3.4 升华和凝华 教学设计 2026-2027学年物理人教版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦“升华和凝华”核心知识点，通过回顾熔化、凝固、汽化、液化前四种物态变化，以“固态与气态能否直接转化”设问，结合樟脑丸变小、窗花形成等生活实例，搭建新旧知识联系的学习支架。 以碘的升华凝华实验为核心，通过演示观察固态碘直接变气态、气态直接变固态的过程，培养科学探究能力。干冰应用分析（如舞台烟雾是水蒸气液化）和人工降雨物态变化链梳理，提升科学思维。水循环环节渗透环保教育，落实科学态度与责任。助学生理解概念和应用，为教师提供清晰教学流程与重难点突破策略。

3.4 升华和凝华 人教版 八年级物理上册 第三章 第4节 课题 课型 课时 教材版本 3.4 升华和凝华 实验探究课 1课时（45分钟） 人教版 八年级上册 教材分析：本节是第三章"物态变化"的最后一节，在学习了熔化/凝固、汽化/液化四组物态变化后，补全固态和气态之间直接转化的两种方式——升华和凝华。碘的升华和凝华实验是本节的核心演示实验，干冰应用（食品保鲜、舞台烟雾、人工降雨）是升华吸热知识的集中体现。水循环是对本章全部六种物态变化的综合运用，培养学生关心环境和节约用水的意识。 学情分析：学生已完成熔化和凝固、汽化和液化的学习，对前四种物态变化及其吸放热规律已有系统认识。学生对本节的生活实例有一定接触（樟脑丸变小、窗花、霜等），但缺乏用物理语言解释的能力。干冰应用和人工降雨是学生兴趣浓厚的知识点，水循环图则是对整章知识的综合检验。 教学方法 演示实验法、情境教学法、归纳总结法 教学用具 多媒体课件、碘升华凝华管、热水、冷水、干冰（视频或图片） 核心素养目标 物理观念 1. 通过碘的升华和凝华实验，知道物质的固态和气态之间可以直接转化；2. 知道升华和凝华的概念，知道升华吸热、凝华放热；3. 了解水循环过程中水的三态变化，构建完整的物态变化知识体系。 科学思维 1. 能够区分升华、凝华与其他四种物态变化（熔化、凝固、汽化、液化）的本质区别（是否经过液态）；2. 能够运用升华和凝华的知识解释干冰应用、人工降雨等实际现象；3. 能够完成水循环图中六种物态变化的标注和吸放热判断。 科学探究 1. 观察碘的升华和凝华演示实验，建立"固态和气态可以直接转化"的认识；2. 通过干冰应用视频或图片的观察和分析，理解升华吸热的实际用途；3. 通过水循环图的讨论和填充，巩固整章知识体系。 科学态度与责任 1. 感受大自然的奇妙和物理知识的应用价值；2. 认识水资源的重要性和稀缺性，培养节约用水的责任感；3. 通过人工降雨等应用实例，体会科学技术服务社会的价值。 教学重难点 教学重点：升华和凝华的概念；碘的升华和凝华实验现象；升华吸热和凝华放热的理解。 教学难点：区分升华和汽化（是否经过液态）；理解人工降雨过程中的多步物态变化链；水循环图上六种物态变化及其吸放热的完整对应。 教学过程 环节一：情境导入——物态变化还能怎样变？（2分钟） 【教师活动】快速回顾已学的四组物态变化：熔化（固→液）、凝固（液→固）、汽化（液→气）、液化（气→液）。然后提问：固态能不能直接变成气态？气态能不能直接变成固态？不经过液态可以吗？ 思考：固态和气态之间能直接转化吗？ 固态⇌气态的直接转化存在吗？ 【学生活动】思考回答：樟脑丸放了几个月就没了——好像是固态直接变成了气体？冬天窗户上结冰花——好像是气态直接变成了固态？ 【设计意图】以前四种物态变化的知识体系为基础，用"还能有第五种、第六种吗？"制造认知延伸，自然引出升华和凝华。 【过渡语】让我们用实验来验证——碘的升华和凝华实验。 环节二：碘的升华和凝华实验（10分钟） 【教师活动】实验前讲解：封闭的玻璃容器中有少量碘颗粒。将容器放入热水中，观察变化；取出容器，再观察变化。先让学生预测实验现象。 碘的升华和凝华实验装置及过程 【学生活动】预测：加热→碘会熔化变成液体，然后汽化？还是……？ 【教师活动】演示加热过程：将碘容器放入热水。引导学生观察：①固态碘逐渐减少，②容器内出现紫色碘蒸气。提问：碘有没有经过液态？ 【学生活动】观察回答：碘直接从固态变成了气态，没有经过液态！（没有看到液态碘出现） 【教师活动】总结——升华：物质从固态直接变成气态的过程。升华需要吸热。 【知识点】升华：物质从固态直接变成气态的过程。升华吸热。 碘升华实验关键观察：加热时：固态碘直接变成紫色碘蒸气，没有经过液态。这证明固态和气态之间可以直接转化。碘的升华实验是"固态不经过液态直接变成气态"的直接证据。 【教师活动】演示冷却过程：将碘容器取出，引导学生观察变化。 【学生活动】观察回答：紫色气体逐渐消失，容器壁上附着有黑色的固态碘颗粒。气态碘直接变成了固态！ 冷却后碘蒸气变成固态碘——凝华 【教师活动】总结——凝华：物质从气态直接变成固态的过程。凝华需要放热。 【知识点】凝华：物质从气态直接变成固态的过程。凝华放热。 【设计意图】碘的升华和凝华实验是本节的核心实验，"不经过液态"是区别于汽化和液化的关键特征，需要在教学中反复强调。 环节三：生活中的升华和凝华现象（8分钟） 升华现象举例 【教师活动】举例1：冬天冰冻的湿衣服也能晾干——衣服上的冰直接升华成水蒸气。 【教师活动】举例2：衣柜里的樟脑片过一段时间变小直至消失——固态樟脑片直接升华成气态。 冰冻衣服晾干——冰升华成水蒸气 樟脑片变小——樟脑固体升华 【学生活动】讨论还有哪些升华的例子：雪人变小（冰升华）、干冰冒白烟等。 凝华现象举例 【教师活动】举例1：深秋时节树草上凝结的霜——空气中水蒸气直接凝华形成的固体冰晶。 霜——水蒸气凝华形成 【教师活动】举例2：冬天雾凇——空气中水蒸气碰到低于零度的树枝直接凝华成小冰晶。 雾凇——水蒸气凝华形成 【教师活动】举例3：冬天窗玻璃内侧的冰花——室内水蒸气遇冷玻璃直接凝华成冰晶。 窗花——水蒸气在玻璃上凝华 【设计意图】每一个现象都配图，让学生从"看到过"提升到"理解为什么"。霜、雾凇、冰花虽然形态不同，但本质都是水蒸气遇冷直接凝华——这是核心规律。 【过渡语】升华吸热有很重要的实际应用，其中最广为人知的就是干冰——固态二氧化碳。 环节四：升华吸热的应用——干冰（8分钟） 【教师活动】应用1：运输食品时利用干冰升华吸热降温，防止食品腐烂变质。 【教师活动】应用2：舞台烟雾效果——干冰升华吸热，使周围水蒸气遇冷液化，形成薄雾效果。注意：看到的"白烟"不是干冰本身，是水蒸气液化形成的小水滴。 干冰制造舞台烟雾效果 干冰烟雾——水蒸气液化形成 干冰"白烟"辨析：干冰升华产生的"白烟"不是二氧化碳气体（CO₂无色无味看不到），而是干冰升华时吸热，使周围空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴形成的雾。这与壶嘴的"白气"本质相同——都是液化后的小水滴，区别在于一个是用干冰降温，一个是用壶嘴蒸汽。 【教师活动】应用3：人工降雨。将干冰"喷"入冷空气层，干冰升华后吸热使周围温度降低，小水滴变成小冰晶，冰晶聚集变大后落下熔化成雨。 人工降雨——干冰播撒 【教师活动】分析人工降雨的全过程物态变化链：干冰升华吸热→空气降温→水蒸气凝华成小冰晶（或水蒸气液化成小水滴再凝固成小冰晶）→冰晶下落→熔化→雨。 人工降雨的物态变化过程分析 干冰→升华→水蒸气→凝华/液化→熔化→雨 【学生活动】跟老师一起梳理：干冰（固态CO₂）升华（吸热）→ 空气温度骤降 → 水蒸气凝华成小冰晶 / 液化成小水滴 → 冰晶聚集下落 → 熔化（吸热）→ 雨。涉及升华、凝华、液化、凝固、熔化五种物态变化。 【设计意图】人工降雨是升华、凝华、液化、凝固、熔化五种物态变化的"应用合辑"，是对整章知识的高阶综合运用。 环节五：水循环——六种物态变化的综合（7分钟） 【教师活动】展示水的三态变化关系图，要求学生在图中补充完整的六种物态变化名称和吸放热关系。 水的三态变化——六种物态变化关系图 【教师活动】按课文逐项引导学生分析水循环过程：海水蒸发→水蒸气上升→遇冷凝华成云→小水滴聚集→雨→汇入江河→注入大海。提问每个环节对应的物态变化名称。 【学生活动】回答：海水→水蒸气（蒸发/汽化，吸热）；水蒸气→云中小水滴（液化，放热）；水蒸气→雪中小冰晶（凝华，放热）；小水滴→冰雹（凝固，放热）；雪花→水流（熔化，吸热）。 【教师活动】讲解水资源现状：地球上约97%是海水，淡水仅占约3%，可供人类直接利用的淡水资源仅占淡水的0.3%。 滴灌节水技术 中水洗车——节约用水 【教师活动】渗透环保节水教育：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。生产和生活中的水污染进一步加剧了危机。鼓励学生分享节水小妙招。 【设计意图】水循环既是六种物态变化的综合应用，也是情感态度与价值观教育的重要契机。从"物理"过渡到"社会责任"，体现新课标的核心素养要求。 环节六：课堂小结与练习（5分钟） 【教师活动】展示知识框架：升华（固→气，吸热）+凝华（气→固，放热）+水循环（六种变化完整图）。 升华和凝华知识框架 【教师活动】练1 固态、液态、气态是物质常见的三种状态，如图所示是某物质通过吸热、放热在固、液、气三种状态之间转化的示意图，下列分析正确的是（　　） A.甲为液态，由甲到乙是升华过程 B.乙为气态，由乙到丙是汽化过程 C.丙为液态，由丙到甲是凝固过程 D.乙为液态，由甲到乙是熔化过程 【学生活动】选C。解析：从物态变化看——乙在顶端是气态（气态吸热可变为固或液，放热只有凝华）。甲在左下→甲到乙是汽化（液→气），甲到丙是凝固（液→固）；乙到丙是凝华（气→固），乙到甲是液化（气→液）；丙到甲是熔化（固→液），丙到乙是升华（固→气，吸热）。因此：A错（甲为液态→甲到乙是汽化）；B错（乙为气态→乙到丙是凝华）；C正确（丙为固态→丙到甲是熔化还是凝固需看方向：丙到甲是熔化，丙为固态，甲为液态→由丙（固）到甲（液）是熔化；由甲（液）到丙（固）是凝固。C说丙为液态、丙到甲是凝固——甲为固态所以丙→甲是凝固，正确）；D错（乙为气态不是液态）。 练1：物质三态转化示意图 【教师活动】练2 下列有关物态变化的叙述错误的是（　　） A.冬天戴眼镜的同学从寒冷的室外进入温暖的室内，眼镜片上会出现一层雾，这是液化现象 B.夏天喝饮料时常在杯中加入冰块，一会儿冰块变小了，这是熔化现象 C.打开冰箱门时，常会看见冰箱门前冒"白气"，这是汽化现象 D.电冰箱内侧壁会附有一层白色冰晶，这些冰晶是凝华形成的 【学生活动】选C（错误选项）。解析：A正确（眼镜片冷→室内水蒸气遇冷液化）；B正确（冰块吸热熔化）；C错误——冰箱门前的"白气"是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，不是汽化；D正确（冰箱内侧壁冰晶是水蒸气直接凝华形成）。 【教师活动】练3 水是人类生存环境的重要组成部分。通过水的三态变化，地球上的水在不停地循环，关于水的三态变化分析错误的是（　　） A.阳光晒暖了海洋，海水吸热蒸发成为水蒸气上升到空中 B.高空中水蒸气遇冷液化成小水滴，相互聚集结成大水滴下降成为雨 C.冬天，水蒸气在寒冷的高空急剧降温凝固成小冰晶，小冰晶聚集变成雪花飘满大地 D.雪花熔化成水，和其他降水一样，汇入江河，又注入大海 【学生活动】选C（错误选项）。解析：A正确——蒸发是汽化；B正确——水蒸气液化形成雨滴；C错误——水蒸气直接变成小冰晶是凝华，不是凝固（凝固是液态→固态，水蒸气是气态不是液态）；D正确——雪花（固态）熔化成水（液态）。 凝华vs凝固辨析：凝华：气态→固态（如水蒸气→霜、雪、冰晶）。凝固：液态→固态（如水→冰）。判断依据是起始状态——如果起始是气态变成固态→凝华；如果起始是液态变成固态→凝固。水蒸气直接变成雪→凝华，不能叫凝固！ 板书设计 3.4 升华和凝华 一、升华 定义：固态→气态（不经过液态） 特点：升华吸热 碘升华实验：固态碘→紫色碘蒸气（加热） 例子：樟脑片变小、冰冻衣服晾干、干冰 二、凝华 定义：气态→固态（不经过液态） 特点：凝华放热 碘凝华实验：紫色碘蒸气→黑色固态碘（冷却） 例子：霜、雾凇、窗花（冰花） 三、干冰应用 食品保鲜：干冰升华吸热→降温 舞台烟雾：干冰升华吸热→水蒸气液化成白雾 人工降雨：干冰升华→降温→水蒸气凝华→熔化→雨 四、水循环 六种物态变化：熔化/凝固、汽化/液化、升华/凝华 吸热：熔化、汽化、升华 放热：凝固、液化、凝华 水资源：淡水仅占3%，直接利用仅0.3%→节约用水 五、凝华vs凝固 凝华：气态→固态（水蒸气→冰晶） 凝固：液态→固态（水→冰） 区分依据：起始状态不同 人教版 八年级上册 第三章 第4节 教学反思 □ 碘的升华和凝华实验现象是否清晰？学生是否明确看到了"固态碘直接变紫色气体""紫色气体直接变固态碘"而没有看到液态出现？ □ 学生是否能准确区分升华vs汽化、凝华vs凝固？关键区分标准——是否经过液态——学生掌握了吗？ □ 干冰的三个应用学生兴趣如何？舞台烟雾的"白烟是液化水滴"这个辨析学生是否真正理解？ □ 人工降雨的完整物态变化链（升华→凝华→熔化）学生能独立梳理吗？还是需要教师一步步引导？ □ 水循环图六种物态变化的吸放热对应——学生能否独立完成？这是整章知识掌握程度的"试金石"。 □ 凝华vs凝固的辨析（练3的C选项）——这类概念混淆题学生的正确率如何？ □ 水资源数据（97%海水、3%淡水、0.3%可利用）是否引起了学生对节水问题的重视？ 学科网（北京）股份有限公司 $