【人教2024版八上物理精彩课堂（素材+教案+学案）】3.4 升华和凝华

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【人教2024版八上物理精彩课堂（素材+教案+ 学案）】
3.4 升华和凝华
新课导入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　方式一　【实验导入】
同学们,今天我们先来做一个小实验:把樟脑丸碾成粉末后放入烧瓶中,用酒精灯对着烧瓶底部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”。你知道自然界中的雪是怎么形成的吗 带着这个问题,我们开始今天的学习:升华和凝华。
方式二　【实验导入】
教师演示实验,封闭的玻璃容器中有少量碘颗粒,先向容器浇热水,容器中碘的物质状态有什么变化 然后向容器浇凉水,容器中碘的物质状态又有什么变化 看来物质在固态和气态之间还可以直接进行转变,今天我们就来学习直接发生在固态和气态之间的物态变化——升华和凝华。
方式三　【情境导入】
多媒体展示图片:
图3-4-1
如图3-4-1所示,放在卫生间的固体清新剂时间长了会逐渐变少,直至全部消失(图甲);严冬,冰冻的衣服也能变干(图乙);用久的灯泡内壁变黑(图丙)。你能解释生活中的这些现象吗
电子视频　　(详见电子资源)
教材知识处理　　
1.几种常见天气现象中涉及的主要物态变化
如图3-4-2所示是生活中几种常见的天气现象,它们的形成涉及不同的物态变化。
图3-4-2
①云——白天气温较高,地表水大量蒸发,因此空气中含有大量的水蒸气。水蒸气上升到冷的高空以后,一部分液化成小水滴,一部分凝华成小冰晶,天空中的云就是由大量的小水滴和小冰晶组成的。所以对于云的形成原因,不能归结为单一的某一种物态变化。
②雹——在强对流天气里,含有大量水蒸气的湿热气流急速上升,遇冷迅速凝华成大量小冰晶或液化成小水滴,由于重力作用,向下坠落,但被急速上升的气流再次托举到高空,上升气流中的水蒸气又会以小冰晶为凝结核再次凝华,同时也不断有小水滴凝固,包裹在一起,使冰晶越来越大……如此反复,当上升气流托不住更大的冰晶时,它就会落到地面,形成冰雹。所以冰雹一般出现在强对流天气,它的形成既有凝华,也有凝固,也不能归结为单一的某一种物态变化。
③雨——当云越聚越多,越聚越厚的时候,就要开始下落,在下落过程中随着温度升高,云中的小冰晶熔化成小水滴,与云中原有的小水滴一起降落到地面上,这就是雨。但这只是雨形成的原因之一,在更多的时候,含有大量水蒸气的热空气,在被风吹送的过程中,由于地势的影响,不断被抬升,降温液化(地形雨),或遇到迎面而来的冷气流,遇冷液化形成降雨(锋面雨)。所以,雨主要是液化形成的。
④雾——空气中如果有较多的浮尘,水蒸气遇冷液化成小水珠便会附在浮尘上,和浮尘一起飘浮在空气中,这就是雾。
⑤露——天气较热时,空气中的水蒸气在清晨前遇到温度较低的树叶、花草等,液化成小水珠附在它们的表面,这就是露。
⑥霜——夜晚,当气温降到0 ℃以下时,地面附近的水蒸气遇到地面上冷的物体,凝华为冰花附在物体上,这就是霜。
⑦雪——当水蒸气上升到温度很低的高空时,水蒸气凝华成六角形的冰花,冰花聚集在一起,形成雪片或者雪团降落下来,这就是雪。
⑧雾凇——在严寒季节里,空气中过于饱和的水蒸气遇冷凝华形成白色不透明的粒状结构沉积物附在树上形成雾凇,所以雾凇又称树挂。雾凇的形成需要气温很低,而且水蒸气需要很充足。
　　2.实验改进:“人造雪景”
图3-4-3
[目的] 为了进一步感受升华与凝华现象,可以增加演示实验:“人造雪景”。
[器材] 锥形瓶、樟脑丸、酒精灯、松树枝、火柴、铁架台、铁圈。
[实验过程] 如图3-4-3所示,在锥形瓶内放入少许樟脑丸粉末,再将一根松树枝放入瓶中,然后将瓶子密封。点燃酒精灯,缓慢加热,仔细观察瓶内有什么现象发生。
[需要注意] (1)要缓慢加热;(2)注意观察瓶底有无液态物质出现。
本节教材链中考　　
[考点小说] 本节涉及的中考考点是升华和凝华现象的判断及其吸、放热特点的应用,题型主要是选择题和填空题。
[考点对接] 升华与凝华及其应用
[源起教材P79、P80]
我国北方秋、冬两季,有时地面和屋顶会出现霜、窗玻璃上出现冰花(图3.4-2)、树枝上出现雾凇,这些都是凝华现象。
图3.4-2　冰花
像熔化和汽化一样,升华也要吸热;像凝固和液化一样,凝华也会放热。因此,在运输食品的时候,为了防止食品腐烂变质,可以利用干冰(固态二氧化碳)的升华来吸热降温。
例1　(陕西中考)“二十四节气”是我国古代农耕文明的伟大成就之一。古人通过观测天体运行,总结出一年中时令、气候、物候等变化的规律,体现了我国古代人民的智慧。诗句“一朝秋暮露成霜”,描述了“霜降”(图3-4-4)前后的气温变化。下列对诗句中所涉及的自然现象分析正确的是 (　　)
A.露和霜都是固体
B.露是由霜熔化形成的
C.霜是由露凝固形成的
D.霜是由水蒸气凝华形成的
[答案] D
图3-4-4 图3-4-5
例2　(河南中考)如图3-4-5所示,把少量碘放入锥形瓶中,瓶口加盖玻璃片。微微加热,瓶中充满紫色的碘蒸气,此过程碘发生的物态变化是　　　　。停止加热,碘蒸气凝华,看到的现象是:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
[答案] 升华　紫色碘蒸气消失,瓶内出现固态碘
[解析] 碘在加热过程中升华变为碘蒸气,当停止加热后,碘蒸气凝华,形成固态碘。
拓展材料　　
　　材料一——怪异的飞雪
1.六月飞雪
六月飞雪是一种奇特的自然现象,产生这种现象的原因多半是夏季高空有较强的冷空气。如果冷暖气流交锋剧烈,则会产生强降雨;但如果气流突然将含有冰晶或雪花的低空积雨云拉向地面,便会在小范围内出现短时间飘落雪花的奇观。也有一些科学家认为,六月飞雪是大规模的火山爆发造成的。火山爆发时可产生达数百万吨的火山灰,这些火山灰上升至大气高层,飘散到世界各处,一连数月遮天蔽日,导致许多地区出现冬季天气。据研究,公元537年中国发生了一次夏雪天气,就是由新几内亚东南部的一次火山喷发造成的。
2.大厅飘雪
我们见到的雪都是从天空中降落下来的,你相信在大厅内也会下雪吗
1779年的冬天,俄国彼得堡的一家报纸,报道了一条十分有趣的新闻。在一个舞会上,由于人多,又有成百上千支蜡烛在燃烧,使得舞厅里又热又闷,那些身体欠佳的夫人、小姐们几乎要在欢乐之神面前昏倒了。这时,有一个年轻男子跳上窗台,一拳打破了玻璃。于是,舞厅里意想不到地出现了奇迹:一朵朵美丽的雪花随着窗外寒冷的气流在大厅里翩翩起舞,飘落在闷热得发昏的人们的头发上和手上。有人好奇地冲出舞厅,想看看外面是不是下雪了。令人惊奇的是天空星光灿烂,新月银光如水。
那么,大厅里的雪花是从哪儿飞来的呢 莫非有人在表演魔术 可是再高明的魔术师,也不可能在大厅里变出雪花来啊。后来,科学家才解开了这个迷。原来,舞厅里由于许多人的呼吸饱含了大量水汽,蜡烛的燃烧又散布了很多凝结核。当窗外的冷空气破窗而入的时候,迫使大厅里的饱和水汽立即凝华结晶,变成了雪花。可见,只要具备了下雪的条件,屋子里也会下雪。
材料二——水的物态变化与人间美景
1.与熔化有关的胜景(图3-4-6)
新疆天山,夏天熔化的雪水从峭壁断崖上飞泻而下,形成迷人的天山美景。
每年春天,当鸭绿江的冰雪熔化时,美丽的鸭绿江便成了风景秀丽的旅游胜地。
图3-4-6 图3-4-7
2.与凝固有关的胜景(图3-4-7)
冬天,泰山上的水凝固成冰,形成奇观。
哈尔滨每年冬季的冰雕展览,成为我国的主要旅游景致之一。
3.与汽化有关的胜景(图3-4-8)
世界奇观之一——黄石间歇泉位于美国黄石国家公园,那里属于火山活动地区,由于炽热的熔岩使地层的水温度升高,汽化为水蒸气。水蒸气沿地层上升,当温度下降到一定程度时便变成温度很高的水。水沿着地层裂缝上升到地面喷发,喷完后等待下一次喷发,这样便形成了美丽的间歇泉。
图3-4-8 图3-4-9
4.与液化有关的胜景(图3-4-9)
张家界的山海拔很高,由于高度越高,气温越低,所以山顶的气温也很低,大部分的水蒸气在这片气温较低区域遇冷液化成小水滴(云),构成“张家界顶有神仙”的云雾缭绕的人间仙境。
重庆水汽充沛,空气潮湿。白天地面温度相对较高,水不断蒸发,空气中水蒸气较足。晚上,温度下降时,水蒸气便液化成雾,使重庆获得了“雾都”的美誉。
5.与凝华有关的胜景(图3-4-10)
图3-4-10
雪是北方的主要降水形式之一。冬季气温下降时,水蒸气就会凝华成小冰晶降落到地面,白雪皑皑的北方天地成为南方人梦寐以求的去处。严冬腊月,松花江十里长堤的垂柳柔枝由于雾凇变成玉树琼枝,犹如童话世界,此景是空气中的水蒸气或雾滴蒸发的水蒸气凝华形成的。
　　材料一　怪异的飞雪
　　材料二　水的物态变化与人间美景
第4节　升华和凝华
教材解读 　由于升华和凝华过程不容易被注意到,一般只能根据观察到的结果进行分析、判断。本节从生活实例入手,尤其注意区别凝华与凝固、凝华与液化。本节只要求学生知道升华和凝华现象,知道升华吸热、凝华放热即可。 　碘的升华与凝华实验可以让学生自己动手做,装有碘的试管一定要用盖子塞紧,以防碘蒸气外逸。试管放入热水中后,立即可见碘升华产生的紫色蒸气;再将该试管放入凉水中,紫色蒸气立即消失,碘蒸气又凝华成固态碘。应使学生知道升华和凝华是互逆过程。生活中有许多升华和凝华的现象,要引导学生加以分析。 　《科学·技术·社会·环境》栏目的《水资源》,要求学生读了这篇文章后,了解我国水资源的紧张状况,认识水对于人类的重要意义,从而产生强烈的环保意识和节水意识。
学 习 目 标 物理观念 　1.知道升华和凝华现象。 　2.知道升华吸热和凝华放热。 　3.能解释常见的升华吸热的现象。
科学思维 　自主建构升华和凝华的概念;培养学生的创造性思维以及初步的观察、分析和概括能力。
科学探究 　通过探究碘的升华过程,使学生进一步掌握探究步骤,即:提出问题——猜想——实验验证——得出结论——应用结论。
科学态度 与责任 　通过教学活动,促使学生关心环境,乐于探索一些自然现象的物理学道理。
重 难 点 处 理 重点 　认识升华和凝华现象,形成完整的物态变化知识体系。本节课内容较少,可以将所学各种物态变化进行比较,将知识系统化。
难点 　解释生活中的升华和凝华现象。要弄清物质的初始状态和最终状态,再根据物态变化的定义来判断属于何种物态变化。
创新探究 　“探究碘的升华和凝华”实验中,注意事项如下: 　①控制碘量:只需少许碘粒; 　②控制温度:需要缓慢加热; 　③观察现象:观察有无液态碘出现; 　④管口密封:用盖子塞紧管口。
教学设计①　　(对应ppt见电子资源)
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 情境引入: 多媒体投影几幅生活中的图片:用久的电灯泡、冬天窗玻璃上的冰花、吉林松花江畔的“雾凇”、舞台演出时的“白烟滚滚”等。 引导学生思考:电灯泡用久了,灯丝为什么会变细 玻璃壁为什么会发黑 黑色的物质是怎么形成的 “雾凇”是怎样形成的 美丽的冰花到底是如何形成的 舞台上的“白烟”究竟是什么 它又是怎么形成的呢 听讲、思考 创设情境,引入课题。激发学生学习的兴趣和求知欲望。
【探究新知】 过渡语:为了方便探究这些现象背后的物态变化,我们将利用碘 升华和凝华进行科学探究。 一、升华与凝华 1.探究碘的升华和凝华 提出问题:固体和气体之间到底能不能直接发生变化 猜想与假设: 猜想1:把碘加热后会变成液态碘。 猜想2:把碘加热后会变成气态碘。 实验器材:开水、冷水、烧杯、碘升华和凝华管。 进行实验与收集证据: (1)把碘升华和凝华管放入热水中,仔细观察现象。 (2)当固态的碘变为紫色的碘蒸气并充满试管后,将试管从热水中拿出,再放入冷水中,碘蒸气又会变为固态的碘。 思考:加热前,碘是什么状态 加热过程中(放入热水)有无液态碘出现 放入冷水中,在管内看到什么现象 整个过程中发生了怎样的物态变化 现象分析:加热前,碘是固态的。加热过程中有紫色的碘蒸气产生,无液态碘出现。放入冷水中,紫色的碘蒸气逐渐消失,在管的内壁上看到附着一层固态的碘颗粒。(先升华再凝华) 归纳总结: 升华:物质由固态直接变成气态的过程叫升华。 凝华:物质由气态直接变成固态的过程叫凝华。 升华需要吸热;凝华需要放热。 拓展应用:基于以上的实验探究,同学们是否可以自选生活中的物品,自制白霜 2.生活中的升华、凝华现象 ①衣柜里防虫用的樟脑片,过一段时间就会变小,最后不见了,这是一种什么现象 观察了解碘的颜色、形状。 思考、设计实验 进行实验、观察实验现象,把观察到的物理现象与同组的同学讨论、交流,得出结论。 思考,并进行自主实验设计:如图所示,将冰块放入易拉罐中并加入适量的盐。用筷子搅拌大约半分钟,用温度计测量罐中冰与盐水混合物的温度,可以看到混合物的温度低于0 ℃。这时观察易拉罐的下部和底部,就会发现白霜。 思考后举手回答: ①升华; 明确目的、熟悉实验流程。 让学生通过实验亲眼看见碘的升华和凝华现象,领悟升华、凝华的定义。 利用已经学习的凝华条件进行小制作,实现知识的应用,落实物理观念。
②冬天,晾在室外的湿衣服会结冰,但结冰的衣服也会慢慢变干,这是因为什么 ③北方秋、冬两季,早晨出现霜、窗玻璃上出现冰花、树枝上出现雾凇,这些都是什么现象 ④冰棍外表的“白粉”是怎样形成的 ⑤利用干冰储藏食物、运输食品,原理是什么 二、升华吸热、凝华放热的应用 1.解释:“霜”的成因。 2.用久的灯泡会发黑,你能用所学的知识解释其中的道理吗 3.闷热的夏天迟迟不下雨,可将装有“干冰”的炮弹射到乌云密布的天空。不一会儿,大雨倾盆而下。在云层中抛撒干冰为什么会促成降雨 4.在舞台上喷撒干冰可制造“白雾”。说一说其中蕴含的物理知识。 ②冰直接升华为水蒸气散失了。 ③霜、冰花、雾凇均是水蒸气凝华而成的小冰晶,都是凝华现象。 ④“白粉”是空气中的水蒸气遇冷凝华成的小冰晶。 ⑤利用干冰(固态二氧化碳)升华吸热来降温。 1.霜是由空气中的水蒸气遇冷凝华成小冰晶附着在植被表面形成的。 2.钨丝受热升华为钨蒸气,冷却后又凝华成固态的小钨粒附着在灯泡壁上。 3.这是由于“干冰”升华吸热,促使水蒸气液化成水滴,促成人工降雨。 4.喷出的干冰升华吸收大量的热,使周围环境温度降低,空气中的水蒸气遇冷液化成小水珠即为看到的“白雾”。 实验完毕,继续分析一些具体的生活实例,可以加深学生对升华和凝华的认识。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。 指导学生利用所学知识解释生活现象,体现“从生活到物理,从物理到生活”的新课程理念。
[想想议议]水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。将下图补充完整,说明它们三者之间转化过程的名称以及吸热、放热的关系。 [知识拓展]阅读书P81《科学·技术·社会·环境》,了解水资源。 思考:生活中,有很多情况会造成水资源的浪费。比如,水龙头漏水,用水后水龙头未关紧,用水不节制等。你在生活中还发现哪些浪费水的现象 请你提出几条节约用水的建议。 课堂小结(略) 课堂练习(略) 布置作业(略) 思考、交流,根据学到的知识填空。 阅读后讨论、交流水循环中的物态变化,知道节约用水的一些措施。如:用淘米水浇花、及时关闭水龙头等。 通过复习,让学生填写固态、液态、气态之间的物态变化的框架图,以加深理解。 让学生了解人们不仅直接消耗了大量水资源,在生产和生活中还造成了水污染,进一步加剧了水资源危机,这已经敲响了影响人类生存的警钟。培养学生节约用水的意识,促使学生养成良好的用水习惯。
导学设计
学点1:升华和凝华
材料1:刚从冰箱冷冻室里拿出的冻肉,用菜刀切开后,一会儿就看到切开的表面好像撒上了一层“白粉”。
材料2:用久的灯泡会变黑,如图3-4-11所示。
图3-4-11
思考:
问题1:材料1中的“白粉”是什么 它是如何形成的
答:　“白粉”是小冰晶,是空气中的水蒸气遇冷凝华而成的　。
问题2:材料2中灯泡上的黑色粉末是什么 它的形成经历了哪些物态变化
答:　黑色粉末是金属钨的小颗粒,它的形成经历了先升华后凝华的过程　。
学点2:自然界中的水循环
仔细阅读教材P81《水资源》的内容,思考并回答下列问题。
问题1:你知道自然界中的水在循环过程中会以哪些形式表现出来吗
答:　雨、雪、冰雹、雾、露、霜等　。
问题2:我们如何保护水资源
答:　略(合理即可)　。
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