第二节 熔化与凝固（表格式教学设计）物理沪科版2024九年级全一册

第二节 熔化与凝固（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 课时数 1课时 教师 课题 第二节 熔化与凝固 教学 目标 物理观念 知道熔化与凝固，知道物质的熔点与凝固点。会分析熔化、凝固图像的物理意义。能运用熔化与凝固过程中的吸热和放热特点说明自然界和生活中的有关现象。 科学思维 通过实验认识晶体的熔化过程，学会归纳概括熔化和凝固过程的特点及条件，以及晶体和非晶体熔化、凝固过程的异同，了解物体物态变化的过程中的吸热和放现象，并能根据不同点对物质进行简单分类，可以用物态变化的知识解释自然界和生活中的有关现象。 科学探究 经历物态变化的实验探究过程，知道物质的熔点凝固点，让学生学会科学地使用测量工具，提高观察现象、分析问题及概括总结的能力，能通过分析实验数据和图像，得出实验结论。 科学态度 与责任 经历探究实验过程，知道晶体熔化凝固的过程，加强学生合作探究、讨论交流，保持学习和探究的热情；初步具有严谨认真、求真务实的科学态度。 教材 分析 本节课“熔化与凝固”是沪科版（2024版）九年级物理温度与物态变化单元的第二课，是物态变化的第一课。教材从生活中的冰消雪融入手，引导学生了解熔化凝固的概念，液体温度计的原理及使用，通过对冰(或海波)和石蜡熔化的实验探究，锻炼学生动手操作、观察现象和分析比较得出结能力，培养学生初步的观察能力、实验探究能力和归纳推理能力。教学中应充分利用生活实例和教材活动，引导学生探究过程，激发学习物理的兴趣，感受物理与生活的联系，并培养尊重证据、严谨记录的科学态度。 学情分析 九年级学生对物态变化这一主题拥有一定的生活经验，在日常生活中，从夏日炎炎的冰镇饮料，寒冷冬日的大雪纷飞，再到我国近期高温暴雨洪涝频发，反常厄尔尼诺现象，全球气候变暖导致海平面上升，引发的一系列的环境问题，都可以引起学生的思考。但学生对温度以及物态变化的本质和传播条件缺乏清晰、准确的认识，九年级学生对物理探究和物理思维以及有了一定的基础，教师可以引导学生体会自然界中的水循环的重要性，具有关心和保护环境的意识，能从全球气候变暖的视角体会构建人类命运共同体的重要意义，教学中应尊重并利用学生的生活经验，采用小组合作、讨论、演示与分组实验结合等方式，循序渐进地从直观现象引导归纳、抽象和推理，将学生的好奇心深化为对物理规律的探究热情。 教学重点 理解熔化和熔点的概念、掌握晶体熔化特点及熔化条件。 教学难点 根据晶体熔化的实验探究，分析概括晶体熔化及凝固的条件及特点 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 冰化成了水 教师从泡沫箱里拿出冰块分给同学们，让同学把冰块放在手心感受，冰熔化变成水的过程，并说一说自己的感受和观察到的现象？ 学生：手心感觉到了凉凉的，冰块变小，熔化成了水。 教师：冰会熔化变成水，并吸收热量，这种现象叫物态变化。 【教师总结】物质在一定条件下能从一种状态向另一种状态变化，人们将此称为物态变化。春天冰雪消融，冬天河水结冰等等都是自然界的物态变化。 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 一、熔化及其特点 1. 熔化的概念 【自主学习】 什么是熔化 学生自主阅读课本P8的内容，学习熔化的概念。 【提出问题】什么叫熔化？列举实例说明生活中的熔化现象。 【归纳总结】物质从固态变为液态的过程称为熔化。如：冰化成水、雪糕熔化、铁熔化成铁水等。 【教师强调】要判断发生的现象是何种物态变化，关键是弄清物质的初状态和末状态。注意“熔化”“融化”和“溶化”不同，物态变化中使用的是“熔化”。 2. 探究固体熔化时温度的变化规律（特点）（本实验采用碎冰进行探究） 【提出问题】冰在什么情况下会熔化？冰在熔化过程中与其他固体（如石蜡）在熔化过程中的温度变化情况相同吗？ 【猜想和假设】当给冰加热时就会发生熔化，熔化时温度可能一直上升也可能保持不变等等。 【设计实验】让学生阅读课本第8页做中学的内容，结合课本图13-13设计实验，分别加热碎冰（或海波）和石蜡，多次测量其加热过程中的温度，比较其温度变化规律。 【实验仪器及安装】铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、水、冰、石蜡、温度计、停表、搅拌器、火柴。 （1）实验时用两套完全相同的实验装置，试管中分别加入适量碎冰和石蜡。 （2）安装实验装置的顺序是从下往上依次安装。 （3）烧杯中水以热传递的方式给试管中的物质加热的方法称为“水浴法”。 【进行实验与收集证据 】 （1）分别将碎冰和石蜡放入两支试管中，取两个相同的酒精灯，按如图所示的器材自下而上地把仪器组装好，并且把试管放入水中合适位置，然后分别加热碎冰和石蜡，实验过程中还需不断搅拌试管中的碎冰或石蜡，使其受热均匀，观察碎冰和石蜡在熔化过程中温度及状态的变化。 （2）当温度升到-10℃时开始计时，每隔1min记录一次温度，同时认真观察冰、石蜡的状态变化，直到全部熔化后再记录3~4次。数据记录如下表。 时间t/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 冰的温度t/℃ -4 -3 -2 -1 0 0 0 0 1 2 3 石蜡的温度/℃ 40 41 43 45 46 48 50 52 54 58 60 【分析论证】在方格纸上，纵轴表示温度，横轴表示时间，根据表格中各个时刻对应的温度在方格纸上描点，用平滑的曲线连接，便得到熔化时温度随时间变化的图像。 AB段：碎冰为固态，碎冰吸热温度升高。 BC段：碎冰处于固、液共存状态，碎冰吸热但温度不变。在B点时是固态，开始熔化，C点熔化完成，是液态。 CD段：碎冰全部熔化为液态后，温度继续升高。 （2）石蜡的温度随时间变化的图像。石蜡在吸收热量的过程中温度一直升高。 （3）由甲、乙两图可知：碎冰有固定的熔化温度，石蜡没有固定的熔化温度。 【实验结论】不同的物质在熔化过程中温度变化的规律不同。 （1）有的物质（如冰），在熔化过程中虽然继续对它加热，但温度保持不变； （2）有的物质（如石蜡），在熔化过程中先变软，后变稀，最后熔化为液体，且在加热过程中温度一直升高。 【交流与评估】当撤掉酒精灯后，试管中的碎冰是否会继续熔化？通过实验进行验证。 不会，因碎冰熔化需持续吸热，撤灯后无热源，温度下降，熔化停止。实验需精确控制变量，确保结果可靠。 3. 晶体与非晶体 【自主学习1】 指导学生带着问题自主学习，学生阅读课本P9内容并回答下列问题 什么是熔点？什么是晶体？什么是非晶体？晶体和非晶体的区别是什么？晶体熔化的条件是什么？ 【归纳总结】 ①自然界中有些固体（类似冰），在熔化过程中尽管外界不断加热，其温度仍保持不变。这类固体有确定的熔化温度，称为__晶体__，晶体熔化时的温度叫做__熔点__；有些固体和石蜡那样，没有确定的熔化温度，而是随着温度的升高逐渐由硬变软，最后变为液体。在此过程中，外界不断加热，其温度会持续上升。这类固体没有确定的熔化温度，称为__非晶体__，非晶体__没有__熔点。  ②常见的晶体有：金属、钻石、冰、食盐、石墨__等；  常见的非晶体有：石蜡、塑料、玻璃、松香、沥青__等。  【自主学习2】 查看晶体熔点表，讨论如下问题。哪种晶体熔点最高？熔点是多少？冰的熔点是多少？能否用铝锅来熔化铁？俗语说真金不怕火炼，如何科学地解释它？ （1）金刚石的熔点最高，熔点高达3550 ℃。  （2）在1个标准大气压下，冰的熔点是0℃。  （3）能不能用铜制成的锅来熔化铁呢？ 不能，因为铁的熔点高于铜的熔点。 （4）俗语说真金不怕火炼，如何科学地解释它？ 金的熔点是1064℃，普通火的温度达不到此温度，不会使金熔化。 【知识拓展】 阅读课本P10“科学书屋”内容，了解晶体的熔点会因外界压强的变化或杂质的存在等原因而变化。例如，往装有冰块的烧杯中放些盐并搅拌，这时烧杯中冰的熔点会低于0 ℃，这一现象在生活中的应用是：下雪天，为了方便出行，护路工人常常向积雪的公路上撒盐，盐和雪混合后能够降低雪的熔点，使雪尽快熔化。 了解熔化吸热的微观解释 探究冰的熔点可知，当晶体熔化时，温度不变 ；但若停止加热，熔化过程就会停止，这是为什么呢？ 当晶体被加热时，分子运动更加剧烈，分子间的束缚随之减弱，以致有的分子能较自由地“游动”，呈流动性，这时，晶体便处于熔化过程。如果要使熔化过程继续，需对晶体继续加热，以便更多的分子能“游动”。所以，在熔化过程中外界所提供的热量，用于减小分子间的束缚，并不能使晶体的温度升高。这也说明熔化是吸热过程。 工作人员在撒盐融雪 晶体熔化时的分子运动模型 【例1】下列物态变化中，属于熔化的是（    ） A．铁块化成铁水 B．盘子里的水晾干了 C．湖水表面结冰 D．把白糖加水后化成糖水 【答案】A 【详解】A. 铁块（固态）化成铁水（液态），是固态→液态，属于熔化；故A符合题意； B. 水晾干是液态→气态，属于汽化；故B不符合题意； C. 湖水结冰是液态→固态，属于凝固；故C不符合题意； D. 白糖加水成糖水是溶解（化学混合），不是物态变化的熔化（物态变化需同种物质状态改变）；故D不符合题意。 故选A。 【例2】物理知识与生活息息相关，例如把鱼埋在冰块中，主要是利用了冰___________（填物态变化）时吸热的特点来保鲜鱼；在冰雪覆盖的路面上撒些盐便于除雪，这是为了降低冰雪的___________。 【答案】 熔化 熔点 【详解】[1]冰在熔化过程中会吸收周围环境的热量，从而降低鱼体温度，达到保鲜效果。 [2]盐能降低冰雪的熔点，使冰雪在较低温度下就能熔化，即在0℃以下就雪就开始熔化，便于除雪。 【例3】2024年6月，嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开。该国旗由玄武岩__________（填物态变化的名称）以后拉成细丝、纺成线、织成布，然后制成的。 【答案】熔化 【详解】玄武岩是一种岩石，固态的，要将其制成纤维，首先需要将玄武岩矿石粉碎研磨成粉末，再将粉末送入高温池窑，加热至1450~1500℃，使其熔化成岩浆般的液体，这个过程中玄武岩从固态变成液态，物态变化名称是熔化。然后通过拉丝等工艺，将熔融液体拉成极细的纤维，后续再经过纺纱、织造等工序制成国旗面料。 【例4】小明用如图甲的装置来“探究冰熔化前后的温度的变化规律”。 (1)安装实验器材时，小明应按照 ___________ 的顺序进行； (2)实验时，用“水浴法”给试管加热，而不用酒精灯直接给试管加热，目的是为了 ___________ ； (3)根据实验数据画出了图乙中的温度﹣时间图像ABCD，由图像可以推知冰是 ___________ （选填“晶体”或“非晶体”），依据是冰在熔化时持续吸热且温度 ___________ ； (4)第7min时，试管内物质处于 ___________ 态； (5)另一小组的同学在利用相同的器材进行实验时，观察到冰在熔化时温度计示数缓慢上升。产生这一现象的原因可能是 ___________ 。 A．温度计的玻璃泡碰到了试管壁 B．对试管内固体不断搅拌 C．烧杯中的水过多 【答案】(1)自下而上 (2)使物质受热均匀 (3) 晶体 不变 (4)液 (5)A 【详解】（1）安装实验器材时，为了保证用酒精灯的外焰加热，并且温度计的玻璃泡要正确放置，应按照自下而上的顺序进行。因为先安装好酒精灯，根据酒精灯外焰的高度确定铁圈的位置，再安装温度计。 （2）实验时用 “水浴法” 给试管加热，而不用酒精灯直接给试管加热，目的是为了使冰受热均匀。因为直接加热可能会导致试管受热不均，冰熔化的情况不准确，而水浴法可以让冰在各个部位都能较为均匀地吸收热量。 （3）由图乙中的温度 - 时间图像可知，冰在熔化时持续吸热且温度保持不变，晶体在熔化过程中具有这样的特点，所以冰是晶体。 （4）由图像可知，BC段是冰的熔化过程，从第2min 开始到第6min 结束，第7min 时已经过了熔化过程，所以试管内物质处于液态。 （5）A ．温度计的玻璃泡碰到了试管壁，试管壁的温度与冰的温度不同，可能导致温度计示数缓慢上升，故A符合题意； B．对试管内固体不断搅拌，会使冰受热更均匀，不会导致温度计示数缓慢上升，故B不符合题意； C ．烧杯中的水过多，只会影响加热时间，不会影响冰熔化时温度计的示数变化，故C不符合题意。 故选A。 学生通过实验探究了解熔化的过程，分析晶体与非晶体熔化的过程 理解晶体与非晶体的图像，知道温度变化的规律 知道生活中的晶体与非晶体 学习新课 二、凝固及其特点 1. 凝固及其特点 【自主学习】 阅读课本P11“凝固及其特点”部分内容，结合生活中的水结冰、熬糖制作糖画等事例，分析讨论并回答以下问题 （1）像水结成冰那样，物质从液态变为固态的过程称为凝固。  （2）晶体的形成也有确定的温度，这个温度叫凝固点，同种晶体的熔点和凝固点是　相同的。非晶体没有凝固点。  （3）凝固规律：晶体在凝固时放热，温度保持不变。非晶体在凝固时放热，温度持续下降。 （4）晶体凝固的条件：温度达到凝固点；不断放热。（如果撤掉热源，物质吸不到热将不再熔化。） 1. 熔化吸热、凝固放热及其应用 （1）熔化是吸热过程，凝固过程会放热。  （2）请小组之间合作寻找利用熔化吸热、凝固放热的例子： 熔化吸热：夏天，如果我们要喝冰凉的饮料，往往会在饮料中加上几个冰块，冰由固态变成液态的过程，熔化吸热，可以降低温度。 凝固放热：北方冬季贮菜，人们常在地窖放几桶水，以防止地窖的菜被冻坏。因为当气温下降至0℃以下时，桶里的水会凝固成冰，在凝固过程中，水会放出热量，该热量可使地窖的温度不至于降得太低，从而避免蔬菜被冻坏。 饮料加冰 地窖里的水桶与蔬菜 (3)俗话说“雪不冷化雪冷”下请你解释其中的道理。 学生热烈交流讨论后回答：化雪过程是熔化过程，熔化吸热。 【教师总结】晶体与非晶体的区别 晶 体 非 晶 体 熔点和凝固点 有 没有 熔 化 过 程 吸收热量，温度不变，物质 处于固、液共存状态。 吸收热量，温度升高，物质先变稀，最后成为液体。 熔化条件 温度达到熔点，继续吸热。 吸收热量 凝固条件 温度达到凝固点，继续放热。 放出热量 熔化 图像 凝固 图像 举 例 海波、水晶、石英、食盐、各种金属 沥青、玻璃、松香、石蜡 【例1】如图是“泼水成冰”的游戏，游戏是在零下30℃以下的极寒环境下将滚烫的开水泼出，将看到成片的冰晶徐徐飘落。“泼水成冰”是水______形成的（填物态变化的名称），此过程需要______（选填“吸热”或“放热”）；市政工人通过向积雪的道路上撒“融雪盐”，以防止交通事故的发生，这是因为“融雪盐”能有效______（选填“提高”或“降低”）道路上积雪的熔点。 【答案】 凝固 放热 降低 【详解】[1][2]“泼水成冰”是水由液态变成固态的冰，属于凝固现象，凝固放热。 [3]影响晶体熔点高低的因素：物质的种类、压力的大小、是否有杂质。物质种类不同，熔点一般不同；压力越大，熔点降低；当有杂质掺入时熔点降低。冰中含盐可以降低水的凝固点，使雪更容易熔化。 【例2】西周晋侯鸟尊是中国青铜器中罕见的珍品，是山西博物院的“镇院之宝”（如图所示）。制作鸟尊等青铜器时，先用泥土制成“内范”，在其外部涂适当厚度的蜡，将蜡雕刻成所需形状，称之为“模”，然后在“模”的外面用泥土制成“外范”。通过加热使蜡液流出形成空腔（模具），在空腔中倒入青铜液，待青铜液冷却后，打碎“外范”和“内范”，就得到与“模”一样的青铜器。下列分析正确的是（　　）    A．将蜡加热到液态是熔化过程，会放出热量 B．青铜液冷却到固态是凝固过程，会放出热量 C．青铜液冷却到固态是凝华过程，需吸收热量 D．青铜和蜡熔化过程中，温度均保持不变 【答案】B 【解析】A．蜡从固态到液态是熔化过程，此过程吸热，故A错误； BC．青铜液体变成固体的过程是凝固，此过程放热，故B正确，C错误； D．青铜是晶体，熔化过程温度保持不变，蜡是非晶体，熔化过程温度升高，故D错误。故选B。 通过对比学习凝固的过程 课 堂 练 习 1．如图，下列描述晶体凝固的温度随时间变化曲线符合实际的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】凝固图象整个过程中温度有下降的趋势，晶体有凝固点，若在凝固过程中温度保持不变，则为晶体的凝固图象，否则为非晶体的凝固图象，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C 。 2．图示为小明根据实验数据作出的某物质加热熔化时温度随时间变化的图像。下列说法正确的是（　　） A．该物质属于非晶体 B．该物质在第3min处于固液共存状态 C．该物质在熔化过程中，温度先升高后不变 D．该物质的熔点是48℃，熔化过程用时5min‍ 【答案】B 【详解】A．由图像可知，该物体在熔化过程中有一段时间持续吸热但温度不变，符合晶体熔化时的特征，所以可知该物质属于晶体，故A错误； B．因为该物质属于晶体，所以由图像可知在2-5min内，该物质持续吸热但温度不变，处于固液共存状态，故B正确； C．由图像可知，该物质是晶体，熔化过程中持续吸热但温度保持在熔点不变，故C错误； D．由图像可知，该物质的熔点为48℃，第2min到第5min为熔化过程，时间为3min，故D错误。 故选B。 二、填空题 3．3D打印机是通过逐层堆积材料（塑料、金属、陶瓷等），将数字模型转化为三维实体的设备。某品牌的3D打印机打印过程是将固态的材料在高温下变成液态材料，喷头按照3D图纸轨迹将液态材料挤出，材料冷却后形成立体实物。液态材料冷却后形成立体实物的过程是______（填物态变化名称），该过程需要______（选填“吸热”或“放热”）。 【答案】 凝固 放热 【详解】[1] [2] 物质从液态变为固态的过程叫做凝固，题中液态材料冷却后变成固态实物，属于凝固现象，凝固放热。 4．用如图甲所示装置“探究冰熔化时温度的变化规律”，将碎冰装入试管中，安装好器材开始实验，温度计示数如图乙所示，此时温度为 ___________ ℃，熔化过程中试管内的碎冰逐渐变少，此过程中碎冰吸收热量，温度 ___________ ； 【答案】 -3 保持不变 【详解】[1]由乙图可知，该温度计的分度值为1℃，液柱的上表面与温度计0刻度线下方的第3条刻度线对齐，则读数为-3℃。 [2]由于冰是晶体，故冰在熔化过程中吸收热量，温度保持在熔点不变。 5．如图是民间艺人正在制作“鲤鱼糖画”，糖浆流动到石板上会很快变成固态附着在木棍上。糖浆变成固态的过程发生的物态变化是_______。 【答案】凝固 【详解】物质由液态变为固态的过程叫凝固。所以液态的糖浆变成固态的过程发生的物态变化是凝固。 6．如图是小聪做固体熔化实验时绘制的图像。在CD段时，此物质处于___________态（选填“固”、“液”或“固液共存”）；这种物质属于___________（选填“晶体”或“非晶体”）。 【答案】 液 晶体 【详解】[1][2]由图像可知，物质在C点熔化完成，所以CD段物质处于液态；图像的BC段，物质吸收热量，温度保持不变，即物质有固定的熔点，故该物质为晶体。 三、实验题 7．如图甲所示，大雪过后路面结冰，环卫工人会在公路上撒盐，使路面的冰及时融化，确保出行安全。为了弄清其中缘由，小蜀做了一组关于冰熔化的实验。 (1)如图乙为实验装置图，在安装时，如图标注的铁圈位置和悬挂温度计的铁夹位置放置非常重要，应当先调整固定________的位置（选填“铁圈”或“铁夹”），在确定铁圈的高度位置时，是根据______________________来调整的； (2)实验中某时刻温度计的示数如图丙所示，则示数是________℃，在实验中要尽量使烧杯和冰块均匀受热，以下做法中__________能使烧杯和冰块均匀受热； A．取掉烧杯与灯焰之间铁圈上的石棉网 B．将冰块敲碎后再放进试管里 C．将装有冰块的试管直接用酒精灯外焰加热 (3)小蜀每隔1min记录一下温度，他根据记录的实验数据在如图丁中绘制了A图像；接着，小蜀又取了适量淡盐水制成的碎冰，用相同的热源再次加热，得到丁图中B图像，再次取适量浓度更大一些的盐水制成的碎冰，用相同的热源加热，得到丁图中C图像。由以上实验可知，加入盐后冰的熔点将会________（选填“升高”、“降低”或“不变”）； 【答案】(1) 铁圈 酒精灯外焰的高度 (2) -3 B (3)降低 【详解】（1）[1][2]实验时，需用酒精灯的外焰加热，温度计的玻璃泡需全部浸没在被测物体中，不能碰到时试管壁和试管底；组装实验装置时，应先根据外焰的高度来调整烧杯的位置，即应先固定铁圈的位置。 （2）[1]由图丙知，温度计的分度值为1℃，则温度计的示数为-3℃，所以此时冰的温度是-3℃。 [2]A．取掉烧杯与灯焰之间铁圈上的石棉网，烧杯局部加热，烧杯中的水受热不均匀，故A不符合题意； B．将冰块敲碎后再放进试管里，碎冰块受热均匀，故B符合题意； C．将装有冰块的试管直接用酒精灯外焰加热，冰块受热不均匀，故C不符合题意； 故选B。 （3）分析图丁可知，图线C中的制成碎冰的盐水浓度最大，熔点最低；由以上实验可知，加入盐后冰的熔点将会降低。 板 书 设 计 第二节 熔化与凝固 一、熔化 1. 熔化：物质从固态变为液态的过程 2. 探究：熔化的特点 (1)冰的熔化实验 ①冰的熔化条件：达到熔点，继续吸收热量。 ②冰的熔化特点：熔化时吸热，温度保持不变。 (2)石蜡的熔化实验 石蜡熔化特点：熔化时吸热，温度不断升高。 3.晶体与熔点 (1)晶体与非晶体 区别：晶体有熔点,非晶体没有熔点。 (2)熔点：体熔化时的温度。 二、凝固及其特点 1.凝固及其凝固点 2.凝固放热 课 堂 小 结 第二节 熔化与凝固 作业布置 1. 完成课后作业：“实践与练习” 2. 配套同步分层作业 教学反思 / 学科网（北京）股份有限公司 $$