三、熔化和凝固（培优教学课件）物理苏科版2024八年级上册

江苏凤凰科学技术出版社 第四章 物态变化 云、雨、露、雾，冰、霜、雪、雹， 姿态万千， 你可知道， 它们都是我们小水滴的“化身”。 我们千变万化， 不断循环， 与自然生态和人类生活息息相关。 其他物质也有状态的变化吗？ 变化的规律是什么？ 三、熔化和凝固 八年级上册•苏科版（2024） 一、熔化和凝固 二、熔化、凝固的特点 三、熔化、凝固的应用 四、 课堂总结 五、实践与练习 六、 提升训练 学习内容 学习目标 感受物态变化与生活的联系，激发对热学现象的探究欲。认识熔化和凝固规律的应用价值，增强用物理知识解决问题的责任感。 情感态度与价值观 明确熔化和凝固定义，识别生活中熔化、凝固现象。掌握晶体与非晶体区别，能通过图像分析晶体和非晶体的熔化、凝固过程。 知识与技能 通过固体熔化实验，绘制分析熔化图像，培养数形结合思维。对比晶体与非晶体熔化规律，提升归纳与对比分析能力，分析误差并提改进思路。 过程与方法 1.晶体和非晶体在熔化过程中的温度变化特点。 2.熔化吸热、凝固放热的规律及应用。 3.晶体与非晶体熔化、凝固图像的识别与解读。 教学重点 1.熔化、凝固图像的绘制与深度解读。 2.晶体熔化和凝固的条件。 3.实验中“水浴法”加热的原理及操作规范。 教学难点 重难点 导入新课 长江是我国的第一大河。你可曾想过，这气势磅礴、奔腾万里的滔滔巨流，其源头竟是由各拉丹冬雪山冰雪消融的点点水滴汇集而成的！ 视频：格拉丹东雪山介绍 知识点1：熔化和凝固 熔化和凝固 1. 固体和液体的转化 春天冰雪消融 夏天，从冰箱中拿出的冰棒化了 物质从固态变成了液态 冬天，河水结冰了 铁水变成了铁锅 物质从液态变成了固态 结论：固态和液态可以相互转化 一、熔化和凝固 （1）物质从固态变成液态的过程叫做熔化。 （2）物质从液态变成固态的过程叫做凝固。 熔 化 凝 固 固态 液态 2. 熔化和凝固的概念 冰（固） 水（液体） 冰熔化成水 水凝固成冰 一、熔化和凝固 熔化、溶化和融化的区别 1.熔化是指物质从固态变成液态的过程，熔化时要吸热，所以用火字旁“熔”。例如，给糖块加热，糖块熔化成糖浆。 2.溶化是指固态物质在液体中分散开来，最后变成液态的混合物的现象，要发生溶化必须有液体，所以用三点水旁“溶”。例如，食盐溶于水，形成盐水。 3.融化特指冰、雪、霜等受热后化成水，多用于文学作品中。 4.物理学中，在解释有关物理现象，涉及填写物态变化时，只能用熔化。 一、熔化和凝固 一、熔化和凝固 【典例1】如图所示的棉花糖是许多同学喜爱的零食，制作过程中利用高温将白糖         （填物态变化名称，下同）成液态，白糖液体通过机器的微孔甩出，遇空气后         成细丝，将细丝缠绕在一根竹棍就变成了棉花糖。 【详解】[1]加热让白糖变成糖浆，即由固态变为液态，这是熔化过程。 [2]白糖液体通过机器的微孔甩出，遇空气后凝固成固态的细丝，将细丝缠绕在一根竹棍就变成了棉花糖。 熔化 凝固 知识点2：熔化、凝固的特点 熔化和凝固 二、熔化、凝固的特点 1. 活动：探究冰和石蜡熔化特点 【猜想与假设】 熔化过程中一定要加热，所以物质一定在吸收热量，这时温度可能是不断上升的。 【提出问题】 不同物质在由固态变成液态的熔化过程中，温度的变化规律相同吗？ 二、熔化、凝固的特点 【设计并进行实验】 将温度传感器与计算机连接，设置好数据采集软件的相关参数。如图所示，取适量碎冰放入试管中，将温度传感器探头插入碎冰中，再将试管置于盛有水的烧杯中。采集实验数据并观察计算机屏幕上显示的冰熔化的温度—时间图像，同时观察冰的状态变化情况。选取时间间隔为1min，把计算机上显示的对应的温度和观察到的物质的状态变化情况记录表格中。 二、熔化、凝固的特点 将装置中的碎冰换成碎石蜡，并且用酒精灯对烧杯进行加热，如右图所示，观察计算机屏幕上显示的石蜡熔化的温度—时间图像，同时观察石蜡的状态变化情况。选取时间间隔为1min，把计算机上显示的对应的温度和观察到的物质的状态变化情况记录表格中。 二、熔化、凝固的特点 时间/ min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 冰的温度/℃ -10 -8 -6 -4 -2 0 0 0 0 0 1 2 3 冰的状态 固 固 固 固 固 固液共存 固液共存 固液共存 固液共存 固液共存 液 液 液 石蜡的温度/℃ 20 36 47 53 58 62 66 69 71 72 73 74 75 石蜡的状态 固 固 变软 变软 变软 变软 变稀 变稀 液 液 液 液 液 【实验数据记录】 二、熔化、凝固的特点 【实验图像】 下图分别为实验中获得的冰熔化时的温度—时间图像和石蜡熔化时的温度—时间图像。 二、熔化、凝固的特点 【分析与论证】 分析图像和数据可知，冰的温度逐渐上升，当温度达到0℃时，冰开始熔化。在熔化过程中，虽然继续吸热，但冰的温度保持不变，直到熔化完毕，温度才继续上升。 冰熔化图像分析 二、熔化、凝固的特点 【分析与论证】 分析图像和数据可知，石蜡的熔化过程与冰熔化过程不同，石蜡在熔化时，不断吸热，温度不断上升。在此过程中，石蜡由硬变软再变稀，最后熔化为液体。 石蜡熔化图像分析 二、熔化、凝固的特点 【实验结论】 ①物质在熔化过程中都要吸收热量。 ②不同的物质在熔化过程中温度的变化规律不同。 有的物质（如冰）在熔化过程中虽然继续吸热，但温度保持不变；有的物质（如石蜡）在熔化过程中先变软，后变稀，最后熔化为液体，且随着加热时间的延续温度逐渐升高。 【交流与合作】 二、熔化、凝固的特点 (1)处理冰、石蜡:冰、石蜡越碎越好,这样冰、石蜡受热更均匀,测出的温度更准确。 (2)组装实验装置:按照“由下到上”的原则组装，先根据酒精灯外焰的高度确定烧杯的高度再确定试管和温度传感器的高度。温度传感器的探头放在冰块或石蜡的中央,探头放的位置偏上或偏下，都可能造成温度传感器显示的示数不能真实反映固体的温度。 (3)加热:利用“水浴法”加热或直接将盛有冰的试管放在空气中，目的是使冰或石蜡受热均匀,温度上升不至于太快,方便记录温度。 二、熔化、凝固的特点 2. 液体凝固时温度的变化规律 (1)将水放入冰箱中，温度逐渐降低，当温度降到0℃时，水开始凝固。在凝固过程中，水的温度保持不变，直至凝固完毕，温度才会继续下降。 (2)石蜡的凝固过程则不同，停止加热后，石蜡由稀变稠，又变成固态，温度不断降低。 (3)由于凝固是熔化的逆过程，当物质从液态变成固态时，会向外界放出热量。 【典例2】小丽选择蜂蜡和海波探究“不同固态物质在熔化过程中温度的变化是否相同”，设计的实验装置如图甲所示。 (1)将装有蜂蜡、海波的试管分别放在盛水的烧杯内加热，而不是直接用酒精灯加热，目的是为了使试管内的物质 ； (2)乙图是小丽绘制的海波的熔化图象，图中 段（用字母表示）表示海波的熔化过程，此过程中海波 （选填“吸收”或“放出”）热量，温度 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。第10min海波处于 态（选填“固”、“液”或“固液共存”）； 受热均匀 BC 吸收 不变 固液共存 二、熔化、凝固的特点 【典例2】小丽选择蜂蜡和海波探究“不同固态物质在熔化过程中温度的变化是否相同”，设计的实验装置如图甲所示。 (3)丙图是小丽绘制的蜂蜡的熔化图象，蜂蜡在熔化过程中温度_____（选填“升高”、“降低”或“不变”）。 升高 二、熔化、凝固的特点 二、熔化、凝固的特点 3. 晶体和非晶体 分类 定义 常见物质 晶体 非晶体 有的固体在熔化时，不断吸热，温度却保持不变，具有固定的熔化温度。 有的固体在熔化时，只要不断地吸热，温度就不断地上升，没有固定的熔化温度。 海波、明矾、冰、萘、食盐、各种金属等 石蜡、松香、玻璃、沥青、塑料、橡胶等 （1）概念 （2）熔点： ①晶体熔化时的温度叫熔点。 ②晶体的熔化图象。 CD段：物质处于液态，表示液体吸热升温过程。 AB段：物质处于固态，表示晶体吸热升温的过程。 BC段：物质处于固液共存态，表示晶体熔化过程，吸收热量，温度不变。 熔点 B A C D 固态 固液共存态 液态 二、熔化、凝固的特点 ②晶体的凝固图象： （3）凝固点 ①晶体凝固时的温度叫凝固点。 分析图像上每一段的温度和状态特点： 凝固点 液态 固液共存 固态 DE段：物质处于液态，物质放热降温的过程。 FG段：物质处于固态，晶体放热降温过程。 EF段：物质处于固液共存态，晶体的凝固过程，放出热量，温度不变。 二、熔化、凝固的特点 ③同一种物质的凝固点和熔点相同。 例如：在1标准大气压下，水的凝固点是0℃，冰的熔点也是0℃。 BC是冰熔化过程，熔点是0℃. EF是水凝固过程，凝固点是0℃. 二、熔化、凝固的特点 （4）非晶体熔化、凝固时温度的变化曲线 ①非晶体熔化时的特点：非晶体熔化过程中，随着吸热，温度不断地上升，没有固定的熔化温度，逐渐变软、变粘、变稀、变成液态。 ②非晶体凝固时的特点：非晶体在凝固过程中，随着放热，温度持续降低，也没有一定的凝固温度，状态逐渐变粘、变稠、变硬，变成固态。 二、熔化、凝固的特点 ②非晶体熔化的条件： 吸收热量。物质在固态时能量低，在液态时能量高，物质熔化时，是从低能量状态到高能量状态，所以要吸收热量。 ①晶体熔化的条件： 一是温度达到熔点；二是继续吸收热量。 晶体熔化时虽然温度不变，但是必须加热，若停止加热熔化也会马上停止，即熔化过程要吸热。 固态 二、熔化、凝固的特点 （5）晶体和非晶体熔化的条件 凝固是熔化的逆过程，液体在凝固时要放热。 ①晶体凝固的条件 一是温度达到凝固点；二是继续放出热量。 ②非晶体凝固条件 ： 放出热量。 物质在液态时能量高，在固态时能量低，物质凝固时，是从高能量状态到低能量状态，所以要放出热量。 二、熔化、凝固的特点 （5）晶体和非晶体凝固的条件 小资料 几种晶体的熔点 （标准大气压） 由表看出：①不同晶体熔点不同，熔点是晶体的一种特性。 ②记住冰的熔点是0℃，钨的熔点最高。 晶体 熔点/℃ 晶体 熔点/℃ 晶体 熔点/℃ 钨 3 410 银 962 冰 0 铁 1 535 铝 660 固态水银 －39 钢 1 515 铅 328 固态酒精 －117 灰铸铁 1 177 锡 232 固态氮 －210 铜 1 083 萘 80.5 固态氧 －218 金 1 064 海波 48 固态氢 －259 二、熔化、凝固的特点 二、熔化、凝固的特点 【典例3】如图是某物质熔化时温度随时间变化的图像，根据图像可知该物质是          （选填“晶体”或“非晶体”）；在第10min时，该物质处于           （选填“固态”、“液态”或“固液共存状态”），其熔化过程的特点是吸收热量，但温度         （选填“升高”、“降低”或“不变”）。 【详解】[1]由图象可知，该物质的图像上有一段与时间轴平行的直线，表示该物质在熔化过程中不断吸热，温度保持80℃不变，因此该物质为晶体。 [2][3]该物质的熔化过程是从第5min开始熔化，到第15min熔化结束，则在第10min时晶体处于熔化过程，该物质处于固液共存态，可得出晶体在熔化过程中，吸收热量，温度不变。 晶体     固液共存状态 不变 知识点3：熔化、凝固的应用 熔化和凝固 1. 熔化吸热、凝固放热在生活中的应用 三、熔化、凝固的应用 超市中海鲜放在冰块上，利用冰块熔化吸热的特点，使海鲜保持较低的温度，利于保鲜 在病人受伤部位可以用冰袋冷敷，利用冰块熔化吸热的特点，使受伤部位保持较低的温度，减轻疼痛感 三、熔化、凝固的应用 北方的冬天气温低，在菜窖里放几桶水利用水凝固时放热，使菜窖内温度不致于太低，菜不致于冻坏。 北方的秋季，夜间气温会比较低，果农夜间会给果树洒水、农民夜间会给秧苗周围灌水，就是利用水凝固时放热使果实秧苗不至于被冻坏。 三、熔化、凝固的应用 2. 熔化、凝固在工业上的应用 如制作塑料盆、街头雕塑、汽车轮毂、下水道的井盖等，都是先将原材料熔化，熔化后的液体流入模具中凝固成形。 视频：铁水铸造成型 三、熔化、凝固的应用 【典例4】早在公元前21世纪左右，我国劳动人民就掌握了青铜器铸造技术。铸造青铜器时，工匠将铜料加热化为铜液注入模具，铜液在模具中冷却成型，青铜器铸造初步完成。下列分析错误的是（    ） A．铜料化为铜液，属于熔化现象 B．铜液冷却成型，属于凝固现象 C．铜料化为铜液过程中温度不变 D．铜液冷却成型过程中需要吸热 D 我国古代的冶炼技术 冶炼技术反映了社会生产力的水平。我国古代的冶炼技术曾走在世界的前列。 早在商周时期，我们的祖先就已经熟练掌握了青铜铸造技术。他们通过控制铜、锡、铅等金属的比例，熔炼成各种性能的青铜合金，铸成各种农具、兵器、乐器和祭礼器等。 春秋战国时期，我国发明了生铁冶炼技术，这比欧洲要早约2 000 年。生铁是在 1 150 ~ 1 300 ℃的高温下冶炼出来的，质地比较硬且可铸性强。生铁冶炼技术的进步推动了铁质农具的广泛应用，出现了铁犁牛耕的生产方式，推动了生产力的发展和井田制的解体，促进了农业、手工业、土木建筑业的迅速发展。 三、熔化、凝固的应用 随着生铁冶炼技术的发展，各种炼钢技术也应运而生。例如，在南北朝时期普遍使用的灌钢法，它利用“生铁碳高、熟铁碳低”的特点，将生铁和熟铁按比例混合熔炼以改变碳含量，从而生产出硬度高、性能好的钢。这项技术的发明为世界冶炼技术的发展作出了贡献。 灌钢法（《天工开物》） 三、熔化、凝固的应用 四、课堂总结 熔化和凝固 课堂总结 五、实践与练习 熔化和凝固 1．查阅资料，我国北方的最低气温大致是多少？为什么在寒冷的北方不用水银温度计来测量气温？ 在寒冷的北方最低气温可达-50 ℃ 。因为水银的凝固点是-39℃，气温达到-50℃时，水银已经凝固了，所以不可能再根据液体的热胀冷缩来测温度。 查熔点表可知，这时可利用酒精温度计（酒精凝固点是-117℃） 。 实践与练习 2．图是一些小冰块在加热过程中温度随时间变化的图像。从图像中你能获得哪些信息？ 从0时刻开始加热至 t1时刻，冰的温度从-10℃上升到0℃； 从t1时刻到t2时刻，冰处于固液共存状态，温度保持0℃不变； t2时刻后，冰全部熔化为水，并且随着进一步加热，水的温度逐渐升高。 实践与练习 3. 在生活中，你会见到许多固态物质，如食盐、玻璃等。你想知道它们属于晶体还是非晶体吗？查阅资料寻求答案，并与同学交流。 固态物质分为晶体和非晶体，从宏观上看，晶体都有自己独特的、呈对称性的形状，例如食盐晶体呈立方体、冰呈六角棱柱体、明晶体呈八面体等。而非晶体的外形是不规则的。 晶体的物理性质在不同的方向上（如机械强度、导热性、热膨胀、导电性）不同，称为各向异性，而非晶体的物理性质却表现为各向同性。 晶体有固定的熔化温度——熔点，而非晶体则是随温度的升高逐渐由硬变软，而熔化。 实践与练习 六、提升训练 熔化和凝固 1．如图甲，用金属镓制成的“小人”在室温为20℃时是固态，当其达到某一温度时，就会熔化。图乙是其放在人手中熔化时的情景，由此可判断（　　） A．镓的熔点与手的温度相同 B．金属镓可以用来制作戒指 C．镓熔化过程中，吸收热量 D．镓的熔点有可能是48℃ C BD．手的温度约37℃，但镓放在手中却能熔化，所以金属镓不可以用来制作戒指，且它的熔点低于手的温度，不可能为48℃，故BD不符合题意； C．熔化吸热，镓熔化过程中，吸收热量，故C符合题意。 【详解】A．镓的熔点低于手的温度才能从手吸收热量，镓才能熔化，所以镓的熔点与手的温度不可能相同，故A不符合题意； 提升训练 2．下列能反映晶体凝固时温度随时间变化的图象是（　　） C 提升训练 3．如图所示是海波的温度随时间变化的图像，则下列说法中正确的是（　　） A．海波在段处于固态 B．海波在段既不吸热也不放热 C．海波在段处于液态 D．海波的熔化温度是48℃ D 提升训练 4．图甲是标准大气压下某物质的凝固图像，可知其凝固过程经历了 min，第25min时该物质处于 态。若将装有冰水混合物的试管放入正在熔化的该物质中（如图乙 ），则试管内冰的质量将 。 10 固 变大 提升训练 5．冰，在我们的生活中随处可见，它有多种用途。如： （1）夏天，如果我们要喝冰凉的饮料，往往会在饮料中加上几个冰块，而不是直接加冷水。一方面是因为冰块的温度更低，另一方面是因为冰块熔化成水的过程中 ，从而使饮料的温度下降得更多。 （2）请再举出一个冰的应用实例 。 吸收热量 保鲜食物 提升训练 6．用图甲装置探究“某物质熔化规律”，图乙是实验得到的该物质熔化过程中温度随时间变化的图象，该物质属于 （选填“非晶体”或“晶体”）。该物质的熔点是 ℃，第10min时，该物质处于__________（选填“固态”“液态”或“固液共存态”）。 晶体 80 固液共存态 提升训练 7. 在探究冰熔化时温度随时间变化规律的实验中，将装有少量碎冰的试管放入装有适量水的烧杯中，实验装置如图甲所示。 (1)组装下列实验器材时，其合理的先、后顺序是（填序号）            ； ①试管、温度计    ②石棉网     ③装水的烧杯     ④酒精灯 (2)将装有碎冰的试管放入水中加热，而不是用酒精灯直接对试管加热，这样做不但能使试管受热均匀，而且碎冰的温度上升速度较          （选填“快”或“慢”），便于及时记录各个时刻的温度； ④②③① 慢 提升训练 (4)某同学根据记录的数据绘制了温度随时间变化的图像（如图丙所示），由图像可知：凝固点是          ℃，冰的融化过程经历了          分钟，第4min时，该物质处于           状态； (3)观察图乙，温度计的示数为          ℃； (5)通过实验探究，可得出的探究结论是：冰熔化时，继续吸热，          保持不变。 -2 0 3 固液共存 温度 提升训练 八年级上册•苏科版（2024） 谢谢！ 一份耕耘，一份收获 $