内容正文:
第四章 物态变化 四、升华和凝华
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【学习目标】
1.能准确说出升华、凝华的定义,明确升华吸热、凝华放热。
2.能识别生活中常见的升华、凝华现象,并解释其成因。
3.了解升华、凝华在人工降水等实际中的应用。
4.通过 “观察‘碘锤’中的物态变化” 实验,提升观察能力和分析推理能力。
5.感受物理现象与生活的紧密联系,激发对物理学习的兴趣。
【学习重点】
1.升华、凝华的概念及吸放热特点;
2.生活中升华、凝华现象的识别与解释。
【学习难点】
用升华、凝华的知识准确解释复杂的生活现象(如 “白霜”“白雾” 的区别,干冰造雾的原理)。
【学习过程】
(一)情景导入
【教师展示】呈现 “冬季冰冻的衣服变干”“寒冷早晨草叶上的白霜”“舞台上干冰制造的白雾” 的图片或视频片段。
【提问引导】
1.冰冻的衣服没有熔化,却慢慢变干了,水去哪里了?
2.白霜是怎么形成的?是水先液化再凝固吗?
3.舞台上的 “白雾” 是干冰直接变成的吗?带着这些疑问,进入本节课 “升华和凝华” 的学习。
(二)自主预习
阅读教材第 109 - 111 页,完成下列填空题:
1.物质由______态直接变为______态的过程叫做升华,升华过程需要______热。
2.物质由______态直接变为______态的过程叫做凝华,凝华过程需要______热。
3.生活中,冰冻的衣服变干是______现象;霜的形成是______现象。
4.干冰是固态的______,它很容易______(填物态变化),此过程______热。
(三)探究新知
活动任务 1:观察 “碘锤” 中的物态变化(分组实验或视频演示)
1.实验操作:
观察密封锤形玻璃泡内的碘颗粒(固态),记录初始状态。
用吹风机热风吹 “碘锤”,观察碘的状态变化;当紫红色碘蒸气充满玻璃泡后,停止加热,观察冷却过程中碘的状态变化。
2.思考与讨论:
① 加热时,碘颗粒逐渐减少,玻璃泡内出现紫红色碘蒸气,此过程碘由固态直接变为气态,属于升华现象,该过程吸热。
② 停止加热后,碘蒸气逐渐减少,玻璃泡内壁出现固态碘颗粒,此过程碘由气态直接变为固态,属于凝华现象,该过程放热。
③ 整个过程中,没有看到液态的碘,说明碘可以由固态直接变为气态,也可以由气态直接变为固态,不需要经过液态。
活动任务 2:分析生活中的升华、凝华现象
1.结合教材与生活实例,讨论:
① 北方冬季,冰冻的衣服变干:冰(固态)直接升华成水蒸气(气态),属于升华,吸热。
② 霜的形成:空气中的水蒸气(气态)直接凝华成小冰晶(固态),属于凝华,放热。
③ 干冰制造舞台 “白雾”:干冰(固态二氧化碳)升华吸热,使周围空气温度降低,空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴(形成 “白雾”)。
④ 从冰箱冷冻室取出的杨梅表面结白霜:冷冻室的水蒸气(气态)遇到冷的杨梅,直接凝华成小冰晶(固态白霜),属于凝华,放热。
活动任务 3:了解升华、凝华的应用 —— 人工降水
阅读教材 “生活 物理 社会 人工降水” 部分,讨论:
人工降水的三种方法及原理:
方法一:播撒干冰。原理:干冰升华吸热,使云层中温度降低,小冰晶增多、小水滴增大,形成降水。
方法二:播撒盐粉、碘化银等。原理:作为凝结核,加速水蒸气液化或凝华,使小冰晶、小水滴增大,形成降水。
方法三:播撒小水滴。原理:使云层中小水滴相互合并变大,形成降水。
(四)迁移应用
一、选择题
1.(2023・江苏苏州)下列现象中,属于升华的是( )
A. 春天,冰雪消融
B. 夏天,湿衣服晾干
C. 秋天,草叶上结霜
D. 冬天,冰冻的衣服变干
2.(2024・江苏南京)关于凝华现象,下列说法正确的是( )
A. 凝华需要吸热
B. 凝华是由气态直接变为固态
C. 雾的形成属于凝华
D. 蜡烛燃烧产生的 “黑烟” 是凝华现象
3.(2022・江苏无锡)舞台上用干冰制造白雾,其原理是干冰( )
A. 熔化吸热,使空气液化形成白雾
B. 升华吸热,使空气中的水蒸气液化形成白雾
C. 凝华放热,使空气液化形成白雾
D. 汽化吸热,使空气中的水蒸气液化形成白雾
二、填空题
1.物质由固态直接变为气态的过程叫______,此过程需要______热;由气态直接变为固态的过程叫______,此过程需要______热。
2.冬天,窗户玻璃上的 “冰花” 是室内空气中的水蒸气______(填物态变化)形成的,出现在玻璃的______(选填 “内侧” 或 “外侧”)。
3.干冰可用于人工降雨,是因为干冰______(填物态变化)时______热,使云层温度降低,促使水蒸气______或______形成降水。
三、实验探究题
某同学模拟 “碘锤” 实验,对碘进行加热和冷却,记录现象如下:
过程
操作
现象
物态变化
吸放热情况
加热
用热水烫碘颗粒
碘颗粒减少,出现紫色蒸气
______
______
冷却
放入冷水
紫色蒸气减少,出现碘颗粒
______
______
(1)完成表格填空。
(2)实验中,没有(选填 “有” 或 “没有”)看到液态碘,说明碘的升华、凝华可以直接进行。
四、综合应用题
解释谚语 “霜前冷,雪后寒” 的物理道理:
(1)“霜前冷”:霜是空气中的水蒸气______(填物态变化)形成的,该过程______热,所以只有当气温______(选填 “很低” 或 “较高”)时,水蒸气才能放热凝华成霜,故霜前冷。
(2)“雪后寒”:雪熔化或______(填物态变化)时需要______热,会从周围环境中吸收热量,导致气温降低,故雪后寒。
【思维建构】
通过思维导图梳理知识:
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