人教版八上3.4升华和凝华 教学设计

《升华和凝华》教学设计
一、教材分析
《升华和凝华》是人教版八年级物理第三章第四节内容。本节课主要包括以下几点内容:升华和凝华的概念、升华吸热、凝华放热、升华和凝华的现象、解释生活中常见的物态变化。升华和凝华现象是六种物态变化中重要的两种变化，它的学习有助于学生完善物态变化的体系,增强学生用物理知识解释生活现象的能力。而对于物态变化的考查，在每年的中招考试中几乎是必不可少的，所以本节课的地位非常重要。《义务教育物理课程标准(2022版)》指出义务教育阶段物理课程要帮助学生从物理学视角认识自然、解决相关实际问题，初步形成科学的自然观，引导学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，养成科学思维习惯，进而学会学习，引领学生认识科学技术、社会、环境之间的关系，形成科学态度和正确价值观，增强社会责任感、民族自豪感;激发学生热爱觉、热爱祖国、热爱人民的情感，为培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人奠定基础。所以教学中要突出探究过程和探究能力的培养，使学生进一步体会在探究过程中所用到的科学方法。通过本节课的学习，可以使学生认识到生活中处处有物理，提高学习物理的能力和兴趣。
二、学情分析
八年级学生刚接触物理，对物理有着浓厚的好奇心，在教学中应注意将其不断上升为学习的兴趣和志趣。初中学生已经具备一定的生活经验，但这种经验是肤浅的、片面的生活现象，“仅仅知道是什么，而不知道为什么”。所以，对学生进行物理现象、物理概念的教育非常必要。在知识上，学生已经学习了固态和液态之间的变化(熔化和凝固)、液态和汽态之间的变化(汽化和液化)，有了一定的知识基础，对固态和汽态之间的变化(升华和凝华)理解起来已相对简单。但初中学生物理实验能力、分析问题能力、归纳实验现象的能力还没有完全建立起来，所以对学生进行该方面的培养是必不可少的。
三、教学方法
教师实验演示、学生分组实验、分组讨论探究、观察总结法、问题引导、归纳演绎、多媒体辅助教学
四、教学目标
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,能用物理语言解释生活和生产中的升华和凝华现象。
3.通过学生自主参与实验探究和分析论证的过程,师生共同探究碘升华的过程，理解升华吸热和凝华放热现象，训练学生的科学探究能力;
4.在探究升华和凝华现象中，感受成功的喜悦，体会与师生间合作交流的重要性，加深师生间的情感，激发学生对学习物理的浓厚兴趣，培养学生严谨求实的科学态度;
五、教学重难点
重点:对升华和凝华现象的认识和理解，升华和凝华的应用;
难点:认识升华和凝华是固态和气态之间的直接变化，升华和凝华的应用。
六、教学思路设计
通过对学情以及学生认识生活现象规律的分析，本节课将从升华和凝华的现象出发，在学生进行观察实验的基础上，感知什么是升华，什么是凝华。在前面几节内容的学习中学生对物态变化有了一定的认识，直接通过设问引入新课。升华和凝华现象虽然在生活中普遍存在，但是这些现象进行的比较缓慢，难以被学生直接观察。在由固态到汽态之间转化的过程中是否需要经过液态这个过程不是很清楚，为了突破这个难点，我首先安排了碘升华和凝华的实验。教师引导学生去探究、观察、分析实验，让学生亲自领悟到固态与气态之间可以直接转变，从而得出升华和凝华的概念，知道升华要吸热，凝华要放热。再通过举例分析生活中的一些现象，让学生理解物态变化中的初状态和末状态中的的吸放热情况，更好得解释生活现象中包含的物态变化现象，加深对知识的巩固，充分体现了新的课程标准“从生活走向物理，从物理走向社会”这一发展理念。
七、教学过程设计
(一)创设情境，引入新课
1.复习回顾:(组织学生进行找一找活动)
分析下面四句诗，你能从中找出哪些物态变化
春暖花开冰雪消融，
夏日炎炎河水干涸，
秋意浓浓禾苗露珠，
寒冬腊月河水结冰。
教师组织学生进行“找一找活动”。(活动规则:分组组织学生进行找一找
比赛，看谁火眼金睛，找出物态变化多者获胜)让学生感受生活中的物态变化，体现了从生活走向物理的新课标理念。
2.演示设疑(雪花的形成)
教师提问:刚才前面四句诗说明固态和液态,液态和气态之间可以相互转化，那么固态和气态之间能否直接相互转化呢
教师展示:雪花形成视频
教师提问:美丽的雪花是怎么形成的呢 这节课就让我们一起来探究。
[设计意图]通过学生参与读诗找一找活动和教师展示“雪花的形成”，既复习巩固了旧知识，又激发学生学习的兴趣，调动学生的积极性，在轻松愉悦的氛围中巧妙地设下疑惑，为本节课的学习做了准备。
(二)进行新课，探究新知
环节一:小组合作，自主学习一一碘锤中碘“搬家”
[学生分组实验]首先进行学生分组实验一一碘锤中碘“搬家”，四个人一组，每组分发铁架台，碘锤，酒精灯，火柴，烧杯、胶头滴管和湿布，教师讲解操作
要点:学生摇动碘锤，可以看见碘粒在里面晃动，让学生观察碘此时的状态。然后点燃酒精灯，用酒精灯外焰微微加热碘锤，让学生观察碘锤中的现象并讨论。撤去酒精灯，碘锤冷却一会儿，在上端凹槽部分滴几滴水，观察现象并讨论。
[学生观察回答]找学生说出观察到的现象，其他组的同学补充，得出现象，加热前，碘以固态的形式存在;加热过程中，有紫色气体产生，充满碘锤;停止加热后，紫色气体逐渐减少至消失，碘锤壁附着有黑色固体，而且上端凹槽部分的内表面上析出的碘比其他地方的多，碘粒不在原来的地方了。
[教师提问]这能否说明碘在加热时直接由固态变成气态;停止加热后由气态直接变成固态呢 学生思考的同时，教师科普知识:碘的熔点为113.7℃，酒精灯外焰温度可高达400-500℃，水在标准大气压下的沸点为100℃.学生对碘和碘蒸气能否直接转变存在不同意见,有些同学认为在实验过程看到有微微的液体流动，有的同学表示没看到;而大部分同学认为碘锤中充满了紫红色的碘蒸气，即使有少量液体也不容易观察到，并且酒精灯的外焰温度比碘的熔点高，难免造成碘的熔化，可能是碘先由固态变成液态，然后迅速变成气态才导致不易观察到液体的流动。那么如何才能解决这个疑惑呢 在知道了碘的熔点和标准大气压下沸水的温度后,教师引导学生用热水给碘锤加热，因为标准大气压下水沸腾的温度不会超过100℃，所以这个温度下碘不
会熔化。
[学生交流讨论]
在烧杯中加热水，将碘锤放在热水中加热。等待一会，由于碘锤中充满了紫色碘蒸气，在“烟雾”中仍然看不清是否有液态的碘出现。
通过刚才的讨论我们可以发现，虽然改进了加热方式，可是由于“烟雾”的存在，我们仍然无法看清碘锤中碘在加热时状态是如何变化的。那么，我们自然想到能否将产生的“烟雾”赶走 于是，我对实验装置作出了改进。
[设计意图]学生自主交流讨论，得出解决问题的方法，培养学生循序渐进解决问题的科学素养。
环节二:实验创新，解决难题一一碘升华实验改进演示
我设计了如图所示的实验装置进行实验。器材有铁架台、石棉网、蒸发皿、酒精灯、棉花、双通玻璃管、带玻璃管的活塞、气囊、碘、水。由于碘的熔点小于酒精灯外焰的温度，课本中要求的“微微加热”也很难做到，且有碘蒸气干扰不易分清是否存在液态碘的情形。所以，在改进的装置中，不用酒精灯直接加热双通管，而是加热蒸发皿中的水，利用沸腾后的水蒸气对放有碘颗粒的玻璃管加热，便于控制加热温度(水蒸气温度100℃)不超过碘的熔点(113.7℃)，确保碘不会熔化。当双通玻璃管中出现紫色碘蒸气后，就能说明碘蒸气的确是由固态的碘直接转变而来，排除了碘受热熔化的可能性。再用气囊将产生的碘蒸气赶到另一边，让学生清晰的看到碘受热后的情况。再在另一边放置棉花。目的是让被赶过来的碘蒸气遇冷变成碘颗粒。
[教师实验演示]教师利用改进后的实验装置进行实验。
操作与现象:
1.往双通管中靠近一端管口处放少量碘(注意碘所在一方一定要高一些)，
在蒸发皿中加适量水，按图连接好装置。
2.点燃酒精灯，直接给蒸发皿加热水至水沸腾，从而碘升华产生大量的紫色蒸气，温度达不到碘的熔点，碘不熔化就直接变成气体，也就不会有液体往右流动。
3.按压气囊多次，可看到紫色蒸气向另一侧移动，向右倾斜的双通管没有液体流动的情况，碘仍然是固体。
4.观察到右侧棉花上附着有黑色的固体碘,说明碘蒸气遇冷由气态直接变成固态。
环节三:教师总结，新课传授--得出结论
通过刚才的实验，我们可以发现加热时固态的碘可以直接变成碘蒸气;冷却时，碘蒸气也可以直接变成固态的碘。这就说明了，除了固态和液态、液态和气态之间可以发生转化外，固态和气态之间也可以直接转化，成功突破了本节课的难点1，我们将这样两种新的物态变化称为升华和凝华。
1、升华概念:物质从固态直接变成气态的过程叫做升华。
2、凝华概念:物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华。
[师生互动]
师:升华过程需要吸热还是放热 请说出你的判断依据。
生:在实验过程中用酒精灯进行加热，说明升华过程要吸热。
师:凝华过程需要吸热还是放热 请说出你的判断依据。
生:升华过程结束后，把酒精灯撤去，碘蒸气向外放热后凝华成固态物质，滴凉水的地方温度更低，碘蒸气会释放更多热量，凝华现象更明显，所以凝华过程要放热。
3、吸、放热情况:升华吸热，凝华放热。
环节四:联系实际，解释现象一一生活中的现象之前部分，我们完成了从生活走向物理，那么，接下来的环节我将带领学生从物理走向生活，完成用物理知识解释生活现象的目标。
[活动1]教师展示新旧日光灯泡，让学生观察对比，分辨出新旧灯泡，进而说
明为什么用久的白炽灯泡会发黑 用久的日光灯管为什么也会发黑 试着解释灯泡壁变黑的原因。
解析:日光灯通电时,灯内温度升高,日光灯的钨丝吸热升华,一部分固态的钨变成了钨蒸气,日光灯断电后会逐渐冷却,钨蒸气遇到温度较低的灯管壁会放出热量凝华成固态的钨附着在日光灯管两端的内壁上,所以用久了的日光灯管两端的内壁会发黑.
[活动2]展示固体清香剂、樟脑丸(或卫生球)，学生说出用途及发生的物态变化。教师展示“人造雪景”图片，并解释其中所包含的物理知识，再次点燃了学生的热情，让学生联想到自然界中的雪。
解析:固体清香剂、樟脑丸用的时间久后逐渐变少，由固态直接变成气态，发生了升华现象。“人造雪景”这是樟脑丸受热后升华变成蒸气，蒸气遇冷后又重新凝华为固体.钟罩内的白雾是樟脑丸的蒸气,“绿树枝”上的的“白雪"是蒸气冷却后生成的微小晶体,宛如一幅严冬的雪景图,景色十分美丽。
[活动3]教师提问自然界中的雪是怎样形成的，让同学们思考并举出生活中其他升华和凝华的例子。
预设事例:(升华现象:冰冻的衣服变干、雪堆(或冰雕)没有熔化变小、灯丝变细、衣柜里的卫生球变小、固体清香剂消失;凝华现象:霜、灯泡壁变黑、北方冬天窗户结冰花、冰棒纸上白花花的“粉”、雾凇)
展示美丽的雪、霜、雾凇、冰花、冰箱中雪糕，冰冻的衣服变干图片
[活动4]怪事分析，1779年，一个晴朗而寒冷得夜晚，彼得堡市中心的一个大厅里灯火辉煌，六千支燃烧着的蜡烛，把大厅里的舞会气氛烘托得热闹非凡。突然一位小姐晕倒，旁边的人不知所措。有人喊:“快打开窗户。”打开窗户后，刺骨的寒风涌入大厅，大厅里竟然飘起了雪花。
解析:晕倒是因为缺氧，雪花是水蒸气遇冷凝华成的固体小冰晶
【设计意图]教师通过让学生说出该物质在变化前后的状态是什么，进而判断发生了哪种物态变化的方式，带领学生由浅到深的突破了难点2，解释现象也是本节课的重点。
环节五:学以致用，拓展提升一一升华吸热的应用(干冰)
介绍干冰是固态的二氧化碳,可升华为气态的二氧化碳,同时吸收大量的热，利用这个特点，可以用来做成强制冷剂。
干冰在生活中的用途如下:
1.灭火器;
2.利用干冰升华吸热，使运输中食物降温，防止食物腐料变质;
3.人工降雨。用飞机喷洒干冰，干冰在空气中迅速升华,吸热变成气态二氧化碳，使空气温度急剧下降，同时空气中的水蒸气遇冷变成小冰粒，这是凝华过程，冰粒逐渐变大下落，下落过程中变成水滴，这是熔化过程，水滴降落就形成了雨;
4.现代医学“冷冻疗法”，使部分组织(如疣子)迅速低温冷冻，使其组织坏死，达到不动刀而治愈的效果;
5.在舞台上喷洒干冰，升华吸热使周围空气温度急剧下降，空气中的水蒸气液化成小水珠，这些小水珠悬浮在空中，就是我们看到的飘渺的雾气。
【设计意图]通过知识介绍扩大学生知识面，更多了解干冰升华吸热的用途，也揭开了情景导入部分的烟雾之谜。
(三)梳理总结，畅谈收获
教师引导学生回顾本节课所学内容,让学生畅谈收获，并帮助学生建立整章六个物态变化的系统知识结构。
1.升华:物质从固态直接变成气态的过程叫做升华。
凝华:物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华。
2.升华时要吸热，凝华时要放热
3.解释生活中简单的物理现象。
4.升华吸热的应用
5.六种物态变化
(四)深化理解，巩固提高
本环节我将分成当堂练习和课后巩固两部分帮助学生深化理解
[当堂练习]
1.物质从固态变成气态叫___;物质从气态变成固态叫_____。
像_____和___一样，升华需要_;像___和__一样，凝华需要_____。
2.下列属于升华现象的是:_;下列属于凝华现象的是:__。
A.春天到了，冰雪消融;
B.衣柜里的樟脑球消失了;
C.清晨花草上“打霜”;
D.锅里的水烧干了;
E.玻璃窗上的“冰花”，
3.说说下列各现象中物质状态的变化并说明吸放热情况。
A.碘变成紫色的气体
B.卫生球变小了
C.霜的形成
D.雾、露的形成
E.水结冰
F，夏天衣服被晒干
G.冰化成水
H.冬天嘴里呼出的白气
I.冬天玻璃窗内表面结一层冰花
4.用飞机向云层喷洒干冰(固态二氧化碳)是一种人工降雨的方法。下列出几个
物态变化的过程:
a.干冰迅速吸热升华
b.干冰吸热熔化
c.云层中水蒸汽遇冷液化为雨滴
d.云层中水蒸气遇冷凝华成小冰晶
e.水蒸气以干冰为核心凝结成雨滴
f.小冰晶下落遇暖气流熔化成雨滴
【设计意图]当堂练习第一题考察了基本概念，第二题考察了生活中升华和凝华现象的判断，第三题综合考察了生活中的三态六变及其吸放热情况，第四题联系实际考察了人工降雨的物态变化过程。课后巩固第一题锻炼了学生查阅资料的分析自学能力，第二题锻炼了学生的动手操作能力。在题目的设计上我采取分层设置，让不同学习程度的学生都能得到鼓励和提升，增强了学生用物理知识解释生活现象的本领，达到学以致用的目的。
八、板书设计
升华和凝华
1.升华:物质从固态直接变成气态的过程叫做升华。
凝华:物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华。
2.升华时要吸热，凝华时要放热
3.解释生活中简单的物理现象。
4.升华吸热的应用
5.六种物态变化