4.4 升华和凝华 教学设计 2025-2026学年人教版物理八年级上学期

《第4节 升华和凝华》教学设计 课时主题 升华与凝华现象及其在生活中的应用 课程 新授课 课时 1课时（共1课时） 本课时教学内容分析 本节课选自人教版八年级上册物理第三章《物态变化》的第4节《升华和凝华》，是在学生已经学习了熔化、凝固、汽化、液化等物态变化的基础上，进一步探究物质从固态直接变为气态（升华）以及从气态直接变为固态（凝华）的现象。教材通过碘的实验引入，直观展示了封闭容器中碘颗粒受热后变成紫色蒸气（升华），冷却后又重新凝结为固体（凝华）的过程，帮助学生建立对这两种特殊物态变化的感性认识。 教材还列举了生活中常见的升华与凝华实例：如樟脑丸变小、冰冻衣服变干属于升华；霜、冰花、雾凇的形成则属于凝华。这些贴近生活的例子有助于学生将抽象的物理概念与现实世界联系起来，增强学习兴趣。此外，教材通过“想想议议”引导学生补充水的三态转化图，并标注吸放热关系，帮助构建完整的物态变化知识体系。 本节内容不仅深化了学生对物态变化规律的理解，也为后续跨学科实践“探索厨房中的物态变化”打下基础。同时，“科学·技术·社会·环境”栏目介绍了水资源现状，强调节水的重要性，体现了物理教学与环境保护教育的融合，落实立德树人的根本任务。 学情分析 八年级学生已具备一定的观察能力和逻辑思维能力，此前已系统学习了熔化、凝固、汽化、液化四种基本物态变化，掌握了温度计的使用方法，能够理解物态变化过程中吸热或放热的基本规律，这为本节课的学习奠定了良好的知识基础。 然而，升华和凝华是两种较为隐蔽且不易直接观察的物态变化过程，学生在生活中虽有接触（如樟脑丸消失、冬天窗户结冰花），但往往缺乏科学解释，容易误认为樟脑丸是“挥发”而非升华，或将霜的形成误认为是水凝固而成。因此，学生对“直接转变”的概念理解存在障碍，需要借助实验和图像进行具象化引导。 此外，该年龄段的学生好奇心强，喜欢动手操作，但注意力集中时间有限。若仅采用讲授法，易导致课堂枯燥。因此，应结合实验演示、情境创设、小组讨论等多种教学方式，激发学习兴趣，提升参与度。同时，需注重语言表达的准确性，帮助学生区分“蒸发”“挥发”“升华”等易混淆术语，培养严谨的科学态度。 学习目标 物理观念： 1. 能准确说出升华和凝华的定义，识别生活中常见的升华与凝华现象，并能用物理语言描述其过程，理解升华吸热、凝华放热的基本规律。 2. 能在水的三态变化示意图中完整补充升华与凝华路径，并正确标注各过程的吸热或放热特性，构建系统的物态变化知识网络。 科学思维： 1. 通过对碘实验现象的观察与分析，归纳出升华与凝华的共同特征，发展归纳推理能力；能对比升华与汽化、凝华与凝固的区别，提升比较与分类的思维水平。 2. 面对“湿衣服结冰后变干”“樟脑丸消失”等生活现象，能提出合理的物理解释，运用所学知识解决实际问题，体现模型建构与科学推理的应用能力。 科学探究： 1. 能积极参与“观察碘的物态变化”实验，规范操作，细致记录实验现象，体验科学探究的基本流程。 2. 在教师引导下设计“模拟霜的形成”实验，明确实验目的、变量控制与观察重点，初步掌握控制变量法在物态变化研究中的应用。 科学态度与责任： 1. 在实验过程中养成实事求是、尊重证据的科学态度，乐于合作交流，勇于表达观点。 2. 认识到水资源的宝贵性，了解干冰人工降雨等科技应用，增强节约用水意识，体会物理知识在改善生活、服务社会中的价值。 学习重难点 教学重点： 1. 升华和凝华的概念及其典型实例辨析； 2. 明确升华过程吸热、凝华过程放热的能量变化规律； 3. 完整掌握水的三态六种转化关系及对应热量变化。 教学难点： 1. 理解“直接转变”这一核心特征，突破“必须经过液态”的思维定势； 2. 准确区分升华与蒸发、凝华与凝固的本质差异； 3. 解释霜、冰花、雾凇等复杂自然现象的形成机制，建立多因素（温度、湿度、散热条件）综合作用的认知模型。 教学策略 采用“情境—探究—建构—应用”为主线的教学模式，融合议题式教学法、情境探究法、合作探究法与讲授法。以“自然界奇妙的物态变化之谜”为驱动性议题，创设真实生活情境（如樟脑丸消失、冬天窗上冰花），激发认知冲突；通过演示实验直观呈现碘的升华与凝华过程，强化感知体验；组织小组合作分析案例，促进深度思考；利用动画演示辅助理解微观机制；最后回归生活，引导学生解释自然现象并提出节水建议，实现知识迁移与社会责任培养。 教学资源准备 多媒体课件（含碘实验视频、水循环动画、霜形成原理图）、封闭玻璃管装碘颗粒实验装置、热水槽、冷水槽、温度计、易拉罐、冰块、食盐、护目镜、实验记录单、米字格生字卡（用于板书关键词）、A4纸若干。 教学环节 教学活动 设计意图 一、情境导入，引发认知冲突 一、生活现象激趣，提出核心问题 （1）、展示生活现象，激发探究欲望 教师出示PPT图片对比： 教师讲解：“这是我家衣柜里常用的防虫剂——樟脑丸。上周我还看到它很大一块，可今天却发现它明显变小了，甚至有些边缘已经消失了。它去哪儿了？难道是被虫子吃掉了？”还有冬季的时候，一件湿衣服挂在室外晾衣绳上，表面已结满冰晶，在阳光照射下逐渐变得干燥，而地上却没有积水。“衣服明明结冰了，为什么还能变干？难道冰会自己‘飞走’吗？”提问：“同学们，你们有没有遇到过类似的情况？樟脑丸为什么会消失？结冰的衣服是怎么变干的？请大家先独立思考一分钟，然后在小组内分享你的猜想。”待学生讨论后，请两组代表发言。可能出现的回答包括：“樟脑丸挥发了”“冰慢慢化成水流走了”“可能是风吹干的”等。教师不急于纠正，而是继续追问：“如果真是融化成水，那地上应该有水迹才对，可实际上并没有。而且樟脑丸也没有留下液体痕迹。这说明什么？”引导学生意识到这些现象可能不是普通的熔化或蒸发，从而引出本节课的主题——是否存在一种不需要经过液态就能直接变化的方式？ （2）、引入科学实验，聚焦观察对象 教师拿出一个密封的玻璃管，里面装有少量紫黑色的碘颗粒，将其展示给全班同学。“今天我们要借助一种特殊的物质——碘，来揭开这个谜底。碘在常温下是固态，但它有一个特别的性质：加热时不会先变成液体，而是直接变成紫色的气体；冷却后，气体又会直接变回固体。这种神奇的变化叫做‘升华’和‘凝华’。接下来我们就来做个实验，亲眼看看这个过程！”教师戴上护目镜，确保安全，将玻璃管放入盛有热水的烧杯中，让学生仔细观察内部变化。几秒钟后，原本静止的碘颗粒开始释放出浓郁的紫色蒸气，迅速充满整个玻璃管。“大家看到了什么？颜色怎么变了？状态呢？”引导学生描述：“固态碘变成了紫色气体。”教师顺势总结：“没错，这就是我们今天要学习的第一种新变化——升华。” 利用贴近生活的异常现象制造认知冲突，打破学生“物态变化必经液态”的原有认知结构，激发强烈的好奇心和求知欲；通过真实实验快速聚焦注意力，建立“固→气”“气→固”可直接转化的初步印象，为新知建构提供感性支撑。 二、实验探究，建构核心概念 二、动手观察碘变，提炼升华凝华定义 （1）、分步演示实验，引导有序观察 教师继续操作实验：当玻璃管内充满紫色碘蒸气后，将其从热水中取出，立即放入装有冷水的烧杯中。“现在我把热源撤掉，给它降温，大家预测一下会发生什么？”学生纷纷猜测：“颜色会变淡”“气体消失了”“会不会又变回黑色？”约半分钟后，学生发现紫色逐渐褪去，玻璃管内壁尤其是较冷的顶部出现了闪亮的紫黑色晶体。“这些晶体是从哪里来的？是不是气体自己变成了固体？”教师肯定学生的发现：“非常棒！刚才我们看到的是碘蒸气遇冷直接变成了固体碘，这个过程叫做‘凝华’。”随后，教师再次将玻璃管放回热水中，重复一次升华过程，强化视觉记忆。 （2）、剖析能量关系，建立热力学观念 教师提问：“为什么加热才能让碘升华？为什么冷却才会发生凝华？”引导学生回顾前几节知识：“熔化需要吸热，凝固要放热，那升华呢？”有学生回答：“既然要加热，肯定是吸热。”教师予以肯定：“对！升华是一个吸热过程，因为分子要克服彼此间的引力，从紧密排列的固态跃迁到自由运动的气态，需要吸收外界能量。反之，凝华是放热过程，气体分子聚集形成有序结构时会释放能量。我们可以想象冬天呼出的‘白气’其实是水蒸气凝华成的小冰晶，这个过程放出热量，所以我们会感觉暖和一点。”通过类比已有经验，帮助学生建立能量守恒视角下的物态变化观。 通过可控实验让学生亲历“提出假设—观察验证—归纳结论”的科学探究全过程，培养实证意识；借助重复演示加深印象，利用图表整理信息，提升归纳能力；结合能量角度分析，促进物理观念的深层建构。 三、案例辨析，深化概念理解 三、联系生活实例，辨别升华凝华现象 （1）、列举常见现象，开展小组辨析 教师投影一组图片： 要求学生以前后桌四人为一组，判断哪些属于升华或凝华现象，并说明理由。每组发放一张讨论卡，记录答案及依据。 教师巡视指导，重点关注学生是否抓住“是否有液态中间产物”这一关键判据。例如，对于樟脑丸，提醒学生：“它有没有留下油渍或水迹？如果没有，说明它是直接变成气体跑掉了。”对于冰冻衣服变干，引导思考：“如果只是风干，那应该是液态水蒸发，但现在是冰，零下温度下液态水很难存在，所以更可能是冰直接升华为水蒸气。”而对于“白气”现象，则需澄清误区：“白气”不是水蒸气（水蒸气不可见），而是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，属于液化现象，不属于凝华。经过充分讨论，师生共同确认： 属于升华的：①樟脑丸变小（固→气）；②冰冻衣服变干（固→气）； 属于凝华的：③冰箱结霜（气→固）；④雾凇形成（气→固）； 不属于的：⑤⑥均为液化现象。 （2）、拓展科技应用，感受知识价值 教师讲述：“有一种叫‘干冰’的物质，其实就是固态二氧化碳。它在常温常压下不会融化，而是直接变成二氧化碳气体，这个过程就是升华。由于升华强烈吸热，能使周围温度急剧下降，因此可用于食品保鲜、舞台烟雾效果，甚至人工降雨。”播放一段人工降雨视频：飞机向云层播撒干冰，云中水蒸气迅速凝结成水滴或冰晶，最终形成降雨。“原来小小的升华现象还能影响天气！这正是科学技术的力量。”学生惊叹不已，物理学习的兴趣进一步提升。 通过正反例对比辨析，强化概念边界，纠正常见误解；小组合作促进思维碰撞，提升批判性思维；引入高科技应用场景，展现物理的实用性与魅力，增强学习动机。 四、模型构建，完善知识体系 四、绘制三态循环图，整合物态变化网络 （1）、引导自主绘图，补全转化路径 教师投影教材中的“水的三态联系”空白图（即图3-4-3）， 图中有冰、水、水蒸气三个节点，已有箭头表示熔化、凝固、汽化、液化，但缺少升华与凝华的连接线。教师提问：“我们已经学完了所有六种物态变化，请大家回忆一下，还有哪两种变化没有画出来？”学生齐答：“升华和凝华！”教师邀请一名学生上台，在黑板图示中补全两条箭头：一条从“冰”指向“水蒸气”，标注“升华”；另一条从“水蒸气”指向“冰”，标注“凝华”。 接着，教师组织全班完成“想想议议”任务：为每一种变化标注吸热还是放热。学生逐一回答：熔化—吸热，凝固—放热，汽化—吸热，液化—放热，升华—吸热，凝华—放热。教师用不同颜色粉笔标注，形成鲜明对比，便于记忆。最后，教师总结：“无论是哪种物态变化，只要物质从低能态向高能态转变（如固→液→气），都需要吸热；反之则放热。这是我们理解所有物态变化的核心原则。” （2）、模拟霜的形成，验证凝华条件 教师提出挑战：“我们都知道霜是凝华形成的，那你能自己动手制造一场‘霜’吗？”展示实验材料：易拉罐、冰块、食盐、温度计。讲解步骤：将冰块放入易拉罐，加入适量食盐搅拌，用温度计测量罐外壁温度。提问：“为什么要加盐？盐有什么作用？”引导学生回忆：“盐能降低水的凝固点，使冰水混合物温度低于0℃。”实验开始，学生观察到约半分钟后，易拉罐底部和侧面出现一层白色粉末状物质。“这就是我们制造的‘霜’！空气中的水蒸气遇到极冷的罐壁，直接凝华成了小冰晶。”教师强调：“凝华发生的条件是：气体遇冷，且温度足够低。这也解释了为什么霜多出现在晴朗无风的夜晚——地面散热快，温度骤降。” 通过补全知识图谱，帮助学生形成结构化认知，实现知识整合；动手实验验证理论，增强体验感与成就感，深化对凝华条件的理解，体现“做中学”的理念。 五、迁移应用，培育社会责任 五、探讨水资源问题，践行环保理念 （1）、阅读资料卡片，认识水资源危机 教师发放资料卡，内容节选自教材“科学·技术·社会·环境”栏目：“地球表面70%以上被水覆盖，但海水占97%，淡水仅占3%，其中可直接利用的淡水不足0.3%。随着人口增长和工业发展，水资源短缺与污染日益严重。”提问：“读完这段话，你有什么感受？我们在日常生活中有哪些浪费水的行为？”学生踊跃发言：“刷牙时不关水龙头”“洗车用高压水枪长时间冲洗”“学校厕所水箱漏水”等。 （2）、提出节水建议，落实行动导向 教师组织“金点子大会”：每组提出三条切实可行的节水建议。例如：“使用节水型马桶”“淘米水用来浇花”“洗澡打肥皂时关闭淋浴头”“定期检查家中水管是否漏水”等。教师汇总并表扬创意，最后呼吁：“每一滴水都来之不易，让我们从身边小事做起，珍惜水资源，保护蓝色家园。” 将物理知识与社会热点结合，拓宽视野，培养全球公民意识；通过反思与倡议，引导学生将知识转化为行动，体现学科育人功能。 作业设计 一、基础巩固题 1. 物质从固态直接变为气态的过程叫做__________，此过程需要__________（填“吸热”或“放热”）；物质从气态直接变为固态的过程叫做__________，此过程需要__________（填“吸热”或“放热”）。 2. 下列现象中，属于升华的是__________，属于凝华的是__________（填写序号）。   ① 衣柜里的樟脑丸逐渐变小   ② 冬天早晨屋顶上的霜   ③ 夏天冰棍周围冒出的“白气”   ④ 干冰在空气中逐渐消失   ⑤ 寒冷冬夜窗玻璃上的冰花 二、综合应用题 3. 请解释以下现象： （1）为什么北方寒冷的冬天，晾在室外的湿衣服即使结了冰，也能慢慢变干？ ________________________________________________________ （2）人工降雨时常向云层播撒干冰，试分析其中包含的物态变化过程。 ________________________________________________________ 三、实践探究题 4. 请你在家尝试制作“人工霜”：找一个金属杯，加入冰块和食盐，静置几分钟后观察杯外壁的变化。记录你的实验现象，并用所学知识解释原因。将结果拍照或写成小报告，下节课分享。 板书设计 第4节 升华和凝华 一、定义： 升华：固态 → 气态 （直接） 吸热 凝华：气态 → 固态 （直接） 放热 二、生活实例： 升华：樟脑丸变小、冰冻衣服变干、干冰消失 凝华：霜、冰花、雾凇、灯泡变黑 三、水的三态变化图： 冰 ⇄ 水 ⇄ 水蒸气 ↑↓　　　↑↓　　　↑↓ 凝华/升华　熔化/凝固　液化/汽化 四、能量规律： 向上变化 → 吸热 向下变化 → 放热 教学反思 1. 本节课通过“樟脑丸消失”和“冰衣变干”两个生活现象导入，成功引发了学生的认知冲突，激发了探究兴趣。碘的升华与凝华实验现象明显，配合冷热水交替处理，视觉冲击力强，有效帮助学生建立了“直接转变”的核心概念。但在实验环节，部分后排学生因视线遮挡未能清晰观察到凝华结晶过程，今后可考虑使用投影显微摄像头或将实验装置置于转盘上缓慢旋转，确保全员可视。 2. 在案例辨析环节，学生普遍能正确识别樟脑丸和冰冻衣物的升华现象，但对于“白气”的本质仍存在较多误解，部分学生坚持认为是水蒸气或凝华产物。尽管通过强调“水蒸气不可见”进行了纠正，但仍需在后续课程中反复强化液化与凝华的区别，可通过慢动作视频对比分析加以巩固。 3. 将水资源保护纳入教学内容，实现了知识学习与价值观培育的有机融合。学生提出的节水建议具体可行，表现出较强的环保意识。然而，课堂时间较为紧张，实践探究题的反馈未能在当堂展开。建议下一课时预留5分钟用于作业分享，形成闭环，进一步激励学生参与课外探究。 学科网（北京）股份有限公司 $