5.4 《升华和凝华》教案及反思 2024-2025学年教科版（2024）物理八年级上册

教科版（2024）物理八年级上册《升华和凝华》教案及反思 教学项目 详细内容 一、教材分析 《升华和凝华》是教科版（2024）八年级物理上册物态变化章节的重要内容。教材从生活中一些特殊的物态变化现象引入，如樟脑丸变小、冬天窗户上的冰花等，这些现象无法用之前所学的熔化、凝固、汽化、液化知识来解释，从而引发学生的认知冲突，激发学生的求知欲。教材通过实验和实例详细介绍升华和凝华的概念、现象以及吸放热情况，让学生了解物质可以直接从固态变为气态（升华）和从气态变为固态（凝华），完善学生对物态变化的全面认识，为理解自然界和生活中的复 杂热现象奠定基础。 二、核心素养目标 1. 物理观念： - 理解升华是物质从固态直接变为气态，凝华是物质从气态直接变为固态的过程，建立物质状态变化与能量关系的观念，明确升华吸热、凝华放热。 - 认识升华和凝华现象在自然界和生活中的普遍性，形成用物态变化观念解释现象的意识。 2. 科学思维： - 通过对升华和凝华实验现象的观察、分析，如观察碘的升华和凝华实验，培养学生归纳总结的能力，从现象中抽象出升华和凝华的概念。 - 运用类比的方法，将升华和凝华与之前学习的物态变化进行对比，理解其独特性，发展逻辑思维能力。 3. 科学探究： - 经历探究碘升华和凝华等实验过程，学会使用相关实验器材，掌握控制变量法在实验中的应用，提高实验设计和操作能力。 - 在探究中培养提出问题、作出假设、设计实验、收集证据、解释现象等科学探究能力。 4. 科学态度与责任： - 培养对升华和凝华现象的好奇心和探索欲望，激发学习物理的热情。 - 了解升华和凝华在生产生活、科学技术中的应用，如干冰制冷、人工降雨等，体会物理知识对社会发展的重要作用，增强将物理知识应用于实际的责任感。 三、教学重难点 1.教学重点： - 升华和凝华的概念、现象以及吸放热情况，这是理解这两种物态变化的核心知识。 - 生活中常见的升华和凝华现象的识别和解释，使学生能够将所学知识与实际生活联系起来。 2.教学难点： - 理解升华和凝华是物质在固态和气态之间直接转化的过程，学生可能受之前物态变化过程的思维定式影响，对这种 “直接转化” 的理解有困难。 - 运用升华和凝华知识解释一些复杂的自然现象和生活现象，如霜、雾凇的形成原因，需要综合考虑温度、湿度等多种因素。 四、教学方法和学习策略 1. 教学方法： - 实验教学法：通过演示碘的升华和凝华实验、氯化铵与氢氧化钡晶体混合吸热的实验等，让学生直观地观察到升华和凝华现象，为理解概念提供感性依据。 - 情境教学法：创设生活中的升华和凝华情境，如用干冰制造舞台烟雾效果、冬天户外的冰雪奇观等，激发学生兴趣，引导学生思考现象背后的物理原理。 - 多媒体辅助教学法：利用动画展示升华和凝华的微观过程，如分子在固态和气态之间的变化，帮助学生理解抽象概念。同时播放生活中升华和凝华现象的视频，加深学生印象。 - 问题驱动法：设置问题如 “樟脑丸变小后物质去哪儿了”“冰花为什么出现在窗户内侧”，引导学生探究升华和凝华现象，培养问题意识和科学思维。 2. 学习策略： - 小组合作学习：在实验探究环节，学生分组进行实验，共同观察、讨论实验现象，培养团队协作和沟通能力。 - 自主探究学习：鼓励学生课后寻找生活中的升华和凝华现象，自主设计实验模拟或解释现象，提高自主学习能力。 - 知识整合学习：引导学生将升华和凝华知识与之前的物态变化知识联系起来，构建完整的物态变化知识体系，便于理解和记忆。 五、教学准备 1.教师准备： - 实验器材：碘锤、酒精灯、铁架台、氯化铵、氢氧化钡晶体、玻璃片、药匙、多媒体课件（包含实验演示动画、生活中升华和凝华现象视频、PPT 教学课件等）。 - 收集生活中升华和凝华现象的图片和视频资料，如霜、雾凇、用久的电灯泡变黑等。 2. 学生准备： - 预习教材内容，初步了解升华和凝华的概念。 - 分组（每组 4 - 5 人），准备笔记本和笔。 六、教学过程 1.导入新课： - 展示一组生活中特殊物态变化现象的图片，包括樟脑丸变小、冬天窗户上美丽的冰花、用久的电灯泡内壁变黑、舞台上利用干冰制造的云雾效果等。 - 提问学生：“在之前学习的物态变化中，我们知道物质从固态变为液态，再变为气态，或者相反的过程。但是，像樟脑丸变小、电灯泡内壁变黑这些现象，并没有经过液态这一过程，这是怎么回事呢？” - 播放一段视频，内容为冬天户外树枝上雾凇的形成过程以及干冰在运输过程中周围出现大量‘烟雾’的场景。 - 设计意图：通过展示奇特且熟悉的生活现象图片和视频，引发学生的好奇心和认知冲突，激发他们对新知识的探索欲望，自然地引出本节课的主题 —— 升华和凝华。 2. 知识讲解与实验探究： - 升华和凝华的概念： - 结合导入环节中的现象，讲解升华和凝华的定义：物质从固态直接变成气态的过程叫做升华，从气态直接变成固态的过程叫做凝华。升华需要吸热，凝华需要放热。 - 强调 “直接” 这个关键词，让学生理解升华和凝华与其他物态变化的区别。 - 让学生再次观察图片和回忆视频中的现象，尝试判断哪些是升华现象，哪些是凝华现象，教师进行引导和点评。 - 设计意图：从具体现象引入抽象概念，帮助学生理解升华和凝华的含义，通过对现象的判断，强化学生对概念的初步理解。 - 实验探究：碘的升华和凝华实验 - 介绍实验器材：向学生展示碘锤、酒精灯、铁架台等实验器材，并讲解其作用和使用方法，特别强调碘锤的构造和使用注意事项。 - 演示实验操作： - 将碘锤放在铁架台上，用酒精灯微微加热碘锤的一端，让学生观察碘锤内碘的状态变化。可以看到固态碘直接变成了紫色的碘蒸气，这是升华现象。 - 停止加热，观察碘蒸气又直接变成固态碘附着在碘锤较冷的一端，这是凝华现象。 - 在实验过程中，提醒学生注意观察碘的颜色、状态变化以及变化发生的位置。 - 设计意图：通过演示实验，让学生直观地观察到升华和凝华现象，为理解这两个概念提供有力的证据，培养学生的观察能力。 - 学生分组实验：学生分组进行碘的升华和凝华实验，每个小组分工合作，一人操作酒精灯，一人固定碘锤，其他人负责观察和记录现象。教师巡视各小组，指导学生正确操作，确保实验安全，同时引导学生思考实验中的问题，如加热温度的控制对实验结果的影响等。 - 设计意图：让学生亲自动手进行实验，增强学生的感性认识，培养学生的动手能力和团队协作精神，通过亲自观察和操作，加深对升华和凝华现象的理解。 - 拓展实验：氯化铵与氢氧化钡晶体混合吸热实验 - 演示实验：在玻璃片上用小药匙分别取少量氯化铵和氢氧化钡晶体，混合后用玻璃棒快速搅拌，让学生触摸玻璃片下表面，感受温度变化，并观察玻璃片上是否有其他现象。 - 讲解实验原理：氯化铵与氢氧化钡晶体混合发生吸热反应，周围温度降低，使空气中的水蒸气在玻璃片上凝华成小冰晶。这个实验进一步证明了升华吸热、凝华放热的原理，同时也让学生了解到物态变化与能量变化的关系。 - 设计意图：通过拓展实验，加深学生对升华吸热、凝华放热的理解，同时将物态变化与化学反应中的能量变化联系起来，拓宽学生的知识面，培养学生的综合思维能力。 - 分析升华和凝华的微观过程： - 利用多媒体动画展示碘分子在固态、气态之间的变化过程，讲解在升华过程中，固态碘分子获得足够能量，挣脱分子间的束缚，直接变成气态分子；在凝华过程中，气态碘分子失去能量，重新回到固态的有序排列。 - 引导学生对比之前学习的熔化、汽化过程中分子的变化，理解升华和凝华的微观本质。 - 设计意图：通过动画展示微观过程，帮助学生从微观角度理解升华和凝华现象，使抽象的概念更加具体化，加深学生对知识的理解，同时通过对比，强化学生对不同物态变化微观本质的认识。 - 生活中的升华和凝华现象： - 展示更多生活中升华和凝华现象的图片和视频，如霜的形成、人工降雨、冻干食品的制作等，并详细讲解这些现象的原理。 - 对于霜的形成，讲解在寒冷的夜晚，地面附近的水蒸气温度降低，直接凝华成小冰晶附着在物体表面形成霜。对于人工降雨，讲解是利用干冰升华吸热，使云层中的水蒸气温度降低，凝华成小冰晶或液化成小水滴，当这些小冰晶或小水滴聚集到一定程度时就会降雨。对于冻干食品，讲解是将食品中的水分在低温下先冻结，然后在真空环境下让冰直接升华，从而达到干燥食品的目的。 - 设计意图：通过大量生活实例的分析，让学生了解升华和凝华现象在生活中的广泛应用，培养学生运用物理知识解释生活现象的能力，使学生感受到物理知识与生活的紧密联系。 3. 课堂讨论与总结： - 组织学生分组讨论以下问题： - 在碘的升华和凝华实验中，如果加热温度过高会出现什么情况？这对实验结果有什么影响？ - 生活中还有哪些现象可以用升华和凝华来解释？请举例并分析其原理。 - 升华和凝华现象在生产生活中有哪些应用？这些应用利用了它们的什么特点？ - 每组派代表发言，分享讨论结果，其他小组可以进行补充和提问。教师对学生的讨论结果进行点评和总结，强调重点和易错点，如升华和凝华过程中物质状态变化的特点、吸放热情况等。 - 与学生一起回顾升华和凝华的概念、实验现象、微观过程、生活中的应用等知识点，构建知识体系。可以通过绘制思维导图或概念图的方式进行总结，如以升华和凝华为中心，分支包括概念、现象、吸放热、微观解释、生活应用等，使知识更加清晰明了。 - 设计意图：通过课堂讨论，培养学生的思维能力和团队协作能力，加深对重点知识的理解。总结环节有助于强化学生的记忆，梳理知识结构，使学生对知识有更系统的认识。 4. 课堂练习与拓展： - 布置一些与本节课内容相关的练习题，如判断给定现象是升华还是凝华、解释生活中一些升华和凝华现象的原理、分析实验过程中的问题等。 - 展示一些拓展性问题或实验，如探究不同物质升华的条件有何不同、设计一个利用升华吸热原理的简易降温装置等，鼓励学生课后自主探究。 - 设计意图：通过课堂练习，及时反馈学生对知识的掌握情况，加深对重点知识的理解。拓展内容可以满足不同层次学生的需求，培养学生的创新能力和自主学习精神。 七、板书设计 《升华和凝华》板书 1、主板书： - 升华和凝华 - 升华：固态→气态（吸热），如樟脑丸变小、碘升华、干冰升华 - 凝华：气态→固态（放热），如霜的形成、窗户冰花、电灯泡内壁变黑 - 实验：碘的升华和凝华 - 升华：加热时，固态碘→碘蒸气 - 凝华：停止加热，碘蒸气→固态碘 - 微观解释：分子间能量变化 - 生活应用：人工降雨、冻干食品、舞台烟雾 2. 副板书： - 实验现象记录 - 学生提出的问题及解答思路 - 氯化铵与氢氧化钡晶体混合实验现象与原理 八、教学反思 在本次《升华和凝华》的教学中，通过多样化的教学方法和丰富的教学活动，学生对升华和凝华的知识有了较好的理解和掌握。从导入环节来看，生活中的奇特现象图片和视频有效地吸引了学生的注意力，激发了他们的学习兴趣，使他们迅速进入学习状态，并且引发了学生的认知冲突，为新知识的引入创造了良好的条件。在实验探究环节，碘的升华和凝华实验以及氯化铵与氢氧化钡晶体混合实验让学生直观地观察到了升华和凝华现象，学生在实验中表现出了浓厚的兴趣和较高的参与度，通过自己动手操作和观察，对升华和凝华的概念和吸放热情况有了更深刻的理解。同时，利用多媒体动画展示微观过程，帮助学生从微观角度理解了这两种物态变化的本质，弥补了学生抽象思维能力的不足。在讲解生活中的升华和凝华现象时，通过大量实例的分析，学生能够较好地将所学知识与实际生活联系起来，提高了运用物理知识解释生活现象的能力。然而，教学过程中也存在一些问题。在实验过程中，部分学生对实验操作的细节把握不够准确，例如加热碘锤时的温度控制，这可能影响实验现象的观察和对知识的理解，在今后的教学中需要加强对实验操作的指导。在课堂讨论环节，个别小组讨论不够深入，存在部分学生参与度不高的情况，需要进一步改进引导方式，鼓励每个学生积极参与讨论。在练习题的设计上，虽然涵盖了基础知识和拓展内容，但可以进一步优化题目类型，增加一些与实际生活联系更紧密、更具综合性的题目，以更好地锻炼学生运用知识解决实际问题的能力。此外，在今后的教学中，可以尝试让学生在实验前自主设计实验方案，进一步提高学生的科学探究能力和创新思维。同时，在引导学生理解升华和凝华在生产生活中的广泛应用方面，可以进一步挖掘更多实例，让学生更深刻地体会到物理知识的实用性和魅 力。 学科网（北京）股份有限公司 $$