第3节 熔化和凝固（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）八年级下册

第9章 物态变化 八年级下册•沪科版 五四•学制 第3节 熔化和凝固 天空中的云、高山上的积雪、河面上的冰、冰层下方流动的水，以及空气中的水蒸气，这些都是水的不同状态。自然界的物质在不同条件下会处于不同的状态。本章我们将学习各种物态变化过程及其特点。 通过本章内容的学习，你将了解温度的概念和温度计的工作原理；认识分子动理论的基本观点，以及物态变化的规律；初步形成物质和能量的观念；感悟水循环对人类生存环境的重要性。 致老师同学 视频资源 制作 ppt所用视频资源根据教学内容进行精选，均进行了 高质量编辑，故资源比较大，课件大小约90MB. 视频资源 清单 ①演示实验—《用常规器材研究固体熔化时温度的变化规律》 ②课堂总结—《熔化和凝固》 ③课堂总结—《晶体和非晶体的微观解释》 第3节 熔化和凝固 导入新课 那么物质在固态和液态之间 转变的过程有什么特点吗？ 第3节 熔化和凝固 寒冷的冬季，屋顶上的积雪化成的水，在从屋檐滴下来的过程中，因为环境温度低，部分水凝成了冰锥，而冰锥下方又有冰化成的水滴下来。这个过程中，水在固态和液态之间相互转变。 熔化 01 凝固 02 课堂总结 03 目录 课堂练习 04 第3节 熔化和凝固 一、熔化 第3节 熔化和凝固 一、熔化 1. 熔化 （1）现象 ①春天，冰雪消融。 ②夏天，从冰箱中拿出的雪糕化了。 ③在铸造金属构件时，往往将固态的金属变成液态的金属后，再进一步加工。 （2）分析 物质都是从固态变成了液态。 浇注铁水 冰雪消融 一、熔化 （3）熔化的概念 物质从固态变成液态的过程叫做熔化。 固态 液态 冰 水 一、熔化 做一做：从冰箱冷冻室中取出一块冰块放入碗中，在室温下不久冰块就开始熔化，之后一段时间内碗里都是冰和水混合在一起的情况。如果用温度计测量，就会发现尽管冰在逐渐熔化变少，但水的温度并没有升高。 这是怎么回事?其他物质熔化时的温度是否也不变? 2. 研究固体熔化过程中的温度变化 一、熔化 【实验器材】 温度传感器、海波（硫代硫酸钠晶体）、石蜡、铁架台、远红外加热器、温度传感器、计算机。 【进行实验】 启动远红外加热器，直至试管中的海波完全熔化成液体。用石蜡重复上述实验。 持续观察物质的状态变化，并比较两次实验中计算机采集的温度随时间变化的图像。 一、熔化 【实验结论】 （1）海波在熔化过程中温度保持不变，完全熔化后温度才继续升高。 （2）石蜡在熔化过程中，温度持续上升，在此过程中，石蜡由硬变软变稀，最后熔化为液体。 海波温度随时间变化的图像 石蜡温度随时间变化的图像 一、熔化 3. 熔点 （1）熔点：物质在熔化过程中吸热，但温度保持不变，这个温度叫做熔点。 海波的熔点是48℃ 冰的熔点是0℃ 一、熔化 （2）一些常见物质的熔点（1个标准大气压） 钨的熔点比较高是3414℃，所以白炽灯的灯丝是用钨制成的。 一、熔化 4. 晶体 （1）定义：具有熔点的固体叫做晶体。晶体达到熔点后继续吸热，就会变成液体。常见的一些晶体：冰、海波、食盐、石英、萘、各种金属等。 （2）晶体熔化时温度的变化曲线。如图所示。 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 固态 固液 共存态 液态 一、熔化 5. 非晶体 （1）定义：没有熔点的固体叫做非晶体。 例如，石蜡、黄油、巧克力等持续受热将不断软化，并呈现出流动性，最后完全熔化成液体。在此过程中，它们的温度不断升高，都是非晶体。 玻璃也是一种典型的非晶体，各种形状的玻璃制品，就是利用玻璃在熔化过程中逐渐软化的特点制作的。 （2）非晶体熔化时温度的变化曲线 如右图所示。 制作玻璃制品 非晶体熔化时温度的变化曲线 一、熔化 （1）夏天我们要喝冰凉的饮料，往往会在饮料中加上一些冰块，并不是直接加冷水。这是因为冰块的温度更低，冰块熔化成水的过程中要吸收热量，从而使饮料的温度下降的更多。 （2）俗话讲“下雪不冷化雪冷”中的“化雪冷”就包含了熔化吸热的道理。化雪是熔化过程，熔化要从周围的空气吸热，导致空气温度降低，人们感到寒冷。 6. 熔化吸热的现象及应用 一、熔化 7. 用常规器材探究物质在熔化过程中的温度变化 【实验器材】海波、石蜡、铁架台、酒精灯、陶土网、烧杯、大试管、温度计、搅拌器、水、火柴。 【实验装置】如图所示，将海波放入内有温度计的试管中，再把试管放入盛水的烧杯中。点燃酒精灯，经过一段时间后海波就会慢慢熔化。 一、熔化 【进行实验】 （1）当温度计的示数升至40℃左右时开始计时，每隔1min记录一次数据，填入下表。 （2）将海波换为石蜡，找出石蜡熔化时温度的变化规律。 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ┈ 海波温度/℃ 30 35 40 45 48 48 48 48 48 48 50 54 ┈ 石蜡温度/℃ 30 31 32 33 34 35 36 39 43 45 50 57 ┈ 一、熔化 【分析与论证】 以方格纸上的纵轴表示温度，横轴表示时间，将表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。 海波熔化时的温度-时间变化图像 石蜡熔化时的温度-时间变化图像 （1）画出温度—时间图像 一、熔化 （2）分析熔化过程 ①海波的熔化过程 海波吸收热量，温度逐渐上升，温度达到48℃时开始熔化。熔化过程中继续吸热，温度保持不变；熔化完，继续吸热升温。 熔化前 熔化中 熔化后 海波实验图像 海波在熔化前、熔化中和熔化后三个阶段温度变化的特点： 吸收热量 温度升高 吸收热量 温度不变 吸收热量 温度升高 一、熔化 ②石蜡的熔化过程 吸收热量温度持续上升，在此过程中，石蜡由硬变软变稀，最后熔化为液体。 石蜡实验图像 熔化前 熔化中 熔化后 石蜡在熔化前、熔化中和熔化后三个阶段温度变化的特点： 吸收热量 温度升高 吸收热量 温度升高 吸收热量 温度升高 一、熔化 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（如海波）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。 （3）实验结论 一、熔化 演示实验——《用常规器材研究固体熔化时温度的变化规律》 一、熔化 【例题1】如图是某物理小组探究海波熔化过程中温度随时间变化的图像，下列分析正确的是（ ） A．海波是晶体 B．48℃的海波一定是固液共存状态 C．海波在AB段吸热，在CD段放热 D．海波在BC段时温度不变，不吸热也不放热 A 【解析】A．由图可知，海波有固定的熔化温度，是晶体，故A正确； B．海波是晶体，晶体达到熔点时可能有3种状态，固态、液态、固液共存，故B错误； C．整个加热过程海波一直在吸热，故C错误； D．BC段海波持续吸热温度不变，故D错误。 故选A。 一、熔化 【例题2】根据下表中所列出的几种物质的熔点，以下判断错误的是（ ） A．在-265℃时，氢是固态 B．可用铝锅炼锡 C．在-50℃的地区要使用酒精温度计 D．1080℃的铜一定是固态　 D 物质 名称 固态 水银 钨 铜 铝 锡 固态 酒精 固态氢 熔点℃ -39 3410 1080 660 232 -117 -259 一、熔化 【解析】A．氢的熔点是−259℃，−265℃低于−259℃，氢处于固态，故A正确，不符合题意； B．锡的熔点是232℃，铝的熔点是660℃，高于锡的熔点，可以用铝锅炼锡，故B正确，不符合题意； C．水银温度计不能测量-50℃的温度，因为在该温度下水银是固态的，可用酒精温度计，故C正确，不符合题意； D．铜的熔点是1080℃，铜是晶体，处于熔点时可能是固态、液态、固液共存状态，故D错误，符合题意。 故选D。 一、熔化 【例题3】在探究冰熔化特点的实验中，将温度传感器探头插入试管中，并与计算机连接，设置好相关数据采集软件。计算机屏幕上会显示冰（乙图）熔化的温度-时间图像，同时观察冰的状态变化情况。 （1）由图乙可知冰是_______（选填“晶体”或“非晶体”）；冰在熔化过程中需吸收热量，温度_____（填“升高”、“降低”或“不变”）；当加热到第300s时，试管中的物质处于__________态（选填“固”、“液”或“固液共存”）； （2）根据乙图，描述冰在熔化 过程与完全熔化后的温度随吸热 情况的变化特点_____。 固液共存 晶体 不变 冰在熔化过程中吸热但温度保持不变；完全熔化后随着加热时间的增加，持续吸热，温度升高。 一、熔化 【解析】（1）由图乙可知，冰在熔化过程中持续吸热但温度保持不变，即冰是晶体，冰熔化过程处于固液共存状态。 （2）冰在熔化过程中吸热但温度保持不变；完全熔化后随着加热时间的增加，持续吸热，温度升高。 二、凝固 第3节 熔化和凝固 二、凝固 1. 凝固 （1）凝固现象：例如，寒冬，河面的冰，屋檐下挂着的冰锥等，都是水遇冷形成的。 （2）定义：把物质从液态变成固态的过程叫做凝固。 （3）物质在凝固时放热。 二、凝固 2. 凝固点 （1）凝固点：熔化成液态的晶体在凝固过程中保持不变的温度。 熔化成液态的晶体在温度降至熔点后会重新凝固，凝固过程中物质不断放热但温度保持不变，物质呈固、液共存的状态，直至完全凝固。 （2）晶体熔液的凝固图象： EF段：物质处于液态，物质放热降温的过程。 GH段：物质处于固态，晶体放热降温过程。 FG段：物质处于固液共存态，晶体溶液的凝固 过程，放出热量，温度不变。 凝固点 液态 固液共存 固态 二、凝固 （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、凝固 3. 非晶体凝固时温度的变化曲线 非晶体既没有熔点，也没有凝固点。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。 非晶体凝固曲线 二、凝固 4. 凝固的应用 （1）秦汉时期制作的青铜器 人类很久以前就学会了利用物质的熔化和凝固来制作各种生产生活用品。 我国自夏朝末期至秦汉时期制作的青铜器，就是将熔化的合金浇注入模具里凝固成器，脱模后清理、打磨而制成的。商周时期的三羊尊等青铜铸件说明我国人民很早就掌握了精湛的铸造技艺。 三羊尊 二、凝固 （2）菜窖里放水：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。 （3）稻田灌水：北方的秋季，夜间气温会比较低，农民夜间会给果树洒水、给稻田中的秧苗周围灌水，就是利用水凝固时放热，使果实秧苗不至于被冻坏。 二、凝固 【例题4】如图所示，图甲表示______（选填“晶体”或“非晶体”）的______（选填“凝固”或“熔化”）图像。由图乙可知，BC段物质处于________态，CD段物质处于______态，该物质的凝固点是______℃。 80 固液共存 非晶体 熔化 固 二、凝固 【解析】从图甲可看出，随着时间的增加，温度逐渐上升，故该图像表示的是物质从固态变成液态的熔化过程，且熔化过程中温度一直改变，所以是非晶体的熔化图像。 图乙中的BC段与时间轴平行，反映了随着时间的增加，物质虽然吸热但温度不变，说明这是一种晶体，且处于凝固过程，此时物质处于固液共存态。AB段物质是液态，CD段物质是固态，BC段对应的温度是80℃，为该物质的凝固点。 二、凝固 【例题5】中国铸币发展史源远流长，如图所示，“钱范是古代铸造钱币所用的模具，由正、背两块组成，内部均刻有图文。铸币时，合上正、背两块，将液态金属灌入其内，待冷却后取出，即可得到金属钱币。下表提供两种材料在1个标准大气压下的熔点。 （1）请解释液态金属注入“钱范”后发生的物态变化现象； （2）已知铜的熔点为1083℃，若想复刻铸造纯铜钱币，应选择表中哪种材料制作“钱范”？所灌注铜液的温度不能超过多少℃ ？ 见解析 材料 熔点t/℃ 铝 660 铁 1525 见解析 二、凝固 【解析】（1）液态金属注入“钱范”后会冷却变成固态的金属钱币，发生的物态变化是凝固。 （2）由表中数据可知，铝的熔点为660℃，铁的熔点为1525℃，而铜的熔点为1083℃，因此若用铝制作“钱范”，当铜水倒入时，“钱范”将会熔化，不能达到铸造的目的，因此应选用铁制作“钱范”。因此所灌注铜液的温度不能超过1525℃，因为如果超过1525℃，则高于铁的熔点，会导致“钱范”将会熔化，不能达到铸造的目的。 二、凝固 除了固态、液态、气态以外，还有一种物质的状态常常被称为“物质的第四状态”。当气体中的原子发生电离时，电子从原子中分离出来，形成一种由带正电的粒子（离子）和带负电的粒子（电子）构成的电离气体，这种气体被称为等离子体。 物质的第四状态 等离子体像气体一样，既没有确定的形状，也没有确定的体积。不过，由于等离子体是由带电粒子构成的，因此能够导电，并能与电磁场发生相互作用。 二、凝固 恒星（包括太阳）、彗尾、极光、闪电、地球电离层、焊接电弧等，都是等离子体。在日常生活中，我们看到的霓虹灯和荧光灯，也是由于灯管中的低压气体形成了等离子体而发光的。 等离子体的应用极为广泛，在计算机芯片、航空航天、汽车、钢铁、生物医学、纺织、光学、环境保护等方面均有重要应用，材料的等离子处理已成为一项关键技术。 三、课堂总结 第3节 熔化和凝固 课堂总结（1） ①熔化：物质从固态变成液态的过程叫做熔化. ②熔点：物质在熔化过程中吸热，保持不变的温度. ③晶体与非晶体：具有熔点的固体叫做晶体. 没有熔点的固体叫做非晶体. ④熔化规律：晶体熔化过程不断吸热，温度保持不变； 非晶体熔化过程不断吸热，温度持续升高. ⑤晶体熔化条件：温度达到熔点；不断吸热. ①凝固：物质从液态变成固态的过程叫做凝固. ②凝固点：液体凝固形成晶体时保持不变的温度. ③凝固规律：晶体在凝固时放热，温度保持不变. 非晶体在凝固时放热，温度持续下降. ④晶体凝固的条件：温度达到凝固点；不断放热. 熔化和凝固 凝 固 熔 化 42 课堂总结（2） 43 课堂总结（3） 44 四、课堂练习 第3节 熔化和凝固 1. 图甲是用金属镓制成的“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，熔化过程中该金属“小人”（　　） A．不断吸热 B．温度升高 C．温度降低 D．持续放热 A 课堂练习 【解析】金属镓是晶体，晶体具有固定熔点，熔化过程的核心特点是持续吸热、温度保持不变。故A符合题意；BCD不符合题意。 故选A。 2. 湖北有道菜“冻豆腐”，如图所示。做法是把豆腐放在冰箱的冷冻室里，过一段时间把冰冻的豆腐拿出来化冰后，发现豆腐里有许多小孔。下列选项中关于冻豆腐中的小孔形成原因的分析中正确的是（　　） A．冰箱中的冰霜进入豆腐而形成的 B．豆腐受热膨胀而形成的 C．豆腐遇冷收缩而形成的 D．豆腐里的水先遇冷凝固成冰， 后熔化成水而形成的 D 课堂练习 【解析】把豆腐放在冰箱的冷冻室里，豆腐中的水遇冷凝固成冰，冰的体积比水的体积大，等到冰熔化成水后，就形成了许多小孔，故ABC错误，D正确。 故选D。 3. 七夕佳节，漳州华安打铁花表演惊艳亮相，吸引了众多游客驻足观赏，如图所示。表演前匠人需将铁块加热至熔化变成炽热的铁水，下列图像中，能正确反映铁块熔化成铁水过程的是（　　） A 课堂练习 A B C D 【解析】铁是晶体，熔化是吸热过程，因此铁在到达熔点前，不断吸热，升温，到达熔点后，持续吸热，温度保持不变，逐渐由固态熔化为液态，待完全熔化为铁水后，继续吸热，升高温度，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 课堂练习 A B C D 课堂练习 4. 如图是某固体在加热过程中温度随时间变化的图像。则该物质（　　） A．是非晶体 B．熔点是0℃ C．在BC段放热 D．在DE段处于熔化过程 B 【解析】A．该物质在BC段温度保持不变，有固定的熔点，属于晶体，故A不符题意； B．该物质在BC段熔化时温度保持0℃不变，因此其熔点是0℃，故B符合题意； C．在BC段，物质处于熔化过程，熔化需要吸热，而不是放热，故C不符合题意； D．在DE段，物质温度保持100℃不变，处于沸腾过程，不是熔化过程，故D不符题意。 故选B。 课堂练习 5. （多选题）如图所示，两组同学在标准大气压下制作西瓜冰棒，甲组将装有西瓜汁的小塑料杯放在正在熔化的纯冰块中，乙组将同样的西瓜汁放在正在熔化的盐冰块中（已知盐冰块的熔点为-5℃，西瓜汁的凝固点为0℃），关于这两组实验，下列说法正确的是（　　） A．西瓜汁的凝固点低于盐水的凝固点 B．甲组制作不出西瓜冰棒 C．乙组盐冰块的质量会减少 D．西瓜汁凝固的过程需要吸收热量 BC 课堂练习 【解析】A．由题意可知，盐水的凝固点即为盐冰块的熔点，为-5℃，低于西瓜汁的凝固点，故A错误； B．甲组中，装有西瓜汁的小塑料杯放在正在熔化的纯冰块即冰水混合物中，冰水混合物的温度为0℃，所以可知装有西瓜汁的小塑料杯放入其中后，温度虽然可以降低到凝固点，但是无法继续放热，西瓜汁无法凝固，制作不出西瓜冰棒，故B正确； C．乙组中，正在熔化的盐冰块温度为-5℃，西瓜汁的凝固点为0℃，所以可知乙组中西瓜汁会凝固，放出热量，而盐冰块会吸收热量，加速熔化，所以乙组中盐冰块的质量会减少，故C正确； D．西瓜汁凝固过程是要放出热量，故D错误。 所以选BC. 课堂练习 6. 小嘟同学设计了如图甲所示的实验装置，研究海波熔化时温度的变化规律。 （1）安装图甲装置的过程中应该先确定________（选填“A”“B”或“C”）的位置。 （2）正确安装器材后开始实验，每1min记录一次海波温度，根据实验数据作出海波的温度随时间变化的图像如图乙所示。分析图像可知：海波是______（选填“晶体”或“非晶体”），熔点是_______℃，第6min时海波处于___________态，海波熔化过程中的特点：持续吸热，温度________。 C 晶体 48 固液共存 保持不变 课堂练习 （3）【操作细节】实验结束后，熄灭酒精灯时，应采用的方式是______（选填字母序号） A．用嘴吹灭 B．用水浇灭 C．用灯帽盖灭 （4）【实验评估】若将海波替换为冰块，并让试管置于室温为22℃环境中，_____（选填“能”或“不能”）完成实验。 能 C 课堂练习 【解析】（1）因为实验时要用酒精灯外焰加热，所以安装图甲装置的过程中应该先确定C（铁圈）的位置，以便用酒精灯外焰给烧杯加热。 （2）从图乙可知，海波在熔化过程中有一段温度保持不变的过程，有固定的熔点，所以海波是晶体。 在熔化过程中温度保持48℃不变，所以熔点是48℃。 第6min时，海波处于熔化过程中，所以处于固液共存态。 海波熔化过程中的特点是持续吸热，温度保持不变。 （3）实验结束后，熄灭酒精灯时，应用灯帽盖灭，不能用嘴吹灭，也不能用水浇灭，防止发生危险，故选C。 （4）冰的熔点是0℃，室温为22℃，高于冰的熔点，冰可以从周围环境中吸热熔化，所以能完成实验。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $