内容正文:
第四章 物态变化 素养进阶
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【学习目标】
1.熟练掌握温度测量的方法,能识别温度计的量程与分度值并准确读数。
2.系统梳理六种物态变化(熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华)的概念、吸放热特点及典型实例。
3.能分析晶体与非晶体的熔化、凝固图像,以及温度 - 时间变化图像(如热水冷却、物态变化过程)。
4.结合水循环知识,解释自然界与生活中的物态变化现象,认识水资源保护的重要性。
5.通过分类梳理与图像分析,提升逻辑思维与归纳总结能力。
6.感受物理与生活、自然的紧密联系,增强对物理学科的兴趣。
【学习重点】
1.六种物态变化的判断及吸放热判断;
2.晶体与非晶体的物态变化图像分析;生活中物态变化现象的解释。
【学习难点】
1.复杂物态变化现象的综合分析(如 “白气” 的形成过程);
2.温度-时间图像的多阶段解读;物态变化与社会、环境问题的关联思考。
【学习过程】
(一)情景导入
【教师展示】播放包含多种物态变化的短视频:清晨草叶上的露珠、寒冬玻璃窗上的冰花、烧水时的 “白气”、冰冻衣服变干、春天冰雪消融、用干冰制造舞台烟雾等。
【提问引导】
1.这些现象分别属于哪种物态变化?是吸热还是放热?
2.你能从这些现象中总结出物态变化的研究思路吗?由此引入 “物态变化综合复习”。
(二)自主复习
结合教材 “素养进阶” 内容,完成下列填空题:
1.温度是表示物体______的物理量,实验室常用温度计是利用______的性质制成的。
2.物质由固态变为液态的过程叫______,需要______热;由液态变为固态的过程叫______,需要______热。
3.汽化的两种方式是______和______,都需要______热;液化的两种方法是______和______,都需要______热。
4.物质由固态直接变为气态的过程叫______,需要______热;由气态直接变为固态的过程叫______,需要______热。
5.晶体有固定的______和______,非晶体没有;晶体熔化时温度______,非晶体熔化时温度______。
6.地球上的水循环涉及的物态变化有______、______、______、______等(列举至少4种)。
(三)探究新知
活动任务 1:物态变化 “知识网络” 梳理
任务:绘制物态变化知识网络图
1.要求:以 “固态、液态、气态” 为核心,用箭头连接六种物态变化,标注每种变化的名称、吸放热情况,并举例(如 “冰→水:熔化,吸热,实例:冰雪消融”)。
2.小组展示与互评:各小组展示绘制的网络图,互相评价完整性与准确性,教师补充总结。
活动任务 2:物态变化图像分析
任务 1:晶体与非晶体的熔化、凝固图像
示例图像:给出晶体(如冰)和非晶体(如石蜡)的熔化温度 - 时间图像,分析:
① 图像中 “水平段” 的意义(晶体熔化时温度不变,对应熔点)。
② 如何从图像判断是晶体还是非晶体(是否有固定熔点)。
③ 熔化过程的吸放热与状态变化(固态→固液共存→液态)。
任务 2:热水冷却的温度 - 时间图像
1.问题:一杯 60℃的热水自然冷却,图 4 - 46 中(a)(b)哪个图像正确?为什么另一个错误?如何验证?
2.分析:热水冷却时,温度下降速度先快后慢(与环境温差大时散热快,温差小时散热慢),因此(a)正确,(b)错误(温度下降速度越来越慢,而非匀速);验证方法:实际测量热水冷却过程的温度,绘制图像对比。
活动任务 3:生活现象的物态变化解释
任务:解释典型生活现象
① 做饭时锅盖周围的 “白气” 与打开冰箱时冰箱门附近的 “白气”,形成过程有何不同?(提示:前者是锅内水蒸气遇冷液化;后者是空气中水蒸气遇冷液化)
② 用水煮面条,面条越煮越烂但颜色几乎不变;炸油条时,油条颜色很快由白变金黄。为什么?(提示:水的沸点是 100℃,油的沸点高于水,高温使油条更快发生化学变化与物态变化)
③ 坎儿井能减少输水过程中水分的蒸发,原因是什么?(提示:地下渠道降低了水的温度、减小了水的表面积、减慢了水上方的空气流速,从而减慢蒸发)
活动任务 4:水循环与水资源保护
任务:结合水循环,讨论水资源问题
① 地球水很多,为什么人类会面临 “水荒”?(提示:可利用的淡水少,且分布不均、污染浪费严重)
② 人类在利用水资源时,应如何承担保护水资源的责任?(提示:节约用水、防治水污染、保护水循环环境等)
(四)迁移应用
一、选择题
1.(2023・江苏苏州)下列物态变化中,属于凝华的是( )
A. 初春,湖面的冰逐渐消融
B. 盛夏,草叶上形成 “露珠”
C. 深秋,树枝上出现 “霜”
D. 严冬,冰冻的衣服变干
2.(2024・江苏南京)关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )
A. 晶体有固定的熔点,非晶体没有
B. 晶体熔化时吸热,非晶体熔化时放热
C. 晶体熔化时温度升高,非晶体熔化时温度不变
D. 冰、玻璃都是晶体
3.(2022・江苏无锡)如图是某物质熔化时的温度 - 时间图像,由图像可知( )
A. 该物质是非晶体
B. 熔化过程持续了15 min
C. 该物质的熔点是 80℃
D. 熔化过程中不需要吸热
二、填空题
1.夏天从冰箱拿出的饮料瓶 “出汗”,是______现象,需要______热;寒冬户外的人呼出 “白气”,是______现象,需要______热。
2.干冰可用于人工降雨,是因为干冰______(物态变化)时______热,使云层温度降低,促使水蒸气______或______形成降水。
3.标准大气压下,水的沸点是 100℃,酒精的沸点是 78℃,因此不能用酒精温度计测量沸水温度,原因是______。
三、实验探究题
某同学探究 “冰的熔化特点”,实验数据如下:
时间 /min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
温度 /℃
-4
-2
0
0
0
1
2
3
4
(1)冰是______(选填“晶体”或“非晶体”),判断依据是______。(2)冰的熔点是______℃,熔化过程持续了______min。
(3)熔化过程中,冰______热,温度______。
四、综合应用题
结合物态变化知识,解释 “霜前冷,雪后寒” 的原因:
(1)“霜前冷”:霜是空气中的水蒸气______(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______(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】
通过思维导图梳理本章核心知识:
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