第十三章 物态变化 大单元教学设计（表格式）2025-2026学年沪科版（2024）九年级全一册

大单元设计教学设计与实施案例
基本信息
学校 姓名 年级 九年级
教材版本 沪科版 教材册别 九年级 自然单元 第十三章
大单元设计
内容剖析 本章作为九年级热学模块的开篇章节，上承小学科学中 “水的三态变化”“温度计初步使用” 的感性认知，下启 “内能”“比热容”“热机” 等微观能量理论与应用知识，形成 “宏观现象观察 — 规律提炼 — 微观解释 — 技术应用” 的热学知识链。其核心价值在于搭建从具象到抽象的思维桥梁，为后续热学内容的深度学习奠定认知基础。通过温度计制作与使用培养科学探究能力，通过物态变化规律归纳强化科学思维，通过水循环与全球变暖议题渗透科学态度与责任，最终帮助学生构建 “物质状态可转化、变化伴随能量转移” 的物理观念。这种 “知识传授与素养培育共生” 的编排，体现了新课标对 “育人价值优先” 的导向要求。 教材采用 “总 — 分 — 总” 的编排结构，以 “水的变形记” 为贯穿性情境线索，将内容划分为五个递进模块： 1.基础认知层：温度与温度计 从 “双手对温水的不同感受” 切入，揭示 “凭感觉判断温度的局限性”，自然引出温度的定义与单位。重点阐述液体温度计的 “热胀冷缩” 工作原理，通过 “自制温度计” 活动让学生经历 “原理应用 — 缺陷改进” 的过程，同时对比实验室温度计、体温计、寒暑表的结构差异（如体温计的缩口设计）与使用规范，配套生活常见温度值（人体体温 37℃、沸水 100℃等）的估测练习。 2.规律探究层：物态变化的四种基本形式 按 “固液转化 — 液气转化 — 固气转化” 的顺序展开： 熔化与凝固：以海波（晶体）和石蜡（非晶体）为对比实验对象，通过数据记录与图像分析，明确熔点、凝固点概念及 “晶体熔化吸热但温度不变” 的规律； 汽化与液化：区分蒸发与沸腾的异同，通过 “探究水的沸腾特点” 实验强化 “沸点与气压的关系”，结合 “露珠形成”“白气现象” 解析液化的两种方法（降温、压缩体积）； 升华与凝华：以樟脑丸变小、霜的形成为实例，归纳 “直接转化、吸放热相反” 的特点，完善六种物态变化的知识网络。 3.应用拓展层：自然与生活中的变化规律 专设 “全球变暖与水资源危机” 小节，将物态变化知识与自然界水循环结合，解释雨、雪、雾、霜的形成机制，同时链接干冰人工降雨、干旱地区取水等实际应用，体现 “从自然中来，到生活中去” 的编排思路。 4.责任培育层：跨学科的环保教育 以 “全球变暖对水循环的影响” 为切入点，引导学生分析温室效应与物态变化的关联，提出 “节约用水、减少温室气体排放” 的具体建议。
对照课标 1.1.1 物质的三态特征与识别 课标要求能力层级沪科版教材对应内容描述固、液、气三种物态的基本特征（形状、体积的固定性）认知理解12.1 节 “迷你实验室：水之旅” 中冰（固）、水（液）、水蒸气（气）的形态观察列举生活中不同物态物质的应用实例应用迁移12.1 节 “信息窗” 中金属（固）、汽油（液）、天然气（气）的用途介绍区分物理变化与化学变化（物态变化无新物质生成）辨析判断12.4 节 “碘的升华与凝华” 实验后补充 “无新物质生成” 的结论
1.1.2 温度测量与温标认知 课标原文要求能力层级沪科版教材对应内容说出生活环境中常见温度值（如体温、室温、沸水温度）识记了解12.1 节 “生活 物理 社会” 中常见温度表（体温 37℃、室温 25℃等）了解液体温度计工作原理（液体热胀冷缩）原理理解12.1 节 “温度计的原理” 实验（水的热胀冷缩演示）会用常见温度计测量温度（估、选、放、读、取）操作技能12.1 节分组实验 “用实验室温度计测水的温度”了解体温计的结构特点与使用规则应用掌握12.1 节 “体温计” 专题（缩口设计、量程、使用前甩动）尝试对环境温度问题发表见解探究表达12.5 节 “全球变暖” 讨论题（温度变化对物态变化的影响）
1.1.3 物态变化规律与实验探究 课标原文要求能力层级沪科版教材对应内容经历熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华的实验探究过程体验12.2 节 “冰的熔化”、12.3 节 “水的沸腾” 分组实验；12.4 节 “碘的升华” 演示实验知道物质的熔点、凝固点和沸点（晶体特有）概念掌握12.2 节 “晶体与非晶体” 表格（海波熔点 48℃、冰熔点 0℃）；12.3 节 “水的沸点” 实验记录了解物态变化过程中的吸热、放热现象规律归纳12.4 节 “物态变化网络图” 中标注吸放热方向用物态变化知识解释生活和自然现象现象解读12.3 节 “白气成因” 解析；12.4 节 “霜、雾凇的形成” 专题
1.1.4 水循环与环境责任 课标原文要求能力层级沪科版教材对应内容用水的物态变化说明自然界水循环现象系统解释12.5 节 “水循环示意图”（蒸发→液化→凝华→熔化的全流程）了解我国和当地的水资源状况认知了解12.5 节 “我国水资源现状” 数据图表（人均水资源量、分布差异）形成关心环境和节约用水的意识责任落实12.5 节 “家庭用水调查” 实践活动与节水方案设计
学情分析 一、已有经验 1.知道自然界物质通常以固态、液体、气态三种状态存在，粗略地 了解三态的特点； 2.学生对熔化和凝固的事例比较熟悉，都能想到春天冰熔化成水、 冬天水结成冰； 3.生活中有烧水的经验，粗略了解水沸腾的温度为100℃; 4.生活中有晾湿衣服的经验，知道将衣服展开，并晾在向阳且通风 的地方，衣服干的更快； 5.生活中见过雨雪冰霜露等自然现象，部分同学关注到冬天玻璃上 出现了冰窗花； 二、已有知识、方法 1.学生在小学《科学》课上已经学习过水的三态变化(《科学》课 本，“水沸腾了”、“水结冰了”、“冰融化了”); 2.学生在第二章声音的特性学习中已经知道了控制变量法； 3.学生已经历初步的科学探究，知道科学探究诸要素。但还缺乏在 一个实验中经历完整的科学探究过程。 三、学习存在的障碍点 1.对物体加热，物体温度就会升高。 2.物体温度不变，就没有吸热或放热；物体温度高就一定会放热； 3.冰水混合物中，冰的比例越大温度越低，冰的比例越小温度越高； 4.固态和气态之间的变化必须经过液态的阶段。
大单元主题 本单元主要介绍了温度、物质的三态、三种物态之间的变化过 程，包括熔化和凝固、汽化和液化、升华和凝华，以及其中涉及到 吸放热规律。 温度是热学内容的基本概念，同时温度计的使用是本单元各节 内容中不可或缺的测量工具。因此本单元第一课时认识温度和学会 使用温度计，形成在科学探究中获取可靠数据的证据意识，养成科 学实践中的观测习惯，树立实事求是的科学态度。在此基础上，介 绍固液气这三种常见的物质状态，随着温度的变化，物质会在各种 状态间发生变化。中间三课时分别介绍熔化和凝固、汽化和液化、 升华和凝华。按照常见容易观察的熔化和凝固、常见较宜观察的汽 化和液化、不常见不宜观察的升华和凝华层次进行中间3课时。通 过物态变化的学习，使学生认识到物质的多样性，体会到世界是变 化的，事物是普遍联系的，在一定条件下是可以相互转化的，从而 建立正确的物质观。最后1课时借助水的物态变化，建立水循环的 模型。通过水资源现在的调查与讨论，培养学生关心环境、节约用 水的环保意识。 本单元的所有知识与规律都属于了解层次，要求层次较低。本 单元所有的知识与规律都需要通过探究或实验来获得。因此本单元 对实验器材得选择、探究活动得设计、开展与评估提出了较高得要 求。通过多样性得活动来激发学生学习物理得兴趣，从而为后续得 学习提供动力。
大单元目标 物理观念 1.通过实验认识物质形态的变化，知道熔点和沸点的概念， 2.知道物态变化中的吸放热规律。 科学思维 通过模拟霜的形成等实验收集关键证据，利用证据进行有根据的分 析、推理。 科学探究 经历物态变化的探究过程，提升设计实验方案获取证据的能力。 科学态度与责任 1.通过实验及数据分析，形成实事求是的科学态度； 2.通过水的三态变化讨论，树立节约用水的意识。
大单元教学 结构图
学习活动/任务设计(指向学习目标，强调学生的活动与体验)活动名称目 的资源过程活动1:利用自制温 度计比较两杯水的 温度高低了解液体温度计 的原理，经历交流 改进过程体会转 换法、放大法、比 较法等科学方法学生课前自制的温度 计，大烧杯、热水、 冰水(1)介绍自己的“装 置”;(2)用它比较 这两杯水温度的高低； (3)简要说明“装置” 比较温度高低的原理。活动2:神奇的金属 在热水、冰水里的变 化。得出熔化和凝固 的概念金属镓、烧杯、热水、 冰水按照要求进行操作，描 述金属镓的状态变化活动3:探究物质固 液间转换时温度随 时间的变化规律了解熔化和凝固 的温度变化特点， 了解晶体和非晶 体，知道熔点和凝 固点的概念冰、海波、松香、石 蜡 铁架台、烧杯、热水、 冰盐水、温度计提出问题、猜想假设、 实验设计、进行实验 收集数据、分析论证 (重点)、交流评估活动4:不用吹，能 使气球鼓起来吗 得出汽化和液化 的概念酒精灯、试管、气球、 酒精提出可行方案，产生 质疑、提出对比实验 方案活动5:探究水沸腾 时温度随加热时间 变化规律了解水沸腾时温 度的变化规律，知 道沸点的概念。铁架台、酒精灯、石 棉网、烧杯、水、温 度计提出问题、猜想假设、 实验设计、进行试验 收集数据、分析论证 (重点)、交流评估 (重点)活动6:碘的升华和 凝华实验得出升华和凝华 的概念碘锤、烧杯、热水、 冷水、放大镜、酒精 灯、火柴、酒精灯火 焰小资料、碘的熔点 沸点小资料讨论碘的加热实验方 案，观察碘的状态变 化，并对碘的状态变化 进行描述活动7:模拟霜、冰 窗花、舞台云雾的形 成用物态变化的知 识说明自然界和 生活中的有关现 象易拉罐、干冰、遇水 变红贴纸、自制小屋、 烧杯、水、干冰、温 度计、干冰小资料实验操作，描述实验现 象，并对现象加以解释活动8:模拟雨、雪、 冰雹的形成建立自然界的水 循环过程，检测学 生对物态变化条 件的掌握情况铁架台、试管、酒精 灯、烧杯、装有冻冰 盐的易拉罐、冰、干 冰自主设计实验、并说明 设计的依据学习评价设计(指教师或者同伴对学生的评价，指向学习目标的达成)需要评价的活动方案1:针对任务/活动描述
活动名称评价内容与预设标准分 值自 评组 评总 评 活动1:利用自制温 度计比较两杯水的 温度高低(1)能清晰介绍自己的“温度计”; (2)能简要说明“装置”比较温度高 低的原理； (3)能够通过交流评估改进温度计结 构，体会转换法、放大法。 3活动2:神奇的金属 在热水、冰水里的变 化。(1)能按照要求进行实验操作； (2)准确描述金属镓的状态变化； (3)能够通过镓的状态变化得出熔 化和凝固的概念。 3活动3:探究物质固 液间转换时温度随 时间的变化规律(1)能根据生活经验猜想假设物质 熔化和凝固时的温度变化特点，并说 明猜想的依据； (2)能够小组合作调整实验器材； (3)能够小组合作正确使用温度计 测量物质熔化和凝固时的温度，观察 熔化和凝固过程中物质的状态，并将 实验现象和数据记录下来； (4)能根据数据进行描点画图； (5)能根据数据初步归纳物质熔化 和凝固时的温度变化规律； (6)能对实验结果进行交流评估。 6活动4:不用吹，能 使气球鼓起来吗 (1)能提出使气球鼓起来可行性方 案 ； (2)能根据实验提出空气热胀冷缩 的可能性； (3)能提出设置空气热涨冷缩对比 实验方案； (4)能够根据酒精状态的变化，得 出汽化和液化的概念。 4活动5:探究水沸腾 时温度随加热时间 变化规律(1)能提出可探究的科学问题； (2)能根据生活经验，猜想水沸腾 时的温度变化情况，并说明判断依据； (3)能小组合作调整实验器材； (4)能够正确是用温度计测水沸腾 时的温度数据，观察水沸腾过程中的 现象，并将实验现象和数据记录下来； (5)能根据数据进行描点画图； (6)能根据数据初步归纳水沸腾时 的温度随加热时间的变化规律； (7)能对实验结果进行交流评估。 7活动6:碘的升华和 凝华实验(1)能根据前面的知识提出碘由固 态变为气态的实验方案；4
(2)能根据小资料寻找出合适碘的 加热方案； (3)能观察碘的状态变化，并准确 地描述碘的状态变化； (4)能够通过碘的状态变化得出升 华和凝华的概念。活动7:模拟霜、冰 窗花、舞台云雾的形 成(1)能够按照实验方案模拟霜的形 成过程，并准确描述实验现象； (2)能够根据已有知识解释霜形成 的原因 ； (3)能够根据冰窗实验现象及测量 的温度数据，解释冰窗花形成在内侧 的原因 ； (4)能够按照实验方案模拟云雾的 形成过程，并并准确描述实验现象； (5)能够结合小资料和已有知识解 释云雾形成的原因。 5活动8:模拟雨、雪、 冰雹的形成(1)能够利用器材自主设计实验模 拟雨的形成； (2)能说明雨形成时的物态变化， 及物态变化的条件； (3)能够利用器材自主设计实验模 拟雪的形成； (4)能说明雪形成时的物态变化， 及物态变化的条件； (5)能够利用器材自主设计实验模 拟冰雹的形成； (6)能说明冰雹形成时的物态变 化，及物态变化的条件。 6
单元作业设计
(一)熔化和凝固 一、巩固性作业： 1.下列现象中，不属于熔化的是：( ) A.-40℃的水银变成0℃的水银 B.冰变成水 C.食盐放入水中化成盐水 D.玻璃在高温下变成液态玻璃 2.关于海波的熔化过程，下列说法正确的是( ) A.温度升高，同时吸热 B.温度不变，同时吸热. C.温度降低，同时放热 D.温度不变，不吸热也不放热. 3.物体在吸收热后，它的温度将( ) A.一定上升 B.一定不变 C.有可能上升，也有可能不变 D.以上说法都不对 4.在探究某种物质的熔化规律时，小刚记录的实验数据如下表所示，请回答下列问题。 加热时间/min01234567891011物质的温度/℃404244464848484848505356
(1)根据表中的实验数据可以判断该物质是 ;(选填“晶体”或“非晶体”)该物质 的熔点是 ℃。 (2)该物质的温度达到42℃时，其状态是 。(选填“固态”或“液态”) 5. 图2所示的图像中，属于晶体熔化图像的是
A B 图2 C D
6.根据所学内容，解释下列生活现象： 北方的冬天较冷，为了妥善地保管好蔬菜，通常会在菜窖里放几桶水，防止蔬菜被冻伤， 原因是什么 二、建构性作业 1.根据所学知识完成以下内容。 2.把盛有碎冰块的大试管插入烧杯里的碎冰块中，用酒精灯对烧杯底部慢慢加热，当烧杯中 的冰块大部分熔化时，试管中的冰( ) A. 也熔化一部分 B. 全部熔化 C. 一 点 都 没 熔 化 D. 下 边 的 熔 化 ， 上 边 的 没 熔 化 (二)汽化和液化 一、巩固性作业 1.医护人员长时间穿戴防护服后，护目镜上易形成一层水雾，会严重影响医护人员的视线。 护目镜上“水雾”的形成过程属于( ) A . 熔 化 B . 凝 固 C . 液 化 D . 凝 华 人游泳之后刚从水中出来，感觉特别冷；天热时，狗常把舌头伸出来。你请解释这两种生 活现象。 3.以下事例中能说明液化放热的是( ) A.下雪不冷化雪冷 B.人游泳后刚从水中走出来，感觉特别冷 C.水蒸气引起的烫伤往往比开水烫伤更严重 D.北方冬天人们在菜窖里放几桶水，可以利用水结冰时放出的热使窖内温度不至于太低 4.在两个相同的烧杯中加入质量和温度均相同的热水，如图4甲、乙所示。在图乙烧杯上方 盖一块被酒精灯加热过的玻璃板，在图甲烧杯上方盖一块与室温相同的玻璃板。一段时间后 发现：左侧烧杯上方玻璃板上有水滴出现，而右侧烧杯上方玻璃板上没有水滴出现。 (1)请你用学过的物理知识解释为什么图甲玻璃板上会出现水滴。 (2)请你试着说明为什么图乙玻璃板上没有水滴出现。 二、建构性作业 请阅读八上《物理》第62页“STS”栏目《电冰箱与臭氧层》,并回答以下问题。 (1)完成以下结构图，并试着用自己的语言向家人讲述冰箱制冷的原理。 (2)在夏天，我们能否通过打开冰箱门的方式让整个屋子变凉快 (四)升华和凝华 一、巩固性作业： 1.一年四季中，水总会以不同的“面貌”出现在我们面前，下列现象中属于凝华现象的是() 2.下面哪些现象属于升华现象( ) A.夏天，冰棍上面有一层白霜 B.夏天，冰块上面冒白气 C.潮湿的天气里，自来水管外面会出汗 D.用久了的灯泡钨丝会变细 3.利用干冰运输中的食物降温，可以防止食物腐烂变质，这是因为( ) A.干冰升华吸热 B.干冰液化放热 C.干冰熔化吸热 D.干冰凝华放热 二、建构性作业 1.小林做“碘的升华”实验时，用酒精灯直接对放有少量固态碘的碘升华管加热，如图 3所示。发现碘升华管内出现紫色的碘蒸气，小林认为碘从固态变成了气态，是升华现象。 小红查阅资料发现：常压下，碘的熔点为113.60℃,碘的沸点为184.25℃,酒精灯火焰的 温度约400℃。根据这些资料，小红认为小林所做的实验中，碘可能经历了由固态到液态再 到气态的变化过程，小林的实验并不能得出碘升华的结论。 请针对小红的质疑，设计一个实验，证明碘能从固态直接变为气态。可以选用上述器材或补 充必要的辅助器材。写出实验方案并简要说明。 2.美丽的树挂、霜都是怎样形成的 请你动手做一做下面的实验，并思考形成霜的条件。 如图,将冰块放于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，可以看到冰水混合物的温度低于0℃。这时观察易拉罐的下部和底 部，就会发现白霜。 (1)请你按照要求进行实验，并将成果拍照留存； (2)本实验的一个关键操作步骤是“将冰块放于易拉罐中并加入适量的盐”,请你结合本 章所学内容，试着解释加盐能够使得易拉罐下部和底部形成白霜的原因。 (四)水循环 一 、巩固性作业： 1. 今年夏天，我县遭遇严重干旱，为了尽量减少干旱带来的损失，保证人畜饮水，县委、 政府组织了相关部门适时进行了人工降雨，大大的减缓了旱情，人工降雨的方法之一是 利用飞机向云层中撒干冰(固态二氧化碳)。干冰由固态直接转化为气态，云中的小水 滴就会被冻结成许多的小冰晶，促使更多的水蒸汽凝结在上面，小冰晶大到一定程度开 始下落，在下落的过程中化为雨滴再降落到地面上，这个过程中经历的物态变化顺序是 ( ) A. 干冰升华，水蒸气先凝华后熔化 B. 干冰先汽化，水蒸气先凝固后熔化 C. 干冰升华，水蒸气先凝华后液化 D. 干冰汽化，水蒸气先凝固后液化 2. 阅读下面的短文，然后回答后面的问题。 植物是我们的好朋友，与我们的生活息息相关，每一种植物都具有蒸腾作用。植物的蒸 腾作用是一个水分的运输和散失的过程。蒸腾过程水的循环路径如下：土壤中的水分 →根毛 →根内导管 →茎内导管 → 叶内导管 → 叶肉细胞 →气孔 →大气。蒸腾作用对植物体具有重要的 意义：一、降低植物的温度，二、促进根吸收水分，三、促进水分和无机盐的运输。植物一 天中蒸腾作用的变化规律是：日出后，蒸腾作用随之增强，到午后三时左右达到最高峰。三 时以后，植物体内的水分减少，气孔逐渐关闭，蒸腾作用随之下降，日落后蒸腾作用降到最 低点。 (1)你认为蒸腾作用能降低植物及其周围环境的温度的物理原理是 (2)根据短文，影响植物蒸腾作用强弱的因素有： 3. 在地球上淡水紧缺，海水充沛。有一种海水淡化的方法叫蒸馏法，即将海水中的水蒸发 而把盐留下，再将水蒸气冷凝为液态的淡水. 以上过程涉及到关于水的物态变化有( ) A. 汽化、凝固 B. 汽化、液化 C. 液化、凝华 D. 升华、凝华 二 、建构性作业 1.了解南水北调工程中为什么选择明渠，而没有选择暗渠。 2.了解生活生产中的节水技术。