【名师备课】人教版八上物理3.4《升华和凝华》教学设计

《升华和凝华》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．知道升华和凝华的概念，知道升华要吸热，凝华要放热。?
2．知道生活中的升华和凝华现象。?
（二）过程与方法
1．通过观察升华和凝华的实验现象，提升观察能力。通过分组讨论问题，解释现象，培养学生语言的表达能力。
2．通过识别生活中常见的物态变化现象，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
（三）情感态度和价值观
1．通过教学活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲，使学生乐于了解日常生活中的物理道理。
2．通过教学活动，激发学生对自然现象的关心，乐于探索未知事物的情感。
二、教学重难点
升华和凝华现象是学生学习中容易忽略的两种 ( http: / / www.21cnjy.com )物态变化，尽管升华和凝华现象并不罕见，但不易被学生注意，他们总认为固态和气态之间的变化必须经过液态阶段。因此教学过程中要切实帮助学生澄清模糊的认识，可以在实际教学中把学生对课本知识的掌握过程变成学生自主学习和活动的过程，通过对已学知识的归纳和总结，提高学生梳理知识的能力，巩固所学的知识。同时让同学们自觉产生固态与气态之间是否会转变的疑问，从而提高学生学习物理的兴趣和求知的欲望。
教学重点：升华和凝华的概念，知道升华要吸热，凝华要放热。
教学难点：用升华吸热、凝华放热来解释自然界和生活中的一些现象。
三、教学策略
升华和凝华是物态变化中的一组现象，与前面学 ( http: / / www.21cnjy.com )习的四种现象一起构成完整的物态变化体系。尽管升华和凝华现象生活中并不难见到，但不易被学生注意。而且气体不易看见，难以直接观察到。本节课的设计与教学力求从生活和实验出发，利用学生的感性认识和直接经验，辅以多媒体课件呈现一些不太常见的现象，为学生创设了多种多样的情境，实验激趣，问题驱动，充分让学生观察、实践、思考、动口，学生的学习积极性被充分调动，思维活跃，气氛热烈，回答问题精彩，学生学得轻松愉快，不同程度的学生都得到了提高。
四、教学资源准备
多媒体课件、樟脑丸、松树枝、碘、热水、冷水、酒精灯、碘锤、烧杯等。
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） 导入：据报道，在新疆罗布泊沙漠曾发生了一件 ( http: / / www.21cnjy.com )怪事：当时气温约-15℃，沙丘上覆盖着约5cm～10cm厚的积雪，然而过了约20min，雪不见了，而脚下却是干爽的沙地。这一现象令在场的科学考察队员瞠目结舌。对于这个现象，你认为雪发生了怎样的状态变化？演示：把樟脑丸碾成粉末后放入烧瓶中，用酒精灯微微加热一段时间后停止加热，过一会儿，放入烧瓶内的松枝上出现了洁白的“人造雪景”。提醒学生注意实验过程中有没有液态物质出现。引导学生分析实验观察结果、讨论总结得出：固态的樟脑粉末经加热后能直接变成气态的樟脑蒸气；气态的樟脑蒸气又冷却直接变成固态的樟脑粉末。思考讨论：物质能否由固态直接转化为气态或由气态直接转化为固态？ 学生阅读并有根据地回答：从 ( http: / / www.21cnjy.com )当时的气温很低，以及干爽的沙地可以判断雪不可能熔化。只能是直接变成水蒸气跑掉了。即雪由固态没有经过液态直接变成了气态。 学生观察并回答：樟脑状态发生变化的过程中，没有液态物质出现。 充分利用学生的好奇心，求知欲望和探索欲望，大大的激发了学生的学习兴趣，同时体现从生活到物理的课程理念。
新课教学（30分钟） 一、升华和凝华让学生进 ( http: / / www.21cnjy.com )行分组实验：将碘锤放入热水中，观察现象；将碘锤从热水中拿出，再放入冷水中，观察现象。回答下列问题：放入热水前：碘是什么状态 放入热水后：观察到的什么现象？说明碘变成什么状态？放入冷水后：观察到什么现象？说明碘变成什么状态？实验过程中有没有液态物质出现？进一步讲解：碘的熔点是113.7℃，实验用的热水温度约60℃，将碘锤放入热水中，碘达不到熔点也不会熔化。师生归纳总结：物质由固态直接变成气态的过程叫升华。物质由气态直接变成固态的过程叫凝华。思考：1．对烧瓶内的冰加热，观察到冰先化成了水，后水变干了，这个过程中，冰是否发生了升华？你对升华和凝华定义中的“直接”两字是怎样理解的？2．如果不将碘锤放入热水中，碘能升华吗？这说明什么？学生讨论并归纳总结：升华过程需要吸热；凝华过程需要放热。升华和凝华是互逆过程。活动体验：碘与指纹破案在侦破案件时，公安人员常常需要从案件现 ( http: / / www.21cnjy.com )场提取指纹。下面请大家模仿做一个实验，提取自己的指纹。先在一张白纸上按下自己的指纹（现在看不到），放置一旁备用。然后在烧杯内放少许碘颗粒，再用玻璃片盖住烧杯口，用酒精灯对烧杯微微加热，待烧杯中出现紫色气体时，将玻璃片拿去，用按有指纹的白纸靠近烧杯口并不断来回移动，注意观察白纸上有没有指纹显现出来。要求学生课后通过查找资料，解释提取指纹的道理。体验升华吸热，教师演示：1．将一个棉布袋套在二氧化碳灭火器的口部，手按灭火器的手柄，过一会儿，棉布袋内会有干冰出现，将干冰迅速放入保温桶内保存。2．在烧杯中放一小块干冰，仔细观察，发现什么现象？用手接触烧杯底部，有什么感觉？说明什么问题？3．在烧杯中放入适量温水，然后放入 ( http: / / www.21cnjy.com )一小块干冰，此时观察到水像重新沸腾一样：水中有大量气泡，同时水面上有大量“雾气”。水中的气泡是就是固态干冰升华变成的二氧化碳气体。4．在烧杯中放少量温水，然后放入一 ( http: / / www.21cnjy.com )大块干冰，此时烧杯内水的状态变化情况是由液态变为固态，同时烧杯内壁会出现“霜花”。这是因为干冰升华时吸热，使水快速凝固成冰，同时空气中的水蒸气遇到温度极低的烧杯壁会凝华成霜。思考：寒冷的冬天，在窗玻璃上为什么会有冰花？启发学生回答：（1）冰花的形成属于什么物态变 ( http: / / www.21cnjy.com )化？（2）冰花是什么物质凝华而成？（3）冰花是附在房间玻璃的内表面还是外表面？（4）为什么冰花只形成在房间玻璃的内表面？难道屋外没有水蒸气吗？让学生举出日常生活或自然现象中有关升华和凝华的现象，师生、生生共同交流，统一看法。比如：用久的电灯泡灯丝会变 ( http: / / www.21cnjy.com )细，玻璃泡会显得黑，这是因为钨丝受热升华形成的钨蒸气，使体积减小，钨蒸气又在灯泡壁上凝华成极薄的一层固态钨；冬夜，室内的水蒸气常在窗玻璃内壁上凝华成冰晶；从冰箱里拿出来的冰棍结成了一层“霜”；冬天，冰冻的衣服（结了冰）变干（温度低于0℃，冰不能熔化，消失的本质是冰逐渐升华为水蒸气了）；冬天，0℃或以下（未达到熔点）雪人仍逐渐变小；衣箱中的樟脑丸变小；用干冰制造舞台上的白雾、用干冰进行人工降雨、食品保鲜等。多媒体展示：用干冰人工降雨的过程。思考：用干冰人工降雨的过程中包含哪些物态变化过程？让学生解释人工降雨，教师作出评价并统一观点，这里干冰到雨经历了三个物态变化的过程，一是干冰的升华降温；二是水蒸气遇冷凝华成小冰晶；三是小冰晶下落遇到热的气流熔化成小水珠，小水珠越结越大，小水珠的重力大于上升气流产生的浮力时，水珠下落到地面就形成雨。 学生进行实验，并通过观察回答：放入热水 ( http: / / www.21cnjy.com )前：碘是黑色固体。放入热水后，碘锤内有紫色蒸气产生，说明碘变成气体。放入冷水后紫色蒸气慢慢消失，同时观察到碘锤内壁有黑色颗粒产生，说明碘由气态变成了固态。实验过程中没有液态物质出现。 学生通过交流回答：不是升华。冰是先熔化后汽化。“直接”就是物质由固态变成气态，或由气态变成固态时，不经过液态。 学生进行实验。 学生观察、思考并回答：发现干冰逐渐变小 ( http: / / www.21cnjy.com )，并且没有液体产生，说明干冰直接从固态变成了气态，也就是说干冰发生了升华。此时，用手接触烧杯底部，感觉烧杯底部变冷，说明升华的过程需要吸热。 学生讨论、回答：（1）冰花的形成属于凝华。（2）冰 ( http: / / www.21cnjy.com )花是什么水蒸气凝华而成？（3）冰花是附在房间玻璃的内表面。（4）凝华发生的条件是要放出热量，房间内的水蒸气由于温度较高，接触到温度较低的玻璃后，放出热量凝华为冰花；而屋外的水蒸气由于温度低无法放热，故冰花形成在房间玻璃的内表面。 升华和凝华是常见的自然现象，但却不易被学 ( http: / / www.21cnjy.com )生注意。特别是一些常见的升华和凝华现象都进行得较为缓慢，再加上变化前后的气体看不到、摸不着，学生几乎没有感性认识。用“碘锤”来做升华实验，现象明显且简便易行、安全卫生，是观察升华、凝华现象的一个重要“窗口”。 学以致用，增强进一步学习物理的美好情感。 通过识别生活中常见的物态变化现象，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。 通过观察升华和凝华的现象，提升观察能力。通过讨论问题，解释现象，培养学生语言表达能力。 让学生了解物理知识的应用价值，体现从物理到社会的教学理念。
二、水循环学生阅读：STS“水循环 ( http: / / www.21cnjy.com )”要求：（1）能够用水的三态变化解释自然界的一些水的循环现象，总结水的三态循环规律。（2）完成课本水的三态联系填空。（3）思考问题：水为何珍贵？水能为人类做些什么？破坏水资源会给人类带来哪些危害？我们应该怎么办？（4）对自己家里的用水进行调查，如每天用水情况（估计），洗衣用多少水，洗澡用多少水，抽水马桶用多少水等等，准备采取哪些措施节约用水？预测在实施过程中会有哪些困难，如何克服？如果完成实施后每月能够节约多少水？可以写成简单的调查报告。 学生阅读，并提出自己的见解。 从具体实例总结出一般性的规律，体现从特殊到一般的认识规律。 在同学们的学习中，形成对这部分知识的了解。对水资源的保护、开发和利用，形成自己独特的见解，从而在实际生活中养成节约用水的良好习惯。
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。

《升华和凝华》同步试题
江苏丰县初级中学　戴松方
一、选择题
1．（2014年赤峰中考题）在寒冷的冬天，以下实例中，属于升华的是（　　）
A．树枝上形成的“雾凇”
B．人在室外呼出的“白气”
C．堆起的雪人逐渐变小
D．雪花在脸上变成水
答案：C
解析：树枝上形成的“雾凇”，是水蒸气由 ( http: / / www.21cnjy.com )气态直接变为固态，是凝华现象；人在室外呼出的“白气”，是水蒸气遇冷液化成的小水珠，是一种液化现象；堆起的雪人逐渐变小，是雪由固态直接变为气态，是升华现象；雪花在脸上变成水，是雪由固态变成液态，是熔化现象。
2．下列物态变化现象，说法正确的是（　　）
A．冬天，树木及地面上结霜是凝固现象
B．雾的形成是汽化现象
C．冬天，晾在室外结成冰的衣服会直接变干，是蒸发现象
D．冬天，晾在室外结成冰的衣服会直接变干，是升华现象
答案：D
解析：空气里含有大量的水蒸气， ( http: / / www.21cnjy.com )水蒸气遇到温度较低的树木、地面就会直接变成小冰粒。所以霜的形成是凝华现象。雾是小水珠，是空气里的水蒸气遇冷变成的，所以，雾的形成是液化现象。结成冰的衣服会直接变干，意思是衣服里的冰没有熔化成水，而是直接变成水蒸气跑掉了，所以是升华现象。
3．利用干冰（固态二氧化碳）使运输中的食品降温，防止食品腐烂变质，这是应用了（　　）
A．干冰熔化吸热
B．干冰升华吸热
C．干冰液化放热
D．干冰凝华放热
答案：B
解析：固态二氧化碳之所以叫干冰，是因为 ( http: / / www.21cnjy.com )这种物质形态像冰，但它不会像冰那样熔化变成水弄湿周围的物体，而是直接变成气态的二氧化碳跑掉。所以干冰是容易升华的物质。在干冰升华时，会大量吸热，使周围物体的温度降低。这种作用使干冰用途广泛，如防止食品变质，人工降雨，制造舞台上的烟雾等。
4．（2014年长春中考题）初冬的早晨，树枝上往往挂满了霜花，这一现象发生的物态变化属于（　　）
A．液化　　B．凝华　　C．熔化　　D．升华
答案：B
解析：霜是由空气中的水蒸气遇冷变成的小冰晶，属于凝华现象。
5．下列物态变化中属于升华的是（　　）
A．洒在地上的水很快干了
B．江面上大雾的形成
C．水在慢慢地结冰
D．灯泡用了一段时间之后，灯丝变细
答案：D
解析：洒在地上的水由液态变为气态，是汽化现 ( http: / / www.21cnjy.com )象，不是升华，故A错误；空气中的水蒸气遇冷液化变成小水珠悬浮在空中形成江面上的大雾，是液化现象，不是升华，故B错误；液态的水放热慢慢变为固态的冰是凝固现象，不是升华，故C错误；灯丝发光，温度升高，灯丝由固态直接变为气态而升华，从而使灯丝变细，是升华现象，故D正确。
6．舞台上经常用喷撒干冰的方法制造白雾，渲染气氛，这其中发生的物态变化是（　　）
A．干冰升华，再液化
B．干冰升华，空气中水蒸气液化
C．干冰汽化，空气中水蒸气液化
D．干冰液化，空气中水蒸气液化
答案：B
解析：干冰升华后以气体二氧化 ( http: / / www.21cnjy.com )碳的形式弥散到空气中，不会再液化，所以该选项不正确。干冰升华吸收热量使空气的温度迅速降低，空气中的水蒸气遇冷液化，所以该选项正确。干冰从固态变成气态属于升华现象，不是汽化现象，所以该选项不正确。干冰从固态变成气态属于升华现象，不是液化现象，所以该选项不正确。
7．寒冷的冬天，在窗玻璃上常会出现“窗花”，下列说法中正确的是（　　）
A．窗花在玻璃的内表面，是升华现象
B．窗花在玻璃的内表面，是凝华现象
C．窗花在玻璃的外表面，是升华现象
D．窗花在玻璃的外表面，是凝华现象
答案：B
解析：冬天室内温度高于室外温度，室内空 ( http: / / www.21cnjy.com )气中的水蒸气遇到较冷的玻璃时会发生凝华现象变成冰花，冰花出现在玻璃的内表面。相反，玻璃不会比室外空气中的水蒸气温度更低，因此室外空气中的水蒸气不会遇冷凝华。
8．如图1，在一个标准大气压下，小明将 ( http: / / www.21cnjy.com )冰块放入空易拉罐中并加入适量的盐，用筷子搅拌大约半分钟，测得易拉罐中冰与盐水混合物的温度低于0℃，实验时易拉罐的底部有白霜生成。对于这一实验和现象的分析，正确的是（　　）
图1
A．盐使冰的熔点低于0℃，白霜的生成是凝华现象
B．盐使冰的熔点高于0℃，白霜的生成是凝华现象
C．盐使冰的熔点低于0℃，白霜的生成是凝固现象
D．盐使冰的熔点高于0℃，白霜的生成是凝固现象
答案：A
解析：由冰与盐水混合物的温度低于0℃，说明混合物的熔点比冰的熔点低。白霜是空气中的水蒸气遇到温度较低的易拉罐底部直接凝华成的小冰晶。
9．针对旱情，气象部门进行了“人工增雨” ( http: / / www.21cnjy.com )作业，效果良好。在空中喷洒干冰（固态二氧化碳）是“人工增雨”的一种常用方法，喷洒的干冰可以促使空气中的水蒸气变成小冰晶，冰晶下降过程中变成雨滴。在“人工增雨”作业中，空气中的水蒸气变成雨发生的物态变化有（　　）
A．凝华和熔化
B．凝华和液化
C．凝固和熔化
D．凝固和液化
答案：A
解析：干冰是固态的二氧化碳，它非常容易升华， ( http: / / www.21cnjy.com )从周围空气中吸收大量的热，使空气中的水蒸气遇冷快速放热，凝华产生小冰粒。小冰粒在下降过程中，从空气中吸热，熔化变成液态的水，形成雨滴，故雨的形成过程是凝华和熔化。
二、填空题
10．小欣打开冰箱门，发现冷冻室的侧 ( http: / / www.21cnjy.com )壁上有很多霜，这是水蒸气 （填物态变化的名称）形成的。当他拿起湿抹布去擦时，抹布却粘在了侧壁上，这是因为发生了 （填物态变化的名称）现象。使用高压锅加热食物，可以使食物熟得更快，这是利用了_________________的原理。
答案：凝华 凝固 气压越高沸点越高
解析：冷冻室侧壁上出现的霜是由于冷冻室 ( http: / / www.21cnjy.com )内的水蒸气遇冷凝华而成的，是凝华现象；湿抹布擦拭冷冻室侧壁时，抹布粘在侧壁上，是由于抹布上的水变成了冰，是凝固现象；高压锅密闭较好，内部压强大，水的沸点高，这样高压锅内的温度就会更高一些，就会更快煮熟食物。所以高压锅是利用增大锅内气体的压强，提高水的沸点来提高锅内温度的，可以使食物熟得更快。
11．如图2是南方雪灾中汽车被积雪覆盖的 ( http: / / www.21cnjy.com )现象；右图是南方雪灾中见到的电线结起的冰柱现象。雪和冰柱分别是由 而成的。（选填“水蒸气液化”“水蒸气凝华”“水凝固”或“水汽化”）
图2
答案：水蒸气凝华和水凝固
解析：“雪”“冰柱”在实际生活中经 ( http: / / www.21cnjy.com )常见到的现象，“雪”是水的固态，是空气中的水蒸气遇到寒冷的天气后直接凝华为固体的，“冰柱”是由液态水变成的，是凝固现象。
12．俗话说：“霜前冷，雪后寒”。从 ( http: / / www.21cnjy.com )物理学角度分析，只有气温急剧下降时，空气中的水蒸气遇冷 才能结成霜；化雪过程需要从周围的空气中 ，致使空气的温度降低，人们感觉寒冷（均选填“吸热”或“放热”）。
答案：放热 吸热
解析：水蒸气结成霜，是由气态变为固态，需要放热。“化雪过程”就是雪熔化的过程，需要吸热。
13．热升华技术属于一种特种打印，是传 ( http: / / www.21cnjy.com )统打印技术的一次突破。热升华打印出来的图像色彩鲜艳，层次丰富，其效果可与印刷品媲美。热升华打印是在高温下使色带上的油墨（颜料）受热 ，渗入物体的表面，温度降低后会发生 ，即形成色彩亮丽的图像。热升华的图像经久耐用，图像不会脱落、龟裂和褪色（均填物态变化名称）。
答案：升华　　凝华
解析：题目展示了物理知识在技术中的应用。根据题意容易判断热升华技术使油墨经历了先升华后凝华的物态变化过程。
三、综合题
14．据《北京晚报》报道：2 ( http: / / www.21cnjy.com )001年5月10日，阴天，气温约-15℃，在新疆罗布泊沙漠的沙丘上覆盖着约5cm～10cm厚的积雪，然而过了约20min，雪不见了，而脚下却是干爽的沙地。这一现象令在场的科学考察队员瞠目结舌。请你用学过的知识回答下面的问题：
（1）对于雪不见了，你会提出怎样的猜想？
（2）简单解释你猜想的依据。
答案：（1）猜想：雪发生了升华现象，即由固态的雪直接变成了气态的水蒸气跑掉了。
（2）依据：当时的气温低（约-15℃），不能达到雪的熔点，所以雪不会熔化。“脚下却是干爽的沙地”也证明了雪没有变成水。
解析：文章提供了一幅令人惊 ( http: / / www.21cnjy.com )奇的物态变化图景。约5cm～10cm厚的积雪，很短的时间内不见了。雪会变成什么呢？我们会提出这样几种可能：雪熔化变成水后渗入沙中，雪熔化成水后迅速蒸发，还有一种需要我们打破常规猜想，就是雪直接升华变成水蒸气。那么，雪能否熔化呢？注意到当时的气温是约-15℃，这远远低于雪的熔点，所以雪不会熔化。另外，“脚下却是干爽的沙地”也证明了没有水的生成。“升华”是物质由固态直接变为气态的现象，在北方很冷的时候，一直冰冻着的衣服也会变干，就是冰雪在很冷的气温下发生的升华现象，不过这个过程要持续几日，文章中雪的升华为什么会这么迅速呢？联系沙漠地区的气候特点不难想象，由于空气异常干燥，使得物态变化也异常迅速。
　　15．有霜的季节，农作物常被冻坏，这就 ( http: / / www.21cnjy.com )是人们常说的遭到霜冻，实际上，农作物不是因为霜而受冻的，0℃以下的低气温才是真正的凶手。当空气干燥时，即使温度降低到-20℃～-10℃，也不会出现霜，但此时农作物早就被冻坏了，农民们称这种情况为“黑霜”。
（1）霜是由 直接变为小冰晶形成的，对应的物态变化名称是 。
（2）请根据短文，对“霜”形成的条件提出猜想，并在短文中找出支持猜想的句子。
（3）某同学为验证上述猜想，做了如下实验：
从冰箱取出一些-10℃的冰块，放在不锈钢杯子 ( http: / / www.21cnjy.com )里，一段时间后可看到在杯底出现一些白色的小冰晶（即霜）。你认为该实验能否验证上述猜想，请简要陈述理由。
答案：（1）水蒸气；凝华。（2）空气湿润；气 ( http: / / www.21cnjy.com )温在0℃以下。（3）不能，因为没有进行空气干燥和湿润的对比实验，所以不能证明空气干燥时是否会形成。
解析：（1）霜是空气中的水蒸气遇冷凝华为固体的冰晶，附着在建筑物或植被表面。
（2）根据文中的“当空气干燥时，即使温度降低到-20℃～-10℃，也不会出现霜”可知，霜的形成条件是：空气湿润且温度在0℃以下。
（3）实验：“从冰箱取出一些 ( http: / / www.21cnjy.com )-10℃的冰块，放在不锈钢杯子里，一段时间后可看到在杯底出现一些白色的小冰晶（即霜）”中，没有提供两种不同的空气湿润环境，故不能验证猜想。