4.4 升华和凝华（导学案）物理沪粤版2024八年级上册

4.4 升华和凝华（导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 1.1.1 能描述固态液态和气态三种物态的基本特征，并列举自然界和日常生活中不同物态的物质及其应用。 1.1.3 经历物态变化的实验探究过程，知道物质的熔点、凝固点和沸点，了解物态变化过程中的吸热和放热现象。能运用物态变化知识说明自然界和生活中的有关现象。 物理观念：理解升华的定义：物质由固态直接变为气态的过程；理解凝华的定义：物质由气态直接变为固态的过程；掌握升华吸热、凝华放热的特点；能列举生活中升华和凝华的实例（如樟脑丸变小、窗玻璃上的冰花）。 科学思维：通过对比实验现象，区分升华（固态→气态）与熔化 + 汽化的差异，凝华（气态→固态）与液化 + 凝固的差异；能用升华和凝华的知识解释自然现象（如人工降雨、霜的形成）。 科学探究：参与 “观察碘的升华现象” 实验，学会规范操作并描述实验现象；设计简单实验验证干冰的升华特性（如干冰使周围水蒸气凝华成 “白雾”）。 科学态度与责任：体会实验观察对理解物理概念的重要性，养成严谨的科学态度；认识升华和凝华在生产生活中的应用（如人工降雨技术），感受物理与科技的联系。 【学习重点】 1．升华和凝华的概念：明确 “直接转化”（不经过液态）是核心特征； 2．升华吸热、凝华放热的特点及应用（如干冰制冷、人工降雨）； 3．生活中常见的升华和凝华现象（樟脑丸消失、冰花形成、结冰的衣服晾干）。 【学习难点】 1．理解 “直接转化”：区分升华与 “熔化 + 汽化”（如冰先化成水再蒸发）的差异； 2．解释复杂现象中的物态变化：如 “白雾” 是水蒸气液化还是凝华（结合温度条件分析）； 3．应用吸放热特点分析现象：如人工降雨中干冰升华吸热使水蒸气凝华成冰粒。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．物理学中，把物质由固态直接变为气态的过程，叫做升华。把物质由气态直接变为固态的过程，叫做凝华。 2．固体升华要吸收热量，气体凝华要放出热量。 【课堂探究】 探究一、升华和凝华 1．物理学中，把物质由固态直接变成气态的现象，叫做升华。 2．物理学中，把物质由气态直接变为固态的现象，叫做凝华。 3．北方的冬天，可以看到室外行走的人呼出浓重的“白气”，以及眉毛、胡子上挂有白霜，前者是液化形成的，后者是凝华形成的。 4．英国科学家研发出“激光橡皮”，专门用来去除白纸上的黑色碳粉字迹。激光照射下，纸张上的黑色碳粉直接升华(填物态变化名称)为高温碳蒸气，同时字迹消失，为防止高温对纸张的破坏，激光照射时间需严格控制。 5．夏天，小亮买冰糕时说：“冒‘烟’的不要，我要冰柜里结‘霜’的。”如图所示，这里的冒“烟”是因为空气中的水蒸气液化而成的；结“霜”是因为冰柜中的水蒸气凝华而成的。(填物态变化名称) 【例题1】生活中我们常看到“白气”，下列有关“白气”形成的说法中正确的是（    ） A．文艺演出时舞台上经常释放“白气”，这是干冰在常温下的升华现象 B．夏天从冰箱取出的冰棍周围冒“白气”，这是空气中水蒸气的凝华现象 C．加湿器可以喷出大量“白气”，这是加湿器中水的汽化现象 D．冬天室外行人嘴里呼出“白气”，这是人呼出水蒸气的液化现象 【答案】D 【解析】A．演出时舞台上出现的“白气”，是干冰升华吸热，使空气中的水蒸气遇冷液化形成的，故A错误； B．冰棍周围冒出的“白气”是空气中的水蒸气遇到温度低的冰棍液化形成的，故B错误； C．加湿器可以喷出大量“白气”，这是加湿器中水被超声波打碎成了小水滴，故C错误； D．冬天室外行人嘴里呼出“白气”，这是人呼出的热的水蒸气遇到外界冷空气后液化形成的，故D正确。 故选D。 探究二、升华吸热和凝华放热 1．谚语是我国民间文化的一部分，其语言简练、含义深刻。有句谚语说：“霜前冷，雪后寒。”其中“霜前冷”说明霜是由于气温骤然变低而使空气中的水蒸气发生凝华而形成的；“雪后寒”是因为雪在熔化时需要吸热，因而气温降低，使人感到寒冷。 2．中央电视台春节联欢晚会的舞台上，经常用喷洒干冰(固态二氧化碳)的方法制造“白雾”，以渲染气氛，如图所示，“白雾”的形成过程是：干冰升华吸热(选填“吸热”或“放热”)使周围空气的温度降低，空气中的水蒸气随之降温后，液化成大量小水滴飘在空中，形成白雾。 3．如图所示是实施大规模人工增雨后的街面情景。人工增雨就是：当空中出现了积雨云时，火箭弹发射入云层后喷洒碘化银，喷洒出的碘化银向云层中扩散，每个炮弹中含有2亿个冰核被带到云层中，与云系发生物理变化，逐渐形成降雨。其原理是：碘化银在云层中迅速升华时，吸收大量的热，引起“积雨云”温度降低，导致“冰核”变重(选填“轻”或“重”)，于是形成降雨。 【例题2】为加强消防安全，在学校楼道内必须配备消防设备，其中常见的有干冰灭火器。发生火灾险情时，我们可打开灭火器阀门对准火源根部灭火。干冰迅速 （填物态变化名称），从周围 大量的热，使温度降低到可燃物着火点以下，起到灭火的作用。 【答案】 升华 吸收 【解析】[1][2]干冰是固态的二氧化碳，在常温常压下会直接从固态变为气态，这个过程称为升华。升华过程中，干冰从周围吸收大量的热，使周围温度降低到可燃物的着火点以下，从而起到灭火的作用。 【归纳整理】 4.4 升华和凝华 【课堂练习】 考点01 物态变化的认识 1．（多选题）冰城哈尔滨风景优美，引人入胜。下列说法正确的是（　　） A．太阳岛花草上的露珠是液化形成的 B．严冬，音乐公园的雪人变小是升华现象 C．冰雪大世界的冰雕是汽化形成的 D．植物园树枝上霜是凝固形成的 【答案】AB 【解析】A．露是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故A正确； B．雪人变小，是雪升华直接变为水蒸气，属于升华现象，故B正确； C．冰雪大世界的冰雕是由水凝固形成的，故C错误； D．霜是空气中的水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶，故D错误。 故选AB。 2．对于下列现象的描述，“变多”、“变少”的过程中吸热的是（　　） A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 【答案】C 【解析】①金属盘下的水是水蒸气的液化现象，液化放热； ②樟脑丸变小，是升华现象，升华吸热； ③游泳上岸后身上的水变少，是水的蒸发现象，蒸发吸热； ④推动活塞液态乙醚变多，是气态乙醚的液化现象，液化放热。 综上所述，吸热的有②③。 故选C。 3．为加强消防安全，在学校楼道内必须配备消防设备，其中常见的有干冰灭火器。发生火灾险情时，我们可打开灭火器阀门对准火源根部灭火。干冰迅速 （填物态变化名称），从周围 大量的热，使温度降低到可燃物着火点以下，起到灭火的作用。 【答案】 升华 吸收 【解析】[1][2]干冰是固态的二氧化碳，在常温常压下会直接从固态变为气态，这个过程称为升华。升华过程中，干冰从周围吸收大量的热，使周围温度降低到可燃物的着火点以下，从而起到灭火的作用。 考点02 升华和凝华的实验探究 4．如图所示是利用水浴法加热探究冰的熔化规律和研究碘的升华现象的两个实验。    （1）图甲探究冰的熔化实验，用水浴法除了让冰受热均匀，还有个好处就是冰的温度上升速度 （填“较快”或“较慢”），便于及时记录各个时刻的温度； （2）实验中某时刻温度计的示数如图乙所示，其示数是 ℃； （3）图丙是冰熔化时温度随时间变化的图像，由图像可知：冰是 （填“晶体”或“非晶体”），第5min时该物质的状态为 态； （4）图丁是碘升华的实验，用水浴法加热的主要原因是 （填字母）。（已知标准大气压下，碘的熔点是113.5℃，碘的沸点是184.4℃，水的沸点是100℃） A．使碘受热均匀 B．水的沸点低于碘的熔点，确保碘不会熔化 C．使实验中产生更多的碘蒸气 D．水的沸点低于碘的沸点，确保碘不会液化 【答案】 较慢 -4 晶体 固液共存 B 【解析】（1）[1]冰的熔点较低，用水浴法除了让冰受热均匀，水的温度低于火焰的温度，可以使冰的温度上升速度较慢，便于及时记录各个时刻的温度。 （2）[2]温度计分度值为1℃，液柱在0℃以下，其示数是-4℃。 （3）[3][4]图丙是冰熔化时温度随时间变化的图像，在2~6min时间内，冰吸热，温度保持不变，故冰是晶体，第5min时该物质处于熔化过程中，其状态为固液共存态。 （4）[5]碘的熔点是113.5℃，酒精火焰的温度大约为500℃左右，直接在火焰上加热，由于火焰的温度高于碘的熔点，碘会吸热熔化，水的沸点是100℃低于碘的熔点，碘吸热但达不到熔点，不能熔化，只能发生升华。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 5．小明在探究物态变化的实验中，设计了如图甲、乙所示的两种探究“碘的升华”的实验方案。 （1）已知酒精灯火焰的温度约为400℃，标准大气压下，碘的熔点为113.5℃。上述设计中 （甲/乙），此方案可防止碘发生 现象。 （2）为了进一步探究此类现象，小明用干冰（固态二氧化碳）进行了下列实验：小明观察盛有干冰的容器外壁出现一层白霜的现象 （填物态变化）形成的，接着他用镊子夹取一块干冰放入装有常温水的烧杯中，令人惊讶的现象出现了，水立刻剧烈“沸腾”起来，内部有大量气泡产生 （空气/水蒸气/二氧化碳气体），水面上方出现大量白雾，看到的白雾会 （上升/下沉）。 【答案】 乙 熔化 凝华 二氧化碳气体 下沉 【解析】（1）[1][2]若用酒精灯火焰直接对碘升华管加热，因为酒精灯火焰的温度高于碘的熔点，碘可能熔化，而不是升华成为气体。而采用图乙中的水浴法对碘升华管加热，因为标准大气压下水的沸点为100℃，沸腾后水温保持在沸点不变，故碘升华管的温度不会高于100℃，不会导致碘的熔化。 （2）[3]装有干冰的烧杯温度非常低，空气中的水蒸气遇到低温的烧杯，直接凝华为固体，这就是我们看到的霜。 [4]干冰极易升华，将干冰放入常温水中时，干冰直接升华为二氧化碳气体，所以水中气泡中的物质是二氧化碳气体。 [5]烧杯中的干冰在升华时，从周围吸收大量的热，空气中的水蒸气温度降低液化成为小水珠，就是我们看到的雾。因为烧杯周围的空气温度低，密度大，所以空气连同其中的雾滴是向下运动的。 6．碘锤是在密封的玻璃管内装入少量固态碘。 （1）如图甲，小丽同学将碘锤放入热水中、玻璃管中固态碘逐渐消失， （填物态变化的名称）为紫色的碘蒸气并充满玻璃管。 （2）小勇同学认为按照图乙的方法加热碘锤，实验现象更明显。小丽同学通过查阅资料得知：在标准大气压下碘的熔点是113.5℃，水的沸点是100℃，酒精灯的外焰温度可以达到400℃以上、小丽认为，如果按照图乙的方法加热碘锤，碘颗粒吸热除了发生图甲中的物态变化外，还可能会 并且 （填物态变化的名称）； （3）将甲图中的碘锤从热水中拿出，再放入凉水中，玻璃管中紫色的碘蒸气 （填物态变化的名称）为固态的碘，这个过程碘蒸汽需要 （吸收/放出）热量。 【答案】 升华 熔化 汽化 凝华 放出 【解析】（1）[1]将碘锤放入热水中，玻璃管中固态碘变为紫色的碘蒸气，所以，此过程的物态变化为升华，樟脑丸变小也是由固态变为气态，属于升华现象。 （2）[2][3]直接在酒精灯上加热，当玻璃管温度达到碘的熔点113.5℃时，固态的碘就会熔化成液态碘，随着玻璃管的温度继续升高，液态碘又会汽化成碘蒸气，所以碘颗粒除了发生图甲中的物态变化外，还可能会发生熔化和汽化。 （3）[4][5]碘锤从热水中拿出，再放入凉水中，玻璃管中的碘蒸气遇冷，放出热量，凝华成固态碘，所以此过程是放出热量。 考点03 物态变化中吸热、放热规律在生活中的应用 7．关于节气中的物态变化过程说法正确的是（    ） A．立春时节冰雪消融，冰雪消融是熔化现象，需要放热 B．“白露”，露的形成是液化现象，需要放热 C．“霜降”，霜的形成是凝固现象，需要放热 D．冬至时节房檐上的冰挂，冰挂的形成是凝华现象，需要放热 【答案】B 【解析】A．冰雪化成了水是固态冰变为液态水的过程，属于熔化现象，熔化吸热，故A错误； B．露珠是空气中的水蒸气遇冷凝结成的小水滴，属于液化现象，液化放热，故B正确； C．霜是空气中的水蒸气遇冷凝结成的小冰晶，属于凝华现象，凝华放热，故C错误； D．冰是水由液态变成固态的过程，属于凝固现象，凝固放热，故D错误。 故选B。 8．如图所示，“海浩”是一种发生在寒冷冬季的海面上的天气现象。当干冷的空气流过相对温暖的海面时，会引起海水急剧蒸发，水蒸气遇到寒冷的空气 （选填“吸收”或“放出”）热量并迅速 （填写物态变化名称）为冰晶，使得海面上看起来像是出现了白茫茫的“雾”。 【答案】 放出 凝华 【解析】[1][2]水蒸气遇冷变成冰晶，是由气态直接变为固态，为凝华现象，凝华放热。 9．如图所示，文艺演出时，舞台上弥漫的“白雾”仿佛流动的白云。原因是干冰在常温下迅速 （填物态变化名称）成二氧化碳气体，并从周围 （选填“吸收”或“放出”）大量的热，使空气中水蒸气的温度 （选填“升高”或“降低”）液化成小水珠，从而形成“白雾”弥漫的效果。 【答案】 升华 吸收 降低 【解析】[1][2][3]干冰在常温下易升华，而升华吸热，吸收周围空气中的热量，从而使空气温度下降，空气中的水蒸气就会液化成小水珠，从而形成“白雾”弥漫的效果。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.4 升华和凝华（导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 1.1.1 能描述固态液态和气态三种物态的基本特征，并列举自然界和日常生活中不同物态的物质及其应用。 1.1.3 经历物态变化的实验探究过程，知道物质的熔点、凝固点和沸点，了解物态变化过程中的吸热和放热现象。能运用物态变化知识说明自然界和生活中的有关现象。 物理观念：理解升华的定义：物质由固态直接变为气态的过程；理解凝华的定义：物质由气态直接变为固态的过程；掌握升华吸热、凝华放热的特点；能列举生活中升华和凝华的实例（如樟脑丸变小、窗玻璃上的冰花）。 科学思维：通过对比实验现象，区分升华（固态→气态）与熔化 + 汽化的差异，凝华（气态→固态）与液化 + 凝固的差异；能用升华和凝华的知识解释自然现象（如人工降雨、霜的形成）。 科学探究：参与 “观察碘的升华现象” 实验，学会规范操作并描述实验现象；设计简单实验验证干冰的升华特性（如干冰使周围水蒸气凝华成 “白雾”）。 科学态度与责任：体会实验观察对理解物理概念的重要性，养成严谨的科学态度；认识升华和凝华在生产生活中的应用（如人工降雨技术），感受物理与科技的联系。 【学习重点】 1．升华和凝华的概念：明确 “直接转化”（不经过液态）是核心特征； 2．升华吸热、凝华放热的特点及应用（如干冰制冷、人工降雨）； 3．生活中常见的升华和凝华现象（樟脑丸消失、冰花形成、结冰的衣服晾干）。 【学习难点】 1．理解 “直接转化”：区分升华与 “熔化 + 汽化”（如冰先化成水再蒸发）的差异； 2．解释复杂现象中的物态变化：如 “白雾” 是水蒸气液化还是凝华（结合温度条件分析）； 3．应用吸放热特点分析现象：如人工降雨中干冰升华吸热使水蒸气凝华成冰粒。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．物理学中，把物质由______直接变为______的过程，叫做升华。把物质由______直接变为______的过程，叫做凝华。 2．固体升华要______热量，气体凝华要______热量。 【课堂探究】 探究一、升华和凝华 1．物理学中，把物质由______直接变成______的现象，叫做升华。 2．物理学中，把物质由______直接变为______的现象，叫做凝华。 3．北方的冬天，可以看到室外行走的人呼出浓重的“白气”，以及眉毛、胡子上挂有白霜，前者是______形成的，后者是______形成的。 4．英国科学家研发出“激光橡皮”，专门用来去除白纸上的黑色碳粉字迹。激光照射下，纸张上的黑色碳粉直接______(填物态变化名称)为高温碳蒸气，同时字迹消失，为防止高温对纸张的破坏，激光照射时间需严格控制。 5．夏天，小亮买冰糕时说：“冒‘烟’的不要，我要冰柜里结‘霜’的。”如图所示，这里的冒“烟”是因为空气中的水蒸气______而成的；结“霜”是因为冰柜中的水蒸气______而成的。(填物态变化名称) 【例题1】生活中我们常看到“白气”，下列有关“白气”形成的说法中正确的是（    ） A．文艺演出时舞台上经常释放“白气”，这是干冰在常温下的升华现象 B．夏天从冰箱取出的冰棍周围冒“白气”，这是空气中水蒸气的凝华现象 C．加湿器可以喷出大量“白气”，这是加湿器中水的汽化现象 D．冬天室外行人嘴里呼出“白气”，这是人呼出水蒸气的液化现象 探究二、升华吸热和凝华放热 1．谚语是我国民间文化的一部分，其语言简练、含义深刻。有句谚语说：“霜前冷，雪后寒。”其中“霜前冷”说明霜是由于气温骤然______而使空气中的水蒸气发生______而形成的；“雪后寒”是因为雪在熔化时需要______热，因而气温降低，使人感到寒冷。 2．中央电视台春节联欢晚会的舞台上，经常用喷洒干冰(固态二氧化碳)的方法制造“白雾”，以渲染气氛，如图所示，“白雾”的形成过程是：干冰升华______(选填“吸热”或“放热”)使周围空气的温度降低，空气中的水蒸气随之降温后，______成大量小水滴飘在空中，形成白雾。 3．如图所示是实施大规模人工增雨后的街面情景。人工增雨就是：当空中出现了积雨云时，火箭弹发射入云层后喷洒碘化银，喷洒出的碘化银向云层中扩散，每个炮弹中含有2亿个冰核被带到云层中，与云系发生物理变化，逐渐形成降雨。其原理是：碘化银在云层中迅速______时，吸收大量的热，引起“积雨云”温度______，导致“冰核”变______(选填“轻”或“重”)，于是形成降雨。 【例题2】为加强消防安全，在学校楼道内必须配备消防设备，其中常见的有干冰灭火器。发生火灾险情时，我们可打开灭火器阀门对准火源根部灭火。干冰迅速 （填物态变化名称），从周围 大量的热，使温度降低到可燃物着火点以下，起到灭火的作用。 【归纳整理】 4.4 升华和凝华 【课堂练习】 考点01 物态变化的认识 1．（多选题）冰城哈尔滨风景优美，引人入胜。下列说法正确的是（　　） A．太阳岛花草上的露珠是液化形成的 B．严冬，音乐公园的雪人变小是升华现象 C．冰雪大世界的冰雕是汽化形成的 D．植物园树枝上霜是凝固形成的 2．对于下列现象的描述，“变多”、“变少”的过程中吸热的是（　　） A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 3．为加强消防安全，在学校楼道内必须配备消防设备，其中常见的有干冰灭火器。发生火灾险情时，我们可打开灭火器阀门对准火源根部灭火。干冰迅速 （填物态变化名称），从周围 大量的热，使温度降低到可燃物着火点以下，起到灭火的作用。 考点02 升华和凝华的实验探究 4．如图所示是利用水浴法加热探究冰的熔化规律和研究碘的升华现象的两个实验。    （1）图甲探究冰的熔化实验，用水浴法除了让冰受热均匀，还有个好处就是冰的温度上升速度 （填“较快”或“较慢”），便于及时记录各个时刻的温度； （2）实验中某时刻温度计的示数如图乙所示，其示数是 ℃； （3）图丙是冰熔化时温度随时间变化的图像，由图像可知：冰是 （填“晶体”或“非晶体”），第5min时该物质的状态为 态； （4）图丁是碘升华的实验，用水浴法加热的主要原因是 （填字母）。（已知标准大气压下，碘的熔点是113.5℃，碘的沸点是184.4℃，水的沸点是100℃） A．使碘受热均匀 B．水的沸点低于碘的熔点，确保碘不会熔化 C．使实验中产生更多的碘蒸气 D．水的沸点低于碘的沸点，确保碘不会液化 5．小明在探究物态变化的实验中，设计了如图甲、乙所示的两种探究“碘的升华”的实验方案。 （1）已知酒精灯火焰的温度约为400℃，标准大气压下，碘的熔点为113.5℃。上述设计中 （甲/乙），此方案可防止碘发生 现象。 （2）为了进一步探究此类现象，小明用干冰（固态二氧化碳）进行了下列实验：小明观察盛有干冰的容器外壁出现一层白霜的现象 （填物态变化）形成的，接着他用镊子夹取一块干冰放入装有常温水的烧杯中，令人惊讶的现象出现了，水立刻剧烈“沸腾”起来，内部有大量气泡产生 （空气/水蒸气/二氧化碳气体），水面上方出现大量白雾，看到的白雾会 （上升/下沉）。 6．碘锤是在密封的玻璃管内装入少量固态碘。 （1）如图甲，小丽同学将碘锤放入热水中、玻璃管中固态碘逐渐消失， （填物态变化的名称）为紫色的碘蒸气并充满玻璃管。 （2）小勇同学认为按照图乙的方法加热碘锤，实验现象更明显。小丽同学通过查阅资料得知：在标准大气压下碘的熔点是113.5℃，水的沸点是100℃，酒精灯的外焰温度可以达到400℃以上、小丽认为，如果按照图乙的方法加热碘锤，碘颗粒吸热除了发生图甲中的物态变化外，还可能会 并且 （填物态变化的名称）； （3）将甲图中的碘锤从热水中拿出，再放入凉水中，玻璃管中紫色的碘蒸气 （填物态变化的名称）为固态的碘，这个过程碘蒸汽需要 （吸收/放出）热量。 考点03 物态变化中吸热、放热规律在生活中的应用 7．关于节气中的物态变化过程说法正确的是（    ） A．立春时节冰雪消融，冰雪消融是熔化现象，需要放热 B．“白露”，露的形成是液化现象，需要放热 C．“霜降”，霜的形成是凝固现象，需要放热 D．冬至时节房檐上的冰挂，冰挂的形成是凝华现象，需要放热 8．如图所示，“海浩”是一种发生在寒冷冬季的海面上的天气现象。当干冷的空气流过相对温暖的海面时，会引起海水急剧蒸发，水蒸气遇到寒冷的空气 （选填“吸收”或“放出”）热量并迅速 （填写物态变化名称）为冰晶，使得海面上看起来像是出现了白茫茫的“雾”。 9．如图所示，文艺演出时，舞台上弥漫的“白雾”仿佛流动的白云。原因是干冰在常温下迅速 （填物态变化名称）成二氧化碳气体，并从周围 （选填“吸收”或“放出”）大量的热，使空气中水蒸气的温度 （选填“升高”或“降低”）液化成小水珠，从而形成“白雾”弥漫的效果。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $