初中物理人教版八年级上第三章物态变化第2节熔化和凝固（省一等奖）

《熔化和凝固》教学设计江苏丰县初级中学刘庆贺一、教学目标（一）知识与技能1．能区别物质的气态、液态和固态三种状态，能描述这三种物态的基本特征。了解物质的固态和液态之间是可以转化的。2．了解熔化、凝固的含义，了解晶体和非晶体的区别。了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义。（二）过程与方法1．通过探究固体熔化时温度变化的规律，感知发生状态变化的条件。2．了解有没有固定的熔点是区别晶体和非晶体的一种方法。3．通过探究活动，使学生了解图象是一种比较直观的表示物理量变化的方法。（三）情感态度和价值观1．通过探究固体熔化时温度变化的规律，体验探究科学知识的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。2．通过教学活动，激发学生对自然现象的关心，乐于探索自然现象的情感。二、教学重难点本节教学内容由“物态变化”“熔化和凝固”“熔点和凝固点”“熔化吸热凝固放热”四部分内容组成。重点和难点是做好探究固体熔化时温度变化规律的实验，通过这个实验不仅要学习固体熔化时温度变化的规律，体验探究科学知识的乐趣，还要求学生学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。要求学生能够参与熔化、凝固等实验探究活动。在活动中熟悉酒精灯、温度计、秒表的用法，用图象描述物理过程的方法。通过分析实验数据和图象，知道固体熔化时温度的变化规律，知道固体熔化和凝固的曲线特征并不都是相同的，并了解熔化和凝固曲线上每段曲线的物理意义。教学重点：实验探究归纳晶体与非晶体在熔化过程中的本质区别，总结不同物质熔化和凝固的规律。实验数据的处理及根据图象叙述晶体和非晶体的熔化和凝固的特点。教学难点：晶体和非晶体熔化时温度变化特点；根据实验数据分析、总结推理熔化和凝固曲线并了解其物理意义；了解晶体熔化时，要吸收热量而温度不变。三、教学策略本节设计以学生熟悉的冰变成水及水可以变成水蒸气等现象，让学生认识物质的三种状态，继而引入物态变化，引入本课题。注重体现从生活走向物理，从物理走向社会。从生活中的现象引入熔化和凝固概念，通过实验探究熔化和凝固的特点，总结规律，及时引导学生走向社会，了解熔化和凝固的应用。在合作探究过程中，引导学生充分认识固体熔化时的特点，并培养学生的动手能力和利用实验数据绘制图象分析问题的能力。在教学中应用视频等多媒体手段，让学生感受生活中的物态变化，激发学生对科学的好奇心和求知欲，培养学生探究未知世界的科学素养和科学精神。四、教学资源准备多媒体课件、铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、烧杯、试管、海波、石蜡、水、停表、冰块、铁块等。五、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课（5分钟）多媒体展示生活中的各种物态变化的事例：铁矿石在高温炉中熔化为铁水，从高温炉中倒出的铁水凝固成铁板；低温度实验室在低温状态下制得液态氧、氮和固态氧、氮；不同季节、气候下的水的状态变化。归纳：随着温度的变化，物质会在固、液、气三种状态之间变化。把水放入冰箱的冷冻室里，水就会变成冰；把冰加入饮料中，冰从饮料中吸收热量就变成了水。

激起学生学习的兴趣。新课教学（30分钟）一、物态变化体验：（1）将蜡烛点燃后倾斜一个角度放置在空火柴盒的上方，你能观察到什么现象？（2）将冰棒放在空烧杯中，过一会儿，你能发现什么现象？学生操作实验，发现烧杯中只剩下半杯糖水。这些现象可以说明物质的状态发生了怎样的变化？总结：1．物质通常有三种状态，即固态、液态和气态。如冰、水、水蒸气就是水这种物质的三种状态。2．物质的状态不是一成不变的。当物体温度发生变化时，物质的状态也往往发生改变。3．物质各种状态之间的变化叫物态变化。

学生进行实验，回答观察到的现象：蜡烛逐渐变成烛油往下滴，滴入空火柴盒、冷却后变成了蜡块。冰棒化成水。

学习从具体实例抽象出物理概念。二、熔化和凝固物质从固态变成液态的过程叫做熔化，从液态变成固态的过程叫做凝固。出示固体海波和蜡，提出问题：怎样才能使它们会变成液态？在熔化过程中，它们的温度有什么变化？解决这些问题需要通过实验进行探究。实验──探究固体熔化时温度的变化规律提出问题：物质熔化时需要什么条件呢？不同物质在由固态变成液态的熔化过程中，温度的变化规律相同吗？猜想假设：熔化过程中一定要加热，所以物质一定要吸收热量，这时温度可能是不断上升的。制定计划与设计实验：实验器材：铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、烧杯、试管、计时表、海波（硫代硫酸钠）、石蜡、水等。介绍实验装置，强调酒精灯和温度计的用法。酒精灯的使用：1．不能用一只酒精灯去引燃另一只酒精灯；2．用外焰加热；3．用完酒精灯必须用灯盖盖灭。（不能用嘴吹）进行实验：（1）四个同学为一组，注意做好分工，每个同学明确自己的任务。（2）组装实验装置：把硫代硫酸钠和石蜡分别装入两个试管中，并插入温度计，再把试管按图示装置固定。往烧杯里倒入冷水，使水位高于装固体颗粒的那部分试管。用酒精灯分别给两个烧杯加热，观察两试管内固体熔化情况，并每隔1分钟记录一次温度计示数，直到固体完全熔化。（3）第1小组探究海波熔化时温度的变化规律，要求从40℃开始计时，每隔分钟读取一次温度值，观察物质状态，把数据填入记录表，并在坐标纸上描出对应的点。（4）第2小组探究石蜡熔化时温度的变化规律，要求从50℃开始计时，每隔1分钟读取一次温度值，观察物质状态，把数据填入记录表，并在坐标纸上描出对应的点。分析与论证：请同学们根据海波和石蜡加热过程中温度随时间变化的情况，并结合自己实验分析一下，海波和石蜡熔化过程有什么特点？从中可以找出什么规律？总结：海波在熔化前温度升高，在熔化中温度不变，在熔化后温度继续上升。石蜡在熔化前、熔化中、熔化后三个阶段的温度都在上升。评估：现在我们回想实验过程，有没有可能在什么地方发生错误？相互讨论你们进行论证的根据充分吗？实验结果可靠吗？交流与合作：与同学们进行交流。看看你们的结果和别的小组的结果是不是相同？如果不同，怎样解释？写出实验报告。学生思考：熔化和凝固是在什么条件下发生的？熔化和凝固的过程有什么特点？不同物质熔化和凝固的规律一样吗？

学生进行实验，做好观察和记录。观察内容：（1）对海波及石蜡加热时，温度计的示数变化。（2）不同温度下它们的状态。（3）熔化时它们的状态及温度。

学生回答：给海波加热，海波温度不断升高，当温度上升到48℃，时，开始熔化，在熔化过程中虽然还在继续加热，但海波的温度却保持48℃不变，直到完全熔化后温度才继续上升。给石蜡加热，石蜡先变软，然后逐渐变成液态，在整个熔化过程中，石蜡的温度不断上升。

通过实验不仅学习固体熔化时温度变化的规律，体验探究科学知识的乐趣，还要求学生学习科学探究方法，领悟科学的思想和精神。

要注意仪器的安全使用。培养学生安全意识。三、熔点和凝固点图1带领学生一起，结合数据表格对图象进行细致地分析。首先根据海波图象的特征（如图1甲），可以分为AB、BC和CD三段。对图象进行分析思考：（1）AB段对应的时间内物质是什么状态？温度怎样变化？（2）在曲线上的哪一点海波开始熔化？（3）在BC段对应的时间内，物质的状态如何？温度是否变化？这段时间是否对它加热？（4）在CD段对应的时间内物质是什么状态？温度如何变化？结合实验数据可以看出：AB段──海波是固态，随着加热时间的增加，海波吸热，温度升高。BC段──海波是固液共存状态，随着加热时间的增加，海波吸热，但温度保持不变。CD段──海波是液态，随着加热时间的增加，海波吸热，温度升高。再根据石蜡熔化图象的特征（如图1乙），通过分析知道，随着加热时间的增加，石蜡由固态慢慢地变软、变稠、变稀为液态，整个过程吸热，温度一直在升高，没有一个温度保持不变的过程。总结：1．有些固体在熔化过程中尽管不断吸热，温度却保持不变，这类固体有确定的熔化温度，叫做晶体。如各种金属、冰、海波等。有些固体在熔化过程中，只要不断地吸热，温度就不断地上升，没有固定的熔化温度，这类固体叫做非晶体。如松香、沥青、玻璃等。2．晶体熔化时的保持不变的温度叫做熔点。晶体有熔点、非晶体没有熔点。3．晶体除熔化时有一定温度，在晶体凝固时也有一定温度，这个温度叫做凝固点。同一种物质的凝固点和它的熔点相同。非晶体没有凝固点。查阅晶体的熔点表。查出海波、冰的熔点，思考：晶体的熔点一般是不同的，知道熔点和凝固点有什么用？为什么灯泡内的灯丝要用钨丝？黑龙江省北部最低气温曾经到过℃，这时能不能使用水银温度计测量气温？

学生思考回答。

钨的熔点为3410℃，用来做灯丝，不容易烧断。水银的凝固点为-39℃，在℃水银变为固态，不能测量气温。可以利用可用酒精温度计测量。

培养对图象的分析能量。

会看数据表，会查数据是学生应掌握的一种技能。

利用所学物理知识解释生活中的现象。培养学生应用物理的能力。四、熔化吸热凝固放热让学生结合实验数据和图象归纳总结晶体和非晶体熔化时都要从外界吸热。逆向思维：无论晶体还是非晶体，在凝固时都要放热。思考：熔化吸热在日常生活中有哪些应用与危害？1．熔化吸热的应用：海鲜加冰块保鲜，夏天吃冰块凉快，冰镇啤酒凉爽。2．熔化吸热的危害：冬天雪熔化吸热使周围降温，易感冒。思考：日常生活中凝固放热有哪些应用与危害？1．凝固放热的应用：初冬，北方的农民给麦苗浇水防冻；北方的冬天，菜窖里放几桶水,可使窖内温度不至于太低，防止菜被冻坏。2．凝固放热的危害：铁水凝固成铁板时放热，使周围的工人感到热，蜡油滴在手上凝固成蜡块容易烫伤。

学生思考并回答。

渗透从生活走向物理，从物理走向社会理念。课堂小结（5分钟）通过这节课你学到了什么？学生回答或与同学们进行交流，老师恰当总结。梳理本节课知识内容，把自己所学到的知识与老师同学交流，最后总结出本节课的知识点。培养学生总结归纳的能力。梳理知识形成一个完整的知识体系。同时也可以帮助学生记忆。《熔化和凝固》同步试题江苏省丰县初级中学戴松方一、选择题1．我国首次赴南极考察队，在南极洲南部建立了我国第一个南极科学考察基地──中国南极长城站。南极的最低气温-88．3℃，在那里考察队用的液体温度计是酒精温度计而不用水银温度计，这是因为（）A．酒精容易制造，价格低B．酒精的凝固点比水银的凝固点更低C．酒精温度计比水银温度计测量准确D．酒精无毒，水银有毒答案：B解析：液体温度计是利用液体的热胀冷缩原理工作的，如果玻璃泡内的液体变成固体，便不能测量温度。通常情况下酒精的凝固点是-117℃，水银的凝固点是-39℃。南极的最低气温低于水银的凝固点，这时水银会凝固。而南极的气温始终高于酒精的凝固点，酒精不会凝固，所以在那里测量气温酒精温度计而不用水银温度计。2．下列现象中利用了熔化吸热的是（）A．冬天向手上哈气感到暖和B．天热时向地上洒水会感到凉快C．在发烧的病人头上放冰袋以缓解症状D．下雪了，大家主动打扫道路上的积雪，避免雪化了出现交通事故答案：C解析：解题的关键在于弄清物质的先后状态。哈气是由气态变为液态，不是熔化；洒水后水由液态变为气态，也不是熔化；D虽然是熔化现象，但不是利用了熔化吸热。3．如图1所示的图象中，属于晶体熔化图象的是（）A

B

C

D图1答案：A解析：晶体熔化最大的特点就是有一定的熔点，在图象中反映出来就是有一段时间它的温度是不随时间变化的。A图表示固体吸收热量，温度升高到达一定温度，不断吸收热量，温度不变，符合晶体熔化特点；B图表示液体温度降低到一定温度，不断放热，温度保持不变，符合晶体凝固特点，是晶体凝固的图象；C图表示固体不断吸收热量，温度不断升高，符合非晶体的熔化特点，是非晶体的熔化图象；D图表示液体不断放出热量，温度不断降低，符合非晶体的凝固特点，是非晶体的凝固图象。4．关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（）A．晶体和非晶体在熔化过程中温度都升高B．晶体有熔点，非晶体没有熔点C．晶体熔化时吸热，非晶体熔化时不吸热D．天上飘落的雪花是非晶体答案：B解析：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点。晶体在熔化过程中温度保持不变，非晶体在熔化过程中温度不断升高，故A错误；晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，故B正确；晶体与非晶体熔化时都需要吸热，故C错误；天上飘落的雪花在熔化过程中不断吸热但温度保持不变，所以雪花是晶体，故D错误。5．通常情况下，对下列物质分类正确的是（）A．冰、玻璃、松香是晶体B．玻璃、松香、橡胶是非晶体C．橡胶、玻璃、铁是导体D．冰、铁、玻璃是绝缘体答案：B解析：冰有固定的熔化温度是晶体，玻璃、松香没有固定的熔化温度是非晶体，故该选项说法不正确；玻璃、松香、橡胶没有固定的熔化温度，都是非晶体，该选项说法正确；橡胶、玻璃是非导体，铁是导体，故该选项说法不正确；冰、铁是导体，玻璃是绝缘体，故该选项说法不正确。6．（2023年山西中考题）如图2是海波的熔化图象，下列从图象中获得信息正确的是（）图2A．海波是非晶B．海波在AB段是液态C．海波在BC段吸热，温度不变D．海波从开始熔化到完全熔化用时约8min答案：C解析：要会分析晶体的熔化图象，在分析过程中，可以把整个图象分成三段，首先是固体吸热升温；然后一段是晶体的熔化过程，可以看出晶体在熔化过程中的特点、熔点及熔化所用的时间；最后是晶体完全熔化完后继续吸热升温的过程。由于海波在熔化过程中，温度不变，故是晶体，故错误；据熔化图象可知，海波在AB段是固态，故错误；据熔化图象可知，BC段是熔化过程，故该过程中海波吸热，但温度不变，故正确；据图象可知，海波从开始熔化到完全熔化用时约4min，故错误。7．如图3所示的是某种物质发生物态变化过程中温度—时间图象，该物态变化过程可能是（）图3A．水的凝固过程B．海波的凝固过程C．玻璃的凝固过程D．蜡的凝固过程答案：B解析：由图知，温度随时间的增加而降低，所以是凝固过程；在温度变化过程中，有一条平行于横轴（时间）的线段，说明在此段时间内温度没有发生变化，所以此时间的温度值即为该物体的凝固点，而只有晶体才有凝固点，由图可知，此晶体的凝固点大约为48℃。所以该物态变化过程可能是海波的凝固过程。8．根据图表所提供的数据，在标准大气压下，以下判断正确的是（）物质熔点/℃沸点/℃酒精-11778水银-39357铅3281740A．80℃的酒精是液态B．气温接近-50℃时，应选用水银做温度计的测温液体C．铅的凝固点是-328℃D．-39℃的水银吸热，温度可能不变答案：D解析：由表中数据可知：酒精的沸点是78℃，80℃的酒精应该是气态，故A不正确；气温接近-50℃时，不能用水银做温度计的测温液体。因为此时水银已经凝固，故B不正确；同种晶体的熔点和凝固点相同，铅的凝固点是328℃，不是-328℃，故D不正确；因为水银是晶体，-39℃是水银的熔点，此时水银吸热，温度可能不变，故C正确。9．关于水在0℃时的状态，下列说法正确的是（）A．只能为固态B．只能为液态C．只能为固液共存状态D．以上三种情况都有可能答案：D解析：冰的熔点是0℃，对0℃以下的冰进行加热时，冰的温度会逐渐升高，冰的温度升到0℃时（0℃的冰），如果能继续加热，冰就会开始熔化（0℃的冰水混合物），等到冰全部熔化后（0℃的水），如果继续加热，水的温度才会从0℃开始上升。水的凝固点是0℃，但水要凝固除了温度要达到凝固点外还需要继续放热，如果没有继续放热，水只能保持在0℃而不能凝固；冰的熔点也是0℃，但冰要熔化除了温度要达到熔点外还需要继续吸热，如果没有继续吸热，冰只能保持在0℃而不能熔化。故不管是冰还是水，如果温度到达0℃后没有继续吸热或放热，它就不会熔化也不会凝固。10．某工厂要制造一种特殊用途的钢铝罐，钢罐内表面要压接一层0．25毫米厚的铝膜，一时难住了焊接和锻压专家。后经技术人员的联合攻关解决了这一难题：他们先把铝膜紧贴到钢罐内表面，再往钢罐内灌满水，插入冷冻管使水结冰，然后铝膜与钢罐就压接在一起了。其原因是（）A．铝膜与钢罐间的水把它们冻牢了B．结冰时铝膜与钢罐间的冰把它们粘牢了C．水结冰时膨胀产生的巨大压力把它们压牢了D．水结冰时放出的热量把它们焊牢了答案：C解析：生活中会遇到这样的事情：在寒冷的冬天，水缸里若有水，可能会冻烂。其实水缸不是冻烂的，里面没有水，天再冷水缸也不会烂。水缸之所以会烂，其实是水凝固成冰时体积膨胀，产生一个很大压力。11．近年春节前后，我国南方大部分地区遭大范围降雪天气袭击。大雪使民航、铁路和高速公路等交通受阻，也使市民出行不便。在遇到这种天气时，为了尽快清除积雪，公路部门常用的办法是撒“融雪盐”，这是因为（）A．“融雪盐”能向雪传热，从而促进雪的熔化B．“融雪盐”能降低雪的熔点，可使雪能在0℃以下熔化C．“融雪盐”产生“保暖层”，使冰雪吸收足够的“地热”而熔化D．“融雪盐”渗入雪中后，能提高吸收太阳热辐射的本领，从而促进雪的熔化答案：B解析：晶体熔化的条件是达到熔点，并继续吸热。当晶体的熔点低于外界气温时，就可以完成熔化过程，变成液态。即温度高于熔点，物质呈液态，温度低于熔点，物质呈固态。当外界气温一定时，降低雪的熔点，使之低于气温，雪就会熔化而消失，撒“融雪盐”的目的就在于此。12．汽车在行驶时，发动机的温度会升得很高，为了确保安全，采用在水箱中加水进行冷却。在北方的冬天，外界气温常低于-20℃，为防止汽车停下来之后水箱中的水凝固，汽车驾驶员常用水和酒精的混合物作为汽车冷却系统中的冷却液，这是因为这种混合液具有（）A．较低的沸点B．较低的凝固点C．较高的熔点D．较高的凝固点答案：B解析：晶体凝固的条件是达到凝固点，并继续向外放热。当外界气温低于物质的凝固点时，物质就会凝固。相反，当物质的凝固点低于外界气温时，物质不会满足凝固的条件，就不会凝固。汽车驾驶员用水和酒精的混合物加进水箱，当然是为了避免其凝固，即混合液的凝固点变得比外界气温还要低。13．甲、乙两盆水里都有冰块，甲盆里的冰块比乙盆里少些，甲盆放在阳光下，乙盆放在阴凉处，若两盆水里的冰块都未完全熔化，则（）A．甲盆的水温比乙盆高B．甲盆的水温比乙盆低C．甲乙两盆的水温相同D．无法确定哪盆的水温高答案：C解析：因为两盆水里的冰块都未完全熔化，说明两盆里都是冰水混合物，冰水混合物的温度都是0℃。也可以从摄氏温标的规定去考虑：在标准大气压下，无论冰多冰少，也无论外界气温高低，冰水混合物的温度都是0℃，这是摄氏温标的规定。14．保温瓶里装有1600克0℃的水，然后放进8克-1℃的冰，盖好瓶塞，过一会儿，下列情况会出现的是（）A．有少量水会结成冰B．有少量冰熔化成水C．冰和水的质量都不变D．冰和水的温度都不变答案：A解析：冰放进水中，由于两者温度不同，要发生热传递。水温度高，要放热。冰温度低，要吸热。由于水的温度为0℃，达到了凝固点，再向外放热，所以水要开始凝固。而冰的温度为-1℃，未达到熔点，虽然吸热但不会立即熔化。即使冰的温度升高到0℃，但此时冰与水的温度相同，不会再继续吸热，所以冰不会熔化。二、填空题15．海波是晶体，石蜡是非晶体。小华同学通过查阅资料收集到海波和石蜡的熔化图象如图4所示，海波的熔化图象是________（填写序号）。分析图象A可获得的信息有：①_____________________________；②_____________________________。分析图象B可获得的信息有：________________________（填一条即可）。答案：分析图象A可获得的信息有：①海波的初温为20℃。②海波在熔化时温度保持不变。③海波的熔点是48℃。④海波在熔化前和熔化后吸热温度上升。分析图象B可获得的信息有：①石蜡的初温为20℃。②石蜡吸热后温度一直升高，没有温度不变的过程。解析：晶体和非晶体的熔化和凝固图象有很大的不同，最主要的区别在于晶体的熔化和凝固图象中有一段平行于时间轴的线段。这样容易确定海波的熔化图象是A。利用图象可以获得很多有用的信息。16．如图5所示是锡的熔化和凝固图象，根据图象回答：图5（1）锡的熔点是______，凝固点是______。（2）在BC段，锡处于______状态；在DE段，锡处于______状态。（3）锡的熔化用了______min，它熔化过程中要______热，但温度______。（4）锡从10min到12min这段时间间隔内处于__________状态。答案：（1）230℃230℃；（2）固液共存液体；（3）4吸不变；（4）固液共存。解析：（1）由图可知锡在230℃时开始熔化，且温度保持不变，所以熔点为230℃。同一晶体的熔点和凝固点相同，所以锡的凝固点也为230℃；（2）在BC段，锡处于熔点温度下，所以处于固液共存状态。在DE段，锡处于降温过程中，所以处于液态；（3）由图可知锡从3分钟开始熔化，到7分钟熔化完成，所以锡的熔化用了4min，它熔化过程中要吸热，但温度不变；（4）锡从10min到12min这段时间间隔内处于凝固过程，所以为固液共存状态。三、综合题17．穿上棉衣感到暖和，是利用棉衣有效地阻止了人体产生的热向外散发，棉衣自身并不发热。据报道，法国准备生产的一种夹克，其衣料的纤维中添加了微胶囊，这种胶囊所含的物质在常温下呈液态，在温度降低时会结晶，人们穿上它，气温较高时感到凉爽，气温较低时倍感温暖，试说明这种夹克能调节温度的道理。答案：微胶囊中所含的物质能在温度降低时凝固放热，温度上升时熔化吸热，从而起到调节温度的作用。解析：胶囊在温度降低时会结晶，说明温度达到了凝固点并开始凝固，物质在凝固过程中会向外放热。气温较高时物质会熔化吸热。18．如图6甲所示，是“探究物质的熔化规律”的实验装置。实验时先将固体物质和温度计分别放入试管内，再放入大烧杯的水中，观察固体的熔化过程。图6（1）试管内物质在熔化过程中，某时刻温度如图乙所示，读数方法正确的是

（选填“A”“B”或“C”），某同学根据实验记录的数据描绘出该物质的温度随时间变化的图象（如图丙ABCDE），则可知该物质是

（选填“晶体”或“非晶体”）。（2）在该物质熔化过程中，如果将试管从烧杯中拿出来，该物质将停止熔化。将试管放回烧杯后，该物质又继续熔化。说明固体熔化时需要

（选填“吸收”或“放出”）热量。答案：（1）B晶体；（2）吸收。解析：（1）使用温度计测量液体的温度，读数时视线要和温度计内的液面相平，A是俯视会使读数偏大，C是仰视会使