第一章 第二节 水的密度与三态变化[下学期]

第二节 水的密度与三态变化
教学目标：1.了解水的密度的意义，知道水的密度是水的一个重要的物理性质。记住4℃时纯水的密度值。
2.学会用天平、量筒测定水的密度
3.会描述冰融化过程中的特点。学会描绘冰的融化曲线，会从冰的融化曲线确定冰的熔点。
4.学习装置器材，正确食用酒精灯加热，观察水的沸腾现象。会根据实验数据描绘水的沸腾曲线。会从水的沸腾曲线确定水的沸点。
5.知道水的固态、液态、气态之间的变化名称及各种状态变化过程中的能量变化。
6.会描述自然界中水循环的主要环节
教学重点： 水的密度为1.0×103 kg/m3 物质三态变化
教学难点： 物质三态变化 3个实验
教学过程：
引入：学生活动：研究水的质量与体积之间的关系
关于“研究水的质量与体积之间的关系”活动。
1）安排学生实验，做之前要求学生认真复习上册中有关托盘天平的使用和操作要点。
2）向学生介绍量筒的作用、量程、分度值和读数方法。
3）实验中水的体积可由大到小量取。测质量用的烧杯每次都应擦干。
结论：水的质量和它的体积之比是一个确定的量。
这个比值反映了水的一种特性，我们把水的质量和它的体积的叫做水的密度。
一、水的密度
1. 纯水在4℃时的密度是1g/cm3，这表明4℃时，体积为1的纯水的质量是1g。
4℃时水的密度最大
2. 国际单位制中密度的单位是kg/m3，读做“千克每立方米”。表示纯水的密度是1.0×103 kg/m3。水具有一定的密度是水的一个重要的物理性质。
得出：1g/cm3=1.0×103 kg/m3
练习：1.说出水的密度是1.0×103 kg/m3的含义
2.从一桶水中取出一杯水，是一桶水的密度大还是一杯水的密度大？
二、水的三态变化
物质的三种状态：固态、液态、气态
新课引入：我们在小学自然常识课中学习过物质存在的三种状态：固态、液态和气态。但是物质的状态不是一成不变的。当物体的温度发生变化时，物质的状态也往往发生改变。
1．熔化和凝固
教师提问：你见过哪些物质由固态变成液态的现象？
学生回答： 春天来了，湖面上的冰化成水；固态的铁、铝等金属块在高温下变成了液态等等，这些都是物质由固态变成液态的现象。
提问：你见过哪些物质由液态变成固态的现象？
学生回答：　冬天到了，气温下降，湖面上的水结成冰；工厂的铸造车间里，工人将铁水浇在模子里，冷却后，铁水变成了固态的铸件。
我们把物质由固态变成液态的过程叫熔化。物质由液态变成固态的过程叫做凝固。刚才我们提到的冰化成水是熔化，水结冰是凝固。铁、铝等金属块在高温下变成液态是熔化，铁水铸成工件是凝固。
演示实验：观察冰的熔化过程
1）在演示实验完成后，学生记了数据，可启发学生分析数据：在冰块熔化前温度是不是连续上升的？在熔化开始后，整个熔化过程中，温度是否继续上升？在什么情况下温度又会继续上升？在学生经过这样的分析思考基础上，在指导学生描绘熔化曲线。
2）学生在数学里还没学过直角坐标系，所以教师要告诉学生：横轴表示加热时间，纵轴表示温度。
3）确定每个数据点之后，用光滑的曲线画出熔化曲线。多数数据点应落在着条曲线上或分布在曲线两侧很近的地方，有个别数据点可能偏离曲线很远，画曲线时可以不管它，因为这一数据的出现可能由于其他原因（如读数错误，仪器失灵等）所造成的，并不能反映要研究的两个量之间的关系，把这一数据舍去是合理的。
思考与讨论：P12
结论：冰在熔化之前温度逐渐上升，到0℃时冰开始熔化，熔化过程吸热但温度保持在0℃，直到全部熔化成0℃水后，继续吸热，水温上升。
4）冰的熔化曲线的分析
(1)AB段。在这段曲线对应的一段时间内是什么状态？温度怎样变化？（答：AB段所对应的时间内是固态，温度升高）
(2)在曲线上的哪一点冰开始熔化？（答：B点）
(3)在BC段对应的时间内，冰的状态如何？温度是否变化？这段时间是否对冰加热？（答：BC段所对应的时间内冰的状态是固态和液态共存。冰的温度保持在48℃左右不变。此时仍在继续对冰加热，即冰仍在吸热）
(4)在CD段对应的时间内冰是什么状态？温度如何变化？（答：冰的状态是液态，冰已经熔化完毕，继续加热，冰的温度升高）
5）归纳总结
熔化：物质由固态变成液态的现象 固态→液态 熔化时吸热
此时的温度叫做这种固体的熔点。 在标准大气压下，冰的熔点是0℃
凝固：物质由液态变成固态的现象 液态→固态 凝固时放热
此时的温度叫做这种固体的凝固点。 在标准大气压下，水的凝固点是0℃
　所以，物质实现熔化的条件可概括为两条：一是温度到达熔点，二是吸热。凝固的条件是温度到达凝固点，同时要放热。
　　2．通过以上的学习，请大家考虑以下两个问题。
　　(1)冰水混合物的温度为什么是0℃？（学生思考并回答）
　　冰水混合物中有冰又有水，冰和水的物态变化有两种可能：其一是冰尚未熔化完毕，冰熔化时温度保持在熔点不变。另一种可能是尚未凝固完毕，温度也应保持在凝固点不变。所以冰水混合处于热平衡状态，温度为0℃。
　　(2)人们常说“下雪不冷化雪冷”，这句话是什么道理？
　　（学生思考并回答）
　　雪在熔化时温度保持在0℃不变，但是要吸热。雪从空气中吸热，气温下降，所以化雪时更冷。
　　3．北方的冬季较冷，为了妥善地保存蔬菜，多在菜窖里放几桶水，可以利用水结冰时放出热，窖内温度不致太低。现在，人们研制出一种聚乙烯材料，在15℃～40℃的范围内熔化或凝固，而熔化或凝固时，温度保持不变。所以，人们将这种材料制成颗粒状，掺在水泥中制成储热地板或墙壁，天气热时颗粒熔化，天气冷时又凝固成颗粒，能调节室内的温度。
3. 汽化与液化
（1）汽化：物质由液态变成气态的现象
蒸发：发生在液体表面的汽化现象叫蒸发
沸腾：同时发生在液体表面和内部的汽化现象叫沸腾
学生活动：P13
结论：水在蒸发时要吸热
思考与讨论：
实验：关于“观察水的沸腾”实验。
1）需要学生自己使用酒精灯，教师应告诉使用酒精灯时的注意点。包括酒精容量、点燃熄灭、外焰加热。为什么外焰温度最高，可演示：小木条横放在火焰中，几秒钟后，观察烧焦部位。
2）为节省时间，要准备预热过的水给学生做实验，70℃—80℃的水。要求组内两个同学互相配合，一名注意观察钟表报时，另一名学生观察并记录该时刻温度计读数，过一段时间后互相调换分工。
3）要求学生实验过程中观察：沸腾前后的气泡有什么不同？沸腾时温度是否变化？沸腾时移开酒精灯沸腾现象是否继续发生？这时水温是多少？
思考与讨论：P14
蒸发和沸腾
同：蒸发和沸腾是汽化现象的两种方式
异：蒸发在液体表面进行，任何温度均可发生的汽化现象
沸腾在特定温度下持续加热，达到一定温度时在液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。 沸腾时吸热，但温度保持不变，此时的温度叫做沸点。
在标准大气压下，水的沸点是100℃
学生活动
（2）液化：物质由气态变为液态的现象。液化过程放热，是汽化的相反过程。
水蒸气变成水的过程就是液化
4. 升华与凝华
升华：物质由固态直接变为气态的现象。升华过程吸热。如：冬天结冰衣服变干；樟脑丸消失；碘升华等
凝华：物质由气态直接变为固态的现象。凝华过程放热。如：冬天北方树枝出现雾凇，是水蒸气凝华而成的。
5. 三态变化小结
三、地球上水的循环