初中物理人教八年级上册（2022年更新） 物态变化探究水的凝固和冰的熔化课例设计-殷德丽

1、探究水的凝固和冰的熔化特点教学设计 蜀光绿盛实验学校 殷德丽实验课题提出：学生在完成海波和石蜡的熔化实验后发现了晶体与非晶体的不同特征，尤其对晶体的熔化特点表现出强烈的好奇心，进而产生了再次探究其他晶体熔化过程的浓厚兴趣。课堂上只完成了熔化实验，同学们还对晶体的熔点和凝固点是否真的相同产生了疑问。课后，大家一致决定选用其他晶体再次开展实验，并让晶体连续经历熔化和凝固两次物态变化。学生了解到常见晶体中，除了冰以外其余熔点均偏高，但冰在空气中会快速熔化难以收集数据，他们思考后决定将改用水作为实验物质，并将先熔化后凝固的实验顺序改为让水在低温下先凝固成冰，然后在常温下熔化成水，于是确定了本次活动的课

2、题探究水的凝固和冰的熔化特点，本实验教学设计原理如下： 实验教学设计思路：1.针对提出的课题探究水的凝固和冰的熔化特点，组成实验设计小组，让学生自主设计实验，用多种方法对晶体的熔点和凝固点相同开展验证性实验，培养学生反思实验，解决问题的能力； 2.收集学生实验方案，对学生设计的实验进行指导、改进，优化学生设计的方案，鼓励学生尽量选用生活化的实验器材开展实验，为实验方案的推广做好准备；3.和学生一起选择、制作实验器材，利用设计的方案开展实验，反思实验，在实践中进一步优化实验方案；4. 在学生完成设计实验的基础上，指导实验设计小组使用温度传感器测量水凝固和冰熔化时的温度变化，观察软件上的数据记录过

3、程。在教学中渗透利用现代教育技术解决实际问题的思想，引导学生思维的发展。5.将学生设计的实验方案推广至班上开展全班的分组实验，观察实验现象，分析实验结论。6.实验设计小组展示用温度传感器开展实验的成果，交流实验发现，实验反思和实验感想。发挥设计小组的引领示范作用，提高同学们的物理学习兴趣。实验教学目标：1.物理观念：认识水凝固和冰熔化过程中物质形态的变化，证实晶体和非晶体的特点；2.科学思维：通过实验，学习用描点画线与图像分析实验数据，总结规律；3.科学探究：学习反思实验，动手、动脑改进实验方法和实验器材探究物理规律，体验科学探究过程；4.科学态度与责任：在实验观察和实验数据的分析中，培养实事

4、求是、尊重自然和敢于探索的科学态度。实验器材：温度传感器、数据采集器、带相应程序的电脑，双层隔热玻璃杯、冰块、盐、水、自制螺旋状铜丝、电子温度计、暖风机、铁架台、打孔试管塞、烧杯、纸巾、水槽、搅拌棒。实验教学过程：组建实验设计小组，收集实验设计方案 学生设计的实验有以下两种方案：学生完成方案一：用冰箱探究水的凝固和冰的熔化特点1.学生选用的实验器材有：塑料盒（图 1）、mini电子温度计（图2）以及冰箱： 图1 图2 图32.实验步骤：（1）塑料盒中装入适量水，放入电子温度计；（2）每隔2min观察一次水的状态变化并记录温度；3.实验反思：（1）实验时间太长；（2）冰箱中不易观察水的状态变化过

5、程。教师指导学生设计并完成方案二：用冰盐水做制冷剂探究水的凝固和冰的熔化特点基于方案一的思考有学生提出方案二：利用液态制冷剂冰盐水，使如图4小管中的水降温凝固，凝固完后将小管取出，放入常温水中观察冰的熔化过程，如图5： 图4 图5但常用的制冷剂取材困难，操作不便，结合教材课后问题：水和酒精混合后凝固点降低的现象，我引导学生做出思考：水中加入杂质酒精，水凝固点降低，那冰块中加入杂质，如盐，冰熔点也会降低，冰在熔化过程中会形成温度较低的冰盐水，将冰盐水装在隔热装置中可以保持较长时间的低温，为了便于观察选用了双层隔热玻璃杯装取冰盐水。这样制作的冰盐水温度一般在-15到-20之间，有良好的制冷效果。实

6、验步骤如下：制作冰盐水：准备适量冰块（图6），在冰块上撒上盐（图7），搅拌冰块（图8），冰在熔化过程中吸热形成冰盐水，将冰盐水装在隔热装置中可以保持较长时间的低温，为了便于观察学生选用了双层隔热玻璃杯装取冰盐水（图10）： 图6 图7 图8 图9 图10 2.在一端封口的薄壁塑料管中装入适量水，放入螺旋状的铜丝，使水受热更均匀，将塑料管放入冰盐水中，在水中放入电子温度计，观察电子温度计示数变化和水的凝固过程（图11），实验中玻璃外壁起雾后，打开暖风机，用暖风机去雾：实验发现1：温度下降至零下时，水并未凝固（图12），轻轻抖动塑料管时，塑料管表面部分水快速结冰。学生收集相关资料了解到过冷水的凝固

7、需要凝结核，抖动塑料管时，上面过冷水以空气中杂质作为凝结核快速凝固结冰（图13）。 图11 图12 图13实验发现2：上表面部分过冷水快速凝固过程中，温度计示数突然快速上升，学生搜集资料对该现象做出了解释：水凝固要放出热量，快速放出的热量不能从试管及时散出，使得温度计示数快速上升。实验发现3：剩余水在逐渐凝固过程中温度计示数保持在不变，即水的凝固点为，凝固完后冰温度开始下降。3.将凝固好的冰从冰盐水中取出，放入常温水中，观察电子温度计示数变化和冰的熔化过程（图14）。实验发现4：冰在逐渐熔化过程中温度保持0不变，即冰熔点为0，熔化完后温度开始升高。4.学生将实验数据描点画线，交流得到如图的凝固

8、和熔化曲线（图15和图16），总结出晶体的熔点和凝固点相同（图17）。 图14 图15 图16 图17使用温度传感器探究水的凝固和冰的熔化，直观观察凝固和熔化中的温度变化特点 课后学生尝试将实验中的电子温度计换成温度传感器收集实验数据，直观观察两次物态变化中的温度变化曲线，图18：使用的温度传感器，图19：用传感器收集实验数据的过程，图20：用传感器得到的实验图像。 图18 图19 图20 在使用传感器收集实验数据时学生能连续准确的观察水凝固和冰熔化时的温度变化，由于传感器采集数据具有连续性、准确性和实时性等特点，学生从最终的实验图像有以下发现：1.水的凝固点和冰的熔点相同，证实了教材上晶体凝

9、固点和熔点相同的结论。2.发现水在4以上和4以下的温度变化快慢不相同，即发现水的反常膨胀，3.发现本次实验中凝固和熔化图像大致对称，但并不完全对称，学生分析后想到制冷剂冰盐水温度的逐渐升高，水和冰导热性的差异等因素会造成实验图像的不完全对称。实验教学反思：本次实验教学是学生从问题出发，引导学生自主设计实验解答疑惑的过程，这个过程培养了学生实事求是的科学态度。学生经历了原教材实验，生活化实验，再到使用传感器的现代化实验，基于学生情况，体现学生个体差异，满足不同学生的不同学习需求，我们从实验物质、器材、环境多维度进行探索，最终形成装置还可用于家庭实验，实现课堂的翻转。在设计中使用了温度传感器，在尊重传统实验的基础上发挥了现代教育技术在学习中的重要作用。本节教学达到了预设的实验教学目标，在实验过程中由于实验的不稳定性，还有了许多学生意想不到的发现。当然它还存在诸多不足，例如实验的可视性有待进一步提高，其次实验干扰因素较多，水中的杂质，温度计的灵敏度都对实验会产生影响，。 使用传感器收集实验数据，完成实验的过程，可以让学生了解传感器这种科学、准确的测量工具，利用该技术在