2 熔化和凝固（表格式教学设计）物理教科版2024八年级上册

该初中物理教学设计聚焦“熔化和凝固”核心知识，涵盖晶体与非晶体区分、熔化凝固规律及应用。通过因纽特人冰屋与冰川熔化情境导入，激活生活经验，建立新旧知识联系，明确研究主题，搭建学习支架。 以科学探究为主线，学生通过海波与石蜡对比实验，独立操作仪器、记录数据，结合温度-时间图像分析规律，培养科学思维。联系“下雪不冷化雪冷”等案例，强化物理观念与社会责任，提升学生探究能力和知识应用意识，助力教师突出重难点教学。

2 熔化和凝固（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 2 熔化和凝固 教学 目标 物理观念 1.能区分晶体与非晶体，记住常见实例； 2.理解熔点、凝固点概念，知道晶体熔化/凝固时温度不变、非晶体无固定熔点/凝固点，明确熔化吸热、凝固放热的规律。 科学思维 1.能根据“温度-时间”图像分析晶体/非晶体的熔化、凝固过程； 2.通过对比实验数据归纳两类固体的差异，提升逻辑推理与数据解读能力。 科学探究 1. 能独立完成固体熔化实验的操作，规范使用酒精灯、温度计等仪器，准确记录实验数据； 2. 能在教师指导下设计简单的实验方案，提出可探究的问题并进行合理猜想。 科学态度 与责任 1. 在实验过程中养成实事求是、尊重数据的科学态度，勇于质疑异常结果； 2. 认识熔化吸热、凝固放热在日常生活中的广泛应用，增强将物理知识服务于生活的意识。 教学 重难点 一、教学重点 1.区分晶体与非晶体，记住常见实例； 2.掌握晶体/非晶体的熔化、凝固规律（吸热/放热、温度变化特点）； 3.理解熔点、凝固点的概念，能结合“温度-时间”图像分析过程。（重点） 二、教学难点 1.通过实验数据和图像，归纳晶体熔化时“吸热但温度不变”的规律； 2.理解“熔点与凝固点的关系”（同种晶体熔点等于凝固点）； 3.运用熔化、凝固规律解释生活中的现象（如“下雪不冷化雪冷”）。（难点） 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 在北极圈里,有大量的冰和水。每当冬天到来之前,因纽特人都要建造冰屋。他们就地取 材,先把冰加工成一块块规则的长方体,这就是“砖”；用水作为“泥”。材料准备好以后， 他们再选择好的地方，泼上一些水，垒上一些冰块，再泼一些水，再垒一些冰块；前边不断 地垒着,后边不断地冻结着,垒完的房屋就成为一个冻结成整体的冰屋.这种房屋很结实,被 誉为因纽特人的令人羡慕的艺术杰作。水的凝固作用是帮助因纽特人完成这一杰作的“大功 臣”。 不过，近年来，随着全球变趋势的加剧，北极圈内的冰川也有熔化的迹象。水的凝固和 冰的熔化到底是怎样发生的呢？快来一起学习今天的内容吧！ 创设问题情境，激活已有经验，建立新旧知识联系，明确本节课的研究主题，激发学习动机。 学习新课 一、认识晶体与非晶体 1.展示实例：呈现食盐、海波、黄铁矿、冰、钻石、石英等固体图片，总结“有规则结构的固体叫晶体”；再展示玻璃、松香、蜂蜡、沥青、塑料图片，总结“无规则结构的固体叫非晶体”。 2.提问巩固：“判断下列物质属于晶体还是非晶体——海波、松香、冰、玻璃？” 例1以下物质全部属于晶体的是（　　） A.食盐、冰、铜、沥青、玻璃 B.冰、食盐、海波、水晶、铜 C.冰、食盐、海波、水晶、橡胶 D.食盐、冰、铜、玻璃、橡胶 【答案】B 【解析】食盐、冰、铜，有固定熔点，是晶体；沥青、玻璃没有固定熔点，是非晶体，故A不符合题意； 冰、食盐、海波、水晶、铜有固定熔点，是晶体，故B符合题意；冰、食盐、海波、水晶有固定熔点，是晶体；橡胶没有固定熔点，是非晶体，故C不符合题意；食盐、冰、铜有固定熔点，是晶体；玻璃、橡胶没有固定熔点，是非晶体，故D不符合题意。故选B。 1.观察图片，记录晶体（规则结构）和非晶体（不规则结构）的实例； 2.完成“晶体/非晶体判断”练习，巩固分类标准。 新课讲授 二、探究固体熔化规律 1. 熔化和凝固的概念 让学生罗列物态变化的实例，如春天冰雪消融、加热沥青使其熔化等。引导归纳得出物质从固态变成液态的过程叫做熔化，从液态变成固态的过程叫做凝固。 【提出问题】熔化需要什么条件呢？不同物质熔化时温度会如何变化呢？ 【设计实验】引导学生自主学习教材相关内容，然后小组讨论实验方案。从实验选用一种固体还是两种对比进行、让固体熔化的方法、测量固体温度的方式、观察和记录的内容、实验数据记录表格的改进、使用温水还是凉水、实验器材及组装方法等方面进行讨论。 演示器材组装：强调“温度计玻璃泡要浸没固体，不接触试管壁”“酒精灯外焰加热”。 【进行实验】学生分组进行实验，将海波和石蜡分别加热，把温度计放入两种物质中，从40℃开始，每隔1 min观察它们的状态，并读出相应的温度，直到它们全部熔化，将数据填入表格。教师巡视指导，提醒学生注意安全，正确使用酒精灯等器材，并用搅拌棒不断地轻轻搅拌，使固体受热均匀。 （1）在两个分别盛有海波和石蜡的的试管中各插入一个温度计，再将试管放入盛水的烧杯中，使试管均匀受热； （2）用酒精灯外焰对烧杯缓慢加热，观察海波和石蜡的变化情况，以及温度计示数的变化； （3）待海波温度升至40℃、石蜡温度升至50℃，没隔1min记录一次温度计的示数，在海波和石蜡完全熔化后再记录3—4次。数据记录如表所示 表1 海波熔化时温度、状态随时间变化情况记录表 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 海波的温度/℃ 40 42 44 46 48 48 48 48 48 48 50 53 56 状态 固态 固液共存 液态 表2 石蜡熔化时温度、状态随时间变化情况记录表 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 石蜡的温度/℃ 52 55 58 61 62 63 64 65 66.5 69 72 74 76 状态 固态 黏稠状态 液态 【分析与论证】根据表格的数据绘制温度 - 时间图像。分析图像得出结论：海波固体吸热温度上升，达到一定温度开始出现液体，继续吸热但温度不变，直到所有固体完全变成液体，温度才继续上升；石蜡随着不断加热，温度不断上升，由硬变软最后熔化为液体。 （1）以方格纸上的纵轴表示温度，横轴表示时间，将表1、表2中的数据分别在两方格纸上描点，然后再将所有的点用平滑的曲线连起来，得到海波和石蜡温度随时间变化的图像，如图所示。 海波温度随时间变化图像 石蜡温度随时间变化图像 （2）分析图像 根据海波熔化图像的特征，可将整个过程分为三个阶段：0-4min、4min-8min、8min-12min，结合实验数据可以看出： ①0-4min，海波是固态，这段时间海波吸热，温度不断升高； ②4min-8min，海波是固液共存，这段时间海波吸热熔化，但温度保持不变（48℃）； ③8min-12min，海波完全变为液态，这段时间海波吸热，温度不断升高。 结合石蜡的熔化图像可知石蜡的熔化情况与海波不同；随着加热时间的增加，石蜡由固态慢慢地变软、变稠、变稀，逐渐熔化为液态，这个过程石蜡不断吸热，温度逐渐升高，没有明显的拐点 【实验结论】晶体在融化过程中，要不断吸热，温度保持不变；非晶体在整个融化过程中，不断吸收热量，温度不断升高。 得出固体熔化过程的规律后，教师可予以扩展。 ①给出熔点概念。指出熔点是晶体物质的基本属性之一。生活和自然界中，生产和技术上，许多现象和应用都与熔点有关。 ②引导学生用分子动理论初步解释熔化的吸热过程。 ③介绍常见物质的熔点，使学生对之有定性的了解。要求记住冰的熔点。 【例题2】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； (3)观察图乙，温度计的示数为 ℃； (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 ℃，冰的熔化过程经历了 分钟，第4min时，该物质处于 状态； (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。 【答案】(1)④②③① (2)慢 (3)-2 (4) 0 3 固液共存 (5)温度 【详解】（1）实验过程中要用酒精灯的外焰加热，需要先确定石棉网的位置，因此应该选择自下而上的顺序组装，其合理的先、后顺序是④②③①。 （2）使用水浴法给碎冰进行加热的好处是，碎冰受热均匀，且温度升高速度比直接用酒精灯加热时的慢，便于及时记录各个时刻碎冰的温度。 （3）图乙可知，温度计的液面在零下，温度计的分度值是1℃，因此温度计的示数为-2℃。 （4）[1][2][3]由图丙可知，自第2至5分钟，冰熔化过程中温度保持不变，此时温度为0℃，可知冰是晶体，熔化了3分钟，且该物质的凝固点是0℃，第4分钟时冰在熔化过程中，处于固液共存状态。 （5）通过分析图像，在冰熔化的阶段，尽管冰一直在吸收热量，但是温度始终保持在 0℃，可得出的探究结论是：冰熔化时，继续吸热，但是温度保持不变。 学生知道了什么是熔化和凝固 通过实验，探究海波和石蜡熔化过程的温度的变化情况，以及它们的区别 新课讲授 三、液体凝固的特点 1. 晶体的凝固特点 如图甲所示，为晶体的凝固图像。EF段所对应的时间内物质是液态，放热降温；在F点物质开始凝固，到G点凝固结束；FG段表示凝固过程，物质处于固液共存态，温度保持不变；GH段所对应的时间内物质是固态，放热降温。 2. 非晶体的凝固特点 如图乙所示，为非晶体凝固图像。由图像可知：非晶体在凝固过程中不断放热，温度不断降低。 3. 晶体凝固的条件 （1）温度达到凝固点；（2）继续放热。 4. 晶体和非晶体熔化、凝固现象的比较 例4如图所示。图甲为某物质的凝固图像。根据图像可知该物质为晶体，它凝固过程耗时 min。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），则试管内的冰将 （选填“变多”“变少”或“不变”）。 【答案】 10 变多 【详解】[1]由图甲可知，整个过程中温度有下降的趋势，所以是凝固图像；该物质从10min开始凝固，到20min结束，所以凝固时间为10min。 [2]由图甲可知，该物质的凝固点是-2℃，同种物质的熔点和凝固点相同，所以该物质的熔点是-2℃，冰水混合物的温度是0℃，而该物质的温度是-2℃；冰水混合物会向该物质放热，冰水混合物中的水会达到凝固结冰的条件，冰水混合物中的冰会变多。 新课讲授 四、熔化和凝固规律的应用 1.熔化吸热的应用与危害： 应用：展示“海鲜加冰保鲜”“发烧用冰袋降温”案例，解释“熔化吸热降温”； 危害：分析“冬天雪熔化吸热，导致周围温度降低，易感冒”，解读“下雪不冷化雪冷”。 2.凝固放热的应用与危害： 应用：提问“菜窖里放几桶水，为什么能防冻？”（引导回答“水凝固放热，维持菜窖温度不太低”）； 危害：展示“蜡油滴手烫伤”案例，解释“蜂蜡凝固放热，加重烫伤”。 3. 拓展提问：“北极地区用什么温度计？”（结合熔点表，引导选择酒精温度计，因酒精凝固点-117℃，低于北极气温）。 例5 国家级非物质文化遗产“打铁花”是流传在豫晋地区的民间传统烟火。“打铁花”是在高温下将生铁化成铁水，然后用力将铁水泼洒出去，铁水最后形成铁屑。在“打铁花”的过程中，下列分析正确的是（　　） A．“打铁花”时，铁水温度一直上升 B．“将铁水泼洒出去”时，铁水在持续吸热 C．铁水最后形成铁屑是熔化现象 D．“打铁花”表演伴随着物质的熔化和凝固变化过程 【答案】D 【详解】ABC．“打铁花”时，将铁水泼洒出去，铁水最后形成铁屑，由液态变成固态，是凝固现象，晶体凝固过程中，放出热量，温度不变，故ABC错误； D．“打铁花”是在高温下将生铁熔化成铁水，然后用力将铁水泼洒出去，铁水最后凝固成铁屑，故“打铁花”表演伴随着物质的熔化和凝固变化过程，故D正确。 故选D。 从“逆向思维”切入，通过凝固曲线与熔化曲线的对比，帮助学生理解“熔化与凝固的可逆性”，强化“熔点与凝固点的关系”。 1.结合案例，理解“熔化吸热、凝固放热”的实际意义； 2.回答“菜窖放水”“北极温度计选择”等问题，尝试用物理规律解释生活现象； 3.记录“下雪不冷化雪冷”的原理，完成知识迁移。 课 堂 练 习 1冬季常吃的火锅中经常加入“冻豆腐”，原本光滑细嫩的鲜豆腐，经过冷冻和解冻，豆腐中形成了疏松多孔的结构，主要是因为豆腐中的水发生了以下物态变化（　　） A.先汽化，后液化 B.先凝固，后汽化 C.先凝固，后熔化 D.先凝固，后液化 【答案】C 【解析】豆腐中含有大量的水分，豆腐冷冻时这些水分就会凝固为小冰晶，同时体积变大，这些小冰晶将整块豆腐挤压成蜂窝形状；待豆腐解冻后，小冰晶熔化为水，就留下了很多小孔。故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 2．“奋斗者”号载人潜水器的壳体使用了我国自主研发的新型高强、高韧钛合金。金属钛熔化时温度随时间变化的图像为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】金属钛是一种晶体。整个过程温度有上升的趋势，且有一段时间温度保持不变，所以是晶体的熔化图像，故A符合题意；整个过程温度有下降的趋势，且有一段时间温度保持不变，所以是晶体的凝固图像，故B不符合题意；整个过程中温度都在不断下降，所以是非晶体的凝固图像，故C不符合题意；整个过程中温度都在不断上升，所以是非晶体的熔化图像，故D不符合题意。故选A。 3．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 【答案】D 【详解】AC．铸造青铜器时，工匠将铜料加热化为铜液注入模具，在这一过程中，固态的铜料变为液态的铜液，发生的物态变化是熔化，铜料化为铜液过程中，属于晶体熔化，熔化过程温度不变，故AC正确，不符合题意； BD．铜液在模具中冷却成型，在这一过程中，液态的铜液变为固态的铜器，发生的物态变化是凝固，凝固放热，故B正确，不符合题意，D错误，符合题意。 故选D。 4．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”）。 【答案】 晶体 固液共存状态 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。 5．如图甲所示，将质量相等的冰和石蜡分别装在两个相同的试管中，放入装有水的烧杯中加热。绘制出温度随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲中的实验装置，安装时应按照“由上到下”的顺序 B．图甲中两试管放在同一烧杯中加热，可以控制相同时间内冰和石蜡吸收的热量相同 C．由图乙可知，A图线对应的物质在2~6min内没有吸收热量 D．由图乙可知，B图线对应的物质是冰 【答案】B 【详解】A．因为实验中需要使用酒精灯的外焰进行加热，因此图甲中的实验装置安装时应按照“由下到上”的顺序，故A错误； B．图甲中两试管放在同一烧杯中加热，而不是用两个酒精灯分别加热，这样做的好处是：可以控制相同时间内冰和蜡烛吸收的热量相同，且物质受热均匀，故B正确； C．由图乙可知，A图线对应物质有熔点，是晶体，所以是冰的熔化图像，从图像可以看出，冰在第2min开始熔化，到第6min熔化结束，熔化过程持续了4min，因此该物质在2~6min虽然温度保持不变，但仍要继续吸热，故C错误； D．由图乙可知，B图线对应的物质没有熔点，为非晶体，不是冰，故D错误。 故选B。 6．如图所示是某物质熔化和凝固规律的图线，下列说法中正确的是（   ） A．该物质是晶体，图线ABCD表示的是凝固过程 B．该物质是非晶体，图线ABCD表示的是熔化过程 C．该物质是晶体，熔点和凝固点都是45℃ D．该物质是晶体，第5min时处于液态 【答案】C 【详解】A．物质熔化时吸热，温度会升高，凝固时放热，温度下降，图线ABCD中温度保持上升趋势，所以是熔化过程，故A错误； B．通过图像观察可知，该物质熔化和凝固时都有固定的熔点和凝固点(即温度保持不变)，所以该物质为晶体，故B错误； C．由B的解析可知该物质为晶体，物质在熔化和凝固过程中保持不变的温度就是该物质的熔点和凝固点，则通过图像可知该物质的熔点和凝固点都是 45℃，故C正确； D．晶体在熔化过程中吸热，温度不变，处于固液共存态。该晶体物质在第5min中处于熔化过程中， 则第5min时物质处于固液共存态，故D错误。 故选C。 7．航母舰载机即将起飞前，燃料燃烧会向后喷射出高温高速燃气流。为了避免对舰上人员及其他器材造成危害，甲板上安装了偏流板。则制作偏流板的材料应该具有（   ） A．较高的熔点 B．较低的熔点 C．较高的沸点 D．较低的沸点 【答案】A 【详解】因为喷出的燃气温度很高，所以，制作偏流板的材料应该具有较高的熔点，防止在燃气的高温下熔化成液体无法工作，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 8.小明用如图甲所示的装置“探究冰熔化时温度的变化规律”。 (1)实验时，用“水浴法”加热，这是为了 。试管里应装有适量的较 （选填“大”或“小”）的冰块。 (2)加热到某一时刻，温度计示数如图乙所示，此时物质的温度是 ℃，如果俯视读数，测量结果会偏 。 (3)根据实验数据画出了图丙中折线ABCD图像，由图像可以推知冰是 （晶体或非晶体）。第8min时，物质处于 态；冰熔化经历了 min。 (4)该物质熔化过程的特点是：不断吸热，温度 。我们还可以得出晶体的熔化条件是 、 【答案】(1) 受热均匀 小 (2) 22 大 (3) 晶体 液 4 (4) 保持不变 温度达到熔点 继续吸热 【详解】（1）[1][2]探究冰熔化时温度的变化规律时，用“水浴法”，是为了使冰受热均匀，便于记录实验温度，试管里应装有适量的较小的冰块，使其受热更加均匀，温度上升更快。 （2）[1][2]由图乙可知，温度计的分度值为1℃，且液面在零上，因此读数为22℃，则此时物质的温度是22℃。如果俯视读数，测量结果与真实值相比，测量结果会偏大。 （3）[1]图丙中BC段表示熔化过程，冰在熔化过程中温度不变，由此可知冰是晶体。 [2][3]由丙图可知，冰第2min时开始熔化，第6min时熔化完毕，熔化经历了6min-2min=4min 因此第8min时，物质处于液态。 （4）[1]根据物质熔化的图像可知，该物质熔化过程的特点是：不断吸热，温度不变。 [2][3]我们还可以得出晶体的熔化条件是温度达到熔点、继续吸热。 课 堂 小 结 板 书 设 计 熔化和凝固 一、晶体与非晶体 1.晶体：有规则结构（海波、冰、食盐、钻石）→有熔点/凝固点 2.非晶体：无规则结构（玻璃、松香、蜂蜡、沥青）→无熔点/凝固点 二、熔化（固态→液态） 1.规律：晶体：吸热，温度不变（固液共存阶段）→熔点 非晶体：吸热，温度持续上升 2.应用：冰袋降温、海鲜保鲜；危害：化雪冷 三、凝固（液态→固态） 1.规律：晶体：放热，温度不变→凝固点（=熔点） 非晶体：放热，温度持续下降 2.应用：菜窖放水防冻；危害：蜡油烫伤四、关键图像（简笔画：海波熔化/凝固曲线，标注“固态、固液共存、液态”；蜂蜡曲线无水平段） 作业 布置 1. 配套同步分层作业 教学反思 本节主要采用探究式教学模式，围绕教学目标，通过创设贴近学生生活的物理情境，提出要解决的问题，进而设计实验，进行实验，从而得出实验结论。本节课中，充分调动学生的自主性，让他们真正参与到探索物理规律的活动中来。比如让学生自己选择感兴趣的固体进行实验；自己根据图像说出不同固体熔化时的特点；自己通过看熔点表分析物理规律等。 同时，本节课还进行了这样的处理，课堂上仅进行了固体熔化的探究实验，固体凝固的实验可以让学生课后利用冰箱完成。新教材降低了对学生分析图像能力的要求，符合初中生的认知水平，教学时可只要求学生根据图像看出晶体熔化时温度不变，非晶体熔化时温度改变即可。 / 学科网（北京）股份有限公司 $