第二节 熔化和凝固
【设计理念】
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。
【教学目标】
1.知识与技能
l 能区别物质的气态、液态和固体三种形态，能描述这三种物态的基本特征。
l 了解物质的固态和液态之间是可以转化的。
l 了解熔化、凝固的含义，了解晶体和非晶体的区别。
l 了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义。
2.过程与方法
l 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。
l 了解有没有固定的温度是区别晶体和非晶体的一种方法。
l 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。
3.情感态度与价值观
l 通过教学活动，激发学生对自然现象的关心，产生乐于探索自然现象的情感。
【重点难点】
1．让学生通过实验探究归纳出晶体与非晶体在熔化过程中的本质区别，进一步总结出不同物质熔化和凝固的规律。
2．让学生根据实验记录的数据在方格纸上描绘固体熔化图象，根据图象叙述晶体和非晶体的熔化和凝固的特点。
【教学仪器】
铁架台、酒精灯、石棉网、大烧杯、温水、大试管、粉末萘、石蜡、温度计、搅拌器、火柴。
【教学模式】实验探究模式
【教学课时】1课时
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【教学过程】
一、新课引入
教师讲述：我们在小学学习过物质存在的三种状态：固态、液态和气态。但是物质的状态不是一成不变的。
动画展示：铁矿石在高炉中熔化为铁水，从高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。
引导归纳：随着温度的变化，物质会在固、液、气三种状态之间变化。
联系生活：把水放入冰箱的冷冻室里，水就会变成冰；把冰加入饮料中，冰从它们那里吸收热量就变成了水。点燃的生日蜡烛的火焰旁边，固态的蜡不断地变成液态的蜡，一部分流下来的蜡滴很快又变成了固态的蜡。路桥施工人员把固态的沥青加热成液态，再把液态的沥青浇在路面上，很快又变成固态。
点明课题：科学上把物质从固态变成液态的过程叫熔化，如冰变水。从液态变成固态的过程叫凝固，如水结成冰。
动画展示：正在喷发的火山。（让学生用以上的结论分析火山喷发的现象）
引出问题：物质熔化和凝固需要什么条件？不同物质熔化和凝固的规律一样吗？
设计意图：新课程标准强调通过从自然、生活到物理的认识过程，激发学生的求知欲，让学生领略自然现象中的美妙与和谐，培养学生终身的探索兴趣。本课设计中用多媒体的方式引入大量的生活物理，从这些感性素材中概括出物理概念，有利于培养学生“初步的收集信息和处理信息”的能力，也有利于体现“从生活走向物理”的新课程理念。
二、进行新课
第一部分：探究固体熔化时温度的变化规律。
提出问题：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，这时温度可能也是不断上升的。
进行实验：
（1）四个同学为一组，选出一名同学作为组长，负责本组探究性学习，教师课前要对组长进行指导，交待实验中可能会遇到的一些问题和注意事项，确保实验能顺利进行。每一组分成两个小组，分别探究两种不同固体的熔化。
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（2）介绍实验装置，如图所示，强调酒精灯和温度计的用法。
（3）第1小组探究萘熔化时温度的变化规律，要求从68℃开始计时，实验员每隔1分钟报告一次温度值和物质状态，记录员把数据填入记录表，并在坐标纸上描出对应的点；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，实验员每隔1分钟报告一次温度值和物质状态，记录员把数据填入记录表，并在坐标纸上描出对应的点。
动画展示：如何用图象法分析所收集的数据。
分析论证：各小组将描在坐标纸上的点连成一条曲线。根据图象分析固体熔化时时温度的变化规律。
小组评估：回想实验过程，有没有可能在什么地方发生错误？进行论证的根据充分吗？实验结果可靠吗？
交流合作：与同学进行交流。你们的结果和别的小级的结果是不是相同？如果不同，怎样解释？
设计意图：固体的熔化和凝固是学生常见现象之一，选择这一内容让学生参与探究，目的是引导学生在学习物理知识的同时，体验科学探究的全过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度。有利于体现“注重科学探究，提倡学习方式多样化”的新课程理念。
第二部分：认识熔点和凝固点。
对比研究：分析两种不同固体的熔化曲线。
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得出结论：
（1）一类固体有确定的熔化温度叫晶体；如各种金属、冰、海波等。另一类固体没有确定的熔化温度叫非晶体；如松香、沥青、玻璃等。
（2）晶体熔化时的温度叫熔点；非晶体没有确定的熔点。
（3）晶体凝固时也有确定的温度，这个温度叫凝固点。同一种物质的凝固点和它的熔点相同。
知识扩展：让学生阅读小资料“几种晶体的熔点”，体会不同晶体熔点不同，认识熔点是晶体的一种特性。同时记住冰的熔点是0℃，钨的熔点最高。
设计意图：这是初中物理中第一次用图象的方法来表示物理过程，教师应通过班级讨论的方式，解释清楚曲线上每一个点的含义，让学生深刻地体验图象法是一种非常简洁、有效地表示物理过程的方法，为今后使用图象法学习物理打好基础。
第三部分：认识熔化吸热、凝固放热
归纳总结：晶体与非晶体熔化时都要吸收热量。
逆向思维：从冰吸热可熔化成水，水在一定的条件下可变成冰的道理，知道凝固是熔化的逆过程。让学生根据物质熔化的规律推理出物质凝固的规律：无论晶体还是非晶体，在凝固时都要放热；晶体凝固时放出热量，但温度不变，非晶体凝固时放出热量，温度降低。
联系生活：北方的冬季很冷，为了妥善地保存蔬菜，都在菜窖里放几桶水，可以利用水结冰时放出热，窖内温度不致太低，保护菜不被冻坏。
前沿科技：现在人们研制出一种聚乙烯材料，在15℃～40℃的范围内熔化或凝固，而熔化或凝固时，温度保持不变。把这种材料制成颗粒状，掺在水泥中制成储热地板或墙壁，天气热时颗粒熔化，天气冷时又凝固成颗粒，能调节室内的温度。
学以致用：请同学解释“下雪不冷化雪冷”这句俗语中包含的科学道理。
设计意图：
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新课程标准强调通过科学想像与科学推理方法的结合，发展学生的想像力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯。本部分从设计上启发学生应用逆向思维的方式学习，并紧密的联系前沿科技，使学生关心科学技术的新进展和新思想，了解自然界事物的相互联系，逐步树立科学的世界观。
（三）课堂小结
基本概念：
（1）熔化：物质由固态变成液态的过程。
（2）凝固：物质由液态变成固态的过程。
（3）晶体：有一定熔化温度的固体。
（4）熔点：晶体熔化时的温度。
（5）非晶体：没有一定熔化温度的固体。
（6）凝固点：晶体凝固时的温度。
基本规律：
（1）晶体熔化的条件：一是温度到达熔点，二是继续吸热。
（2）同种物质的熔点和凝固点相同，不同物质的熔点不同。
（3）熔化吸热、凝固放热。
基本技能：
（1）酒精灯、温度计的使用技能。
（2）组装垂直组合实验器材的技能。
基本方法：
利用实验数据绘制图象来分析问题的方法
（四）板书设计
熔化和凝固
一、熔化和凝固的概念：
1．熔化：物质由固态变成液态的过程。
2．凝固：物质由液态变成固态的过程。
二、探究固体熔化时温度的变化规律：
1．萘在熔化的过程中继续吸收热量，温度保持不变。
2．松香在熔化过程中继续吸收热量，温度逐渐上升。
3．认识固体熔化曲线。
4．任何物质熔化都要吸收热量，凝固都要放出热量
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（五）作业设计
1．如图所示，为某种晶体熔化过程的图象。由图可知，该晶体的熔点为________，熔化过程用了________min，该晶体可能是________。
2．有两个同学研究海波和石蜡熔化时温度的变化规律，记录的数据如下表：
他们在实验中观察到，海波第5 min开始熔化，第11min熔化完毕；石蜡第2min开始变软，第12min全部熔化完毕。
加热时间/min
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12
14
海波的温度/℃
40
42
44
46
48
48
48
48
48
48
48
53
56
59
石蜡的温度/℃
40
41
42
44
46
47
48
49
51
52
54
56
59
63
请你对以上实验数据进行分析后完成下面各题：
（1）海波熔化时温度的变化规律是_______________________；
（2）石蜡熔化时温度的变化规律是_______________________。
参考答案：
7
1．0℃；2．（1）海波熔化时温度保持不变；（2）石蜡熔化时温度不断上升；3．冰。
7
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