【新教材】教科版5.4 升华和凝华 教学设计（表格式）

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5.4升华和凝华教学设计
课题 5.4升华和凝华 单元 第五章物态变化 学科 物理 年级 8
教材内容分析 本节课是教科版八年级物理第五章“物态变化”的第4节，承接前面熔化、凝固、汽化、液化的内容，补充升华和凝华两种物态变化，完善物态变化知识体系。通过生活实例（霜、雾凇、冰冻衣服晾干等）和碘的升华凝华实验，帮助学生理解升华、凝华的概念及吸放热特点，同时结合干冰的应用（食品保鲜、舞台烟雾、人工降雨），体现物理知识与生产生活的联系，为后续综合运用物态变化知识解决实际问题奠定基础。
2022新课标要求 1.1.3 经历物态变化的实验探究过程，知道物质的熔点、凝固点和沸点，了解物态变化过程中的吸热和放热现象。能运用物态变化知识说明自然界和生活中的有关现象。这部分内容着重强调并要求学生通过亲身参与一系列关于物态变化的实验探究活动，在亲自动手操作与细致观察的过程中，深入且精准地掌握物质的熔点、凝固点和沸点这些至关重要的概念，透彻理解物态变化过程中所伴随的吸热和放热现象，明白物质在不同状态下能量转换的规律。同时，学生还需具备灵活运用这些知识的能力，能够凭借所学知识，合理解释自然界和日常生活中与之相关的现象，如冰雪融化、水结成冰等。整个教学安排旨在引领学生经历从实验探究、概念理解到实际应用的完整过程，全方位培养学生对物态变化知识的扎实掌握与灵活运用能力，提升学生的科学素养和实践能力。
学习目标与核心素养 物理观念1.通过生活实例和实验，知道升华和凝华的定义；2.明确升华吸热、凝华放热的特点，能准确区分生活中的升华和凝华现象；科学思维1.通过分析碘的升华凝华实验过程，培养逻辑推理能力；2.能结合物态变化吸放热规律解释干冰等物质的应用原理；科学探究1.经历“碘的升华和凝华”实验探究过程，掌握控制变量法2.提升实验操作、观察和分析实验现象的能力；科学态度与责任1.通过了解升华和凝华在生活、科技中的应用2.认识物理知识的实用价值，增强将知识应用于实际的意识，培养关注生活、热爱科学的态度。
学情分析 学生在前面已经学习了熔化、凝固、汽化、液化四种物态变化，对“物态变化伴随吸放热”有初步认知，具备一定的生活观察经验（如见过霜、樟脑球变小等），但对“固态与气态直接转化”的升华、凝华现象较为陌生，易将其与“先熔化再汽化”“先液化再凝固”混淆。此外，学生已掌握基本的实验观察方法，但对“控制变量法”在实验中的具体应用（如本实验中选择水浴加热的原因）需要进一步引导，抽象思维和逻辑推理能力仍需通过实验探究逐步提升。
重点 1.理解升华和凝华的概念，明确两种物态变化的方向（固态 气态直接转化）；2.掌握升华吸热、凝华放热的特点；3.识别生活中的升华和凝华现象，并能结合吸放热规律解释其原理。
难点 1.区分“升华”与“先熔化再汽化”、“凝华”与“先液化再凝固”，理解“直接转化”的含义；2.解释干冰应用（如舞台烟雾、人工降雨）的物理原理，将物态变化规律与实际场景结合；3.理解“碘的升华和凝华”实验中“水浴加热”的设计目的（控制温度低于碘的熔点，避免熔化干扰）。
材料准备 1.实验器材：烧杯、酒精灯、三脚架、石棉网、装有固态碘的密封试管、冷水、烧杯；2.教具：干冰（少量，注意安全防护）、樟脑球、霜或雾凇的实物图片/视频、冰冻衣服晾干的示意图；3.多媒体资源：物态变化循环图（含升华、凝华）、碘的升华凝华实验视频（备用）、干冰应用场景视频。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 1.展示生活场景图片/视频：初冬霜覆盖大地、树枝上的雾凇、室外冰冻的衣服逐渐晾干；2.提出问题引导思考：“霜和雾凇是怎么形成的？它们是由水的哪种状态变成的？冰冻的衣服没有熔化，为什么能晾干？”3.过渡：这些现象无法用之前学的熔化、凝固、汽化、液化解释，今天学习两种新的物态变化——升华和凝华。 观察图片/视频，回忆生活中的类似场景；围绕问题分组讨论，尝试表达自己的猜想带着疑问进入新课学习。 从学生熟悉的生活现象入手，激发学习兴趣，体现“从生活走向物理”的理念通过疑问制造认知冲突，引发探究欲望，为新课教学铺垫。
讲授新课 一、探究升华和凝华的概念1.演示“碘的升华和凝华”实验：（1）介绍实验器材：装有固态碘的密封试管、水浴加热装置（烧杯、水、酒精灯、石棉网）、冷水；（2）提问引导思考：“碘的熔点是113.7℃，酒精灯火焰温度达500℃，如何避免碘熔化，让它直接变成气态？”（引导学生想到“水浴加热”，因为标准大气压下水沸点100℃，低于碘的熔点）；（3）进行实验：①水浴加热试管中的固态碘，让学生观察试管内现象（固态碘逐渐减少，出现紫红色气态碘）；②停止加热，将试管放入冷水中，观察现象（紫红色气态碘逐渐消失，试管壁出现黑色固态碘）；2.总结概念：（1）结合实验现象，定义升华：物质从固态直接变为气态的过程（如碘由固态→气态），强调“直接”；（2）定义凝华：物质从气态直接变为固态的过程（如碘由气态→固态），同样强调“直接”；（3）引导学生对比实验前后温度变化，结合之前物态变化规律，得出“升华吸热、凝华放热”的结论。二、生活中的升华和凝华现象1.展示实例，引导分析：（1）升华实例：樟脑球变小（固态樟脑球→气态）、冰冻衣服晾干（固态冰→气态水蒸气）；（2）凝华实例：霜（气态水蒸气→固态小冰晶）、雾凇（气态水蒸气→固态小冰晶）、窗户玻璃上的冰花（室内气态水蒸气→固态小冰晶）；（3）提问：“这些现象中，物质的状态如何转化？是否需要吸热或放热？”2.学生举例：鼓励学生说出生活中其他升华、凝华现象（如钨丝灯用久了变细是升华，灯泡内壁变黑是钨蒸气凝华）。三、升华和凝华的应用——干冰1.介绍干冰：固态二氧化碳，常温下可直接升华，升华时吸收大量热；2.展示干冰应用场景：（1）食品运输：干冰升华吸热，降低周围温度，防止食品腐烂变质；（2）舞台烟雾：干冰升华吸热，使周围水蒸气液化成小水珠或凝华成小冰晶，形成“烟雾”；（3）人工降雨：干冰撒入云层，升华吸热使云层温度骤降，水蒸气液化成小水滴或凝华成小冰晶，下落形成雨；3.提问：“干冰的这些应用，利用了升华的什么特点？”（引导学生回答“升华吸热”）。 1.观察实验器材，理解各器材的作用；2.思考教师提出的问题，参与讨论“避免碘熔化的方法”，理解水浴加热的原理；3.仔细观察实验现象，记录：加热时固态碘减少、出现气态碘；降温时气态碘消失、出现固态碘；4.结合实验现象，理解“直接转化”的含义，记忆升华、凝华的概念及吸放热特点。1.结合概念分析教师展示的实例，说出每种现象中物质的状态变化及吸放热情况；2.小组交流，分享自己知道的其他升华、凝华现象，并尝试解释。1.倾听干冰的特点介绍，观看应用场景视频；2.思考并回答教师的问题，明确干冰应用的核心原理是“升华吸热”；3.记录干冰的具体应用，理解物理知识在生活、科技中的价值。 通过实验探究，让学生直观感受升华和凝华现象，突破“直接转化”的理解难点，同时培养实验观察和逻辑推理能力；结合生活实例分析，帮助学生将概念与实际联系，强化对升华、凝华的识别和理解，落实“物理走向社会”的理念；介绍干冰的应用，让学生体会知识的实用性，提升学习兴趣和科学素养。
课堂练习 1.下列现象中，属于升华的是（　　）A.春天，冰雪消融 B.夏天，洒在地上的水变干C.秋天，草叶上出现露珠 D.冬天，冰冻的衣服变干2.下列现象中，属于凝华的是（　　）A.初春，河面上的冰化成水 B.盛夏，草叶上形成露珠C.深秋，树叶上出现白霜 D.严冬，室外的雪慢慢融化3.干冰升华时，周围环境的温度会（　　）A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定4.关于升华和凝华，下列说法正确的是（　　）A.升华需要放热，凝华需要吸热B.升华和凝华都需要经过液态C.升华是固态直接变气态，凝华是气态直接变固态D.冬天口中呼出的“白气”是凝华现象5.小明做“碘的升华”实验时，将碘锤放入热水中，观察到碘锤内出现紫色碘蒸气。他认为这就是碘的升华现象。同桌小聪提出疑问：“会不会是碘先熔化，再汽化形成的碘蒸气？”（1）为了验证猜想，小明应补充的实验是：将碘锤放入______（选填“温水”或“沸水”）中重复实验（已知：碘的熔点约为113.7℃，沸水温度为100℃）。（2）若补充实验中，碘锤内______（选填“出现”或“不出现”）液态碘，说明碘是直接升华成蒸气，而非先熔化再汽化。
课堂小结
板书 5.4升华和凝华一、概念及吸放热1.升华：固态→气态（直接转化）吸热实例：樟脑球变小、冰冻衣服晾干、干冰升华2.凝华：气态→固态（直接转化）放热实例：霜、雾凇、玻璃上的冰花二、实验：碘的升华和凝华1.升华：水浴加热（100℃<113.7℃）→固态碘→气态碘（紫红色）2.凝华：冷水降温→气态碘→固态碘（黑色）三、应用：干冰（固态CO ）1.食品保鲜：升华吸热降温2.舞台烟雾：升华吸热→水蒸气液化/凝华3.人工降雨：升华吸热→水蒸气液化/凝华
课外拓展/课外阅读内容 1.实践任务：回家观察家中的樟脑球（或卫生球），记录1周内的大小变化，思考是否属于升华现象；2.课外阅读：查找资料，了解“干冰的安全使用注意事项”（如不能直接触摸，避免冻伤；密封环境中使用可能导致爆炸等），下节课分享；3.拓展思考：“为什么北方冬天的窗花比南方更明显？”
特色资源分析和技术手段说明 1.特色资源：（1）碘的升华凝华实验：直观展示“直接转化”过程，突破教学难点；（2）干冰实物及应用视频：让学生近距离感受干冰升华现象，理解应用原理；（3）物态变化循环图：动态呈现六种物态变化的关系，帮助学生构建知识体系；2.技术手段：（1）多媒体课件：展示图片、视频、练习题，丰富教学内容，提升课堂效率；（2）实验视频备用：若课堂实验出现意外（如碘泄漏），可播放实验视频，保证教学顺利进行；（3）小组讨论投屏：将学生讨论的优秀观点投屏展示，促进交流分享。
教学反思 1.成功之处：（1）从生活实例导入，有效激发学生兴趣，学生参与讨论的积极性较高；（2）碘的实验演示清晰，学生能直观观察到升华和凝华现象，对“直接转化”的理解较为到位；（3）结合干冰应用讲解，学生能较好地将升华吸热规律与实际场景结合，知识应用能力有所提升；2.不足与改进：（1）部分学生对“凝华现象的形成条件”（如需要低温）理解不深，后续可增加“对比实验”（如常温下水蒸气是否会凝华）；（2）课堂练习时间略显紧张，部分学生未能完成所有题目，下次可适当调整练习数量，优先保证基础题完成质量；（3）课外拓展任务的监督反馈机制不够完善，下次可通过课堂分享、小组汇报等方式，确保任务落实。
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