第四章物态变化教案

第四章 物态变化
一、温度计
※教学目标
【知识与技能】
⑴ 了解温度的概念。
⑵ 了解生活环境中常见的温度值。
⑶ 会利用温度计测量温度。
【过程与方法】
⑴ 通过观察和实验，了解温度计的结构。
⑵ 通过学习活动，使学生掌握温度计的使用方法。
【情感、态度与价值观】
⑴ 通过教学活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望。
⑵ 使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理。
※教学重点难点
【重点】培养学生的设计能力，掌握温度计的使用方法。
【难点】理解温度的概念。
※教与学互动设计
㈠ 创设情景 导入新课
下列是自然界和技术中的一些温度。
太阳表面约6000℃，火箭燃烧室内燃气约3400℃，冰盐冷济约-20℃，南极洲最低气温（1983年）-89.2℃，液态空气沸点-192℃，酒精灯外焰700—800℃，酒精灯内焰300—400℃，鸽子的体温42℃。根据以上信息，你能提出一个问题吗？
问题：宇宙中最低的温度是多少？什么是温度？其单位摄氏度是如何规定的？
㈡ 合作交流 解读探究
1、温度的概念
让学生列举生活中常见的高温物体和低温物体。
［议一议］归纳高温物体和低温物体有何不同？
［小结归纳］温度表示的是物体的冷热程度（温度是表示物体的冷热程度的物理量）。
2、温度的单位
［试一试］让一位同学将他所知道的一个温度值写在黑板上，其他同学对其写法进行评估，使学生了解摄氏温度的写法、读法及规定。
［提问］同学们知道0℃和100℃是怎样规定的吗？
［点拨］规定冰水混合物的温度为0℃，标准大气压下沸水的温度为100℃。
［观察］让学生观察“自然界的一些温度”，引导学生通过讨论将空白填上。
［做一做］课外探究：调查太原市今年11月份和十年前11月份的平均气温，比较本市的环境温度在十年中发生了怎样的变化，并尝试进一步探究引起这种变化的原因以及对人类社会的影响。
3、温度的测量
［提问］凭感觉判断物体的冷热可靠吗？
［做一做］让学生做教材实验（想想做做的实验）。
［提问］能否自己设计一个温度计？（自制温度计）
［做一做］给出实验器材：一个装有红色水的水瓶，上面插有一根细玻璃管。
引导学生先将小瓶放在装有冷水的烧瓶中，再将小瓶放在装有热水的烧瓶中。
［观察］观察小瓶，说明怎样比较出温度的高低？
［归纳］归纳得出温度计的原理：液体的热胀冷缩。
（常用来作温度计的液体有水银、酒精和煤油）
［设计］进一步提出新的设计要求：怎样进一步改进仪器，用小瓶测出温度值？
［点拨］学生通过讨论回答：只要在玻璃管上画有刻度就可以了。
（说明画上刻度的方法，在学生回答的基础上介绍量程和分度值）
［讨论］进一步提出新的设计要求：怎样将小瓶改装，使它测量温度更方便、更实用？
让学生讨论，举手回答。其他同学评估直至接近真实温度计。
4、温度计的分类
［讨论］通过学生的讨论归纳得出常见的温度计有：实验用温度计、体温计、寒暑表。
对照教材上的图说明：相同点和不同点（结构和量程及分度值）
5、温度计的使用
［做一做］让学生用实验用温度计测量水温。并讨论要准确测量水的温度应注意哪些事项。
［点拨］⑴使用温度计测量液体温度前，应看清量程，观察分度值。
⑵使用时：①温度计的玻璃泡完全浸没在液体中，但不能接触到容器底和容器壁；
②温度计的玻璃泡在液体中要稍候一会儿，待温度计的示数稳定后，再读数；
③读数时，温度计的玻璃泡要继续留在被测液体中，且视线与温度计液住上表面相平。
6、温度计拓展部分
课外作业，阅读“科学世界”《从温度计说起》
㈢ 总结反思 拓展升华
【总结】
1、温度是表示物体的冷热程度的物理量。
2、摄氏温度的规定：冰水混合物的温度为0摄氏度，标准大气压下，沸水的温度为100摄氏度。
3、液体温度计是根据液体的热胀冷缩的性质制成的。
4、正确使用温度计：使用温度计前一定要观察它的量程，认清它的分度植。
使用温度计测量液体的温度时，正确方法是：
（1）温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中，不要碰容器底或容器壁；
（2）温度计的玻璃泡浸入测液体后要稍候一会儿，待温度计的示数稳定后再读数；
（3）读数时玻璃泡要继续留在液体中，视线与液柱上表面相平。
【拓展】用一支温度计测热水的温度时，细心的观测可以看到，温度计中的水银柱先下降一点，然后再上升，这是什么道理？
答案：由于温度计接触热水是其玻璃外壳先受热膨胀，使玻璃管的内径增大，故水银柱下降。过些时候，水银才受热膨胀，才会出现水银柱上升的现象。
二、熔化和凝固
※教学目标
【知识与技能】
⑴ 理解固态、液态和气态是物质的三种形态。能描述这三种形态的基本特征。
⑵ 了解物质的固态和液态之间是可以转化的。
⑶ 了解熔化和凝固的含义，了解晶体和非晶体的区别。
⑷ 了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义。
【过程与方法】
⑴ 通过探究固体熔化时温度变化规律，感知发生状态变化的条件。
⑵ 了解有没有固定的熔化温度是区别晶体和非晶体的一种方法。
⑶ 通过探究活动，使学生了解图象是一种比较直观的表示物理变化的方法。
【情感、态度与价值观】 通过教学活动，激发学生对自然现象的关心，产生乐于探索自然现象的情感，培养学生团队合作交流的能力。
※教学重点难点
【重点】通过探究固体熔化时温度变化的规律，知道发生状态变化的条件。
【难点】⑴ 描绘和理解熔化和凝固的图象。 ⑵ 会区别晶体和非晶体。
※教与学互动设计
㈠ 创设情景 导入新课
信息1：实验演示水蒸气遇冷液化变成水的现象。
信息2：太阳出来了，小朋友堆的雪人融化了。
根据以上信息，你能提出一个相关的问题吗？
问题：水蒸气能变成水，水能变成冰，这说明物质有哪三种状态？
雪融化了，属于哪一种物态变化？
㈡ 合作交流 解读探究
［实验］事先准备好一块冰装在烧杯中，放在铁架台上，用酒精灯加热，看到杯中的冰逐渐变成水。
［提问］刚才同学们都看到了杯中的冰都变成的水，这里包含了怎样的物态变化呢？
［点拨］物质由固态变为液态叫熔化。其实，物质也可以从液态变为固态，例如，水可以变成冰。物质由液态变为固态叫凝固。
［思考］我们生活中物态变化的现象很多，那么，在我们生活中哪些现象属于熔化？哪些现象属于凝固？
［点拨］生活中常见的熔化现象有：冰熔化成水、铁熔化成铁水等；生活中常见的凝固现象有：水结成冰、铁水浇灌成火车轮等。
［提问］根据同学们的生活经验，你们对熔化和凝固的有关知识已经知道了些什么？还想知道些什么呢？
［猜想与假设］熔化要吸热，凝固要降温。熔化时温度上升，凝固时温度不变。（提出一系列的猜想，老师可以不失时机地表扬学生）
［进行实验］探究“固体熔化时温度的变化规律”（分别用海波和石蜡进行实验）
［提示］对学生的设计的合理性和可行性进行简单的说明。在设计时要注意：
⑴将试管放在烧杯的水中加热的目的是使受热体尽可能地受热均匀，这种方法叫做“水浴法”，常用在糖厂熬蔗糖汁、木工熬胶水等。
⑵用多媒体展示怎样用平滑的曲线表示一天的气温的变化情况，以此为例要求学生将观察记录的数据也描绘成图象。
⑶使用酒精灯的方法和注意事项：严禁用酒精灯点燃另一盏酒精灯；用完酒精灯必须用灯帽盖灭（不能用嘴吹）；万一洒出的酒精在桌上燃起来，不要惊慌，立刻用湿布扑盖。
［实验记录］
时间/min 0 1 2 3 4 5 ……
海波的温度/℃
蜡烛的温度/℃
［练一练］引导学生根据实验记录描绘图象，并分析图象的物理意义，在分析的基础上引导熔点、晶体、非晶体等概念。
［讨论与归纳］
⑴通过观察和生活经验，根据不同物质熔化和凝固时的不同规律，分析归纳出晶体和非晶体的一些特征。晶体有一定的熔点和凝固点，非晶体没有熔点和凝固点。
①晶体熔化的条件：达到熔点并且继续吸热。
②液体凝固成晶体的条件：达到凝固点并且继续放热。
⑵指导学生根据熔化图象反推凝固图象，指明同种物质的熔点和凝固点相同；根据实验现象和图象导出熔化吸热、凝固放热，并列举生活事例说明熔化吸热、凝固放热。
［设疑］同学们思考一下，熔化吸热、凝固放热，在我们实际生活中有哪些实际应用呢？
［点拨］夏天，病人发高烧时，用冰袋给病人降温，是利用熔化吸热；北方的冬天，人们在菜窖里面放几桶水，可防蔬菜冻坏，就是利用水凝固时，放出热量，使菜窖的温度不致太低。
㈢ 总结反思 拓展升华
【总结】
1、物质由固态变成液态叫熔化；物质由液态变成固态叫凝固。熔化吸热，凝固放热。
2、晶体的熔点：晶体有一定的熔化温度叫熔点。晶体在熔化过程中吸收热量，温度不变。
3、晶体熔化的条件：（1）达到熔点；（2）继续吸收热量。
4、液体凝固成晶体的条件：（1）达到凝固点；（2）继续放出热量。
【拓展】晶体在熔化过程中吸收热量，温度不变，那么吸收的热量干什么去了？
类比：晶体想一座盖好的房子，地花费“体力”将砖拆下来，吸收的热量用来拆砖了。而非晶体原本就是一堆乱砖头，所以不用花费“体力”去拆除了。
三、汽化和液化
※教学目标
【知识与技能】
⑴ 知道什么是汽化、液化。理解液化是汽化的逆过程。
⑵ 了解沸腾现象，知道什么是沸点，会画沸腾图象。
⑶ 知道蒸发可以致冷。
【过程与方法】
⑴ 观察沸腾是液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象。
⑵ 通过探究活动了解液体沸腾时的温度特点。
【情感、态度与价值观】 通过教学活动，激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲，使学生乐于探索自然现象，乐于了解日常生活中的物理道理。
※教学重点难点
【重点】⑴ 蒸发、沸腾的现象，理解蒸发快慢的条件。
⑵ 通过探究活动了解液体沸腾时的特征。
【难点】⑴ 知道液化现象，液化过程。 ⑵ 能够解释生活中的汽化和液化现象。
※教与学互动设计
㈠ 创设情景 导入新课
把滴有酒精的塑料袋（不让学生看见里面有酒精）挤瘪，袋口扎紧，放入热水中；取出此口袋放入冷水中。设问：为什么塑料袋在热水中鼓起，而在冷水中变瘪？请学生闻一闻、看一看口袋内有什么，再猜想原因。
或：湿衣服放在太阳下晒，摊开，在有风处容易干。猜想以下，湿衣服干得快与哪些因素有关？（至少提一点）
问题：①是否有太阳光的照射；②是否摊开；③是否有风。
㈡ 合作交流 解读探究
1、汽化
［明确］物质由液态变成气态叫做汽化。但是汽化有两种不同的方式，洒在地上的水，过一段时间水没有了，地面干了，这是水的蒸发。壶里的水开了，水变成水蒸气，这是沸腾。
2、蒸发
［观察］请大家看这个实验，将棉花蘸些酒精，在黑板上擦一道酒精，注意酒精越来越少，过一段时间酒精全部蒸发了。
［明确］蒸发现象在任何温度下都能发生。夏天温度高，水能蒸发，冬天温度低，水也能蒸发。所以蒸发是液体在任何温度下都能发生，并只在液体表面发生的汽化现象。
［探究］
⑴影响蒸发快慢的因素
［提问］我们洗完衣服，把衣服放在阳光下晒，或者放在阴凉处，哪一种情况下衣服上的水蒸发的快？（阳光下蒸发的快）
这说明蒸发的快慢与什么因素有关？----可见液体蒸发的快慢与液体的温度有关，温度越高蒸发越快。
［演示］在黑板上擦两道酒精，其中一道用吹风机吹，观察哪一道蒸发的快？（吹风机吹的那一道蒸发的快）
这说明蒸发的快慢与什么因素有关？----可见液体蒸发的快慢与液体表面空气流动的快慢有关。
［演示］取两块相同的纱布，都蘸上酒精，一块纱布展开后挂在铁架台上，另一块卷起来也挂在铁架台上，用吹风机同时吹这两块纱布，观察哪一块上的酒精蒸发的快？（展开的蒸发的快）
说明蒸发的快慢与什么因素有关？----可见液体蒸发的快慢与液体表面积的大小有关。
［归纳］蒸发现象及影响蒸发快慢的因素：（1）蒸发是液体在任何温度下，只在液体表面发生的缓慢的汽化现象。蒸发需要吸收热量，有降温、致冷作用。（2）影响蒸发快慢的因素:液体的温度；液体表面积的大小；液体表面上空气流动的速度。
介绍：喷灌、输水管道等。
（2）蒸发吸热
［实验］①把酒精擦在两个同学的手臂上，并说出感觉。（感到凉）
②把温度计的玻璃泡浸入瓶内的酒精中，观察示数变化；再取出温度计放在空气中，观察示数。（温度计浸入瓶内的酒精中示数下降，在空气中示数上升。）
［观察］学生回答观察到的现象：温度计浸入瓶内的酒精中示数下降，在空气中示数上升。
这说明了什么呢？
［讨论］这个实验说明液体蒸发时温度下降。正在蒸发的液体温度下降，它必须从周围的物体吸热。所以，液体蒸发时温度降低，从周围吸热，液体蒸发时有致冷作用。
［拓展］夏天，游泳后刚从水中上岸时感到冷，如果有风，甚至会冷得打颤，为什么？
3、沸腾
汽化有蒸发和沸腾两种方式。蒸发是液体在任何温度下都能发生，并且只在液体表面发生的缓慢的汽化现象。今天我们通过实验研究汽化的另一种方式----沸腾。
［实验］我们观察了水的沸腾现象，并记录了水沸腾前后温度的变化。请同学们把记录的水的温度随时间变化的曲线画在黑板上。
请同学们描述水沸腾的现象是怎样的？----水沸腾时，内部出现大量的气泡，气泡越来越大，同时上升，当气泡上升到水面时破裂，气泡里面的水蒸气放出来。
那么水沸腾过程中，我们是否在继续加热？----继续加热，即水沸腾是吸热。
［比较］现在我们把沸腾和蒸发进行比较，他们有哪些不同？
①蒸发在任何温度下都能发生，而沸腾在一定温度下才能发生。
②蒸发时液体温度下降，而沸腾时液体的温度保持不变。
③蒸发只发生在液体的表面，而沸腾是在液体表面和内部同时发生。
④蒸发是缓慢的，而沸腾是剧烈的。
［结论］沸腾是在一定温度下液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象。液体沸腾时的温度叫沸点。在一标准大气压下水的沸点是100℃。沸腾吸热。沸腾的条件：温度达到沸点，并继续吸热。
4、液化
教师：水蒸气遇热升到高空，遇冷后变成液态的水落回地面，这就是雨。冬季厨房里的水蒸气遇到冷的玻璃窗，变成了水。
［观察］我们做实验来观察这类现象。
教师：我们发现水蒸气吹到玻璃片上，有水珠在玻璃片上生成。这就是物质由气态变成了液态，叫液化。
［点拨］需要指出的是水蒸气由管内喷出时，在管口内很短的距离内我们什么都看不到，管内部分的气体才是水蒸气。我们看到的雾状“白气”是已经液化的细小的小水珠。切不可把这些雾状物误认为是水蒸气。生活中大家见到人呼出的“白气”，打开冰箱冷冻室的门，门口出现的“白气”，打开热水瓶盖子，瓶内冒出的“白气”等，都是水蒸气液化成的小水珠成雾状。
［演示］用注射器压缩注射器内的乙醚气体，气体液化成液体。
［点拨］这个实验表明，用压缩体积的方法也可以使气体液化。
［拓展］水蒸气只有遇冷时才能液化。所以液化时放热。被100℃的水蒸气烫伤要比100℃的沸水烫伤更严重，原因就是水蒸气液化时放热，它比同温度的沸水放出的热要多。
㈢ 总结反思 拓展升华
【总结】
1、物质由液态变成气态叫做汽化（吸收热量），物质由气态变成液态叫做液化（放出热量）。
2、蒸发现象及影响蒸发快慢的因素：（1）蒸发是液体在任何温度下，只在液体表面发生的缓慢的汽化现象。蒸发需要吸收热量，有降温、致冷作用。（2）影响蒸发快慢的因素：液体的温度、液体表面积的大小、液体表面上空气流动的速度。
3、沸腾：液体在一定温度（沸点）下发生的，在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象。
液体沸腾的条件：（1）达到沸点；（2）继续吸收热量。
【拓展】冷水灭火的效果比热水好吗？
答案：实践证明，沸水的灭火效果要比冷水高十多倍。原因是：如果将冷水浇在烧热的金属锅上，金属表面会出现一颗颗水银般透亮的小球，而将热水浇在烧热的金属锅上，则马上会形成一层蒸汽，正是这些蒸汽把燃烧物与氧气隔绝开来，从而起到灭火的作用。
四、升华和凝华
※教学目标
【知识与技能】
⑴ 知道升华和凝华的概念。
⑵ 知道升华要吸热，凝华要放热。
⑶ 知道生活中的升华和凝华现象。
【过程与方法】通过观察，了解升华和凝华现象。
【情感、态度与价值观】
通过教学活动，激发学生关心环境，乐于探索一些自然现象的物理学道理。
※教学重点难点
【重点】认识升华和凝华现象以及升华吸热，凝华放热。
【难点】解释生活中的升华和凝华现象。
※教与学互动设计
㈠ 创设情景 导入新课
用樟脑丸粉末演示“人工雪景”，带学生进入神奇的物态变化，从而引入新课。（在一个烧瓶内放入少许樟脑丸粉末，然后加热）
或：在美国南部的得克萨斯，曾发生过一件奇怪的事情，几名地质勘探员用钻探机往地下打孔勘探油矿，钻到很深的地方。突然，地下冲出一股气体，顿时管口喷出了一大堆白色的雪花。好奇的队员们上去滚雪球，结果，手上都变黑了，甚至起了泡。
原来，那“白雪”不是雪，而是“干冰”。干冰不是水凝结成的冰，而是五无色的气体——二氧化碳凝结而成的。上述过程中二氧化碳的状态发生了什么变化？（二氧化碳由气态变成固态）
㈡ 合作交流 解读探究
［设疑］我们前面学习了固态与液态、液态与气态之间的相互转化，那么固态与气态之间可不可以直接相互转化呢？
［演示］碘的升华和凝华。当用酒精灯给碘加热时，黑色的固态的碘直接变成了紫色的碘蒸气；当撤去酒精灯停止加热后，紫色的碘蒸气逐渐消失，又变成了黑色的固态的碘。
［观察、思考］学生回答刚才看到的现象：固态的碘没有熔化，而直接变成碘蒸气，停止加热，碘没有液化，而直接变成固态的碘。
［点拨］物质从固态直接变成气态叫升华。物质从气态直接变成固态叫凝华。
［提问］请问同学们我们生活中有哪些升华现象，有哪些凝华现象？
［点拨］判断某种现象属于哪种物态变化，应弄清楚最后是什么状态，首先是什么状态，就容易判断属于哪种物态变化过程。例如：霜，最后是固态，它是由水蒸气遇冷而形成的，首先是气态，那么霜是由气态直接变成故态，属于凝华。
［点拨］在我们生活中常见的升华现象有：放在衣柜里的卫生球（樟脑丸）逐渐变小；用久了的灯泡的灯丝变细；0℃以下，冰冻的衣服晾干等。生活中常见的凝华现象有：用久了的灯泡的壁逐渐变黑；霜、雪的形成；寒冷的冬天玻璃上的冰花等。
［设疑］物态变化过程中都伴随着吸收或者放出热量，那么升华和凝华是放热还是吸热呢？
［点拨］联系生活实际及开始所做的实验可以知道：升华吸热，凝华放热。
［应用］升华吸热应用：储藏和保鲜食物，例如，长途运输容易变质的食品的车内，在食品上覆盖一些干冰，利用干冰容易升华，吸收热量，使车厢内保持低温；人工降雨等。
［练习］“飘渺的雾、晶莹的露、凝重的霜”各是什么现象？
㈢ 总结反思 拓展升华
【总结】
1、升华：物质由固态直接变成气态。（吸收热量）
2、凝华：物质由气态直接变成固态。（放出热量）
【拓展】干冰（固态的二氧化碳）在生活中有哪些应用？
答案：干冰可以保鲜食物，可以人工降雨，可以在舞台上喷雾等。