4.3 探究熔化和凝固的特點教案一、教學目標（一）知識與技能1、知道什么是熔化和凝固。知道晶體和非晶體熔化和凝固的特點。了解熔化曲線的物理含義。2、知道什么是熔點和凝固點，會查熔點表。3、能用熔化和凝固的知識解釋有關的簡單熱現象。（二）過程與方法經歷探究晶體和非晶體熔化和凝固特點的過程，學會作晶體和非晶體熔化的“溫度時間”圖像，體會到圖像法能夠直觀地表示物理量間的變化關系。（三）情感態度與價值觀通過經歷探究晶體和非晶體熔化和凝固特點的過程，培養耐心細致地觀察現象、實事求是地收集數據、認真分析總結規律的科學態度。二、教學重、難點重點：探究晶體、非晶體的熔化過程，培養學生的觀察能力、實驗能力、概括能力。難點：指導學生通過對實驗的觀察、分析、概括，總結出固體熔化時溫度的變化規律，并能用圖象表示出來。三、教學過程（一）新課引入先做一個小實驗：點燃一支蠟燭，過一會兒，將其倒過來傾斜放置往下滴蠟，下面用一塊玻璃板收集蠟滴。讓學生直觀的觀察到：蠟燭受熱后由固態變為液態，滴到玻璃板上由于冷卻又由液態變為固態。（二）新課教學1、探究熔化和凝固的特點研究晶體熔化的特點時，舊教材一般用萘或海波做熔化實驗，由于萘對人體有危害，海波不易保存，且海波含有結晶水后，測出的熔化溫度誤差較大；考慮到冰箱已經普及和方便取材、操作，所以本教材建議用冰做熔化實驗。跟探究水的沸騰一樣，研究冰的熔化特點也是一個比較完整的科學探究過程，應充分發揮學生的自主性，讓學生積極參與。提出問題可以從學生的生活經驗出發，引導學生發現問題，或者教師創設一些情境，引發學生思考。例如，教師可出示一只裝有碎冰的燒杯，問學生：你能否將冰變為水？你認為在這個過程中它有哪些變化？結合生活經驗，學生都能說出使冰熔化需要對它加熱，冰在熔化過程中物質狀態發生了改變。但對“溫度是否變化”會出現分歧：一部分學生認為既然對冰加熱，它在熔化過程中溫度當然要升高；另一部分學生認為，既然“攝氏溫標規定冰水混合物的溫度是0”，那冰在逐漸熔化為水的過程中溫度應保持在0不變。這樣，學生就能提出問題：冰在熔化成水的過程中，溫度會不會變化？制定計劃與設計實驗提出問題后，讓學生先粗略說出驗證猜想的方案，學生容易想到：把冰放在燒杯中，對它加熱，觀察冰的狀態變化，并記錄溫度，觀察溫度是否升高（或不變）。在此基礎上再進一步討論需要準備哪些器材、測量和記錄哪些數據、如何測量等。教學中要調動全體學生的思維，讓設計較好的學生講解他們設計的方案，使同學們的不同想法都能在全體學生面前表達出來。教師對切實可行的方案予以肯定、表揚，對不足之處引導學生討論和改進。這樣不僅體現了面向全體學生的原則，同時也激發了學生學習的熱情，活躍了課堂氣氛。關于“水浴法”加熱，學生第一次遇到，可引導學生自讀教科書圖4-27及相關內容，然后可 以讓學生談談水浴法的好處，如：使冰受熱均勻，減慢狀態變 化過程，便于觀察。進行實驗與收集證據冰熔 化的實驗探究是本節教學的關鍵，沒有這個實驗，學生的思維活動就缺少了支撐點，所以，本探究活動要求全體學生參與。為保證學生順利完成實驗，教師在實驗前應做好組織工作，幫助學生分好小組，4人一組，（按報時、報溫度、報狀態、記錄和照顧儀器等分工），注意協作能力和團隊精神的培養。教師在準備實驗時要注意以下幾點：a盡可能用碎冰（是用純水放在冰箱里制成的，用時盡可能敲碎）。b用大號的試管，冰不能太少，約34cm深。c為使冰熔化過程慢一些，可在燒杯中多放些水。為使溫度計與冰塊充分接觸，還可以這樣準備實驗：取一只燒杯，在燒杯中放入碎冰，并加適量鹽，使其溫度降至5以下，然后把裝有深34cm純水的試管放入碎冰中，溫度計豎直放入水中，讓水降溫并凝固，觀察溫度計示數，待試管中的水完全凝固并降溫至2以下時，將試管拿離碎冰，然后觀察試管中冰的熔化過程。實驗時如氣溫較高，可以讓冰在室溫下自然吸熱熔化，這樣測量出的數據會更準確。選用的冰，溫度最好在2以下，這樣可以完整的展示出“熔化前冰吸熱升溫熔化時溫度保持不變熔化后水吸熱升溫”的全過程。為了增強學生的安全意識，盡管在探究水的沸騰實驗中已使用過酒精燈，本實驗前，教師還要結合掛圖或上節課的實驗情況強調酒精燈的 正確使用方法，尤其是點燃或熄滅酒精燈的方法，還要準備幾塊濕抹布，以防萬一。學生實驗時，教師巡視其間，及時解決學生在實驗中遇到的困難，注意發現學生操作上的錯誤而給予糾正。如溫度計的玻璃泡不能靠近管壁，但不要放在冰的正中，而是中間偏下位置。指導學生繪制“溫度時間”圖像：實驗結束后，仿照水的沸騰圖像，讓學生在教科書圖4-28中標出各個時刻所記錄的溫度，用平滑的曲線把這 些點連接起來，得到冰熔化的“溫度時間”圖像。這個環節，教師可指導學生按照以下步驟進行：在教科書圖4-28上描點；連接各點畫出比較流暢的曲線；思考曲線所反映的物理意義。分析和論證利用多媒體展示學生繪制的冰熔化的“溫度時間”圖像。引導學生們通過對比發現：各組的曲線雖然不完全相同，但是大致形狀如圖4.3-1所示，即分為AB、BC和CD三段。為引導學生對圖像進行分析思考，可提出以下問題：AB段對應的時間內物質是什么狀態？溫度怎樣變化？（答：AB段所對應的時間內物質是固態，溫度升高）在曲線上的哪一點冰開始熔化？（答：B點）在BC段對應的時間內，物質的狀態如何？溫度是否變化？這段時間是否加熱？（答：BC段所對應的時間內固態和液態共存，溫度保持在0左右不變。此時仍在繼續加熱，即冰仍在吸熱）在CD段對應的時間內物質是什么狀態？溫度如何變化？（答：是液態，冰已經熔化完畢，繼續加熱，水的溫度升高）冰熔化過程的特點是：冰開始熔化時的溫度是0；冰在熔化過程中，繼續吸熱，溫度保持不變；冰全部熔化為液體時，繼續加熱，溫度升高?！敖滩膱D4-29”是4位學生對冰的熔化實驗的反思和評價。這4位同學思考的問題正是該實驗要深入研究的，也是我們的學生對該實驗的疑問，可引導學生通過討論、爭辯來解決。對該實驗的評價，還可以讓學生根據自己的實驗情況，發表見解。例如，有的學生把測量的溫度點連接起來時，可能發現熔化過程不是直線而是折線，可以組織學生進行討論、交流、分析，讓學生談談他們的結果為什么跟其他同學的有差異，教師還要鼓勵學生對實驗裝置和實驗步驟進行評價，提出新的實驗方案。通過以上教學，讓學生明確評估、交流與合作，是科學探究中非常重要的環節。再利用教材圖4-29中提出的問題：“是否所有固體熔化時都是這樣呢？”引出研究石蠟的熔化和凝固實驗?！盎?動1 ”的目的是：觀測石蠟熔化和凝固的過程，獲得感性體驗，描繪其熔化凝固的圖像，并與冰的晶體熔化特點對比，引出晶體和非晶體這兩個概念。為了節省時間，教學時也可將活動A和冰的熔化實驗同步進行，一部分小組探究冰的熔化，另一部分做石蠟熔化的實驗，最后通過交流對比，發現不同的固體物質在熔化過程中溫度變化特點是不同的。關于實驗的改進：該實驗的器材和冰的熔化實驗相仿，但冰可以研成較細的碎末，而石蠟只能切削成薄的碎片，而這些碎片又是卷曲的，用這種碎片做熔化實驗，由于卷曲的碎片間空氣的干擾，實驗效果不好，即每次實驗得到的圖像差異大。如果先把溫度計插入石蠟碎片中，將蠟的碎片先熔化再凝固，排除了碎片中的空氣，用凝固后的石蠟做熔化實驗，實驗效果會更好?；顒?中的A和B兩個實驗過程可“一氣呵成”，實驗完后再描繪石蠟熔化的“溫度時間”圖像。石蠟熔化的“溫度時間”圖像大體上如圖4.3-2所示，通過與冰熔化的“溫度時間”圖像對比可知：冰在熔化的過程（開始出現液體到全部變為液體）中，溫度保持不變。石蠟在熔化的過程中，溫度不斷升高。由于課堂教學時間所限，液體凝固的圖像不要求學生描繪，教師可引導學生思考：凝固是熔化的反過程，它的過程與熔化相反，根據熔化過程的研究結果，通過逆向思維，推斷物質凝固的特點，實現知識的遷移。然后教師用多媒體投出事先畫出的冰和石蠟凝固的圖像晶體非晶體不同點外形有規則的幾何外形沒有規則的幾何外形熔化（凝固）時溫度的變化熔化（凝固）時溫度保持不變熔點（凝固點）熔化（凝固）時溫度不斷上升（下降），沒有熔點（凝固點）相同點熔化（凝固）過程吸熱（放熱）為加深學生對物質熔化、凝固特點的理解，并使學生進一步熟悉“圖像法”，可根據圖2、晶體和非晶體通過以上步驟，學生自然會產生疑問：同樣是固體，為什么冰在熔化和凝固過程中溫度不變，石蠟在熔化和凝固過程中溫度變化呢？由此引入晶體和非晶體的學習。 本部分內容可讓學生通過閱讀自學，并結合前面的學習，參照下表總結出晶體和非晶體的不同點 、相同點，培養學生的獲取信息能力和歸納整理能力。晶體非晶體不同點外形有規則的幾何外形沒有規則的幾何外形熔化（凝固）時溫度的變化熔化（凝固）時溫度保持不變熔點（凝固點）熔化（凝固）時溫度不斷上升（下降），沒有熔點（凝固點）相同點熔化（凝固）過程吸熱（放熱）關于“幾種晶體的熔點”，教師要引導學生認真閱讀教科書上的數據表，注意表中的單位（），選擇有代表性的幾種晶體（例如冰、固態酒精等），讀出它們的熔點并加以解釋?？梢栽O計如下一些問題讓學生自學后討論，考查學生查數據表及靈活運用數據的能力：水在-5時是_態。水銀在-30時是_態。酒精在-100時是_態。中國北部的漠河冬季氣溫最低可達-5 2.3，應選用水銀溫度計還是酒精溫度計?為什么？（應選用酒精溫度計。因為酒精的凝固點是-117 ，在-52.3的情況下，酒精是液態的；水銀的凝固點是-39，在氣溫低于-39時，水銀已變成固態。所以水銀溫度計在冬季的漠河無法工作。）在學生瀏覽全表的基礎