5.2 熔化和凝固 教案 教科版（2024）八年级上册

《熔化和凝固》教学设计
一、教学背景分析
（一）教材分析
本节内容的编排体现了以下两个特点：一是突出了“从生活走向物理 ”的新 课程理念；二是强调了实验探究在物理规律探寻中的重要作用。首先从学生熟知 的冰化水、水结冰等现象引出晶体的熔化和凝固概念，然后通过探究海波（或冰） 和蜂蜡（或松香）的熔化特点分别得出晶体和非晶体熔化的规律，最后通过计算 机和温度传感器得出熔化和凝固的温度特性曲线，进而得出凝固点的概念以及同 种物质凝固点和熔点相同的规律。
（二）学情分析
本节内容以生活中常见的物理现象为起点，以物理知识为载体让学生进行科 学探究。学生通过亲自动手实验，加深对科学探究过程的体验和物理知识的认识。 当前阶段，学生学习物理不足一学期，他们的观察能力、实验能力、分析能力还 不是很强，这就需要教师在教学过程中通过多种方法适时引导，让学生在亲身经 历科学探究的过程中获得知识、掌握方法、提高能力，并培养动手能力和利用实 验数据绘制图像、分析问题的能力。
二、教学设计思路
本节教学流程如下：认识晶体和非晶体→熔化和凝固的概念→探究固体熔化 过程的规律→对固体熔化图像的分析→冰的熔化和凝固曲线的对比→液体的凝 固。
三、教学目标
【物理观念】能够从微观层面认识物质在固态与液态间的转变，知道物质的 熔化和凝固现象。
【科学思维】能够运用简单的物理图像描述实验现象，了解熔化与凝固的特 点。
【科学探究】能够设计并实施探究实验，揭示晶体和非晶体在熔化过程中的 区别，建立对熔点和凝固点的认识。
【科学态度与责任】能利用熔化与凝固的相关知识解释生产生活中的现象，
建立对熔化和凝固现象的正确认识，有利用熔化和凝固知识改善生产生活的意愿。
四、教学重难点
（一）教学重点
通过实验探究认识物质的熔化和凝固的规律。
（二）教学难点及突破策略
教学难点：从微观角度建立对物质的熔化和凝固的认知。
突破策略：利用晶体的微观结构模型或动画进行展示，帮助学生建立起从微 观到宏观的联系。
五、教学过程
（一）新课引入
建筑中，有一种微粒状的聚乙烯材料，可以在 15～40℃之间发生物态变化， 把它掺在水泥中制成墙壁和地板，可以使房间冬暖夏凉。又因吸水量小，不易潮 湿，有绝缘性能，因此成为一种理想的建筑材料。你想知道这种材料是怎样调节 温度的吗？通过本节内容的学习，我们就可以解开这种材料调节温度的奥秘。
（二）新课教学
问题一：晶体和非晶体的概念
什么是晶体？什么是非晶体？生活中常见的物质哪些是晶体，哪些是非晶 体？请阅读教科书。
设计意图：让学生带着问题阅读教科书， 事半功倍。
活动 1 ：学生自主阅读教科书“认识晶体 ”部分的内容，教师补充一些非晶 体的图片，如松香、沥青等。
设计意图：从学生的日常生活经验中提炼物理学问题 ，落实“ 从生活走向物 理 ”的新课程理念。
活动 2 ：晶体和非晶体的用途。
教师讲解晶体和非晶体在生产生活中应用的例子。如晶体海波，又名硫代硫 酸钠，在医学领域用于制造解毒或脱敏类药品；非晶体蜂蜡是化妆品制造业的原 料之一，在农业生产上用于果蔬保鲜，在印刷领域用来提升油墨的性能等。
设计意图：这样的教学活动不仅增加了课堂的趣味性，还有助于学生理解物 理知识的实际应用 ，体现了“ 从物理走向社会” 的课程理念。
问题二：熔化和凝固的概念
活动 3 ：以小组为单位交流汇报固体和液体之间相互转化的实例。
如：①春天，冰雪消融；②修公路时加热沥青，沥青变软后成为液体，倒在 公路上又慢慢变硬成为固体；③冬天，晾在屋外的湿衣服结冰；④加热熔化后的 蜂蜡倒入玩具模子，冷却后就成了各种各样的玩具；⑤熔化后的铁水冷却后变成 铁锅；⑥夏天，从冰箱里拿出的雪糕化了。
归纳总结：物质能够从固态变成液态，也能够从液态变成固态。我们将物质 由固态变为液态的过程叫作熔化，由液态变为固态的过程叫作凝固。
设计意图：让学生通过生活中的实例理解熔化和凝固的概念。 问题三：固体熔化过程的规律
活动 4 ：探究晶体和非晶体的熔化有什么不同。
1. 设计实验。
小组讨论实验方案，从下面几个方面考虑：
（1）选用一种固体还是两种固体对比效果好？
（2）什么方法可让固体熔化？
（3）如何测固体的温度？
（4）我们要观察的现象、要记录的数据分别是什么？
（5）为了节约时间，使固体熔化得更快些，实验使用温水还是凉水？
（6）我们的实验器材有哪些？
（7）怎样组装器材？
2. 教师引导归纳。
利用晶体海波和非晶体蜂蜡进行对比实验；将搅碎的固体放入试管，将试管 底部浸没在盛水的烧杯中，对烧杯中的水加热，水再对试管加热，便可使固体熔 化；将温度计插入试管内的固体中央测温度；实验过程中，我们要观察固体的物 态变化情况并记录温度的变化及所用的时间；实验中为了节约时间，选温水更好； 我们需要酒精灯、烧杯和水、试管、温度计、陶土网、铁架台、海波、蜂蜡、秒 表等；按如图所示组装实验器材。
3. 进行实验并收集数据。
学生分组进行实验，将收集的数据填入所设计的表格内。教师巡视指导，强 调小组成员分工协作，并提醒学生注意安全，防止烫伤。
4. 分析与论证。
学生根据表格的数据手绘“温度—时间 ”图像。
分析图像，并结合实验过程中观察到的现象得出结论：海波（晶体）在熔化 时吸热，开始时温度上升，达到一定的温度开始出现液体，继续吸热但温度不变， 而且液体越来越多，直到所有固体完全变成液体，温度才继续上升；蜂蜡（非晶 体）的熔化过程则不同，随着温度不断上升，蜂蜡由硬变软、变稀，最后全部熔 化为液体。
设计意图：固体的熔化和凝固是学生常见的现象之 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，助力落实“ 注重科学探究，提倡学习方式多样化 ”的新课程理念 。另外，通 过这种动手实践，学生不仅能够亲身观察物理现象，体验实验探究过程，还能够
建立起对“ 熔化是一个吸热过程 ”的认知，这是培养学生科学探究素养的重要环 节， 同时突出了学生的主体地位。
问题四：对固体熔化图像的分析
1. 海波的熔化图像可分为几段？每段对应的海波是什么状态？随着加热时 间的增加，海波吸热，温度是否持续升高？海波有没有确定的熔化温度？
2. 蜂蜡的熔化图像有无明显分段？随着加热时间的增加，蜂蜡的状态变化 是怎样的？在吸热过程中，温度怎样变化？蜂蜡有没有确定的熔化温度？
活动 5 ：组内观察图像并讨论交流。 教师引导归纳：
（1）海波的熔化图像可分为三段（师生共同规定为 AB 段、BC 段、CD 段， 并在所绘的图像上标出）。
AB 段：是固态，随着加热时间的增加，海波吸热，温度升高。
BC 段：是固液共存状态，随着加热时间的增加，海波吸热，但温度不变。 CD 段：是液态，随着加热时间的增加，海波吸热，温度升高。
结论 1 ：海波有固定的熔化温度，这个温度叫作熔点。不同的晶体有不同的 熔点。
结论 2 ：晶体在熔化的过程中要不断吸收热量，温度不变。
（2）蜂蜡的熔化图像无明显分段。随着加热时间的增加，蜂蜡由固态慢慢 变软、变稀，最后变为液态。整个过程一直吸热，温度一直升高。
结论 3 ：蜂蜡没有固定的熔化温度。
设计意图：这是初中物理第一次用图像的方法来表示物理过程。先通过小组 讨论再进行归纳，解释图像上各个关键点的含义，使学生深刻体会到图像法是 一 种简洁、有效表示物理过程的方法，为今后使用图像法学习物理打好基础。另外， 通过讨论交流，共同分析实验结果，这样的合作学习也能够充分发挥实验的育人 功能，使学生不仅获得了物理知识，还培养了科学探究能力和创新思维，为未来 在物理学和相关领域的深入学习奠定坚实的基础。
活动 6 ：了解晶体的微观结构。
晶体在熔化过程中吸热但温度却保持不变。想象一下，从微观结构上，晶体 在这一过程中可能在发生怎样的变化？
先由学生进行猜想，教师再结合图片从学生可理解的知识范围内进行解释。
设计意图：帮助学生建立起从微观到宏观的联系，深化他们对晶体熔化过程 的认识 ，促进物质观的形成。
问题五：液体的凝固
前面刚刚熔化的海波和蜂蜡，在停止加热、温度降低后，又逐渐开始凝固。 有没有一种可能，凝固就是熔化的相反过程呢？
1. 教师出示由温度传感器和计算机组成的数字化实验系统（或图片），并 介绍用这套系统可以实时描绘被测物质的温度—时间变化曲线。
设计意图：将现代科技与实验教学相结合，不仅能提高物理教学的效率和质 量，也为学生提供了多角度深入理解物理现象的平台，对培养学生的物理核心素 养有重要意义。
2. 演示用计算机绘制同等质量的冰熔化曲线和水凝固曲线（或出示图片），
师生共同对比分析。
设计意图：（ 1） 通过熔化的装置对比和实验数据（ 曲线） 对比， 帮助学生 明确液体凝固是一个放热过程；（ 2） 通过数据的分析， 引导学生明确凝固点的 概念以及凝固点与熔点的大小关系；（ 3） 进一步培养学生利用图像分析问题的 能力。
3. 得出结论：（1）液体凝固是一个放热过程；（2）液体凝固形成晶体时 的温度是凝固点；（3）同种物质，凝固点和熔点相同。
设计意图：强调同一物质凝固点与熔点的一致性，引导学生发现物质状态变 化的对称性。这种对称性不仅加深了学生对物理概念的认识，更有助于他们建立 起科学的世界观。
活动 7 ：（跨学科实践）分析火山周围矿物熔点高低与分布的关系。
突然间，炽热的熔岩从火山口喷出，像炼钢炉里流出的钢水一样流淌，这就 是火山爆发。
岩浆是多种成分组成的液体，在流淌过程中温度不断降低，按下列顺序在火
山口周围形成具有层理构造的矿物：橄榄石—辉石—角闪石—黑云母—正长石— 白云母—石英。
教师提问：对火山周围矿物的熔点高低与分布的关系，你有什么推测？
设计意图：将物理知识与地理学现象相结合，通过跨学科的视角，加深学生 对凝固过程的认识。另外，将物理概念应用于解决现实问题，不仅有助于学生形
成全面的物理观念，还能够提高学生解决复杂问题的能力。
（三）课堂小结
1. 晶体和非晶体。
2. 物质由固态变为液态的过程叫熔化，物质熔化的过程需要吸收热量。
3. 物质由液态变为固态的过程叫凝固，物质凝固的过程放出热量。
4. 熔化规律：晶体在熔化过程中要不断吸热，温度不变。
5. 同种物质凝固点和熔点相同。