第四节 物态变化中的能量交换
一、教学目标
1．知道熔化和熔化热、汽化和汽化热的概念。
2．会用熔化热和汽化热处理有关问题。
3．体会能的转化与守恒在物态变化中的应用。
二、教学重点与难点
本节的教学重点是使学生知道物态变化的过程有熔化、凝固、汽化、液化等过程，并且知道在物态变化的过程中有能量的交换。对熔化热和汽化热的解释以及运用是本节的难点。
三、教学方法与建议
阅读回忆法、分析比较法
四、学情分析
这一节的内容在初中的学习中给学生留下了深刻的印象。一方面，可以因此由学生进行主动学习，另一方面，也要注意防止部分学生的厌倦情绪。所以，本节课的授课方式可以是这样的：首先，由学生回忆本节课中有关物态和物态变化的知识，然后，提出让学生解释存在熔化热和汽化热的原因，学生无法回答，教师再进行讲解时，更容易激发学生学习的兴趣。
五、教学过程
（一）引入新课
和学生一起回忆复习初中学过的关于物态和物态变化之间的能量交换，如：从固体到液体叫做熔化，熔化的过程中要吸收热量等，引入对本节课的学习。
（二）进行新课
1、熔化热
首先，和学生一起得出熔化和凝固的概念。
（1）熔化：物质从固态变成液态的过程叫熔化；而从液态变成固态的过程叫凝固。
[问题] 为什么熔化会吸热？
学生回答后教师分析：
由于固体分子间的强大作用，固体分子只能在各自的平衡位置附近振动，对固体加热，在其熔解之前，获得的能量主要转化为分子的动能，使物体温度升高，当温度升高到一定程度，一部分分子的能量足以克服其他分子的束缚，从而可以在其他分子间移动，固体开始熔解。
（2）熔化热：某种晶体熔化过程中所需的能量(Q)与其质量(m)之比叫做这种晶体的熔化热。
①用λ表示晶体的熔化热，则λ=Q/m ，在国际单位中熔化热的单位是焦尔/千克（J/Kg）。
②一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等。
[问题] 为什么晶体有确定的熔点和熔化热，非晶体却没有？
学生思考回答后教师归纳：
晶体熔化过程中，当温度达到熔点时，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点。
非晶体没有空间点阵，熔化时不需要去破坏空间点阵，吸收的热量主要转化为分子的动能，不断吸热，温度就不断上升。
由于在不同温度下物质由固态变成液态时吸收的热量不同，而晶体有固定的熔点，因此有固定的熔化热，非晶体没有固定的熔点，也就没有固定的熔化热。
（3）熔化热的计算
熔化时吸收的热量：Q=λm
2、汽化热
首先，和学生一起得出汽化和液化的概念。
（1）汽化：物质从液态变成气态的过程叫汽化；而从气态变成液态的过程叫液化。
[问题] 液体汽化时，为何要吸热？
学生思考回答后教师归纳：
液体汽化时，液体分子离开液体表面成为气体分子，要克服其它液体分子的引力而做功，因此要吸收能量。
（2）汽化热：某种液体汽化成同温度的气体时所需要的能量（Q）与其质量(m)之比叫这种物质在这一温度下的汽化热。
用L表示汽化热，则L=Q/m ，在国际单位制中汽化热的单位是焦尔/千克（J/Kg）。
说明：
①液体的汽化热与液体的物质种类、液体的温度、外界压强均有关。
②一定质量的物质，在一定的温度和压强下，汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等。
3、典例探究
例 如果已知铜制量热器小筒的质量是150克，里面装着100克16℃的水，放入9克0℃的冰，冰完全熔化后水的温度是9℃，利用这些数据求冰的熔化热是多少？［铜的比热C铜=3.9×102J／（Kg．K）］
解析：9克0℃的冰熔化为0℃的水，再升高到9℃，总共吸收的热量
Q吸＝m冰λ＋m冰c水（9℃－0℃）
量热器中的水和量热器小筒从16℃降到9℃放出的热量
Q放=m水c水（16℃－9℃）＋m筒c铜（16℃－9℃）
因为Q吸=Q放，所以
m冰λ＋m冰c水（9℃－0℃）=（m水c水＋m筒c铜）（16℃－9℃）
统一单位后，把数值代入上式，可得
λ= 3.3×105焦／千克
答案：3.3×105焦／千克
说明：冰的熔化热很大，1千克0℃的冰熔化成0℃的水吸收的热量，相当于把1千克0℃的水升高到80℃需要的热量。冰的这一特点对自然界有重要的意义，它使得初冬时，一个寒冷的夜晚不会把江河湖泊全部封冻起来，气温也不会骤然下降；初春时，一个阳光灿烂的晴天不会使冰雪全部熔化，造成江河泛滥，气温也不会骤然升高。在日常生活中，人们利用冰熔化热大的 特点来冷藏食品、冰镇饮料等。
4、课堂训练
（1）对于晶体来说，在熔化过程中，外界供给晶体的能量，是用来破坏晶体的分子结构，增加分子间的能，所以温度______________。
（2）温度都是0oC水和冰混合时，以下说法正确的是 （ ）
A．冰将熔化成水 B．水将凝固成冰
C．如果水比冰多的话，冰熔化；如果冰比水多的话，水结冰
D．都不变，冰水共存
（3）质量相同，温度都是0oC的水和冰的内能相比较正确的是 （ ）
A．水的内能多，因为水凝结成冰时要放出热量，内能减少
B
．冰的内能多，因为冰的密度比水的小，水凝结成冰时，体积是增大的，分子的势能是增大的
C．它们的内能是相等的，因为它们的温度相等
D．无法比较，因为它们的体积不一样
（4）晶体在熔化过程中所吸收的热量，将主要用于 （ ）
A．增加分子的动能
B．增加分子的势能
C．既增加分子的动能，也增加分子的势能
D．既不增加分子的动能，也不增加分子的势能
（5）铜制量热器小筒的质量是m1=160克，装入m2=200克t1=20℃的水，向水里放进m3=30克t2=0℃的冰，冰完全熔化后水的温度是多少摄氏度？［铜的比热C铜=3.9×102J／（Kg．K）,冰的熔化热取λ=3.35×105 J/Kg］
（6）解释下面的现象：如图9.4-1所示，把一块冰放在支承物上，将两端各挂一个重物的铁丝搭在冰块上。过一段时间后可以看到，铁丝切进冰块，但是铁丝穿过冰块的地方并没有留下切口，冰仍然是完整的一块。铁丝为什么能切进冰块？铁丝穿过后上面的冰为什么又成了完整的一块？如果有条件，自己做一做这个实验．
解释：冰的熔点随压力的增大而减小，所以在铁丝处冰熔化，铁丝向下走，铁丝下去后，上部的水再凝结成冰，所以看不出痕迹，还是完整的一块。
（三）课堂总结
请学生完成对本节课所学内容的总结。
（四）课后作业
课本P49“问题与练习”第2、3、题书面作业。
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