第三節(jié) 熔化和凝固 —— 初中物理第一冊教案

第三節(jié) 熔化和凝固(2課時)
(一)教學目的
　　1.知道什么是熔化和凝固現(xiàn)象。
　　2.理解晶體的熔點和凝固點的物理意義。
　　3.知道晶體和非晶體的熔化、凝固的區(qū)別。
　　4.知道熔化吸熱、凝固放熱。
　　5.了解圖象在學習物理學中的作用。
(二)教具
　　學生實驗，三人一組。每組配備熔化實驗儀器、酒精燈、鐵架臺、石棉網(wǎng)、溫度計二支、海波、蠟、水、火柴、坐標紙。
(三)教學過程
一、新課引入
　　教師：我們在小學自然常識課中學習過物質存在的三種狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。但是物質的狀態(tài)不是一成不變的。當物體的溫度發(fā)生變化時，物質的狀態(tài)也往往發(fā)生改變，所以物質狀態(tài)的變化也屬于熱現(xiàn)象。
二、進行新課
　　1.熔化和凝固
　　教師提問：你見過哪些物質由固態(tài)變成液態(tài)的現(xiàn)象?
　　(學生回答)
　　春天來了，湖面上的冰化成水；固態(tài)的鐵、鋁等金屬塊在高溫下變成了液態(tài)等等，這些都是物質由固態(tài)變成液態(tài)的現(xiàn)象。
　　提問：你見過哪些物質由液態(tài)變成固態(tài)的現(xiàn)象?
　　(學生回答)
　　冬天到了，氣溫下降，湖面上的水結成冰；工廠的鑄造車間里，工人將鐵水澆在模子里，冷卻后，鐵水變成了固態(tài)的鑄件。
　　我們把物質由固態(tài)變成液態(tài)的過程叫熔化。物質由液態(tài)變成固態(tài)的過程叫做凝固。剛才我們提到的冰化成水是熔化，水結冰是凝固。鐵、鋁等金屬塊在高溫下變成液態(tài)是熔化，鐵水鑄成工件是凝固。
　　除此之外，蠟、松香、瀝青、玻璃等物質也能熔化和凝固。
2.學生實驗：觀察海波的熔化。
(1)講述實驗的做法
　　各組的熔化實驗儀器中放入了少量的晶體物質海波。
將攪拌器和溫度計的玻璃泡插入試管里的海波粉中，溫度計的玻璃泡不要接觸試管壁和底，要埋在海波粉中。
　　把試管放在大燒杯的水中，將燒杯放在鐵架臺的石棉網(wǎng)上，用酒精燈加熱。等水溫升至30℃以上時，用攪拌器不停地攪動，每隔半分鐘記錄一次海波的溫度，并觀察海波的狀態(tài)。最后根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)在坐標紙上畫出海波的溫度隨時間變化的圖線。
(2)注意事項
　　為了做好實驗，每組的三位同學要分工合作。一位同學攪動，一位同學讀數(shù)，并觀察海波的狀態(tài)，第三位同學記錄溫度和狀態(tài)。實驗中，攪動必須不停地進行，以保證海波受熱均勻。
(3)學生操作，等各組的熔化過程完成后繼續(xù)加熱，教學活動繼續(xù)進行。
3.海波的熔化曲線的分析
(教師選擇一個組的熔化曲線，請該組同學畫在黑板上)
　　教師：其他各組的曲線雖然不完全相同，但是大致形狀如圖所示。我們將這一曲線分為AB、BC和CD三段，請同學們結合實驗，回答下列問題。
　　（1)AB段。在這段曲線對應的一段時間內海波是什么狀態(tài)?溫度怎樣變化?(答：AB段所對應的時間內海波是固態(tài)，溫度升高)
　　(2)在曲線上的哪一點海波開始熔化?(答：B點)
　　(3)在BC段對應的時間內，海波的狀態(tài)如何?溫度是否變化?這段時間是否對海波加熱?(答：BC段所對應的時間內海波的狀態(tài)是固態(tài)和液態(tài)共存。海波的溫度保持在48℃左右不變。此時仍在繼續(xù)對海波加熱，即海波仍在吸熱)
　　(4)在CD段對應的時間內海波是什么狀態(tài)?溫度如何變化?(答：海波的狀態(tài)是液態(tài)，海波已經(jīng)熔化完畢，繼續(xù)加熱，海波的溫度升高)
4.熔點
　　教師：除了海波以外，其他晶體物質，如各種金屬、冰、固態(tài)酒精等，它們的熔化曲線都與海波的熔化曲線形狀相似，只是熔化時的溫度高低不同而已。這條熔化曲線反映了晶體物質熔化的一個重要特征--晶體的熔化是在一定的溫度下完成的，即晶體在熔化過程中，溫度保持不變。
　　晶體熔化時的溫度叫熔點。純海波的熔點是48 ℃。我們實驗用的海波不純，熔點低于48 ℃。
5.凝固曲線
　　教師：如果讓熔化了的海波冷卻，記下液態(tài)海波在冷卻凝固成晶體過程中的溫度隨時間變化情況，可得到凝固曲線近似下圖的形狀。請大家思考并回答：
　　(1)DE段。海波是____態(tài)，____熱(填"吸"或"放")，溫度______。
　　(2)EF段。海波的狀態(tài)是______，____熱，溫度______。
　　(3)FG段。海波的狀態(tài)是______，____熱，溫度______。
　　教師：晶體的凝固也是在一定的溫度下完成。晶體凝固時的溫度叫凝固點，晶體的凝固點和它的熔點相同。
6.學生練習
　　(1)讀物質的熔點表。請學生看課本上的熔點表。教師讀一種物質的熔點并加以解釋。
　　教師：鎢的熔點是3 140 ℃。鎢在熔化時溫度保持在3 140 ℃不變。
　　(學生模仿教師讀幾種物質的熔點并加以解釋)
　　(2)學生回答
　　①溫度是70 ℃的萘是____態(tài)。
　　②水在-5 ℃時是____態(tài)。
　�、坭F、銅、鋁在常溫下是____態(tài)。
　　④水銀在-30 ℃時是____態(tài)。
　　⑤酒精在-100 ℃時是____態(tài)。
　�、掊a在232 ℃時是____態(tài)。
　�、咧袊�北部的漠河冬季氣溫最低到-52.3℃，應選用水銀溫度計還是酒精溫度計?為什么?(應選用酒精溫度計。因為酒精的凝固點是-117 ℃，在-52.3
℃的情況下，酒精是液態(tài)的。水銀的凝固點是-39 ℃，在氣溫低于-39 ℃時，水銀的固態(tài)的。所以水銀溫度計在冬季的漠河無法工作。)
7.熔化吸熱和凝固放熱
　　教師：現(xiàn)在請大家結合熔化和凝固的實驗聽一段海波的自白，并回答問題。
　　“我叫海波，我的熔點和凝固點都是48 ℃。現(xiàn)在我的體溫恰好是48 ℃，請你們告訴我，我是應該熔化，還是應該凝固呢?只要你們說得對，我就照你們說的辦�！�
　　(學生討論并回答)
　　48
℃既是海波熔點也是它的凝固點。此時海波是熔化還是凝固，關鍵要看海波是吸熱還是放熱。固態(tài)海波在溫度到達熔點時，吸熱則熔化。液態(tài)海波在溫度到這一溫度時，放熱則凝固。所以熔化時吸熱，凝固時放熱。
8.學生實驗：非晶體的熔化和凝固
　　教師：物質除了晶體還有非晶體，松香、石蠟、玻璃等屬于非晶體。我們現(xiàn)在利用實驗研究石蠟的熔化和凝固。
　　我們所用的實驗裝置還是剛才用過的裝置，實驗步驟也完全相同。
(學生操作、實驗)
　　教師：請一個組把石蠟的熔化和凝固曲線畫在黑板上。
　　從石蠟的熔化和凝固曲線可知，非晶體的熔化和凝固跟晶體不同。非晶體沒有一定的熔點，也沒有一定的凝固點。石蠟熔化時吸熱，溫度不斷上升，固態(tài)石蠟由硬變軟，然后再變?yōu)橐簯B(tài)。凝固時放熱，石蠟由液態(tài)變?yōu)檎吵�，然后由軟變硬，形成固態(tài)。
三、歸納總結
　　1.物質由固態(tài)變成液態(tài)叫熔化。物質由液態(tài)變成固態(tài)叫凝固。
　　晶體和非晶體的熔化、凝固有明顯的區(qū)別：晶體的熔化和凝固是在一定的溫度下完成，這個溫度分別叫熔點和凝固點。而非晶體沒有一定的熔點和凝固點。但是不論晶體還是非晶體，熔化時都吸熱，凝固時都放熱。所以，晶體實現(xiàn)熔化的條件可概括為兩條：一是溫度到達熔點，二是吸熱。凝固的條件是溫度到達凝固點，同時要放熱。
　　2.通過以上的學習，請大家考慮以下兩個問題。
　　(1)冰水混合物的溫度為什么是0 ℃?(學生思考并回答)
　　冰水混合物中有冰又有水，冰和水的物態(tài)變化有兩種可能：其一是冰尚未熔化完畢，冰熔化時溫度保持在熔點不變。另一種可能是尚未凝固完畢，溫度也應保持在凝固不變。所以冰水混合處于熱平衡狀態(tài)，溫度為0
℃。
　　(2)人們常說"下雪不冷化雪冷"，這句話是什么道理?
　　(學生思考并回答)
　　雪在熔化時溫度保持在0 ℃不變，但是要吸熱。雪從空氣中吸熱，氣溫下降，所以化雪時更冷。
　　3.北方的冬季較冷，為了妥善地保存蔬菜，多在菜窖里放幾桶水，可以利用水結冰時放出熱，窖內溫度不致太低�，F(xiàn)在，人們研制出一種聚乙烯材料，在15 ℃～40
℃的范圍內熔化或凝固，而熔化或凝固時，溫度保持不變。所以，人們將這種材料制成顆粒狀，摻在水泥中制成儲熱地板或墻壁，天氣熱時顆粒熔化，天氣冷時又凝固成顆粒，能調節(jié)室內的溫度。
四、作業(yè)
　 1.完成課文后的練習。
　 2.習題3、4、5。
(四)說明
　
1.本節(jié)課文內容豐富，知識有一定的難度。教學重點應是熔點和凝固點及熔化吸熱和凝固放熱。建議安排好學生實驗，使學生充分認識晶體熔化和凝固時的特點，對圖像分析得細致、透徹，有利于學生加深認識、突出重點。
　
2.教學難點是晶體熔化或凝固時，雖然伴隨有熱的得失，但是溫度不變。受初中學生知識水平的限制，教師不必從理論上去講解，只要通過學生實驗，觀察現(xiàn)象，從事實出發(fā)，學生能記住這一事實即可。

　　3.突出重點、突破難點的有效方法是做好學生實驗。實驗應注意以下幾點：一是海波的純度盡可能高。二是對海波開始加熱時，不要用溫水，溫水會使試管內靠管壁的海波先熔化，而中央部分的海波的溫度還沒有達到48
℃。三是攪拌要及時、不停頓。由于海波是粉末狀，導熱性能差，只有不停攪拌才可望實驗成功。
　　4.熔化吸熱、凝固放熱的教學，采用海波自白這種擬人化的方法，頗具趣味性和啟發(fā)性，教師不妨一試。
　

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