升华和凝华（教学设计）

3.4升华和凝华（教学设计）年级八年级授课时间10.16课题3.4升华和凝华教学目标1.通过观察碘的升华与凝固实验，了解物质的固态和气态之间是可以直接转化的。2.知道升华要吸热，凝华要放热。3.能用升华和凝华的知识，解释生活中的现象。4.通过水循环过程中水的三态变化，培养关心环境和节约用水的意识。教材分析学情分析1.学生的知识基础：学生已学过液气，固液之间的转换，具备一定的实验探究能力和热学基础。学生在生活经验积累过程中，对升华和凝华现象具有一定的感性认识。2.学生的认知特点：学生对升华和凝华现象有所了解，但缺乏系统的归纳和整理，加之视觉习惯的影响，使学生对生活中的一些升华和凝华现象的理解存在偏差甚至错误。教学重点碘的升华与凝固实验。教学难点综合运用物态变化知识分析物态变化现象产生的原因（如干冰周围“白气”的形成原因）。教学器材铁架台、烧瓶、酒精灯、细线、碘。多媒体ppt，包含视频：《碘的升华和凝华》、《霜、雪、雾凇、冰花等自然现象》、《干冰》、《水循环》等。教学过程教师活动学生活动导入新课【提问】（1）如图所示，封闭的玻璃容器中有少量碘颗粒，先向容器浇热水，容器中有什么变化?然后向容器浇凉水，容器中又有什么变化?观察碘的物态变化雾凇（2）雾凇与桂林山水、长江三峡、云南石林并称为中国四大奇观。雾凇是严冬时节经常出现在东北地区的自然现象，它既不是冰也不是雪，它是怎样形成的呢？观察实验现象及图片，思考问题，进入情境。学习新课一、升华和凝华1.升华和凝华（1）观察碘的升华和凝华【实验】如题图所示，封闭的玻璃容器中有少量碘颗粒，先向容器浇热水，观察容器中有什么变化?然后向容器浇凉水，容器中又有什么变化?【实验现象】由实验可以看到，固态的碘受热后，容器内充满了紫色的碘蒸气；碘蒸气遇冷后变成了固态的碘。【实验结论】碘可以由固态直接变成气态，也可以由气态直接变成固态。（2）升华与凝华的概念物理学中将物质从固态直接变成气态的过程叫作升华；从气态直接变成固态的过程叫作凝华。【视频演示】——《碘的升华和凝华》2.升华和凝华现象（1）升华现象①橱柜里的樟脑球过一段时间后变小了，最后不见了。②冬天，挂在外面的湿衣服上结的冰没有熔化，过段时间衣服也晾干了。（2）凝华现象①霜的形成霜是指贴近地面的空气受地面辐射冷却的影响而降温到霜点以下，在地面或物体上凝华而成的白色冰晶。通常出现在秋季至春季时间段。②“雾凇”的形成雾凇，俗称冰花、树挂等，是低温时空气中水汽直接凝华，或过冷雾滴直接冻结在物体上的乳白色冰晶沉积物，是非常难得的自然奇观，表现为白色不透明的粒状结构沉积物。③冰花的形成冰花是指空气中水蒸气遇冷凝华成的小冰晶。水蒸气在平滑表面凝结成冰片，似无数花朵镶嵌而成，故称冰花。④雪的形成大气中的水蒸汽直接凝华或水滴直接凝固而成，就是雪。也可说是云中的温度过低，小水滴结成冰晶，落到地面仍然是雪花时，就是下雪了。播放视频——《霜、雾凇、冰花、雪的形成》3.升华吸热凝华放热（1）干冰的升华吸热①干冰是在一个大气压下，以-78.5℃存在的固体二氧化碳（CO2），在常温下可以直接变成二氧化碳气体。②特点：容易升华，有吸热致冷作用。③干冰的应用冷藏食物：干冰冷却的温度比冰低的多，利用干冰可以产生-78℃的低温。由于“干冰”会直接升华为温度很低的、干燥的二氧化碳气体，因此它的冷藏效果好，有利于食物的贮存。（2）凝华放热①凝华是升华的逆过程，所以凝华过程放热。②分析实验在观察碘的物态变化实验中，先向容器浇热水，可看到固态的碘受热后，容器内充满了紫色的碘蒸气；然后向容器浇凉水，碘蒸气遇冷后变成了固态的碘。实验表明：碘蒸气凝华时要放出热量。③凝华放热的实例俗语说：霜前冷、雪后寒。霜就是由于水蒸气凝华形成的。当气温低于0℃时，水蒸气才会凝华，所以下霜前气温低，即霜前冷；下雪后，雪熔化或升华会从周围吸收大量的热，所以雪后寒。【例题1】炎热的夏天，将冰冻的杨梅放在室内很快就会在杨梅表面出现一层白色的霜，这一过程所涉及的物态变化是（）A．凝华 B．升华 C．汽化 D．凝固【答案】A.【解析】刚取出的杨梅温度很低，空气中的水蒸气遇到冷的杨梅直接变为固态小冰晶，故该过程的物态变化为凝华。故选A。【例题2】碘是人体必需的微量元素之一。碘的熔点为113.7℃，固态碘是_______（选填“晶体”或“非晶体”）。如图所示，在试管中放入少量的碘，将试管放入热水中，固态碘会_______（选填“吸收”或“放出”）热量，迅速_______（填物态变化名称）为碘蒸气。【答案】晶体，吸收，升华.【解析】固态碘有固定熔点，是晶体。固态碘变成气态的碘蒸气，是升华现象，需要吸热。【例题3】喜欢动手实验的小明，把干冰放入小瓶中，在瓶口套上气球（如图甲），过了一会儿发现气球鼓起来了，同时在瓶子底部的外壁上出现了白霜（如图乙）。这是由于瓶中干冰______（吸收/放出）热量发生_____（填物态变化名称）变成气态，瓶外水_____填物态变化名称）形成霜。【答案】吸热，升华，凝华.【解析】由于瓶子内的干冰升华成气态的二氧化碳，所以气球会鼓起来；干冰升华过程中需要吸收热量，使瓶子底部温度降低，空气中的水蒸气遇冷直接凝华变成小冰晶附着在瓶子外壁，形成霜。观察分析实验现象、观看视频。建立升华、凝华的概念。列举生活中的升华、凝华现象，并分析形成的原因。通过分析干冰的升华过程，知道升华吸热、凝华放热。做例题1，知道升华与凝华现象。做例题2，知道升华现象及吸放热情况。做例题3，分析升华与凝华实验现象，知道吸、放热情况。学习新课二、水循环【想想议议】水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。给图填字，说明它们三者之间转化过程的名称以及吸热、放热的关系。1.水循环是通过物态变化实现的水是人类生存环境的重要组成部分。通过水的三态变化，地球上的水在不停地循环。水循环造就了雪山和湖泊。2.云、雨、冰雹及雪花的形成（1）云与雨的形成阳光晒暖的海洋，海水吸热蒸发成为水蒸气上升到空中；当水蒸气上升到高空以后，与冷空气接触，水蒸气便液化成为小水滴，大量的小水滴悬浮在高空中，就形成了云；小水滴相互聚集，就会凝结成大水滴下降成雨。（2）冰雹与雪花的形成如果在高空遇到更加更加寒冷的气流，小水滴就会凝固成小冰珠，最后有可能形成冰雹降落到地面；冬天，水蒸气在寒冷的高空急剧降温，从而凝华成微小的冰晶，这些冰晶聚集起来就变成雪花飘落大地。这些天空的降水落到地面，一部分直接变为小溪，另一部分渗入地下，涌出地表后变成股股清泉，许多小溪汇合，形成江河，又注入大海。播放视频——《自然界中的水循环》【例题4】如图所示的是水循环示意图，在太阳辐射、地球引力等作用下，地球上各种形态的水不断进行周而复始的运动。图中①处发生的物态变化伴随着______（选填“吸热”或“放热”）；图中②处水蒸气有的________（填物态变化）形成小水滴，有的形成小冰晶，形成千姿百态的云；图中③处温度较高时，冰晶会______（填物态变化）变成水滴，与空中的小水滴一起形成雨。【答案】吸热，液化，熔化。【解析】①处海洋中的液态的水变成气态的水蒸气，是汽化现象，需要吸热。图中②处水蒸气凝结成小水滴，是气态变成液态，是液化现象。图中③处温度较高时，固态的冰晶变成液态的水滴，是熔化现象。完成图中填空内容。阅读课本第79～80页，了解水循环与三态变化的关系，分析云、雨、冰雹及雪花的形成原因。做例题4，根据水循环示意图，写出有关的物态变化过程及吸放热情况。学习新课三、水资源1.地球上的水资源地球表面的70%以上是海洋。虽然地球表面大部分被水覆盖，但是其中海水约占97%，江河湖泊、土壤、岩层和冰川中的淡水仅占约3%，而能够供人类直接利用的淡水资源更是仅占淡水资源的0.3%。水资源与人类的关系非常密切，是维持人类生活的源泉。2.水资源危机随着社会的发展，技术的进步，人类对水的依赖程度越来越大。除了日常的生活用水以外，工业生产也必须用水。在纺织、印染、造纸、炼钢等各个工业领域都需要大量的水资源，农业灌溉更需要大量的水资源。此外，城市的消防、绿化、公共场所的清洁卫生都少不了水。随着人口的膨胀和经济的增长，水资源已经出现了严重的危机。人们不仅直接消耗了大量水资源，在生产和生活中还造成了水的污染，进一步加剧了水资源危机，这已经敲响了人类生存的警钟。3.节约用水【提问】水资源缺乏是当今世界的一大危机，我们应如何合理地节约用水？【分析】因此，我们不仅需要改进节水技术、优化用水系统的运行，更需要每个人提高节水意识、养成良好的用水习惯，共同保卫我们的蓝色家园。【例题5】水是生命的乳汁、经济的命脉，是自然界奉献给人类的宝贵资源。下列关于地球上的水循环和水资源认知正确的是（）A．水循环的过程伴随着水的物态变化过程B．水循环按照固态→液态→气态的固定顺序循环进行C．地球上的淡水大约占地球总水量的3%，淡水资源丰富D．大量开采地下水，对环境不会造成损害，可以解决部分地区饮水问题【答案】A。【解析】A．水循环的过程伴随着水的物态变化过程，包括熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华等物态变化，故A正确；B．水循环在海洋、陆地和天空等不同领域以固态、液态或气态形式存在。但不是按照固态→液态→气态的固定顺序循环进行，故B错误；C．目前人类利用的淡水资源，主要是江河湖泊水和浅层地下水，仅占全球淡水总量的0.3%，故C错误；D．大量开采地下水，可以解决部分地区饮水问题，但对环境会造成损害，故D错误。故选A。阅读课本第80页，《水资源》，了解地球上的水资源分布情况。知道地球上水危机产生的原因。知道一些合理节约用水的方法。做例题5，了解水循环和谁资源问题。课堂练习课堂练习1.下列现象发生的过程中，属于升华吸收热量的是（）A．春天，冰雪融化汇成溪流 B．夏天，从冰箱里面拿出来的饮料罐“出汗”C．秋天，清晨的雾在太阳出来后散去 D．冬天，室外冰冻的衣服也会干【答案】D。【解析】A．春天，冰雪融化汇成溪流；是熔化现象，吸收热量。B．夏天，从冰箱里面拿出来的饮料罐“出汗”，是空气中的水蒸气遇冷液化成的小水珠，是液化现象，放出热量。C．秋天，清晨的雾在太阳出来后散去，是汽化现象，吸收热量。D．冬天，室外冰冻的衣服也会干，是升华现象，吸热。故选D.2．冬天的早晨，在有人居住的室内窗户上往往会出现冰花，下面说法正确的是（）A.出现在窗户的内侧，由大量水蒸气凝华而成B.出现在窗户的内侧，由水凝华而成C.出现在窗的外侧，由大量水蒸气凝华而成D.出现在窗户外侧，由水凝华而成【答案】A.【解析】“冰花”是室内空气中的水蒸气遇到比较冷的窗玻璃，由气态直接变为固态的小冰晶，附着在窗玻璃内侧。选项A正确。故选A。3．北京冬奥会开幕式上二十四节气倒计时惊艳全场。“二十四节气”是中华智慧的结晶，下列有关节气的谚语说法正确的是（）A．图甲，“雨水有雨，一年多雨”——雨的形成是液化现象，需要吸热B．图乙，“白露秋分夜，一夜凉一夜”——露的形成是汽化现象，需要放热C．图丙，“霜降有霜，米谷满仓”——霜的形成是凝华现象，需要放热D．图丁，“大雪晴天，立春雪多”——雪的形成是凝固现象，需要放热【答案】C.【详解】A．雨主要是云层中的水蒸气液化形成，需要放热，故A错误；B．露是空气中的水蒸气遇冷液化形成的，需要放热，故B错误；C．霜是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的冰晶，需要放热，故C正确；D．雪是云层中的水蒸气遇冷凝华形成的冰晶，需要放热，故D错误。故选C。4．地球上，水的三种状态在不断地相互转化。如图所示为地球上的水循环示意图，下列描述中正确的是（）A．海洋、陆地上的水蒸发变成水蒸气B．水蒸气在高空遇冷吸收热量形成雨、雪，落回海洋、陆地C．地球上的淡水资源丰富，取之不尽D．人类活动会消耗水资源，但不会造成水污染【答案】A【详解】A．根据示意图可知，海洋、陆地上的水蒸发变成水蒸气，故A正确；B．根据题意可知，水蒸气在高空遇冷放出热量形成雨、雪，落回海洋、陆地，故B错误；C．地球上的淡水资源是有限的，故C错误；D．人类活动会消耗水资源，同时会造成水污染，故D错误。故选A。5．冬天下大雪时，小华看到护路工人往路面撒上大量的盐，他了解到道路结冰会对行车安全造成危害，撒盐可以使路面的冰雪熔化。小华不禁产生了疑问，在相同的气温下，为什么撒了盐后的冰就会熔化呢？（1）小华回家后进行了探究，他从冰箱里取出一些冰块，分别放入甲乙两个相同的易拉罐中，并在乙罐中加入适量的盐，用筷子搅拌一段时间（如图1）。当两罐内出现水时，用温度计分别测出罐内混合物的温度（示数如图2），对比甲罐温度小华得出相同的气温下撒了盐后的冰会熔化的原因是____________________；（2）小华还发现，一只罐外壁出现了白霜，而另一只外壁出现的是小水珠，出现白霜的是_____（选填“甲”或“乙”）罐，是因为空气中的________发生了_______（填物态变化）。【答案】盐降低了冰的熔点；乙，水蒸气，凝华。【详解】（1）通常情况下，冰水混合物的温度为0℃，因此甲罐中的温度为0℃，由图2可知，温度计的分度值为1℃，甲温度计的示数为0℃，乙温度计的示数为零下6℃，因此乙罐中混合物的温度为零下6℃；对比甲罐温度小华得出相同的气温下撒了盐后的冰会熔化的原因是盐降低了冰的熔点。（2）甲罐内混合物的温度为0℃，0℃时水能以液态存在，罐外壁出现的液态小水珠是空气中的水蒸气遇冷液化而成的，而乙罐中混合物的温度低于0℃，此温度下水只能以气态或固态存在，罐外壁出现的固态白霜是空气中的水蒸气遇冷凝华而成的，因此出现白霜的是乙罐。6．为了验证装在试管里的固态碘受热升华，甲同学直接将试管放在酒精灯火焰上，如图甲所示；乙同学将试管浸入热水槽中，如图乙所示，两试管都会出现碘蒸气。（已知：碘的熔点是113.5℃、沸点是184℃；水的沸点是100℃，酒精灯火焰外焰温度约为800℃。）（1）在图甲中，酒精灯火焰的温度______碘的熔点、沸点的温度，出现的碘蒸气可能是碘________后，再_______形