13.2 熔化与凝固 （ 课时2）教学设计 2025-2026学年沪科版九年级全一册物理

该初中物理教学设计聚焦晶体与非晶体的凝固规律，以瑶药药膏药液变形为情境导入，联系上节课熔化知识逆向思考凝固条件，梳理凝固点意义及凝固放热本质，搭建物态变化规律认知支架。 特色在于跨学科情境融合瑶药蜂蜡定型工艺，通过视频展示凝固过程，结合感温纸、触觉实验使温度变化可视化，图像分析培养科学思维，落实物理观念与文化自信，助力学生突破难点，提升教师教学效率与素养落地效果。

《熔化与凝固》教学设计 一、课题：《熔化与凝固》——瑶药药膏药液变形记 二、第 2 学时 三、教学内容分析 本课时教学内容选自新沪科版九年级全一册第十三章《温度与物态变化》第二节，作为“物质的形态和变化 ”主题单元的核心内容，在“物质 ”一级主题中承上启下，既承接了温度测量的基础技能，又为后续汽化、液化等物态变化的学习奠定规律认知与方法论基础。通过晶体（海波）与非晶体（石蜡）的凝固实验探究，引导学生从宏观现象抽象出凝固的本质规律，深度渗透物理观念的形成——理解凝固点的物理意义，辨析晶体与非晶体的凝固特性差异，揭示物态变化中能量转移的本质——凝固放热。 在核心素养发展层面，本课以“药液变形记 ”为跨学科情境载体，融合核心素养目标： 物理观念的建构依托实验观察，聚焦凝固过程中温度与物态的关系，形成对物质相变规律的定性认知； 科学思维的培养通过对比晶体、非晶体的温度-时间图像，强化归纳推理与模型建构能力；科学探究能力在“观察视频实验→记录数据→分析吸放热规律 ”的过程中得到实践； 社会责任的渗透借瑶药制作工艺的文化情境，引导学生关注凝固点在制药技术中的应用价值，在传承传统科技智慧中增强文化自信，呼应课程标准“跨学科实践 ”中“物理学与社会发展 ”的育人要求。 四、学情分析 本课教学对象为初三中等水平学生，其知识储备已覆盖温度计规范操作及固态、液态、气态的基础分类，但尚未建立物态变化规律的认知框架，对凝固过程中能量转移的微观本质存在概念盲区。在学科能力层面，学生呈现鲜明的两极特征；一方面具备强烈的好奇心与实验参与热情，能熟练完成基础实验操作；另一方面抽象归纳能力较弱，尤其对“凝固放热 ”这一反直觉现象的理解易陷入经验误区，需借助可视化手段突破认知瓶颈。 学生的兴趣点集中于生活化案例的探究价值，如地窖储菜防冻、果树冬夜灌水等真实情境能有效激活学习动机，但同时也暴露出发展需求：亟需通过具象化实验，如石蜡凝固时在容器 壁贴感温纸让温度变化可视化，搭建从感性认识到理性分析的桥梁，并借助跨学科素材，如瑶 药蜂蜡定型工艺，强化“物理观念-生活应用 ”的联结。预计学习中将面临三重困难：一是晶 体、非晶体凝固曲线的对比分析需要数据转换能力；二是凝固放热本质需突破“温度变化即热 量增减 ”的思维定式；三是解释制药工艺时需协调物理原理与材料特性的跨学科思维整合。针对上述挑战，教学路径需以实验现象为认知支点，通过“现象观察→数据建模→微观动画演示 ”的阶梯设计，实现从经验直觉到科学本质的认知跃迁。 五、教学目标 第 1 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 物理观念 通过晶体（海波）与非晶体（石蜡）凝固实验的对比观察，理解凝固的本质是物质从液态到固态的过程； 区分晶体“固定凝固温度 ”与非晶体“无固定凝固温度 ”的特性差异，解释凝固点的物理意义；从分子动理论视角分析凝固过程中的能量转移，建立“凝固放热 ”的微观解释模型。 科学思维 运用对比归纳法分析海波与石蜡的凝固实验数据，提炼晶体与非晶体的凝固规律共性与差异；通过绘制温度-时间图像，建构物理模型，将实验数据转化为直观的凝固过程阶段图，发展数理结合的逻辑推理能力；基于图像模型推理论证凝固放热与温度变化的关系。 科学探究 系统观看“石蜡、海波凝固特点 ”实验视频，精准记录温度变化数据及物态转换关键节点； 将原始数据整理为表格，通过描点绘图发现温度变化的规律性特征；依据实验证据，归纳凝固过程的能量传递规律，形成“凝固是放热过程 ”的科学结论，并解释数据异常点。 科学态度与责任 通过分析瑶药制作中蜂蜡定型的工艺原理，体会我国传统科技“以物态变化控药性 ”的智慧，增强文化自信与民族自豪感；开展“凝固点与制药工艺 ”主题辩论，探讨凝固点选择对药物保存效能的影响，如蜂蜡熔点60℃的合理性，理解物理学对技术创新的支撑作用；设计“果蔬冷链运输防冻方案 ”，运用凝固规律解决实际问题，培养可持续发展意识。 六、教学重点、难点 重点 ：晶体凝固特点。 难点 ：理解凝固是放热过程。 七、评价设计 诊断性评价贯穿始终： 课前通过“ 生活凝固现象速写 ”小任务，如描述冬季窗户结冰过程，探查学生对物态变化的原始认知水平，精准定位教学起点。 课中利用“ 晶体凝固猜想投票器 ”，举牌选择：凝固时温度如何变化？，实时捕捉概念误解，动态调整讲解重点。 过程性评价： 实验操作环节发放“双星评价卡 ”： 蓝星记录数据准确性，每 30 秒测温是否准时； 红星标记团队协作度，是否轮流担任测温员、绘图员角色。 图像分析阶段启用“ 问题阶梯提示卡 ”，根据学生卡点提供分级提示：复制L1 提示：对比两条曲线差异；L2 提示：分析对应的物态变化。 表现性评价聚焦素养外显： 开展“瑶药工程师挑战赛 ”：给定蜂蜡、石蜡属性表，小组合作设计“药液定型方案 ”，需论证材料选择依据，如：为何蜂蜡适合热敏药物？按“原理科学性（40%）+工艺可行性（30%）+创新性（30%）”三维评分。 激励性评价强化成长动力： 第 2 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 设置“凝固大师勋章 ”进阶体系：铜章：完整绘制凝固曲线 银章：用分子模型解释放热现象 金章：成功改良果蔬防冻方案 建立“错误银行 ”制度：将分析凝固曲线的典型错例转化为“学习金币 ”，收集满 5 枚可兑换实验操作优先权 八、教学过程活动设计 环节名称 教师活动 学生活动 设计意图 时间 创设情境 展示上节课瑶药膏图片： 提问：“药液冷却成药膏需满足什么条件？ ” 预设回答 ：“加热 ”“隔水融化 ” “微波炉加热 ” 回顾凝固知识， 逆向思考熔化条件。逆向思维导入，呼应上节内容。 回顾凝固知识，逆向思考熔化条件。 逆向思维导入，呼应上节内容。 建构新知 活动 1：播放视频不同固体（海波、石蜡）凝固的特点 凝固：物质从液态变为固态的过程。 观察海波和石蜡的凝固图像总结：晶体和非晶体凝固的区别。 晶体的凝固 1.有固定的凝固温度 2.凝固过程中放热 3.但温度保持不变 非晶体的凝固 1.没有固定的凝固温 度 2.凝固过程中放热 3.温度一直降低 凝固点： 晶体在凝固时 的温度。晶体有固定的凝固点， 非晶体没有一定的凝固 点， 晶体和非晶体凝固 时的温度、状态变化与 熔化过程相反， 同种晶 体的熔点和凝固点相 同。 活动 2：提出问题 1：北方冬季贮菜，人们常在地窖里放几桶水， 以防止地窖的菜被冻坏。你知道这是为什么吗？凝固是一个吸热过程还是放热过程？ 讨论交流： 因为当气温下降时，桶里的水会凝固成冰，在凝固过程中，水会放出热量，该热量可使地窖的温度不至于太低，可避免蔬菜冻坏。 学生带着问题观看视频，并记录数据，绘制海波、石蜡凝固图像。 突破吸热抽象性，关联“瑶浴药包冷却镇痛 ”原理。 第 3 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 问题 2：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。 归纳总结：无论是凝固形成晶体还是非晶体，都要放热；凝固形成晶体时放出热量，但温度不变，凝固形成非晶体时放出热量，温度降低。 课堂训练 1.如图是某物质凝固时的温度－时间图像，下列有关该图像的信息正确的是( ) A.在 BC 段物质吸热，温度保持不变 B.在 0 至 5 min 物质处于固液共存状态 C.这种物质是晶体，其熔点是40 ℃ D.在 CD 段物质处于液态 2.将 3D 打印技术与医用 B 超相结合，能将准妈妈腹中胎儿打印出1:1的 3D 模型（如图），作为孩子成长的记录.3D 打印技术之一的熔融沉积成型是指喷头在计算机控制下做三维运动，丝材在喷头中被加热到温度略高于其熔点，熔丝变成液态，通过一个带有微细喷嘴的喷头挤喷出来变成固态成型，整个过程中用到的物理知识，下列说法错误的是 ( ) A.医用 B 超是利用的超声波技术 B.熔丝是非晶体 C.熔丝被嘴喷喷出后变成固态是凝固过程，需要放热 D.熔丝在高温下变成液态的过程是熔化，需要吸热 3.我国古代科技著作《天工开物》里记载了铸造“万钧钟 ”和“鼎 ” 认真思考，回答问题。 自然过渡到“汽化与液化 ”，形成单元逻辑链 第 4 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 的方法，先用泥土制作“模骨 ”，“干燥之后以牛油、黄蜡附其上数寸 ”，在油蜡上刻上各种图案(如图)，然后 在 油 蜡 的 外 面 用泥 土 制成 外壳．干燥之后，“外施火力炙化其中油蜡 ”，油蜡流出形成空腔，在空腔中倒入铜液，待铜液冷却后，“钟鼎成矣 ”．下列说法正确的是( ) A.“炙化其中油蜡 ”是升华过程 B.“炙化其中油蜡 ”是液化过程 C.铜液冷却成钟鼎是凝固过程 D.铜液冷却成钟鼎是凝华过程 4.展示表 13-1（常见物质熔点），分析为何瑶药选用蜂蜡（熔点60℃)作凝固剂。 “若改用冰（0℃) 或铁（1538℃) ,可行吗？ ” 熬煮药液的时候上方为什么会出现白气，这与下节课“汽化和液化 ”有关。 归纳总结 谈谈这节课你的收获？ 自主归纳、个别回答。 九、板书设计 提示：呈现建构知识结构与思维发展的路径与关键点的板书。 十、作业设计 必做题：教材 P12 第 2、3 题 2.熬煮药液，当药液沸腾时，会有大量的“ 白气 ”产生，请查阅资料了解“ 白气 ”是什么状态的何种物质？ 选做题：设计“瑶药防冻方案 ” 十一、教学反思和改进 （一）成功经验——三维度融合的素养落地文化情境驱动认知 瑶药制作视频的引入成为课堂“情感引擎 ”——当播放蜂蜡定型药丸的慢镜头时，凝固过程可视化，学生自发记录“液态→ 固态 ”转换时长，80%小组准确指出“蜂蜡属晶体，有固定凝固点 ”。这一跨学科载体有效贯通了物理规律与传统工艺，学生辩论“为何选蜂蜡而非石蜡作凝固剂 ”时，能结合熔点数据论证材料选择。 触觉实验突破微观壁垒 针对“凝固放热 ”的认知难点，设计器壁温差对比实验 ： 石蜡凝固组触摸试管外壁：“烫手！明明在凝固却更热了！” 第 5 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 海波凝固组观察温度计：“48℃稳得像条直线！” 触觉与视觉的双通道输入，使抽象的能量转化具象化，课后问卷显示 92%学生能辨析“温度不变≠不放热 ”。 图像建模训练科学思维 学生手绘的温度-时间曲线出现典型分化：晶体组画出清晰平台期（如右图示）非晶体组呈现连续下降曲线 通过互评“图像诊断卡 ”，学生自主发现“平台期对应凝固过程 ”的规律（模型建构能力进阶）。 二、教学不足：两处关键梗阻点 微观解释的“断层效应 ” 虽用分子动画演示动能转化，但 35%学生仍困惑：“分子运动变慢为何还放热？ ”——反映微观-宏观联结不足。根本在于未建立能量账本模型 ： 复制分子动能 ↓ + 分子势能 ↑ = 系统内能 ↓ → 释放热量制药工艺的迁移短板 “瑶药防冻方案 ”设计中，仅 40%小组考虑降温速率对药物活性的影响，多数局限在“选高熔点材料 ”（科学推理深度不足）。 三、迭代方向：靶向改进策略 微观机制四阶解码 阶数策略工具 1→2 类比弹簧压缩实验：形变储能释放热量弹簧热成像仪2→3 开发“分子能量棋盘 ”APP：拖拽粒子模拟势能积累3→4 对照实验：测量不同物质凝固时水温变化高精度温差传感器 工程思维双路径培养问题链进阶 ： 复制基础层→蜂蜡熔点为何设定60℃? 进阶层→如何防止药液局部过热失活？ 创新层→设计阶梯降温凝固装置虚实结合工坊 ： 利用3D 打印制作微流控药液定型芯片（课标“物理学与工程实践 ”5.2），实测不同通道的凝固效率。 差异化辅导机制 建立“凝固概念诊疗站 ”： Ⅰ 型误区 （放热=升温）：发放冰熔化吸热实验包 Ⅱ型误区 （非晶体无规律）：提供松香/玻璃等多样本数据库 反思锚点 ： 情境真实性 ：下节课拟邀请瑶医入课堂，演示药液“拉丝定型 ”绝技（凝固点实时测定） 技术赋能 ： 申请 VR 实验室资源，开发分子势能转化沉浸式体验模块 持续追踪 ：在“物态变化 ”单元末开展“凝固大师 ”认证挑战赛，检测长效学习效果 教育是“看见 ”的艺术——看见冰凝固时的能量跃迁，更看见每个思维星火的绽放轨迹。 第 6 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $