《第四章：物态变化：4 升华和凝华》教学设计（表格版）-2025-2026学年苏科版（2024）物理八年级上册

该初中物理教学设计聚焦“升华和凝华”核心知识点，通过“舞台白雾”视频情境导入，结合干冰实例激发兴趣，衔接已学的熔化、凝固、汽化、液化知识，搭建从生活经验到科学概念的认知支架。 以“碘锤”实验为核心，通过加热冷却过程直观呈现固态气态直接转变，结合雾凇、人工降水等实例及“霜前冷雪后寒”农谚解析，培养学生科学探究能力与科学思维，强化物理观念。知识网络构建与课后家庭实验设计，助力学生深度学习，也为教师提供清晰教学路径。

《第四章：物态变化：4 升华和凝华》教案 学科 初中物理 年级册别 八年级上册 共1课时 教材 苏科版义务教育教科书·物理八年级上册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容位于八年级上册第四章“物态变化”的最后一部分，是继熔化、凝固、汽化、液化之后对物质状态转变的完整补充。教材通过“碘锤”实验直观呈现升华与凝华现象，构建了从生活经验到科学概念的认知桥梁。其核心在于揭示物质在特定条件下可直接实现固-气之间的转变，并强调能量变化的本质——升华吸热、凝华放热。该内容不仅拓展了学生对物态变化的理解维度，也为后续学习热学知识奠定基础。 学情分析 八年级学生已掌握温度、熔化、凝固、汽化、液化等基本概念，具备初步的观察与归纳能力。但对“固态直接变气态”这一反常现象缺乏直观感知，易将“升华”误解为“蒸发”或“融化”。同时，学生对“凝华”现象认知模糊，难以理解为何水蒸气能直接结成冰晶。因此，需借助真实实验、图像对比与生活案例，激发探究兴趣，突破思维定式，建立正确的物态变化模型。 课时教学目标 物理观念 1. 能准确描述升华与凝华的定义，明确其发生条件及能量变化特点。 2. 能结合实例判断生活中是否发生升华或凝华现象，并解释其原理。 科学思维 1. 通过“碘锤”实验观察与推理，发展基于证据的逻辑分析能力。 2. 能运用逆向思维，从结果推断过程，如由“出现白霜”反推“水蒸气直接凝华” 科学探究 1. 能设计并实施“碘锤”实验，记录现象并得出结论。 2. 能提出问题并尝试用控制变量法探究影响升华速率的因素。 科学态度与责任 1. 养成实事求是的实验态度，尊重实验数据，不臆测现象。 2. 认识人工降水技术背后的物理原理，体会科学技术服务社会的价值。 教学重点、难点 重点 1. 升华与凝华的概念及其本质特征（直接转变、无液态阶段）。 2. 升华吸热、凝华放热的规律及其在生活中的应用。 难点 1. 如何引导学生突破“物质必须经过液态才能变为气态”的固有认知。 2. 准确区分“白雾”与“白霜”现象，避免将“凝华”误认为“液化”或“凝固”。 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、电吹风机、干冰、投影仪、多媒体课件、实验记录单、实物展示台 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，设疑激趣【5分钟】 一、创设“神秘消失”的舞台奇观 （一）、展示舞台特效视频片段 1. 教师播放一段舞台表演中突然弥漫出大量白色雾气的短视频，背景音乐低沉神秘，画面聚焦于演员周围飘散的“云雾”。“同学们，你们有没有见过这样的场景？舞台上为什么会有这么浓的白雾？” 2. 引导学生思考：“这些白雾是从哪里来的？它是不是从地面冒出来的？还是从空气中‘凭空’生成的？” 3. 抛出核心问题：“如果我说，这团白雾其实是‘固态二氧化碳’变成的，你们信吗？今天我们要揭开这个‘魔法’背后的科学真相！” 4. 播放一张标注“干冰”字样的图片，配合画外音：“干冰不是冰，它是固态二氧化碳，在常温下会直接变成气体——这就是我们今天要研究的‘升华’现象。” 5. 板书课题：“第四章 物态变化 —— 4. 升华和凝华”，并用红色粉笔圈出关键词“升华”“凝华” 6. 提问：“你们知道除了干冰，还有哪些东西也能‘不见踪影’地从固体变成气体吗？” 7. 预设回答：冰冻的衣服晾干、樟脑丸变小、冬天窗户上的冰花…… 8. 教师小结：“这些看似神奇的现象背后，都藏着同一个物理规律——升华与凝华。今天我们就化身‘科学侦探’，去解密它们的真相！” 二、提出驱动性问题，明确探究方向 （一）、设置任务挑战卡 1. 教师分发“科学侦探任务卡”给每组学生，卡片上写着：“任务：破解‘干冰制造白雾’之谜！请根据实验现象和课本知识，写出白雾形成的全过程。” 2. 指导学生阅读任务卡要求：“第一步：观察实验；第二步：记录现象；第三步：推理原因；第四步：写出结论。” 3. 强调：“不要急于下结论，要用眼睛看、用脑子想、用纸笔记，像科学家一样严谨！” 4. 介绍实验材料：“我们将使用一个特殊的玻璃容器——‘碘锤’，里面装有少量碘颗粒，它将在加热后发生奇妙的变化。” 5. 提醒安全事项：“碘蒸气有毒，不能直接闻，也不能用手触碰加热后的玻璃泡，一切操作由老师完成。” 1. 观看视频，产生好奇。 2. 思考白雾来源，提出猜想。 3. 听讲并记录关键信息。 4. 回忆生活经验，列举类似现象。 5. 接收任务卡，明确探究目标。 评价任务 现象观察：☆☆☆ 问题提出：☆☆☆ 兴趣激发：☆☆☆ 设计意图 以“舞台白雾”这一极具视觉冲击力的生活情境切入，迅速吸引学生注意力。通过设问引发认知冲突，打破“物质必须经液态”的旧观念。借助“科学侦探”角色赋予学习任务趣味性与使命感，激发探究欲望。任务卡的设计使学习目标清晰可执行，为后续实验探究做好心理与认知铺垫。 实验探究，发现规律【15分钟】 一、分组实验：揭秘“碘锤”的奇幻之旅 （一）、教师演示加热过程，引导观察 1. 教师手持“碘锤”装置，将其置于电吹风机热风挡下方约10厘米处，缓慢加热。同步开启投影仪，将实验过程实时投射至大屏幕，确保每位学生都能清晰看到玻璃泡内部变化。 2. 教师引导全班同学集中观察：“现在，请大家睁大眼睛，注意看玻璃泡内碘颗粒发生了什么变化？颜色、形态、位置是否有改变？” 3. 逐步推进观察指令：“当碘颗粒开始变少时，你看到什么现象？空气中有无颜色变化？有没有液体滴落？” 4. 当紫红色的碘蒸气逐渐充满整个玻璃泡空间时，教师立即停止加热，并大声宣布：“停止加热！现在进入冷却阶段，继续观察！” 5. 教师强调：“在整个过程中，你有没有看到液态的碘？请认真回忆，仔细辨别。” 6. 播放慢镜头回放视频片段，重点展示碘颗粒从固体直接消失、紫红气体弥漫、冷却后重新附着在玻璃壁上的全过程。 7. 提问：“为什么没有出现液体？这说明了什么？” 8. 预设回答：“因为碘直接从固体变成了气体，中间跳过了液态。” 9. 教师总结：“这种物质从固态直接变为气态的现象，叫做升华。而碘蒸气在冷却时又直接变回固体，这种从气态直接变为固态的现象，叫做凝华。” 10. 板书定义： → 升华：固态 → 气态（吸热） → 凝华：气态 → 固态（放热） 11. 在黑板上绘制“碘锤”变化流程图，用箭头标示方向，并标注“吸热”“放热”字样。 12. 引导学生填写实验记录表： - 现象1：加热时，碘颗粒______，出现______气体。 - 现象2：冷却时，气体______，在玻璃壁上形成______。 - 关键发现：______（液态）未出现。 13. 组织小组讨论：“如果碘在加热过程中出现了液体，那它还叫升华吗？为什么？” 14. 教师点拨：“只有跳过液态阶段，才叫升华。如果有液体，那就是先熔化再汽化。” 15. 展示对比图：左侧为正常熔化+汽化路径，右侧为升华路径，突出“直接转变”的差异。 16. 强调：“升华和凝华是互逆过程，就像‘正向行驶’与‘倒车入库’一样，能量变化相反。” 17. 追问：“为什么说升华需要吸热？凝华要放热？” 18. 举例说明：“就像你跑步出汗，身体要散热一样，物质从固态变气态，必须从外界吸收热量才能完成‘逃逸’；反过来，气态变固态，释放多余能量，就像人停下脚步会发热。” 19. 播放一段动画短片：分子运动视角下的升华与凝华过程，展示分子如何挣脱束缚或快速聚集。 20. 教师总结：“升华吸热，凝华放热，这是它们最本质的特征，也是我们判断它们发生的依据。” 二、拓展验证：生活中的升华与凝华 （一）、展示图片，引导分析 1. 教师展示“冰冻衣服晾干”照片（图4-33）： - 提问：“冬天零下温度，冰不会融化，为什么衣服还能变干？” - 引导学生回忆实验：“这就像碘锤里的碘，直接从冰变成水蒸气，没有液态水出现。” - 板书：冰 → 水蒸气（升华） 2. 展示“雾凇”美景图（图4-34）： - 提问：“清晨，树枝上挂满洁白的冰晶，它是怎么来的？” - 引导思考：“水蒸气遇冷，直接变成冰晶，没有先变成水滴。” - 板书：水蒸气 → 冰晶（凝华） 3. 展示“冰箱取出杨梅表面结霜”照片（图4-36）： - 提问：“刚从冷冻室拿出的杨梅，表面怎么会有白霜？” - 引导分析：“空气中的水蒸气遇到冰冷的杨梅表面，瞬间凝华成微小冰晶。” - 强调：“这不是水滴冻结，而是直接从气态变固态！” 4. 教师总结：“升华和凝华就在我们身边，只是我们以前没注意。” 1. 全神贯注观察实验全过程。 2. 记录现象，填写实验记录表。 3. 小组讨论，交流观察结果。 4. 回答教师提问，参与概念建构。 5. 对比分析，理解“直接转变”特征。 评价任务 现象捕捉：☆☆☆ 概念辨析：☆☆☆ 逻辑推理：☆☆☆ 设计意图 以“碘锤”实验为核心载体，通过可视化、动态化的实验过程，让学生“亲眼见证”升华与凝华的全过程，打破“必经液态”的思维定式。通过慢镜头回放、动画辅助、对比图示等方式强化认知。利用真实生活图片作为证据链，将抽象概念具体化、生活化。任务驱动下的小组讨论促进深度思维碰撞，帮助学生从“被动接受”转向“主动建构”。 应用迁移，深化理解【10分钟】 一、任务挑战：破解“人工降水”之谜 （一）、播放人工降水科普视频 1. 教师播放一段关于“人工降雨”的短视频，画面显示飞机在云层中播撒干冰，随后天空降下雨滴。 2. 提问：“干冰是如何‘召唤’雨水的？它用了哪几种物理方法？” 3. 引导学生阅读教材“生活物理社会”栏目原文： “人工降水有三种常用方法：第一种是向云层中播撒冷却剂，如用飞机在适宜的云层中播撒干冰，干冰升华吸收大量的热，使云层中的小冰晶增多、小水滴增大，从而形成降水；第二种是向高空播撒盐粉、碘化银等，作为吸附水汽、加速水蒸气液化或凝华的凝结核，使云层中的冰晶增多、小水滴增大，从而形成降水；第三种是用飞机在适宜的云层中直接喷洒直径约为0.05mm的小水滴，使云层中的小水滴相互合并变大，从而形成降水。” 4. 教师提问：“干冰的作用是什么？它经历了什么物态变化？” 5. 学生回答：“干冰升华，吸收热量，导致云层降温。” 6. 教师追问：“云层降温后，水蒸气会发生什么变化？” 7. 学生回答：“水蒸气会凝华成小冰晶。” 8. 教师板书：干冰升华 → 吸热 → 云层降温 → 水蒸气凝华 → 形成冰晶 → 下降融化 → 降雨。 9. 强调：“这正是升华与凝华在气象领域的重大应用！” 10. 提问：“为什么不用‘加热水’来制造雨？为什么非要用‘干冰’？” 11. 引导学生思考：“加热水会增加温度，反而不利于水蒸气凝结；而干冰升华吸热，能有效降低温度，创造凝结条件。” 12. 教师总结：“科技就是利用自然规律解决问题。” 二、任务挑战：解读农谚“霜前冷，雪后寒” （一）、出示农谚，引发思考 1. 教师展示农谚：“霜前冷，雪后寒。” 2. 提问：“你能用今天学到的知识解释这句话吗？” 3. 引导学生分组讨论，每组派代表发言。 4. 预设回答： - “霜前冷”是因为夜间气温下降，水蒸气在地面或植物上直接凝华成霜，这个过程需要低温环境，所以霜出现前很冷。 - “雪后寒”是因为雪融化时要吸热，导致周围环境温度进一步降低，所以雪停后感觉更冷。 5. 教师补充：“雪融化是固态变液态（熔化），吸热；而霜的形成是凝华，也吸热吗？不对！凝华是放热过程！” 6. 修正错误：“其实，凝华是放热，但‘霜前冷’是因为要达到凝华所需的低温条件，所以气温必须降到足够低，才会出现霜。因此‘冷’是前提，不是结果。” 7. 教师总结：“‘霜前冷’是因条件不足而冷，‘雪后寒’是因过程吸热而寒，都是物态变化的能量效应。” 8. 板书对比： - 霜前冷：低温 → 凝华（放热） - 雪后寒：熔化（吸热） → 温度下降 1. 观看视频，提取关键信息。 2. 阅读教材文字，提炼要点。 3. 小组讨论，合作解释现象。 4. 发言交流，完善认知结构。 评价任务 知识迁移：☆☆☆ 逻辑解释：☆☆☆ 语言表达：☆☆☆ 设计意图 将课堂知识延伸至真实社会场景，提升学生的科学素养与社会责任感。通过“人工降水”案例，展示物理知识在气象调控中的巨大价值；通过“农谚解析”，体现物理与传统文化的融合。任务驱动下的深度讨论，促使学生从“知其然”走向“知其所以然”，培养综合分析与语言表达能力。 总结归纳，构建体系【5分钟】 一、构建“物态变化”知识网络 （一）、引导学生回顾全部物态变化 1. 教师在黑板上绘制“物态变化六种形式”思维导图： - 固态 ↔ 液态：熔化/凝固（吸热/放热） - 液态 ↔ 气态：汽化/液化（吸热/放热） - 固态 ↔ 气态：升华/凝华（吸热/放热） 2. 用不同颜色标注各过程的吸放热性质： - 红色表示“吸热”（向上箭头） - 蓝色表示“放热”（向下箭头） 3. 强调：“升华和凝华是唯一一对不经过液态的双向转变。” 4. 提问：“如果让你设计一个‘物态变化闯关游戏’，你会怎么设计？” 5. 鼓励学生发挥创意，如：“第一关：冰块变水（熔化）；第二关：水变水蒸气（汽化）；第三关：干冰变气（升华）；第四关：水蒸气变冰（凝华）……” 6. 教师总结：“今天我们完成了从‘看不见’到‘看得见’，从‘不知道’到‘懂了’的跨越。记住：升华吸热，凝华放热，它们就在我们身边！” 二、布置课后探索任务 （一）、发布“家庭小实验”挑战 1. 教师布置作业：“回家后，请你找一个密封的塑料袋，放入一小块干冰（务必小心！不可用手接触），观察袋子内是否出现白雾？记录现象，并尝试用今天所学解释。” 2. 提醒：“实验必须在通风良好处进行，切勿密闭空间操作，防止二氧化碳浓度过高。” 3. 鼓励学生拍照或录像，下节课分享。 1. 回顾所学，参与知识整合。 2. 思考并提出创意设想。 3. 记录课后任务，准备实践。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 思维创新：☆☆☆ 任务完成：☆☆☆ 设计意图 通过构建知识网络图，帮助学生系统化梳理物态变化体系，强化记忆。以“闯关游戏”形式激发兴趣，促进知识内化。课后探索任务将课堂延伸至家庭，实现“做中学”，培养学生持续探究的科学精神。 作业设计 一、概念辨析题 1. 下列现象中，属于升华的是（ ） A. 冰箱里取出的饮料瓶表面出现水珠 B. 冬天早晨草叶上的霜 C. 干冰在空气中逐渐消失，形成白雾 D. 湿衣服在阳光下晾干 2. 下列说法正确的是（ ） A. 升华过程需要放热，凝华过程需要吸热 B. 升华和凝华是互为逆过程，且都伴随能量变化 C. 冰冻的衣服晾干是因为冰先熔化再蒸发 D. 雾凇的形成是水蒸气液化后凝固的结果 二、现象解释题 3. 为什么在寒冷的冬天，冰冻的衣服也能晾干？请用物理知识解释。 4. 舞台上用干冰制造白雾，白雾是怎么形成的？请写出全过程的物态变化。 【答案解析】 一、概念辨析题 1. 答案：C 解析：干冰直接变为二氧化碳气体，属于升华。其他选项分别为液化、凝华、蒸发（汽化的一种）。 2. 答案：B 解析：升华吸热，凝华放热；升华与凝华互为逆过程；冰冻衣服晾干是升华；雾凇是凝华。 二、现象解释题 3. 答案：在寒冷天气中，冰直接从固态变为水蒸气（升华），没有经过液态，因此衣服能晾干。 4. 答案：干冰升华吸热，使周围空气温度骤降，空气中的水蒸气遇冷凝华成小水滴，形成白雾。 板书设计 【主标题】第四章 物态变化 —— 4. 升华和凝华 【核心概念】 → 升华：固态 → 气态（吸热） → 凝华：气态 → 固态（放热） 【实验图示】 → 加热 → 碘颗粒消失 + 紫红气体弥漫（升华） → 冷却 → 玻璃壁出现紫黑色固体（凝华） 【生活实例】 - 冰冻衣服晾干：冰 → 水蒸气（升华） - 雾凇形成：水蒸气 → 冰晶（凝华） - 冰箱取物结霜：水蒸气 → 冰晶（凝华） 【科技应用】 - 人工降水：干冰升华吸热 → 云层降温 → 水蒸气凝华 → 降雨 - 冻干食品：冰升华脱水 → 保留营养 【农谚解析】 - 霜前冷：低温条件促成凝华（放热） - 雪后寒：雪熔化吸热 → 温度下降 教学反思 成功之处 1. 以“舞台白雾”为切入点，极大激发了学生的学习兴趣，课堂氛围活跃。 2. “碘锤”实验设计巧妙，现象明显，学生全程专注，有效突破“无液态”认知难点。 3. 将农谚、人工降水、冻干食品等真实情境融入教学，实现了知识与生活的深度融合。 不足之处 1. 实验时间较长，部分学生注意力略有分散，需加强过程管理。 2. 个别学生仍混淆“白雾”与“白霜”，未来可增加对比实验强化区分。 3. 课后拓展任务虽有趣，但家庭实验存在安全隐患，需提供更详细的指导手册。 学科网（北京）股份有限公司 $