3.4 升华和凝华（课件，教材配套版）物理新教材人教版八年级上册

该初中物理课件围绕“升华和凝华”展开，通过碘的物态变化实验导入，先浇热水观察固态碘直接变为气态，再浇冷水观察气态碘直接变为固态，衔接熔化、凝固等前序物态变化知识，构建完整的物质状态转化体系，提供实验观察、定义对比等学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，结合樟脑片变小、霜的形成等生活实例帮助学生建立物理观念，通过水循环与水资源内容渗透科学态度与责任。采用实验探究与生活联系的教学方法，学生能直观理解概念并培养探究能力，教师可借助结构化内容提升教学效率。

第三章 物态变化 第4节 升华和凝华 Sublimation and Deposition 人教版 · 八年级上册 · 物理 同学们好！今天我们来学习第三章物态变化的第四节——升华和凝华。在前面的学习中，我们已经了解了熔化和凝固、汽化和液化这些物态变化过程。今天我们将认识两种新的、更为特殊的物态变化：物质可以在固态和气态之间直接转换，不需要经过液态。 要点：① 本章第四节内容 ② 升华和凝华的主题引入 ③ 固态与气态的直接转化 时长：1 分钟 问题引入：观察碘的物态变化 思考与讨论 如图3.4-1所示，封闭的玻璃容器中有少量碘颗粒，先向容器浇热水，容器中有什么变化？ 然后向容器浇冷水，容器中又有什么变化？ 图3.4-1 观察碘的物态变化 实验观察 浇热水时： 固态的碘受热后，容器内充满了紫色的碘蒸气。 固态碘 ──加热──→ 紫色碘蒸气（气态） 浇冷水时： 碘蒸气遇冷后变成了固态的碘。 紫色碘蒸气（气态）──冷却──→ 固态碘 💡 关键发现：固态与气态之间可以直接相互转化，不经过液态！ 2 / 10 [过渡] 首先让我们通过一个实验来观察这种现象。 [互动] 大家看图3.4-1，封闭的玻璃容器中有少量碘颗粒。如果我们先向容器浇热水，会发生什么呢？[停顿] 没错，固态的碘受热后，容器内充满了紫色的碘蒸气。然后我们再向容器浇冷水，又会有什么变化？[停顿] 碘蒸气遇冷后变成了固态的碘。 [停顿] 注意观察：碘从固态直接变成了气态，又从气态直接变回了固态，中间并没有经过液态。这就是我们今天要学习的核心内容。 要点：① 碘的升华实验 ② 固态碘→紫色碘蒸气（加热）③ 碘蒸气→固态碘（冷却）④ 关键发现：固气直接转化 时长：4 分钟 升华和凝华 生活中，物质可以由固态变成液态再变成气态，或由气态变成液态再变成固态， 也可以由固态直接变成气态，或由气态直接变成固态。 升 华 固态 ──→ 气态 物质从固态直接变成气态的过程 sublimation 不经液态，直接转化 升华需要吸热 凝 华 气态 ──→ 固态 物质从气态直接变成固态的过程 deposition 不经液态，直接转化 凝华需要放热 3 / 10 [过渡] 通过刚才的实验，我们看到了物质可以在固态和气态之间直接相互转化。那么物理学中是怎样定义这两种过程的呢？ 生活中，物质可以由固态变成液态再变成气态，或由气态变成液态再变成固态，也可以由固态直接变成气态，或由气态直接变成固态。[停顿] 物理学中将物质从固态直接变成气态的过程叫作升华（sublimation），从气态直接变成固态的过程叫作凝华（deposition）。 [互动] 请大家记住这两个定义，特别注意"直接"两个字——这是升华和凝华区别于其他物态变化的关键。 要点：① 升华定义：固态→气态（sublimation）② 凝华定义：气态→固态（deposition）③ 关键词：直接转化 时长：3 分钟 生活中的升华现象 1 樟脑片的升华 衣柜里防虫用的樟脑片，过一段时间 会变小，最后不见了，这就是一种 升华现象。 物态变化过程 固态（樟脑片）→ 气态（樟脑蒸气） 直接由固态变为气态，中间不经过液态 樟脑片在常温下即可缓慢升华 升华过程需要吸热 2 冻衣服变干 冬天，晾在室外的湿衣服会结成 冰，但结冰的衣服也会慢慢变干， 这也是因为冰直接升华为水蒸气了。 物态变化过程 固态（冰）→ 气态（水蒸气） 冰不经过熔化，直接变为水蒸气 在寒冷的室外也能发生升华 升华过程需要吸热 4 / 10 [过渡] 了解了升华的定义，我们来看看生活中有哪些升华现象。 [互动] 第一个例子：衣柜里防虫用的樟脑片。大家有没有注意到，衣柜里的樟脑片过一段时间会变小，最后不见了？[停顿] 这就是一种升华现象。樟脑片在常温下就直接从固态变成了气态。 第二个例子：冬天，晾在室外的湿衣服会结成冰，但结冰的衣服也会慢慢变干。[停顿] 衣服上的冰并没有先融化成水再蒸发，而是直接升华为水蒸气了。这也是升华现象。 [停顿] 两个例子的共同特点：物质都是直接从固态变成了气态，中间不经过液态，而且升华过程都需要吸热。 要点：① 樟脑片变小消失 ② 冻衣服直接变干 ③ 共同点：固→气直接转化，吸热 时长：4 分钟 生活中的凝华现象 图3.4-2 冰花 窗玻璃上的冰花 凝华现象 Deposition in Nature 我国北方秋、冬两季，有时地面和屋顶出现 霜、窗玻璃上出现冰花（图3.4-2）、 树枝上出现雾凇，这些都是凝华现象。 霜 地面和屋顶上 出现的白色冰晶 冰花 窗玻璃上的 美丽冰晶图案 雾凇 树枝上凝结的 白色冰晶 共同特点：水蒸气（气态）──遇冷──→ 冰晶（固态），凝华放热 5 / 10 [过渡] 既然有升华现象，自然也就有凝华现象。 我国北方秋、冬两季，有时地面和屋顶出现霜、窗玻璃上出现冰花、树枝上出现雾凇。[停顿] 这些都是凝华现象。[互动] 大家看图3.4-2，窗玻璃上的冰花非常美丽，这就是水蒸气在寒冷的窗玻璃上直接凝华而成的。 [停顿] 霜、冰花、雾凇的共同特点：水蒸气遇到冷表面，直接从气态变成了固态的冰晶，这就是凝华。凝华过程会放热。 要点：① 霜、冰花、雾凇都是凝华 ② 水蒸气→冰晶（气→固）③ 凝华放热 时长：3 分钟 升华吸热与凝华放热 升华 —— 吸热 像熔化和汽化一样， 升华也要吸热。 与熔化、汽化类比： 固态→液态（熔化，吸热） 液态→气态（汽化，吸热） 升华：固态 ──吸热──→ 气态 凝华 —— 放热 像凝固和液化一样， 凝华也会放热。 与凝固、液化类比： 液态→固态（凝固，放热） 气态→液态（液化，放热） 凝华：气态 ──放热──→ 固态 生活中的应用 在运输食品的时候，为了防止食品腐烂变质，可以利用干冰（固态二氧化碳）的升华来吸热降温。 6 / 10 [过渡] 前面我们提到了升华吸热、凝华放热，现在来系统地总结一下。 像熔化和汽化一样，升华也要吸热；像凝固和液化一样，凝华也会放热。[停顿] 我们可以把它们分为两组：吸热过程包括熔化、汽化、升华；放热过程包括凝固、液化、凝华。 [互动] 那么升华吸热有什么应用呢？[停顿] 在运输食品的时候，为了防止食品腐烂变质，可以利用干冰（固态二氧化碳）的升华来吸热降温。干冰升华时会吸收大量热量，使周围环境温度降低，从而保持食品新鲜。 要点：① 升华吸热（类比熔化、汽化）② 凝华放热（类比凝固、液化）③ 应用：干冰升华吸热降温 时长：4 分钟 水的三态联系 水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。将这三者之间的转化过程补充完整并填写吸热、放热的关系。 水蒸气（气态） 冰 冰（固态） 水（液态） 凝华 放热 升华 吸热 液化 放热 汽化 吸热 熔化 吸热 凝固 放热 7 / 10 [过渡] 学完了升华和凝华，让我们把所有物态变化综合起来，看看水的三态之间有怎样的联系。 水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。[互动] 请大家看这个三态循环图，将这三者之间的转化过程补充完整并填写吸热、放热的关系。 [停顿] 我们来一起梳理：固态→液态是熔化，吸热；液态→气态是汽化，吸热；固态→气态是升华，吸热。[停顿] 反过来：液态→固态是凝固，放热；气态→液态是液化，放热；气态→固态是凝华，放热。 [互动] 注意规律：由固态向气态方向的变化都吸热，由气态向固态方向的变化都放热。 要点：① 六种物态变化 ② 吸热：熔化、汽化、升华 ③ 放热：凝固、液化、凝华 时长：5 分钟 图3.4-4 水循环造就了雪山和湖泊 水循环 通过水的三态变化，地球上的水在不停地循环： 1 阳光照在海面上，海水吸热蒸发成为水蒸气，上升到空中。 2 水蒸气上升到高空，与冷空气接触，液化成为小水滴，形成云。 3 小水滴相互聚集，凝结成大水滴下降成为雨。 4 高空遇到更寒冷的气流，小水滴凝固成小冰珠，可能形成冰雹。 5 冬天，水蒸气急剧降温，凝华成微小冰晶，变成雪花飘落大地。 6 降水落到地面，一部分变为小溪，另一部分渗入 地下，涌出地表后变成清泉，小溪汇合成江河， 又注入大海。 水循环中的物态变化： 蒸发（汽化）、液化、凝固、凝华 — 水在固态、液态、气态之间不断转化 8 / 10 [过渡] 水的三态变化在自然界中构成了一个壮观的水循环过程。 [互动] 让我们跟随一滴水的旅程来看：阳光照在海面上，海水吸热蒸发成为水蒸气，上升到空中。[停顿] 水蒸气上升到高空后，与冷空气接触，液化成为小水滴，大量小水滴悬浮在高空中就形成了云。[停顿] 小水滴相互聚集，凝结成大水滴下降成为雨。[停顿] 如果在高空遇到更加寒冷的气流，小水滴就会凝固成小冰珠，可能形成冰雹。[停顿] 冬天，水蒸气在寒冷的高空急剧降温，凝华成微小的冰晶，聚集起来就变成雪花飘落大地。 [停顿] 最后，这些降水落到地面，一部分变为小溪，另一部分渗入地下，涌出地表后变成清泉，许多小溪汇合成江河，又注入大海。这就是一个完整的水循环。 要点：① 蒸发→液化→降水 ② 凝固（冰雹）和凝华（雪花）③ 水循环涉及多种物态变化 时长：5 分钟 水资源 水资源分布 水是人类生存环境的重要组成部分。地球表面的70%以上是海洋。 虽然地球表面大部分被水覆盖，但是其中海水约占97%， 江河湖泊、土壤、岩层和冰川中的淡水约占3%， 而能够供人类直接利用的淡水资源更是仅占淡水资源的0.3%。 水的用途与依赖 水资源与人类的关系非常密切，是维持人类生活的源泉。 随着社会的发展、技术的进步，人类对水的依赖程度越来越大。除日常生活用 水外，工农业生产也必须用水。在纺织、印染、造纸、炼钢等各个工业领域都 需要大量的水资源，农业灌溉更需要大量的水资源。此外，城市的消防、绿化、 公共场所的清洁卫生都少不了水。 水资源危机 随着人口的膨胀和经济的增长，水资源已经出现了严重的危机。人们不仅直接消耗了大量 水资源，在生产和生活中还造成了水的污染，进一步加剧了水资源危机。 图3.4-5 节水灌溉 共同保卫蓝色家园 我们不仅需要改进 节水技术、优化用水 系统的运行，更需要 每个人提高节水意识、 养成良好的用水习惯。 这已经敲响了人类生存的警钟 9 / 10 [过渡] 了解了水循环，我们也要认识到水资源的珍贵。 [数据] 地球表面的70%以上是海洋。虽然地球表面大部分被水覆盖，但是其中海水约占97%，淡水约占3%，而能够供人类直接利用的淡水资源更是仅占淡水资源的0.3%。[停顿] 这个数字告诉我们，可用的淡水资源极其有限。 水资源与人类的关系非常密切。日常生活用水、工农业生产——纺织、印染、造纸、炼钢，农业灌溉，城市的消防、绿化、清洁卫生都少不了水。[停顿] 随着人口的膨胀和经济的增长，水资源已经出现了严重的危机。人们不仅直接消耗了大量水资源，在生产和生活中还造成了水的污染，进一步加剧了水资源危机。 [互动] 这已经敲响了人类生存的警钟。我们不仅需要改进节水技术、优化用水系统的运行，更需要每个人提高节水意识、养成良好的用水习惯，共同保卫我们的蓝色家园。 要点：① 可用淡水仅0.3% ② 水的用途广泛 ③ 水资源危机严峻 ④ 节水人人有责 时长：5 分钟 练习与应用 1 观察碘的升华时，为什么利用浇热水或浸在热 水中的方式而不用酒精灯直接加热装有碘颗粒的 玻璃容器呢？请你查阅碘的熔点和酒精灯火焰的 温度，说明原因。 熔点 · 温度 2 衣柜里的樟脑片，过一段时间就不见了；北方寒 冷的冬天，晾在室外结冰的衣服慢慢变干。你如 何说明这些都是升华现象？ 升华现象 3 二氧化碳气体若被加压、降温到一定程度，就会形成白色的、像雪一样的固体。这种固体在 常温下不经熔化就会直接变成气体，被称为干冰。干冰具有很好的制冷作用，可用于人工降 水。这是由于干冰在常温下会迅速变为气体并吸热，促使水蒸气遇冷凝结成水滴或小冰晶， 从而达到降水的条件。你能试着分析上面一段描述中包含了哪些物态变化吗？ 4 霜是怎样形成的？请你动手做一做下面的实验， 并思考形成霜的条件。 如图3.4-6所示，将冰块放于易拉罐中并加入适量 的盐。用筷子搅拌大约半分钟，用温度计测量罐 中冰与盐水混合物的温度，可以看到混合物的温 度低于0°C。这时观察易拉罐的下部和底部，就 会发现白霜（图3.4-7）。 5 生活中，有很多情况会造成水资源的浪费。比 如，水龙头漏水，用水后水龙头未关紧，用水不 节制等。你在生活中还发现哪些浪费水的现象？ 请你提出几条节约用水的建议。 思考生活中的节水措施 10 / 10 [过渡] 学完了这一节的内容，让我们通过几道练习题来巩固所学知识。 [互动] 第1题：观察碘的升华时，为什么利用浇热水而不用酒精灯直接加热？请查阅碘的熔点和酒精灯火焰的温度来说明原因。 第2题：樟脑片变小消失、冻衣服慢慢变干，你如何说明这些都是升华现象？ 第3题：关于干冰用于人工降水的描述中包含了哪些物态变化？[停顿] 大家仔细分析一下，其中涉及了升华、液化、凝华等多种物态变化。 第4题：霜是怎样形成的？动手做一做易拉罐实验，将冰块和盐放入易拉罐，搅拌后测量温度，观察白霜的形成。 第5题：生活中有哪些浪费水的现象？请提出几条节约用水的建议。[互动] 大家可以分组讨论，然后分享你们的节水方案。 要点：① 碘的升华实验条件分析 ② 升华现象辨别 ③ 干冰中的物态变化分析 ④ 霜的形成实验 ⑤ 节水建议 时长：5 分钟 $