第2節(jié)熔化和凝固【教學(xué)目標(biāo)】物理觀念：清晰認(rèn)知熔化是物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)、凝固是液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程，掌握熔點(diǎn)與凝固點(diǎn)概念，能準(zhǔn)確闡述晶體與非晶體在熔化、凝固時(shí)的特征差異。科學(xué)思維：借由對(duì)熔化和凝固實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)溫度變化規(guī)律，提升歸納與邏輯推理能力，學(xué)會(huì)用圖像法直觀呈現(xiàn)物理過(guò)程。科學(xué)探究：積極參與熔化和凝固實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、操作儀器、收集數(shù)據(jù)、分析論證等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)探究實(shí)踐能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：秉持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真態(tài)度對(duì)待實(shí)驗(yàn)，如實(shí)記錄數(shù)據(jù)，體會(huì)物理知識(shí)對(duì)解釋生活現(xiàn)象、解決實(shí)際問(wèn)題的重要意義。【教學(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：理解熔化和凝固的本質(zhì)。難點(diǎn)：從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中精準(zhǔn)判斷熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)；區(qū)分晶體與非晶體的不同特性，將抽象理論與具體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象緊密結(jié)合。【教學(xué)過(guò)程】一、課程導(dǎo)入同學(xué)們，在上課之前，老師想先給大家展示一些有趣的圖片和生活場(chǎng)景。（展示圖片或視頻，比如冰雪消融、蠟燭燃燒后蠟液滴下又凝固、鋼鐵廠中鋼鐵從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)等）大家看，冬天過(guò)去了，春天來(lái)臨，河面上的冰逐漸變成了水，這是一種很常見(jiàn)的現(xiàn)象。還有我們生日的時(shí)候點(diǎn)蠟燭，蠟燭燃燒，原本固態(tài)的蠟會(huì)變成流淌的液態(tài)蠟，而當(dāng)蠟液滴到桌面上，過(guò)一會(huì)兒又會(huì)變硬，重新變成固態(tài)。那大家有沒(méi)有想過(guò)，為什么物質(zhì)會(huì)發(fā)生這樣的狀態(tài)變化呢？今天，我們就一起來(lái)深入探究物質(zhì)的兩種狀態(tài)變化——熔化和凝固。二、概念講解熔化老師：同學(xué)們，我們先來(lái)看熔化。大家想想，生活中還有哪些現(xiàn)象屬于熔化呢？來(lái)，那位靠窗的同學(xué)，你來(lái)說(shuō)一說(shuō)。學(xué)生：冰棒在夏天會(huì)慢慢變軟，最后變成水，這算熔化嗎？老師：非常棒！這位同學(xué)觀察得很仔細(xì)。冰棒從固態(tài)變成液態(tài)水，這就是典型的熔化現(xiàn)象。那現(xiàn)在老師要給出熔化的確切定義啦。物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程，就叫做熔化。大家記住了嗎？比如說(shuō)剛才圖片里的冰雪消融，固態(tài)的冰雪變成液態(tài)的水，這就是熔化。凝固老師：知道了熔化，那與之相反的過(guò)程又是什么呢？對(duì)，就是凝固。誰(shuí)能結(jié)合生活實(shí)際，說(shuō)說(shuō)什么是凝固呀？后排舉手的那位同學(xué)。學(xué)生：水放進(jìn)冰箱冷凍室，過(guò)一段時(shí)間就變成了冰，這應(yīng)該就是凝固。老師：完全正確！水從液態(tài)變成固態(tài)冰，這就是凝固。所以，物質(zhì)從液態(tài)變成固態(tài)的過(guò)程，叫做凝固。就像鋼鐵廠中，液態(tài)的鐵水冷卻后變成固態(tài)的鋼鐵，這也是凝固現(xiàn)象。三、實(shí)驗(yàn)探究——固體熔化時(shí)溫度變化的規(guī)律提出問(wèn)題老師：現(xiàn)在，我們來(lái)思考一個(gè)問(wèn)題。不同物質(zhì)在熔化的過(guò)程當(dāng)中，溫度的變化規(guī)律相同嗎？大家可以結(jié)合生活中對(duì)不同固體加熱時(shí)的觀察，大膽地猜想一下。猜想假設(shè)學(xué)生1：我覺(jué)得可能不同物質(zhì)熔化時(shí)溫度變化不一樣，像冰融化的時(shí)候，感覺(jué)溫度沒(méi)怎么變，但是蠟燭熔化的時(shí)候，好像溫度一直在上升。學(xué)生2：我也覺(jué)得不一樣，因?yàn)椴煌镔|(zhì)的性質(zhì)都不太一樣。老師：同學(xué)們都很有想法。那我們的猜想對(duì)不對(duì)呢？這就需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。介紹實(shí)驗(yàn)裝置和方法老師：接下來(lái)，老師給大家介紹一下我們今天實(shí)驗(yàn)要用的器材。（展示實(shí)驗(yàn)器材：鐵架臺(tái)、酒精燈、石棉網(wǎng)、大燒杯、溫水、大試管、海波、松香、溫度計(jì)、攪拌器、火柴等）這里有鐵架臺(tái)，它用來(lái)支撐和固定其他器材；酒精燈，是我們加熱的工具，大家要注意酒精燈的正確使用方法，絕對(duì)不能用嘴去吹滅，要用燈帽蓋滅。石棉網(wǎng)的作用是讓燒杯受熱更均勻。大燒杯里裝著溫水，我們采用水浴法加熱，這樣可以使試管中的物質(zhì)受熱更均勻。試管里分別裝著海波和松香，這是我們要研究的兩種固體。溫度計(jì)用來(lái)測(cè)量溫度，攪拌器則是為了讓物質(zhì)受熱更均勻。那實(shí)驗(yàn)具體怎么做呢？我們把裝有海波和松香的試管分別放入盛有溫水的大燒杯中，用酒精燈給大燒杯加熱，然后每隔1分鐘記錄一次溫度計(jì)的示數(shù)，同時(shí)觀察試管內(nèi)固體的熔化情況。小組討論實(shí)驗(yàn)方案老師：現(xiàn)在，請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位，討論一下具體的實(shí)驗(yàn)步驟，等會(huì)兒每個(gè)小組派代表來(lái)說(shuō)一說(shuō)。（學(xué)生小組討論，教師巡視指導(dǎo)）小組代表1：我們覺(jué)得應(yīng)該先把鐵架臺(tái)搭好，然后依次放上石棉網(wǎng)、大燒杯，往大燒杯里加入適量溫水。再把裝有海波和松香的試管放入大燒杯，接著插入溫度計(jì)，點(diǎn)燃酒精燈開(kāi)始加熱，每隔1分鐘記錄一次溫度。老師：非常好，基本步驟都說(shuō)到了。其他小組還有補(bǔ)充嗎？小組代表2：我們覺(jué)得在加熱過(guò)程中，還要用攪拌器不時(shí)攪拌一下，讓它們受熱更均勻，而且記錄溫度的時(shí)候，要同時(shí)觀察固體狀態(tài)有沒(méi)有變化，也要記錄下來(lái)。老師：補(bǔ)充得很全面。那大家清楚實(shí)驗(yàn)步驟了嗎？開(kāi)始動(dòng)手實(shí)驗(yàn)吧，要注意小組分工合作，認(rèn)真記錄數(shù)據(jù)哦。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視，提醒學(xué)生注意安全，規(guī)范操作，及時(shí)糾正問(wèn)題）老師：同學(xué)們，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一定要仔細(xì)觀察，看看海波和松香在熔化前、熔化中、熔化后的溫度變化和狀態(tài)變化有什么不同。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理老師：好啦，同學(xué)們，實(shí)驗(yàn)差不多結(jié)束了。現(xiàn)在請(qǐng)大家把實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)整理一下，我們要根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)繪制溫度隨時(shí)間變化的圖象。每個(gè)小組在方格紙上把海波和松香的溫度變化情況畫出來(lái)。（學(xué)生繪制圖象，教師指導(dǎo)，選取部分小組的圖象展示在黑板或大屏幕上）分析論證老師：大家看，我們繪制出了海波和松香熔化時(shí)溫度隨時(shí)間變化的圖象。從圖象中，我們能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律呢？來(lái)，小組之間互相討論一下。小組代表1：我們發(fā)現(xiàn)海波在熔化前溫度不斷上升，熔化的時(shí)候溫度保持不變，熔化后溫度又繼續(xù)上升。而松香在整個(gè)過(guò)程中，溫度一直在上升。老師：說(shuō)得非常準(zhǔn)確。那從這個(gè)實(shí)驗(yàn)和圖象中，我們可以總結(jié)出什么呢？其實(shí)，海波和松香代表了兩類不同的固體。像海波這樣，在熔化過(guò)程中盡管不斷吸熱，溫度卻保持不變，這類固體有確定的熔化溫度，我們把它叫做晶體。而像松香這樣，在熔化過(guò)程中，只要不斷地吸熱，溫度就不斷地上升，沒(méi)有固定的熔化溫度，這類固體叫做非晶體。所以，晶體和非晶體在熔化過(guò)程中的表現(xiàn)是不一樣的。那大家還能想到生活中哪些是晶體，哪些是非晶體嗎？學(xué)生1：金屬是晶體，像鐵、銅。學(xué)生2：玻璃是非晶體，還有塑料。老師：非常好，同學(xué)們都能結(jié)合生活實(shí)際來(lái)舉例。那晶體熔化時(shí)保持不變的溫度，我們給它起個(gè)名字，叫做熔點(diǎn)。大家看課本上的熔點(diǎn)表，不同晶體的熔點(diǎn)是不一樣的。比如說(shuō)，冰的熔點(diǎn)是0℃，鐵的熔點(diǎn)就很高啦，有1535℃。而非晶體是沒(méi)有熔點(diǎn)的。四、凝固的特點(diǎn)及與熔化的關(guān)系凝固特點(diǎn)老師：我們研究了熔化，那凝固又有什么特點(diǎn)呢？大家想想，剛才實(shí)驗(yàn)中的海波和松香，如果讓它們從液態(tài)再變回固態(tài)，也就是凝固，會(huì)有什么現(xiàn)象呢？我們可以類比熔化的過(guò)程來(lái)思考。學(xué)生：我覺(jué)得晶體凝固的時(shí)候，溫度可能也會(huì)保持不變，非晶體凝固溫度會(huì)一直下降。老師：這位同學(xué)很會(huì)思考。確實(shí)是這樣，晶體在凝固過(guò)程中，雖然不斷放熱，但溫度保持不變，這個(gè)溫度就叫做凝固點(diǎn)。而且，同一種晶體的凝固點(diǎn)和它的熔點(diǎn)是相同的。比如說(shuō)，冰的熔點(diǎn)是0℃，那么水凝固成冰的凝固點(diǎn)也是0℃。而非晶體在凝固過(guò)程中，不斷放熱，溫度持續(xù)下降，沒(méi)有固定的凝固點(diǎn)。熔化與凝固的能量變化老師：大家再想想，熔化和凝固過(guò)程中，除了溫度和狀態(tài)變化，還有什么變化呢？對(duì)，是能量變化。熔化是一個(gè)吸熱過(guò)程，物質(zhì)要從外界吸收熱量才能從固態(tài)變成液態(tài)。比如說(shuō)冰熔化，需要吸收周圍環(huán)境的熱量。而凝固則是放熱過(guò)程，液態(tài)物質(zhì)放出熱量才能變成固態(tài)。就像水凝固成冰，會(huì)向周圍環(huán)境放出熱量。在生活中，我們也能看到很多利用熔化吸熱和凝固放熱的例子。比如說(shuō)，在夏天，我們吃冰棒解暑，就是因?yàn)楸羧刍瘯r(shí)吸收熱量，讓我們感覺(jué)涼爽。北方的冬天，菜農(nóng)會(huì)在菜窖里放幾桶水，這是利用水凝固時(shí)放熱，使菜窖內(nèi)的溫度不會(huì)太低，從而保護(hù)蔬菜不被凍壞。五、熔化和凝固的應(yīng)用及拓展應(yīng)用舉例老師：除了剛才說(shuō)的例子，大家還能想到生活中哪些地方用到了熔化和凝固的知識(shí)呢？學(xué)生1：鐵匠打鐵的時(shí)候，把鐵塊加熱熔化，然后可以打造成各種形狀，冷卻凝固后就成型了。學(xué)生2：工廠生產(chǎn)塑料制品，也是把塑料顆粒加熱熔化，然后注入模具，冷卻凝固后就得到塑料制品。老師：非常好，同學(xué)們觀察得很仔細(xì)。其實(shí)在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活中，熔化和凝固的應(yīng)用非常廣泛。像鑄造金屬零件、制作蠟燭、制作巧克力等等，都離不開(kāi)熔化和凝固的原理。拓展思考老師：那在什么情況下，熔化和凝固會(huì)對(duì)我們產(chǎn)生不利影響呢？又該如何避免呢？大家想一想。學(xué)生1：夏天的時(shí)候，路面上的瀝青可能會(huì)因?yàn)闇囟忍叨刍绊懡煌ǎ覀兛梢越o路面灑水降溫。學(xué)生2：冬天，汽車的水箱里的水如果凝固，可能會(huì)脹壞水箱，我們可以加防凍液，降低水的凝固點(diǎn)。老師：同學(xué)們都很聰明，想到了很多實(shí)際的情況和解決辦法。所以，我們學(xué)習(xí)物理知識(shí)，就是要用來(lái)解決生活中的問(wèn)題，讓我們的生活變得更美好。六、課堂總結(jié)老師：好啦，同學(xué)們，今天這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了熔化和凝固