4.4《升华和凝华》课时教案-2025--2026学年苏科版八年级上册物理

该初中物理教案聚焦“升华和凝华”核心知识点，承接熔化、凝固等前四物态变化，通过冰冻衣物寒冬晾干视频导入，创设认知冲突，引导学生从已有物态变化认知过渡到对“固态气态直接转变”的探究。 以“碘锤”实验为核心，结合“物理侦探”情境任务，让学生亲历升华凝华过程，突破“必须经液态”思维误区，体现科学探究与科学思维。通过农谚解读、干冰造雾等实例，帮助学生建立物理观念，为教师提供情境化、探究式教学方案，提升学生现象解释能力与科学态度。

4.4《升华和凝华》课时教案 学科 初中物理 年级册别 八年级上册 共1课时 教材 苏科版八年级上册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本课是“物态变化”章节的最后一个重要知识点，承接熔化、凝固、汽化、液化等常见物态变化过程，系统构建完整的物态变化知识体系。教材通过“碘锤”实验引入升华与凝华的概念，结合生活实例如冰冻衣服晾干、雾凇形成、舞台白雾等，帮助学生建立从现象到本质的认知桥梁。该内容不仅拓展了学生对物质状态变化的理解维度，还为后续学习热学、能量转化等内容奠定基础，具有承前启后的重要作用。 学情分析 八年级学生已掌握基本的物态变化规律，具备一定的观察力和逻辑思维能力，但对“固态直接变为气态”或“气态直接变为固态”的非典型变化过程缺乏直观体验，易将升华误解为先熔化再汽化，将凝华误认为液化后再凝固。学生对冬季雾凇、干冰造雾等现象虽有感知，但难以用科学语言解释其成因。因此，需借助可视化实验与真实情境任务驱动，引导学生突破认知盲区，发展科学推理与证据意识。 课时教学目标 物理观念 1. 能准确说出升华与凝华的定义，理解其本质是物质状态的直接转变，不经过液态阶段。 2. 能结合实验现象，归纳出升华吸热、凝华放热的基本规律，并能解释生活中相关现象。 科学思维 1. 能通过对比实验数据（如温度-时间图像）分析升华过程中的能量变化特征，提升数据分析能力。 2. 能运用逆向思维，由结果推导原因，例如从“杨梅表面结霜”反推空气水蒸气遇冷直接凝华为固体的过程。 科学探究 1. 能设计并实施“碘锤”实验，观察并记录升华与凝华现象，培养动手操作与观察能力。 2. 能基于实验现象提出可验证的问题，如“加热速度是否影响升华速率？”，初步形成探究意识。 科学态度与责任 1. 能关注人工降水技术中升华与凝华的应用，体会科学技术对社会发展的推动作用。 2. 能结合冻干食品案例，认识到科技在改善生活质量方面的价值，增强社会责任感。 教学重点、难点 重点 1. 升华与凝华的定义及其与常见物态变化的区别。 2. 升华吸热、凝华放热的规律及其在生活中的应用。 难点 1. 理解“固态直接变为气态”或“气态直接变为固态”的非中间态过程，克服“必须经过液态”的思维定势。 2. 从复杂现象中识别升华与凝华的本质，如舞台白雾并非液滴，而是干冰升华后的水蒸气遇冷凝华所致。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法 教具准备 碘锤装置、吹风机、干冰、舞台烟雾机、冰箱冷冻室样品、多媒体课件、温度传感器、PPT动画演示 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入：寻找神秘“消失”的冰块 【5分钟】 一、创设情境，激发探究兴趣 （一）、播放视频：冰冻衣物在寒冬中自然晾干 教师展示一段真实拍摄的视频：一位老人在零下10℃的冬日清晨，将湿棉衣挂在户外铁丝上，数小时后衣服完全干燥，但未见水滴落地，也无明显融化痕迹。 1. 提问引导：同学们，你们见过这样的场景吗？这些湿衣服明明没有被晒，也没有被烘干，为什么能变干？难道它们“蒸发”到了空气中？ 2. 引导思考：如果只是水变成水蒸气，那应该属于哪种物态变化？我们之前学过的汽化需要液体存在，可这里连水都没看见！这说明可能发生了另一种更特殊的物态变化。 3. 情境延展：假设你是气象局的一名小研究员，负责调查“北方冬天衣服为何能自动晾干”的科学原理，你会如何开展研究？ 4. 板书课题：今天我们就来揭开这个谜团——《升华和凝华》。 5. 布置任务：请同学们分组讨论，列出你认为可能涉及的物态变化类型，并写下你的猜想，准备在课堂上分享。 6. 教师总结：我们已经知道熔化、凝固、汽化、液化四种常见变化，而今天要认识两种全新的变化方式——升华与凝华，它们跳过了液态这一中间环节。 7. 追加问题：你能举出生活中还有哪些类似“不见液体却变干”的现象吗？ 8. 预设答案收集：学生可能回答“雪人变小”“樟脑丸变小”“窗户上的冰花”等，教师一一记录在黑板上，作为后续探究线索。 9. 情境深化：现在，让我们进入一场“物理侦探行动”——寻找那些‘隐形’的物态变化，揭开大自然的秘密。 10. 启发式提问：如果有一种物质，它从固体直接变成了气体，那它的质量会减少吗？能量是从哪里来的？ 11. 初步结论引导：这种变化一定是吸收热量的，因为要打破分子间的束缚力，才能实现直接跃迁。 12. 顺势引出实验：接下来，我们将通过一个神奇的实验来亲眼见证这一过程——“碘锤”实验，看看固体碘是如何‘凭空’变成紫色气体的。 13. 实验预告：注意观察加热前后碘的状态变化，以及玻璃泡内是否有液滴出现，这将决定我们是否真的看到了升华。 14. 安全提醒：实验中使用高温吹风机，请勿触碰玻璃泡，避免烫伤；实验结束后需等待冷却再拆卸。 15. 分组任务发布：每组领取一份“侦探任务卡”，包含三个核心问题：①加热前碘是什么状态？②加热后颜色有何变化？③停止加热后又发生了什么？ 16. 任务分工建议：一人负责记录现象，一人负责观察颜色变化，一人负责描述气味变化，一人负责汇报结果。 17. 教师示范操作流程：手持吹风机，均匀加热碘锤底部约30秒，观察内部变化，强调“缓慢加热”以防止局部过热导致意外。 18. 情境代入：想象自己是科学家，在实验室里首次发现一种物质可以不经液态直接气化，心情如何？ 19. 情绪调动：你们此刻就是第一批见证“升华奇迹”的人！ 20. 强调科学精神：即使看到异常现象，也要坚持用实验证据说话，不能仅凭直觉判断。 1. 观看视频，感受生活现象。 2. 小组讨论，提出猜想。 3. 记录猜想与疑问。 4. 接收任务卡，明确探究方向。 评价任务 现象观察：☆☆☆ 猜想合理：☆☆☆ 任务参与：☆☆☆ 设计意图 以真实生活情境切入，利用视觉冲击力强的视频引发认知冲突，激活学生已有知识经验，激发探究欲望。通过“侦探角色”设定，赋予学习任务趣味性与使命感，促进主动思考。设置开放性问题链，引导学生从现象出发进行多角度推测，为后续实验验证提供思维铺垫。 实验探究：揭秘“碘锤”中的神奇变化 【15分钟】 一、分组实验，亲历升华与凝华 （一）、分组实验：观察“碘锤”加热过程 1. 教师分发碘锤装置（密封玻璃泡内含少量碘颗粒），并指导学生正确使用吹风机，确保安全距离与加热角度。 2. 指导操作步骤：打开吹风机，对准碘锤底部持续加热约40秒，期间保持稳定风速，避免剧烈晃动。 3. 强调观察要点：注意观察碘颗粒是否熔化？是否有液体产生？玻璃泡内颜色是否逐渐变紫？气流是否带动颜色扩散？ 4. 学生记录现象：要求每组填写实验记录表，包括加热前、加热中、加热后三个阶段的详细描述。 5. 教师巡视指导：重点关注是否有人误判“液体”为升华产物，及时纠正“碘受热先熔化再汽化”的错误认知。 6. 提问引导：如果碘确实熔化了，那么应能看到液态碘的暗红色油状物，你们看到了吗？ 7. 强调关键点：整个过程中始终没有出现液态，说明碘并未经历熔化阶段，而是直接由固态变为气态，这就是升华！ 8. 实验延伸：当停止加热后，让学生继续观察玻璃泡内变化，注意是否有紫色气体逐渐消失，壁面是否出现暗色结晶？ 9. 引导思考：紫色气体为何会“消失”？它去哪儿了？是否重新变成了固体？ 10. 教师揭示：这是凝华现象——气态碘直接变回固态，附着在玻璃壁上，形成黑色或深灰色的小颗粒。 11. 实验总结：通过本实验，我们证实了物质可以从固态直接变为气态（升华），也可以从气态直接变为固态（凝华），且这两个过程都不经过液态。 12. 概念提炼：教师板书定义：“物质由固态直接变为气态叫作升华；由气态直接变为固态叫作凝华。” 13. 举例强化：补充其他典型例子，如干冰升华制雾、樟脑丸减小、灯丝变细等。 14. 概念辨析：组织学生辨析“升华”与“汽化”的区别：汽化必须有液体，而升华无需液体介质。 15. 情境对比：展示两张图片：一张是热水杯口冒白气（液化），一张是干冰制造白雾（升华+凝华），让学生判断哪一个是真正的升华现象。 16. 互动问答：提问“为什么舞台上用干冰制造白雾，而不是用水？” 17. 预设回答引导：学生可能答“因为干冰更便宜”或“因为效果更好”，教师追问：“从物理角度看，干冰升华吸热，使周围空气温度骤降，水蒸气才会凝华成小冰晶，这才是白雾的真正来源。” 18. 概念深化：强调“白雾”不是气体，而是悬浮在空气中的微小固体颗粒，属于凝华产物。 19. 情境迁移：类比“碘锤”实验，解释“雾凇”形成原理：冬季，空气中的水蒸气遇到极低温树枝，直接凝华为冰晶，形成美丽的白色树挂。 20. 任务升级：发放“现象归因卡”，要求学生将生活中现象与物态变化类型配对，如“雪人变小”→升华，“窗花”→凝华，“冻干食品”→升华。 1. 操作实验设备，安全加热。 2. 观察并记录现象变化。 3. 小组讨论，得出结论。 4. 代表汇报实验发现。 评价任务 现象记录：☆☆☆ 结论准确：☆☆☆ 合作有效：☆☆☆ 设计意图 通过亲手操作“碘锤”实验，让学生从被动接受知识转向主动建构认知。实验中强调“无液态出现”这一关键证据，帮助学生突破“所有物态变化都需经液态”的思维误区。通过对比不同现象，强化概念辨析能力。设置“现象归因卡”任务，促进知识迁移与应用，实现从“知其然”到“知其所以然”的跨越。 应用拓展：破解生活谜题，走进科技世界 【15分钟】 一、生活现象解析：从农谚到科技 （一）、解读农谚：“霜前冷，雪后寒” 1. 教师出示农谚：“霜前冷，雪后寒。”提问：这句话蕴含怎样的物理道理？ 2. 引导分析：霜的形成是水蒸气凝华的结果，凝华需要低温环境，因此“霜前”必须气温足够低，即“冷”。 3. 进一步解释：“雪后寒”是因为雪融化时需要吸收大量热量，导致周围环境温度下降，故感觉寒冷。 4. 概念关联：将“霜”与“凝华”联系起来，强调凝华放热？错！凝华是放热过程，但放热不会让环境变暖，反而说明环境必须足够冷才能发生凝华。 5. 矫正误区：许多学生误以为“凝华放热会使天气变暖”，教师澄清：放热是过程特征，但环境温度仍取决于热量交换净额。 6. 举例说明：夜晚地面散热快，若湿度高，水蒸气易在草叶上凝华成霜，此时地表温度低于0℃，故“霜前冷”。 7. 拓展提问：如果某天晚上没下霜，是否意味着那天一定不冷？ 8. 预设回答引导：不一定，可能是空气太干燥，缺少水蒸气，无法凝华。 9. 教师总结：凝华的发生依赖两个条件：一是温度低于露点，二是空气中含有足够水蒸气。 10. 情境迁移：联系“冰冻衣服晾干”现象，指出其本质也是升华，发生在低温干燥环境中。 11. 任务布置：请小组选择一个生活现象（如“杨梅结霜”“舞台白雾”“冻干食品”），设计一段30秒的科普解说词，用于班级“物理小主播”展示。 12. 提供模板：开头“大家好，我是XX，今天我来揭秘……”结尾“谢谢大家！” 13. 指导语言表达：要求使用“因为……所以……”句式连接因果关系。 14. 示例示范：如“舞台上的白雾，其实是干冰升华吸热，使空气降温，水蒸气凝华成微小冰晶，形成白雾。” 15. 小组合作：每组选定主题，分配角色（讲解员、助手、记录员），准备解说稿。 16. 教师巡回指导：关注是否准确使用“升华”“凝华”术语，是否遗漏关键能量变化。 17. 情境模拟：模拟“央视科学频道”采访场景，邀请学生扮演记者提问，其他同学回答。 18. 互动问答：提问“如果把干冰放在密闭容器中，会发生什么？” 19. 预设回答引导：学生可能答“会爆炸”或“会结冰”，教师解释：由于升华产生高压气体，密闭容器可能破裂，体现安全教育意义。 20. 价值升华：介绍人工降水技术中利用干冰升华吸热促进云层凝结核生成，体现科技服务民生的价值。 1. 小组讨论，分析农谚含义。 2. 选择生活现象，撰写解说词。 3. 角色分工，排练展示。 4. 参与模拟采访，回应提问。 评价任务 解释清晰：☆☆☆ 术语准确：☆☆☆ 表达流畅：☆☆☆ 设计意图 将抽象物理概念嵌入真实生活语境，增强知识实用性。通过解读农谚，培养学生从自然现象中提取科学信息的能力。设计“科普解说”任务，融合语言表达与科学思维训练，提升综合素养。引入人工降水等前沿科技案例，拓宽学生视野，激发科学兴趣与社会责任感。 总结反思：构建知识网络，展望未来应用 【5分钟】 一、知识梳理，构建思维导图 （一）、引导回顾：四类物态变化对比 1. 教师引导学生回忆本章所学全部物态变化：熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华。 2. 提问：这六种变化中，哪几种是吸热？哪几种是放热？ 3. 学生回答：熔化、汽化、升华吸热；凝固、液化、凝华放热。 4. 教师板书“吸热三兄弟”与“放热三兄弟”标签，形成记忆锚点。 5. 引导对比：升华与汽化的异同点——相同点是都吸热，不同点是升华无需液态，汽化必须有液体。 6. 展示动态思维导图：用PPT呈现“物态变化六兄弟”关系图，标注每个过程的能量流向与条件。 7. 任务挑战：请学生尝试用箭头连接“固态→气态”路径，思考是否存在其他路径？ 8. 教师揭示：只有两条路径：一条是“固→液→气”（常规路径），另一条是“固→气”（升华路径）。 9. 强调：升华是唯一能绕过液态的直接转变方式。 10. 情境升华：如果人类能控制升华与凝华，能否实现“瞬间干燥”？ 11. 拓展想象：设想未来城市中，利用大规模升华技术净化空气或制造人工降雨。 12. 作业预告：下节课将学习“蒸发与沸腾”的微观机制，敬请期待。 13. 教师寄语：物理学不仅是课本上的公式，更是解释世界的眼睛。希望你们继续保持好奇，做生活的观察者与思考者。 14. 课堂结束语：今天的“物理侦探行动”圆满落幕，感谢每一位认真思考、勇敢发言的同学！ 15. 情感激励：你们每一个问题都是通往真理的阶梯，每一次实验都是科学精神的闪光。 16. 仪式感收尾：播放一段轻音乐，缓缓关闭投影，留下思考空间。 17. 教师总结：今天我们不仅知道了什么是升华与凝华，更学会了如何用科学的眼光看待世界。 18. 延伸提示：回家后可以观察冰箱冷冻室取出的食品是否结霜，试着用今天所学解释原因。 19. 鼓励记录：鼓励学生建立“物理日记”，记录日常中发现的有趣现象。 20. 课程收尾：挥手告别，宣布下课。 1. 回顾知识，参与思维导图构建。 2. 思考未来科技可能性。 3. 记录课后观察任务。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 思维拓展：☆☆☆ 学习热情：☆☆☆ 设计意图 通过系统性回顾与形象化图示，帮助学生形成完整的知识结构。采用“思维导图+情感激励”双轨策略，既巩固认知，又点燃学习热情。设置开放性展望，引导学生超越课堂，关注科技前沿，培养长远眼光与创新意识。 作业设计 一、基础巩固题 1. 请写出下列现象对应的物态变化名称： （1）衣柜里的樟脑丸逐渐变小 → ______ （2）冬天早晨窗户玻璃上出现冰花 → ______ （3）干冰放入水中产生大量白雾 → ______ （4）冰冻的衣服在室外晾干 → ______ （5）灯丝长时间使用后变细 → ______ 2. 判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）： （1）升华是物质从固态直接变为气态的过程。（ ） （2）凝华过程会放出热量。（ ） （3）所有物质都能发生升华现象。（ ） （4）舞台上的白雾是水蒸气。（ ） （5）霜的形成属于凝华现象。（ ） 3. 填空题： （1）物质由固态直接变为气态叫作________，该过程需要________热量。 （2）物质由气态直接变为固态叫作________，该过程会________热量。 （3）在寒冷的北方地区，人们常用________来测量气温，而不使用水银温度计，原因是________。 4. 简答题： （1）为什么说“霜前冷，雪后寒”？请结合物理知识解释。 （2）请用一句话解释“舞台干冰白雾”的形成原理。 二、实践探究题 1. 请你在家中完成一个小实验：将一块冰放入冰箱冷冻室，取出后放置于室温环境中，每隔5分钟观察一次，记录冰块的变化情况，特别注意是否有液滴出现。完成后回答： （1）冰块是否完全融化？如果没有，说明原因。 （2）是否有“看不见的水”消失？这可能是什么物态变化？ （3）你认为这个实验是否能证明升华的存在？为什么？ 2. 查阅资料，了解“真空冷冻干燥技术”（冻干食品）的工作原理，完成以下任务： （1）简述冻干食品的制作流程。 （2）与传统晒干、烘干相比，冻干食品有哪些优点？ （3）你认为冻干技术还能应用于哪些领域？举例说明。 三、创意表达题 1. 请你以“我是物理小主播”为题，录制一段1分钟的短视频，介绍“升华和凝华”现象，要求：语言生动、逻辑清晰、术语准确。 2. 或者绘制一幅“物态变化家族图”，将六种物态变化用人物形象拟人化，标注名称、能量变化、典型例子，并配上一句个性宣言（如：“我是升华，我拒绝液态，直接飞升！”）。 【答案解析】 一、基础巩固题 1. （1）升华；（2）凝华；（3）升华；（4）升华；（5）升华 2. （1）√；（2）√；（3）×；（4）×；（5）√ 3. （1）升华；吸收；（2）凝华；放出；（3）酒精温度计；水银在低温下会凝固，无法正常工作 4. （1）“霜前冷”是因为霜是由水蒸气凝华而成，需要低温环境；“雪后寒”是因为雪融化时吸收热量，导致气温降低。 （2）干冰升华吸热，使周围空气温度降低，水蒸气凝华成微小冰晶，形成白雾。 二、实践探究题 1. （1）可能未完全融化，因环境温度较低，冰块升华速度慢。 （2）有“看不见的水”消失，可能是升华现象。 （3）不能直接证明，因实验中未控制变量，且常伴随液化，需排除干扰。 2. （1）流程：将食物冷冻至-40℃以下，置于真空环境，使水分直接升华，保留原有结构与营养。 （2）优点：保留营养、复水快、保质期长、口感好。 （3）应用：药品保存、生物样本冷冻、航天食品等。 三、创意表达题 （略，视学生提交作品评分） 板书设计 课题：升华和凝华 一、定义 1. 升华：固态 → 气态（吸热） 2. 凝华：气态 → 固态（放热） 二、生活实例 • 冰冻衣服晾干 → 升华 • 雾凇、窗花 → 凝华 • 干冰造雾 → 升华+凝华 • 樟脑丸变小 → 升华 三、能量规律 吸热三兄弟：熔化、汽化、升华 放热三兄弟：凝固、液化、凝华 四、关键词 → 直接转变 → 无液态 → 吸热/放热 五、思维导图示意 [固态] ——(升华)——→ [气态] [气态] ——(凝华)——→ [固态] 教学反思 成功之处 1. 以真实生活情境为切入点，成功激发学生探究兴趣，课堂参与度高。 2. 实验设计巧妙，通过“碘锤”实验直观呈现升华与凝华过程，有效突破认知难点。 3. 任务驱动设计合理，从“侦探破案”到“科普主播”，层层递进，提升综合素养。 不足之处 1. 部分学生对“凝华放热”与“环境降温”之间的矛盾理解仍存困惑，需加强对比讲解。 2. 实验时间较紧，个别小组未能充分观察冷却阶段现象，影响结论完整性。 3. 作业中“创意表达题”部分，部分学生因缺乏设备或技能，完成质量参差不齐，后续可提供模板支持。 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