（高空的小水滴 → 小冰珠）——凝固，因为变化前是液态； 　　⑥ 冰箱冷冻室里的冰块（水 → 冰）——凝固。 6.对比小结：同样是变成固态，看变化前是气态还是液态——气态来的是凝华，液态来的是凝固。 【冰花长在哪一面】 7.追问一个可检验的细节：冬天窗玻璃上的冰花长在室内那一面还是室外那一面？（室内）为什么？（室内空气中水蒸气多，遇到冷玻璃凝华） 1.说明霜为什么不是凝固； 2.复述“认变化三步”，并用它完成六个现象的判断； 3.判断冰花长在玻璃的哪一面并说明理由。 “霜出现之前地面上有水吗”是这一节的破题点——学生自己发现“没有水”，凝固的解释就站不住了。 把霜、雪、雾凇（凝华）与冰雹、结冰（凝固）放在同一组里对比，比分开讲更能立住“看变化前是什么态”这条判据。 冰花长在室内一面是个可检验的细节，回家就能验证，能让结论更可信。
任务三 干冰能做什么 ——升华吸热、凝华放热 【吸热还是放热】 1.类比推理：熔化吸热、凝固放热；汽化吸热、液化放热。那么升华呢？（吸热）凝华呢？（放热） 2.板书六条，两两对称： 　　熔化吸热　 　凝固放热；　汽化吸热　 　液化放热；　升华吸热　 　凝华放热。 3.给出一句好记的话：“变松散”（固→液→气）都要吸热，“变紧密”（气→液→固）都要放热。 【干冰】 4.介绍：干冰是固态二氧化碳，在常温下不经过熔化就直接变成气体，是典型的升华物质。 5.演示（可选）：用镊子夹一小块干冰放进盛有温水的烧杯，观察杯口涌出大量白雾。注意戴手套，不能用手直接接触。 6.关键一问：这些白雾是干冰变成的二氧化碳气体吗？ 7.引导：二氧化碳气体是无色透明的，看不见。白雾其实是干冰升华吸热使周围空气温度骤降，空气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴。（与上一节“白气不是水蒸气”完全同构） 8.三个应用逐个说清： 　　① 冷链运输——干冰升华吸热，使食品保持低温而不腐烂（教材落点）； 　　② 人工降水——飞机向云层播撒干冰，干冰升华吸热使云层温度骤降，水蒸气凝华成小冰晶或液化成小水滴，聚集后降落成雨； 　　③ 舞台烟雾、干冰灭火——前者是水蒸气液化的效果，后者靠升华吸热降温＋二氧化碳隔绝空气。 1.由类比说出升华吸热、凝华放热，并复述“变松散吸热、变紧密放热”； 2.解释干冰周围的白雾到底是什么； 3.举出干冰的三个应用并说明各自的原理。 六条吸放热用“变松散/变紧密”一句话收束，比死记六条有效得多，也为本章小结做好准备。 “白雾是不是干冰变的”是本节第二个破题点，与上一节的“白气”连着打，学生对“看得见的都是小水滴”这条规律印象会非常深。 人工降水里同时出现升华、凝华、液化三种变化，是训练“认变化三步”的极好素材。
任务四 水的旅行 ——六种物态变化与水循环 【连成一张图】 1.在黑板上画出固、液、气三个顶点，请学生上来把六个箭头补齐并标出吸热、放热（对应教材图3.4-3“想想议议”）。 2.完成后横着读一遍：固 液是熔化和凝固，液 气是汽化和液化，固 气是升华和凝华；左边一列全吸热，右边一列全放热。 【水的旅行】（教材图3.4-4） 3.顺着水循环讲一遍，每到一处就请学生判断是哪种变化： 　　① 阳光照在海面上，海水吸热蒸发成水蒸气上升——汽化； 　　② 水蒸气升到高空遇冷，液化成小水滴，大量小水滴悬浮就成了云； 　　③ 小水滴聚集成大水滴降落——雨； 　　④ 若在高空遇到更冷的气流，小水滴凝固成小冰珠——冰雹； 　　⑤ 冬天水蒸气在寒冷高空急剧降温凝华成微小冰晶，聚集起来飘落——雪。 4.特别对比第④和第⑤条：冰雹是凝固（液→固），雪是凝华（气→固），这是中考的高频陷阱。 【水资源】（教材 STSE） 5.给出数据：地球表面 70% 以上是海洋，其中海水约占 97%，淡水约 3%，而能被人类直接利用的淡水仅占淡水资源的 0.3%。 6.讨论：生活中有哪些浪费水的现象？请提出两条节水建议。（对应教材练习第5题） 1.上台补全水的三态联系图并标注吸放热； 2.沿着水循环逐环判断物态变化； 3.说出雪与冰雹的区别； 4.举出浪费水的现象并提出节水建议。 六个箭头由学生亲手补齐，本章的知识网络就在这一刻合拢了。 雪与冰雹的对比是本任务的落点——它把“认变化三步”用在了最容易混的一处。 水资源的数据与节水讨论落实科学态度与责任，也呼应教材的 STSE 栏目。
课堂练习 选用配套分层练习“基础巩固”中的第 1、5、8、12 题，四个知识点各一题，当堂完成并讲评。 第1题（激光照射下碳粉直接变成碳蒸气）——考升华的定义。讲评要点：抓住“直接“两个字，中间没有液态。 第5题（干冰在常温下直接变成气态）——考升华及其吸热。讲评要点：干冰不经过熔化，这一过程要吸热，所以能制冷。 第8题（水的三态转化图）——考六种物态变化的综合判断。讲评要点：先看箭头从哪个态指向哪个态，再定名称和吸放热。 第12题（水循环示意图）——考水循环中的物态变化。讲评要点：云是液化、雪是凝华、冰雹是凝固，别混。 讲评时把四道题与四个任务一一对应，帮助学生回看本节的知识结构。 1.独立完成四道练习； 2.对照讲评订正，说出每题对应本节的哪个知识点。 四题分别覆盖四个知识点，题量小、指向明确，适合当堂完成。 讲评时点明题与任务的对应关系，等于把本节知识结构再过一遍。
课堂小结 一、升华和凝华——固态直接变气态是升华，气态直接变固态是凝华；“直接”就是不经过液态。 二、常见现象——升华：樟脑丸变小、结冰的衣服变干、干冰变气；凝华：霜、雪、雾凇、冰花。 三、吸放热——升华吸热、凝华放热；六条合起来是“变松散吸热、变紧密放热”。 四、干冰——冷链运输、人工降水、灭火，靠的都是升华吸热。 五、认变化三步——看变化前是什么态、看变化后是什么态、看中间有没有经过液态。 六、本节两个坑——霜、雪、雾凇是凝华不是凝固；白雾是水蒸气液化成的小水滴，不是干冰变的。 1.随教师梳理知识结构； 2.复述“认变化三步”，当堂说出霜与冰雹的区别。 小结按四个任务的顺序排列，与板书一致，便于学生课后复现。 把方法（认变化三步）与易错点单列，是因为前者要迁移、后者要反复强化。
板书 第4节　升华和凝华 一、升华与凝华 　　升华：固 → 气（直接）　　凝华：气 → 固（直接） 　　碘锤：浇热水→紫色碘蒸气；浇冷水→固态碘 　　为什么用水浴：碘的熔点只有约 114 ℃ 二、常见现象 　　升华：樟脑丸变小、结冰的衣服变干、干冰变气 　　凝华：霜、雪、雾凇、冰花（长在玻璃内侧） 三、吸放热 　　熔化吸热 凝固放热　　汽化吸热 液化放热　　升华吸热 凝华放热 　　一句话：变“松散”吸热，变“紧密”放热 四、干冰　冷链运输　人工降水　灭火——都靠升华吸热 五、认变化三步　前是什么态 → 后是什么态 → 中间有没有液态 ★ 霜、雪、雾凇＝凝华（不是凝固）；白雾＝小水滴（不是干冰变的） —— 板书按四个任务分块，第三块把六条吸放热排成对称的三行，本章知识网络一目了然。 两个易错点单列并加星号，便于学生课后一眼找到。
课外拓展 /课外阅读内容 一、为什么灯泡用久了会发黑 白炽灯的钨丝在高温下会升华成钨蒸气，蒸气碰到较冷的玻璃壳又凝华成固态钨附着其上，灯泡因此发黑；同时灯丝越用越细、电阻变大，最终容易烧断。一个现象里同时用上了升华和凝华。 二、“人造霜”怎么做（教材练习第4题） 把冰块放进易拉罐并加入适量食盐，用筷子搅拌约半分钟，罐内混合物的温度会低于 0 ℃（盐使冰的熔点降低）。这时观察罐的下部和底部，就会看到白霜——它是罐外空气中的水蒸气遇到极冷的罐壁凝华而成的，不是罐里的水渗出来的。 三、雾凇是怎么挂上树枝的 雾凇多出现在江河水面附近：水面蒸发出的水蒸气遇到 10 ℃ 以下的树枝，凝华成松散的白色冰晶，一层层挂满枝头。它与霜的成因完全相同，只是发生的位置不同。 四、干冰为什么叫“干”冰 普通的冰熔化后会留下水，而固态二氧化碳升华后直接变成气体、不留下液体，所以叫“干冰”。它的温度低至 78.5 ℃，必须用镊子夹取、戴手套操作，绝不能直接用手拿或放进密闭容器。 1.阅读并解释灯泡发黑的原因； 2.说出人造霜实验中加盐的作用。 灯泡发黑把升华与凝华放在同一个物体上，是最经济的迁移材料。 人造霜是教材练习第4题的实验，也是本节拓展实践的内容，课外阅读先给出原理，学生回家就能做。 干冰的安全提示必须写明——这是唯一需要防护的演示器材。
特色资源分析和技术手段说明 1.碘锤优先用水浴，不要用酒精灯直接加热——既是安全要求，也是本节的一个考点；若学校没有碘锤，可用手机拍摄的实验视频替代，但要保证能看清“没有液态碘出现”。 2.干冰的演示要有防护：戴棉手套、用镊子夹取，容器敞口，切勿密封（升华后体积急剧膨胀有爆裂风险）。若不便演示，可播放舞台干冰烟雾的视频。 3.霜、雾凇、冰花的实景图建议用本地素材——南方学生少见，用当地或新闻中的图片更有代入感；也可让学生把冰箱冷冻室里结的霜拍下来带到课堂。 4.水的三态联系图建议做成可拖动的课件动画：把“熔化”“凝固”等六个词做成可拖拽的标签，由学生上台拖到对应的箭头上，比直接给出答案有效。 —— 器材替代方案保证实验在不同条件的学校都能落地；安全提示针对干冰这一唯一有风险的器材。 可拖动的三态图把“建网”这一步变成学生的操作，本章知识结构因此是“搭”出来的而不是“抄”下来的。
教学反思 成功之处： 开课用“衣柜里有没有留下液体”一问钉住了“直接”两个字，学生下定义时几乎都主动强调了它；“霜出现之前地面上有水吗”让学生自己推翻了“霜是凝固”的猜想，效果远好于直接讲授；六个箭头由学生上台补齐，本章的知识网络在课堂上真正合拢了。 不足之处： 1.碘锤实验现象很快，坐在后排的学生没看清“容器底部没有液体”这一关键细节； 2.仍有学生把冰雹答成凝华——把“高空的小水滴”看漏了，说明“看变化前是什么态”还要反复练； 3.干冰演示后学生兴奋度高，白雾的解释被现场气氛冲淡了一些。 改进设想： 碘锤实验改用实物投影或手机投屏放大，并在浇热水前先让全班一起说一遍“注意看有没有液体”； 把雪、冰雹、霜、露四个现象做成一组连线题，专练“变化前是什么态”； 干冰演示放在白雾的原理讲完之后再做，让学生带着结论去看现象。 —— 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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