4.4 升华和凝华 教学设计 2026-2027学年物理沪粤版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦升华和凝华核心知识点，通过樟脑丸变小、冻衣服变干的生活现象导入，关联已学的熔化、凝固、汽化、液化四种物态变化，制造认知冲突，搭建新旧知识衔接的学习支架。 以碘的升华凝华实验为核心，采用隔水加热控制温度避免碘熔化，体现科学探究方法，通过分析冰花、灯泡变黑等现象训练科学思维，结合人工降雨、舞台白雾等应用培养科学态度与责任，帮助学生构建完整物态变化体系，为教师提供清晰教学流程与实例，提升课堂效率。

4.4 升华和凝华 课题 §4.4 升华和凝华 课型 新授课 年级 八年级 课时 1课时（45分钟） 教材 沪粤版八年级上册 第四章 教师 教学目标 见核心素养目标 教学目标 见核心素养目标 一、核心素养目标 物理观念 通过碘的升华和凝华实验，了解物质的固态和气态之间可以直接转化；知道升华（固态→气态，吸热）和凝华（气态→固态，放热）的概念及特点；能用升华和凝华知识解释生活中的相关现象。 科学思维 通过观察碘的升华和凝华实验现象，经历"观察现象→分析推理→归纳概念"的科学思维过程；通过对樟脑丸变小、冻衣服变干、冰花形成等生活现象的分析，训练从现象反推物态变化的逆向思维；通过六种物态变化关系的对比归纳，建立完整的物态变化知识体系。 科学探究 通过碘的升华和凝华实验，经历"提出问题→设计实验→观察记录→分析结论"的完整探究过程；通过"隔水加热"的实验设计，体会控制实验条件的科学方法（避免碘熔化，确保是固态直接变气态）。 科学态度与责任 通过干冰人工降雨、舞台白雾等应用实例，感受物理知识服务于生产生活的价值；通过升华和凝华是自然界普遍存在的物态变化过程，建立"世界是物质的、物质是变化的"科学世界观。 二、教学重难点 教学重点 1. 升华和凝华的概念——物质在固态和气态之间的直接转化。 2. 升华吸热、凝华放热。 3. 用升华和凝华知识解释常见的现象。 教学难点 1. 区分升华和凝华——判断"谁变谁"和"吸热还是放热"。 2. 识别生活中的升华和凝华现象（樟脑丸变小/冻衣服变干/冰花/灯泡变黑/干冰白雾）。 三、教学器材 碘粒、带塞子的试管、烧杯、热水、冷水、多媒体课件（PPT）。 四、教学过程 环节1：情境导入（约4分钟） 【教师活动-1】 同学们，这两幅图你们在生活中见过吗？第一幅：衣柜里放樟脑丸防虫，过一段时间樟脑丸变小了，最后消失了——它不是被老鼠叼走的，也没有化成水，它是怎么消失的？ 第二幅图更奇怪：北方冬天，晾在室外的湿衣服结冰了——冰是固态对吧？但冰衣服居然也会慢慢变干！水结了冰，按理说是固态停在那儿不动，它怎么就"跑"了呢？ 我们今天来学习第四章最后一类物态变化——升华和凝华。学完之后，你们就能解释这两个"怪现象"了。 【学生活动-1】 观察PPT图片，思考樟脑丸"消失"和冻衣服"变干"的原因。回顾已学过的四种物态变化（熔化、凝固、汽化、液化），尝试判断：这两种现象是否能用已知的四类物态变化解释？如果不能，说明可能还存在一种新的物态变化。 【知识总结】 导入问题：①樟脑丸从固态直接消失（不经过液态）→暗示存在"固→气"直接转化；②冻衣服的冰直接变干（不经过液态水）→同样暗示"固→气"直接转化。这些都超出了已学的四种物态变化（熔化/凝固/汽化/液化），引出新课"升华和凝华"。 【设计意图】 用两个贴近生活的"怪异现象"制造认知冲突——学生已有的四种物态变化无法解释，激发探究新知识的欲望。同时为后续"升华"概念（固→气，不经过液态）埋下伏笔。 环节2：实验探究——碘的升华和凝华（约10分钟） 【教师活动-1】 我们的问题是：固体和气体之间到底能不能直接发生变化？也就是不经过液态这一步，固体会不会直接变成气体？反过来，气体会不会直接变成固体？ 实验器材很简单：碘粒（固态，紫黑色小颗粒）、带塞子的试管、烧杯、热水和冷水。 为什么要用"隔水加热"而不是直接用酒精灯烧试管？——如果直接加热，温度太高，碘会先熔化再汽化，那我们就说不清碘蒸气是不是直接从固态变来的。隔水加热水温不超过100℃，碘的熔点是113.5℃，所以碘不会熔化。这个实验设计本身就在"控制变量"。 【学生活动-1】 思考并回答：①为什么用"隔水加热"而不是直接加热？②实验中试管要塞紧塞子的原因是什么？（防止碘蒸气泄漏到空气中） 【教师活动-2】 步骤一：在试管中放少量碘粒，塞紧塞子，放入热水中。仔细观察——看到什么？黑紫色的碘粒逐渐消失，试管内出现紫红色的碘蒸气，但没有出现液态碘。注意，没有液体！固态碘直接变成了气态碘。 步骤二：当碘蒸气充满试管后，将试管从热水中取出，放入冷水中。碘蒸气逐渐消失，在试管内壁上出现了一些较小的紫黑色碘颗粒——又变回了固态。 两个现象分别对应什么？——加热：固态碘→碘蒸气（固→气）。冷却：碘蒸气→固态碘（气→固）。 【学生活动-2】 仔细观察实验现象，在学案"实验记录表"上记录：①加热时观察到什么（固态碘→紫红色碘蒸气，无液态碘出现）→结论：固态碘可以直接变成气态碘蒸气；②冷却时观察到什么（碘蒸气消失，试管壁出现碘颗粒）→结论：气态碘蒸气可以直接变成固态碘。 【教师活动-3】 总结实验结论：固态和气态之间确实可以直接相互转化——不经过液态。加热使固态变气态——这个过程需要吸热（从热水中吸收）；冷却使气态变固态——这个过程会放热（热量传给冷水）。这就是我们要学的两种新的物态变化：升华和凝华。 ⚠️ 易错提醒：①实验用了"隔水加热"而不是直接加热，是为了控制温度低于碘的熔点（113.5℃），防止碘先熔化再汽化。这是"控制变量法"的应用。②实验中试管要塞紧塞子——碘蒸气有刺激性，不能泄漏。③结论中没有"液态碘出现"，这是关键——升华和凝华的定义前提就是"不经过液态"。 【知识总结】 碘的升华和凝华实验：①加热（热水，<100℃）→固态碘直接变成紫红色碘蒸气（升华），吸热；②冷却（冷水）→碘蒸气直接变成固态碘颗粒附着在管壁（凝华），放热。结论：物质在固态和气态之间可以直接相互转化，不经过液态。 【设计意图】 先让学生经历完整实验探究过程（提出问题和猜想→设计实验→观察记录→分析结论），再归纳出升华和凝华的概念。突出"隔水加热"的实验设计思想——控制变量、避免干扰，培养科学实验方法意识。 环节3：升华和凝华的概念（约6分钟） 【教师活动-1】 知识点一：升华和凝华。 升华：物质从固态直接变成气态的过程。变化条件：吸热。 凝华：物质从气态直接变成固态的过程。变化条件：放热。 （板书，加重语气）注意四个字——"直接变成"。如果经过了液态就不算升华/凝华。升华是固→气跳过了液态，凝华是气→固跳过了液态。它们是一对互逆过程。 常见的升华现象 ：①衣柜里的樟脑丸过一段时间变小消失——固态樟脑直接升华为气态；②冬天冻住的湿衣服也会变干——固态冰直接升华为水蒸气。 （追问）想想还有吗？——灯丝（钨丝）用久了会变细，也是因为钨在高温下升华了。 【学生活动-1】 在学案上完成：①写出升华的定义和条件（固→气，吸热）；②写出凝华的定义和条件（气→固，放热）；③列举两个生活中的升华现象；④思考：冰直接变成水蒸气，是升华还是先熔化再汽化？关键看什么？（看是否出现了液态水——如果冰直接变干没有水迹，是升华） 【教师活动-2】 常见的凝华现象： ①冬天玻璃窗上的"冰花"——室内热的水蒸气遇到冷玻璃，直接凝华成小冰晶。记住：冰花在玻璃窗的哪一侧？内侧！因为冬天室内温度高于室外，室内水蒸气遇到冷玻璃的内表面才凝华。如果窗外冷、窗内也冷，那冰花还会出现吗？不会——需要"热的水蒸气遇冷"才凝华。 ②灯泡用久了内壁变黑——灯丝（钨）高温升华成钨蒸气，钨蒸气遇到冷的灯泡内壁凝华成固态钨颗粒→内壁变黑。升华在前，凝华在后——一个灯泡里就把两个物态变化都演示了。 ③冬天的霜——空气中的水蒸气直接凝华成固态小冰晶。 【学生活动-2】 在学案上填写凝华实例：①冰花（水蒸气→冰晶，凝华，放热）→出现在玻璃窗内侧；②灯泡变黑（钨丝升华→钨蒸气凝华）；③霜（水蒸气→冰晶，凝华，放热）。 思考题：灯泡用久变细（钨升华）+变黑（钨凝华），这两个过程中钨的质量变化吗？（升华减少钨丝质量，凝华增加灯泡壁质量——钨的总质量不变，只是转移了位置） ⚠️ 易错提醒：①"冰花在玻璃窗内侧"——很多同学以为冰花在外面。判断方法：哪边有水蒸气+哪边冷=哪边凝华。冬天室内水蒸气多且暖，玻璃外侧冷，水蒸气从内侧遇到冷玻璃→内侧凝华。②人工降雨中干冰升华是吸热，但看到的下雨是水蒸气液化（不是干冰变成的雨）——干冰只是"制冷剂"，雨水来自空气中的水蒸气。 【知识总结】 ①升华：固→气，吸热。常见：樟脑丸变小、冻衣服变干、钨丝变细、干冰升华。②凝华：气→固，放热。常见：冰花（窗内侧）、霜、灯泡壁变黑（钨凝华）。③判断关键：是否跳过液态——出现液态水就不是升华/凝华。 【设计意图】 概念讲解分两步：先讲升华（承接实验加热部分），再讲凝华（承接实验冷却部分），每步紧跟生活实例。冰花的内外侧判断、灯泡变黑的双物态变化分析是训练学生综合运用知识的能力。 环节4：升华和凝华的应用（约7分钟） 【教师活动-1】 知识点二：升华和凝华的应用。 第一个应用：人工降雨。 闷热的夏天迟迟不下雨，将装有"干冰"（固态二氧化碳）的炮弹射到乌云密布的天空，不一会儿瓢泼大雨就下来了。 想一想：干冰做了什么？ 干冰升华——吸收大量热——云层温度急剧下降——水蒸气液化成水滴（或凝华成小冰晶再熔化）——形成降雨。 人工降雨经历了哪些物态变化？ ①干冰升华（固→气，吸热）；②水蒸气液化（气→液，放热）；③水蒸气凝华（气→固，放热）；④小冰晶熔化（固→液，吸热）。 一道人工降雨，用到了四种物态变化！干冰在这里扮演的是"制冷剂"——它自己升华吸热，给周围降温，促进了其他物态变化的发生。 【学生活动-1】 在学案上画出人工降雨的物态变化流程图：干冰→升华（吸热）→降温→水蒸气→液化/凝华→水滴/冰晶→降雨（冰晶熔化）。圈出：哪种变化是吸热的？（升华、熔化）哪种是放热的？（液化、凝华） 【教师活动-2】 第二个应用：舞台上的烟雾。 舞台上撒干冰，顿时白雾缭绕，宛如仙境。这个"白雾"是什么？ 干冰升华吸热→周围温度降低→空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴→我们看到的就是这些小水滴组成的"白雾"。 注意！"白雾"不是干冰本身，也不是二氧化碳气体（CO₂是无色透明的），它是水蒸气液化形成的小水滴！ 第三个应用 ：白炽灯泡。 灯丝（钨）通电发热→钨升华→灯泡内壁（温度较低）→钨蒸气凝华→内壁变黑。这里"升华"和"凝华"同时发生在一个灯泡里——升华在前，凝华在后，钨原子从灯丝"搬家"到了灯泡壁上。 【学生活动-2】 思考辨析：①舞台"白雾"和烧开水冒的"白气"是同一种东西吗？（都是水蒸气液化的小水滴，原理相同）②干冰升华后的二氧化碳气体去哪了？（散逸到空气中，肉眼看不见）③白炽灯泡先升华后凝华的顺序能否颠倒？（不能——必须先有热源使钨升华，才有冷壁使钨凝华。） ⚠️ 易错提醒：①舞台上的"白雾"≠干冰升华产生的气体——干冰变成的CO₂无色透明看不见！白雾是水蒸气遇冷液化成的小水滴。②人工降雨中，干冰本身不"变成"雨——雨水来自空气中的水蒸气，干冰只是提供冷源（升华吸热）。③"升华→需要吸热"是高频考点——干冰冷藏食品、人工降雨、舞台烟雾都利用了"干冰升华吸热"。 【知识总结】 升华和凝华的应用：①人工降雨：干冰升华（吸热）→水蒸气液化/凝华→降雨。涉及四种物态变化（升华、液化、凝华、熔化）。②舞台烟雾：干冰升华吸热→水蒸气液化→白雾（小水滴）。③白炽灯泡：钨丝升华→钨蒸气凝华于内壁。关键：升华吸热是这些应用的"发动机"。 【设计意图】 三个应用案例形成"升华→降温→促成其他物态变化"的逻辑链条，让学生体会升华的"制冷"作用如何串联起多种物态变化。每个案例都强调"看到的≠变化本身"（白雾≠干冰/CO₂，雨水≠干冰），纠正直观错觉。 环节5：课堂练习（约8分钟） 【练习1】 《中国诗词大会》深受观众的青睐，对下列古诗文中涉及的热现象进行解释，其中正确的是（ ） A. "雾凇沆砀，天与云与山与水，上下一白。"雾凇的形成是液化现象 B. "月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠。"霜的形成是凝华现象 C. "青青园中葵，朝露待日晞。"露在日出后逐渐消失是升华现象 D. "腾蛇乘雾，终为土灰。"雾的形成是汽化现象 【教师活动】 逐一分析： A——雾凇是水蒸气直接凝华成的冰晶，不是液化，A错。 B——霜是水蒸气遇冷凝华成的冰晶，凝华现象，B正确。 C——露消失是水（液态）蒸发变成水蒸气，是汽化（蒸发），不是升华（固→气），C错。 D——雾是水蒸气液化成小水滴，是液化，不是汽化，D错。 答案：B。 这道题同时考了凝华（霜、雾凇）、液化（露、雾）、汽化（露蒸发）——把六种物态变化都串起来了，注意区分。 【学生活动】 独立完成练习1。答案：B。 错项分析：A雾凇→凝华（非液化）；C露消失→汽化（非升华，没有固→气的跳跃）；D雾→液化（非汽化）。 【练习2】 下列关于物态变化的说法，正确的是（ ） A. 用干冰人工降雨，利用了干冰熔化吸热 B. 食品在电冰箱里能保鲜，利用了制冷剂汽化吸热 C. 冬天的菜窖里放几桶水，利用了水凝固吸热 D. 用酒精给高烧病人擦拭降温，利用了酒精升华吸热 【教师活动】 逐项判断： A——干冰人工降雨利用干冰"升华"吸热，不是熔化，A错。 B——冰箱制冷是利用制冷剂汽化（蒸发）吸热，带走冰箱内热量，B正确。 C——冬天菜窖放水是利用水凝固"放热"防止菜被冻坏，凝固放热，不是吸热，C错。 D——酒精擦拭降温是利用酒精"蒸发（汽化）"吸热，不是升华，D错。 答案：B。 这道题的核心是"吸放热方向"+"物态变化名称"的对应。记牢：冷藏/降温/制冷→找"吸热"的变化（汽化、熔化、升华）；保暖/防冻→找"放热"的变化（液化、凝固、凝华）。 【学生活动】 独立完成练习2。答案：B。 错项分析：A干冰→升华（非熔化）；C水凝固→放热（非吸热）；D酒精→蒸发/汽化（非升华）。 【练习3】 小明家新买了一台冰箱，小明告诉妈妈，冰箱是通过制冷剂的________和________来实现制冷的（填物态变化名称）。冰箱使用一段时间后，内部侧壁上会由于水蒸气________（填物态变化名称）而出现白霜，妈妈为冰箱除霜的时候先断电一段时间，等白霜________（填物态变化名称）成水后，再用毛巾擦拭就清理干净了。 【教师活动】 逐空分析： 第一空：冰箱制冷依靠制冷剂在蒸发器里"汽化"吸热（带走热量）。 第二空：制冷剂在压缩机作用下"液化"放热（把热量排到冰箱外）。所以第一、二空是"汽化"和"液化"——冰箱就是靠这两个循环完成制冷。 第三空：冰箱内部出现白霜——箱内水蒸气遇冷直接变成固态霜→凝华。 第四空：断电后霜变成水——固态冰→液态水→熔化。 答案：汽化、液化、凝华、熔化。 这道题覆盖了四种物态变化，是典型的综合应用题。 【学生活动】 独立完成练习3。答案：汽化、液化、凝华、熔化。 解析：制冷剂汽化吸热（带走箱内热量）→液化成液体放热（排到箱外散热片）→循环。白霜=水蒸气凝华；除霜=熔化。 ⚠️ 易错提醒：练习3中"冰箱制冷依靠制冷剂汽化和液化"——这是两种物态变化！有同学只填"汽化"或单填"蒸发"，不对——冰箱制冷是一个循环：汽化（在蒸发器吸热）+ 液化（在压缩机/散热器放热）。另外白霜是"凝华"（气→固直接），不是"凝固"（液→固）——因为箱内空气中的水蒸气是气态的。 【知识总结】 三道练习覆盖：①诗词情境判断物态变化（练习1——凝华/液化/汽化/升华的区分）；②物态变化吸放热在生活中的应用（练习2——干冰/冰箱/凝固/酒精）；③综合填空（练习3——冰箱循环+霜的形成+除霜）。核心考点：物态变化名称+吸放热方向+-对应关系。 【设计意图】 练习1用诗词情境考物态变化辨析；练习2用生活应用考吸放热对应；练习3用冰箱考综合物态变化串联。三题层层递进，覆盖了概念判断、吸放热应用、综合串联三个层次。 环节6：课堂小结（约5分钟） 【教师活动-1】 我们来梳理今天的知识。 一、两个新概念：升华（固→气，吸热）和凝华（气→固，放热）。它们跟前面学的四种物态变化一起，构成了完整的"六种物态变化"知识体系。我们把六个变化的关系理一下： 固→液（熔化，吸热）←→液→固（凝固，放热） 液→气（汽化，吸热）←→气→液（液化，放热） 固→气（升华，吸热）←→气→固（凝华，放热） （引导学生观察规律）看出什么没有？——凡是"向上走"的（固→液、液→气、固→气），都需要吸热；"向下走"的（气→液、液→固、气→固），都放热。简记为：上坡吸热，下坡放热。 二、三个核心应用：人工降雨（干冰升华+水蒸气液化/凝华+冰晶熔化）、舞台烟雾（干冰升华+水蒸气液化）、灯泡变黑（钨丝升华+钨蒸气凝华）。 【学生活动-1】 在学案上完成六种物态变化汇总表（名称、状态变化方向、吸放热），同桌互相检查。 完成"课堂小结"填空和"自我评价"。 【知识总结】 六种物态变化汇总：①熔化（固→液，吸热）；②凝固（液→固，放热）；③汽化（液→气，吸热）；④液化（气→液，放热）；⑤升华（固→气，吸热）；⑥凝华（气→固，放热）。规律：朝"气态方向"变化（固→液→气）需要吸热；朝"固态方向"变化（气→液→固）需要放热。 【设计意图】 本节课是第四章"物态变化"的最后一类——学完升华和凝华后，六种物态变化全部到齐。小结时带学生从"两种新变化"扩展到"六种变化的关系网络"，建立完整的知识框架。 五、板书设计 §4.4 升华和凝华 一、升华——固态 → 气态（直接，不经过液态） 吸热 实例：樟脑丸变小、冻衣服变干、钨丝变细、干冰升华 二、凝华——气态 → 固态（直接，不经过液态） 放热 实例：冰花（窗内侧）、霜、灯泡壁变黑（钨凝华） 三、应用 1.人工降雨：干冰升华（吸热）→水蒸气液化/凝华→雨水 2.舞台白雾：干冰升华（吸热）→水蒸气液化→小水滴 3.白炽灯泡：钨丝升华→钨蒸气凝华于内壁 四、六种物态变化汇总 固→液（熔化，吸热） 液→固（凝固，放热） 液→气（汽化，吸热） 气→液（液化，放热） 固→气（升华，吸热） 气→固（凝华，放热） 规律：上坡（→气态）吸热，下坡（→固态）放热 六、教学反思 本节课是第四章"物质的形态及其变化"的最后一类物态变化，知识容量适中，重点在概念辨析和应用。碘的升华和凝华实验是本课核心演示——"隔水加热"的设计意图（控制温度低于碘的熔点，保证固态直接变气态）要在课堂上讲透，这是"控制变量法"的好例子，也是中考实验题常见考点。六种物态变化学完后，建议在课堂小结环节引导学生画"物态变化关系网络图"（三角形或六边形），把六个变化的关系和吸放热规律直观呈现出来——"三上三下"，上吸下放。人工降雨和舞台白雾是学生最感兴趣的应用，讲解时要注意强调"白雾≠干冰变化产物"这一易混淆点。 学科网（北京）股份有限公司 $