3.2 熔化和凝固(导学案)物理新教材人教版八年级上册
2026-07-10
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精品
摘要:
该初中物理导学案聚焦“熔化和凝固”,引导学生认识物质三态及转化,掌握熔化凝固概念、晶体非晶体特点、熔点凝固点及吸放热规律。通过冰加热、水冷冻等实验导入,衔接物质状态知识,搭建由现象到规律的学习支架。
以探究实验为核心,设计海波与石蜡熔化对比实验,含器材选择、数据记录、图像绘制与分析,培养科学探究能力。通过比较晶体非晶体温度变化规律,渗透科学思维,结合糖画、打铁花等生活实例,强化物理与生活联系,习题注重应用与实验评估,提升科学态度与责任。
内容正文:
3.2 熔化和凝固(导学案)
【学习目标】
1. 能区别物质的固态、液态和气态三种状态。知道固态与液态之间可以相互转化,知道熔化、凝固过程中的吸热、放热现象。知道晶体熔化和凝固过程温度变化的特点及需要满足的条件,知道非晶体熔化和凝固的特点。知道晶体与非晶体、熔点和凝固点。
2. 在研究固体熔化时温度的变化规律的过程中,体会归纳推理的思维方法。经历认识晶体与非晶体的过程,体会比较与分类的方法。
3. 通过研究固体熔化时温度的变化规律,初步发展科学探究能力,体会用图像描述物理规律的方法。
4. 通过研究固体熔化时温度的变化规律的过程,养成严谨求实的科学态度;在分析生活实例的吸热、放热情况的过程中,感受物理与生活和社会的密切联系。
【学习重点】研究固体在熔化过程中温度随时间变化的规律。
【学习难点】通过对实验现象的观察,分析概括,总结出固体熔化时温度变化的规律,并用图像表示出来。
【自主预习】阅读教材第64页第2节《熔化和凝固》,并完成以下内容:
1. 态、 态和 态是物质常见的三种状态。随着 的变化,物质各种状态间的变化叫作 。
2.熔化与凝固
物质从 态变成 态的过程叫作熔化,熔化时要 热(吸/放)。物质从 态变成 态的过程叫凝固,凝固时要 热(吸/放)。
3. 熔点和凝固点
(1)有固定熔化温度的固体叫作 。晶体熔化时的温度叫作 ,晶体凝固时的温度叫作 。同种物质的凝固点和熔点 。
(2)没有固定熔化温度的固体叫作 。非晶体熔化过程中,随着吸热,温度不断地 ,没有固定的熔化温度。非晶体在凝固过程中,随着放热,温度持续 ,也没有一定的凝固温度。
【探究新知】
探究一、物态变化
1. 物质的三态
【思考】(1)自然界中的物质,通常以几种状态存在?请举例说明。
(2)物质的各种状态能否发生变化? 请举例说明。
【归纳】温度的概念
(1)自然界中的物质,通常以 态、 态、 态三种状态存在。例如各种金属块、冰块等处于固态;水、油处于液态;空气、水蒸气处于气态。
(2)物质的各种状态可以发生变化。例如,水结冰是液态变为固态。
2. 物态变化
【做一做】探究物质的三态变化
【实验器材】加热器、水壶、钢勺、水杯、冰等。
【实验步骤】
①将适量碎冰放入水壶中;
②用加热器给水壶加热,待水沸腾后,戴上手套,拿着长柄钢勺靠近壶嘴,钢勺底部放一水杯,如图所示,观察钢勺上及水杯中出现的现象;
③把水放入冰箱的冷冻室中,过1小时,观察水的变化。
【实验现象】在加热过程中,冰变成了水,水又变成了水蒸气,从壶嘴冒出的水蒸气遇到温度较低的钢勺又变成了水滴,将水放入冰箱的冷冻室中,水结成了冰。
【探究归纳】水有三种状态,分别是固态(冰)、液态(水)和气态(水蒸气),在一定条件下,水的这三种状态可以相互 。如图所示。
【师生归纳】
(2)物态变化:物质各种 间的变化叫作物态变化。
随着温度的变化,物质会在固、液、气三种状态之间变化。通常呈固态的铝、铜、铁等金属,在温度很高时也会变成液态、气态;通常呈气态的氧气、氮气、氢气等,在温度很低时也会变成液态、固态。
三种状态相互转变示意图
【例题1】水在自然界以不同形态存在。雨、露、雾、霜、雹、水蒸气等都是水的“化身”,属于固态的有________,液态的有_________ ;气态的有_____ ;液态物质的特征是: _____。
探究二、熔化和凝固
【思考】分析以下事例,看看它们的状态发生了怎样的转化?
①春天,冰雪消融。
②夏天,从冰箱中拿出的雪糕化了。
③加热沥青、石蜡时,沥青、石蜡会慢慢变软,最后变成液态。
④冬天,小河里的水结冰。
⑤把加热熔化后的石蜡倒入玩具模子,冷却后做出各种各样的玩具。
⑥铁水冷却后变成铁锅。
【分析】
①②③物质都是从固态变成了液态;④⑤⑥物质都是从液态变成了固态。
【探究归纳】物质能够从固态变成液态,也能够从液态变成固态。
【归纳】熔化和凝固的概念
①物质从固态变成液态的过程叫作熔化。②物质从液态变成固态的过程叫作凝固。
2. 研究固体熔化时温度的变化规律
【提出探究问题】
(1)海波在熔化过程中温度随加热时间变化的规律是什么?
(2)石蜡在熔化过程中温度随加热时间变化的规律是什么?
【设计实验】重点思考:
(1)实验中如何判断海波或石蜡是否开始熔化?如何判断海波或石蜡熔化结束?
(2)实验中应观察什么?记录什么?实验数据记录表格如何设计?
(3)如何让海波、石蜡均匀受热?
(4)如何判断水是否在加热海波、石蜡?
(5)实验的操作步骤是什么?
【交流讨论】重点提示:
(1)实验中用温度计测量烧杯中水的温度,通过水的温度、海波或石蜡的温度的高低来判断海波或石蜡是否吸热。
(2)同时进行两个实脸。当海波、石蜡中有一种物质的温度升高到40 ℃时便开始计时,每隔I min记录一次实验数据,同时观察并记录海波、石蜡的 。在海波、石蜡完全熔化以后再记录6~ 7次实验数据和实验现象。
【实验】观察教师做的演示实验,观察并记录实验数据和实验现象。
时间/min
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1
2
3
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5
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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
【分析与论证】
(1)画出温度—时间图像
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,得到海波和石蜡熔化时温度随时间变化的图像。
海波熔化时温度-时间变化图像 石蜡熔化时温度-时间变化图像
(2)分析熔化过程
①海波的熔化过程:固态海波吸收热量,温度逐渐上升,温度达到 ℃时开始熔化,熔化过程中温度 ;熔化后温度 。
②石蜡的熔化过程:固态石蜡吸收热量,温度逐渐上升,在此过程中,石蜡由硬变软变稀,最后熔化为液体。
(3)实验结论
①物质在熔化过程中都要 热量。(选填“吸收”或“放出”)
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 ;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 。(均选填“保持不变”或“逐渐升高”)
【评估】
(1)安装实验器材要按照自下而上的顺序进行。在组装仪器时,应根据酒精灯火焰的高度确定烧杯的高低,确保用外焰部分加热;再根据烧杯内水面的高低确定温度计悬挂的位置。
(2)水浴法。把盛海波的试管放入盛水烧杯中加热,可使物体均匀、缓慢受热。
(3)选用小颗粒固体的目的:可以使固体受热均匀,便于与温度计的玻璃泡充分接触。
(4)烧杯中的水要适量,原因是:①水太多会延长实验时间;②水太少不能使固体浸没,会造成固体受热不均匀。
(5)为了缩短实验时间,可采取的方法:用温水并适当减少水的质量。
3. 液体凝固时温度的变化规律
对液态海波停止加热后,温度逐渐降低,当温度降到48C时,液态海波开始凝固。在凝固过程中,海波的温度 (选填“保持不变”或“不断降低”)。直至凝固完毕,温度才会继续下降;如甲图所示。
石蜡的凝固过程则不同,停止加热后,石蜡由稀变稠,又变成固态,温度 (选填“保持不变”或“不断降低”)。由于凝固是熔化的逆过程,当物质从液态变成固态时,会向外界放出热量。如乙图所示。
【例题2】在“探究固体熔化时温度的变化规律”的实验中,实验装置如图甲所示,试管中装有适量的碎冰。
(1)观察装置和操作(如图甲所示),其中错误之处是 ;
(2)将装有碎冰的试管放入水中加热,而不是用酒精灯直接对试管加热,这样做的目的是 ,实验中让碎冰的温度较 (选填“快”或“慢”)地上升,可以便于及时记录各个时刻的温度;
(3)图乙是根据实验记录绘制的冰熔化时温度随时间变化的图像。由图像可知:BC段的物质处于
态,冰的熔化过程经历 分钟。
探究三、熔点和凝固点
【思考】
(1)观察海波和石蜡熔化时温度随时间变化的图像,分析它们有什么不同?
(2)什么是晶体?什么是非晶体?常见的晶体、非晶体有哪些?
【总结】
1. 晶体和非晶体
海波和石蜡两种固体熔化过程的主要区别是:海波在熔化时尽管被不断加热,温度却保持不变,有固定的熔化温度;石蜡在熔化时,只要不断地吸热,温度就不断地上升,没有固定的熔化温度。
(1)晶体:有固定的 温度的固体叫作晶体。例如 等。晶体熔化时温度的变化图像如图甲所示。
(2)非晶体:没有固定的熔化温度的固体叫作非晶体。例如 等。非晶体熔化时温度的变化图像如图乙所示。
2. 熔点和凝固点
(1)熔点
①晶体熔化时的温度叫作熔点。
②分析晶体的熔化图象:
AB段:物质处于 态,表示晶体吸热升温的过程。
BC段:物质处于 态,表示晶体熔化过程,吸收热量,温度不变。
CD段:物质处于 态,表示液体吸热升温过程。
晶体熔化图象 晶体凝固图象
(2)凝固点
①液体凝固形成晶体时也有固定的凝固温度,这个温度叫作 点。
②分析晶体的凝固图象:DE段:物质处于 态,物质放热降温的过程;EF段:物质处于 态,晶体溶液的凝固过程,放出热量,温度不变;FG段:物质处于 态,晶体放热降温过程。
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℃。
(3)一些晶体的熔点 (标准大气压)
【活动】阅读课本第67页《小资料—一些晶体的熔点》。知道:
①不同晶体熔点一般 (选填“相同”或“不同”),熔点是晶体的一种特性。
②冰的熔点是 ℃, 的熔点最高。
(4)非晶体熔化、凝固时温度的变化曲线
①非晶体熔化时的特点:非晶体熔化过程中,随着吸热,温度不断地上升,没有固定的熔化温度,逐渐变软、变粘、变稀、变成液态。
非晶体熔化图像 非晶体凝固图像
②非晶体凝固时的特点: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。
【例题3】几种物质的熔点(℃)如表中所示,则( )
水银
铜
钨
钢
铁
﹣39
1083
3410
1350
1535
A.铁块掉入钢水中一定能够熔化 B.水银温度计在-40℃的地方仍能使用
C.钨做灯丝,是因为它的熔点较高 D.用铜锅冶炼钢是可以的
【例题4】图示为小明根据实验数据作出的某物质加热熔化时温度随时间变化的图像。下列说法正确的是( )
A.该物质属于非晶体
B.该物质在第3min处于固液共存状态
C.该物质在熔化过程中,温度先升高后不变
D.该物质的熔点是48℃,熔化过程用时5min
探究四、熔化吸热 凝固放热
【思考】
(1)回忆海波熔化的实验数据和现象,想一想,实验中,海波在熔化过程中吸热了吗?请 说出你判断的依据。
(2)观察液体海波凝固时温度随时间变化的图像,液态海波在凝固过程中温度不变,是吸收热量还是放出热量?
(3)熔化吸热在生活中有哪些应用实例?凝固放热在生活中有哪些应用实例?
【分析总结】
1. 熔化吸热
晶体在熔化时虽然温度不变,但是必须对它继续加热,熔化过程才能完成,这表明晶体在熔化时 。非晶体在熔化过程中也 ,但是温度改变。(均选填“吸热”或“放热”)
2. 凝固放热
进行推理可得出:因为凝固是熔化的逆过程,熔化吸热,所以凝固 。例如,冰熔化成水的过程中要吸热,而水结冰(凝固)是熔化的逆过程,所以要放热。非晶体在凝固过程中也 ,但是温度改变。(均选填“吸热”或“放热”)
3. 熔化吸热与凝固放热的一些应用
(1)熔化吸热的应用
①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 热量,从而使饮料的温度下降的更多。
②夏天,在饭菜的上面放冰块可防止饭菜变馊,因为冰熔化 ,使冷空气下沉。
③鲜鱼保鲜,用0℃的冰比0℃的水效果好,因为冰熔化 。
(2)凝固放热的应用:
①北方在冬天时在菜窖里放几桶水,利用水结冰(凝固)时放出的 来使窖内温度不至于降太低,以免菜被冻坏。
②现在人们研制出一种聚乙烯材料,在15 ℃~40 ℃熔化或凝固,而熔化或凝固时,温度保持不变。把这种材料掺在水泥中制成储热地板或墙壁,天气热时(温度超过40 ℃)颗粒熔化吸热,天气冷时(温度低于15 ℃)又凝固放热成颗粒,能有效调节室内的温度。
【例题5】糖画是一种传统手工艺,被列为非物质文化遗产,制作过程主要有熬糖、绘制糖画和冷却定型三个步骤。 以勺为笔,用糖作墨,糖汁成画。如图所示,糖汁冷却成糖画的过程中涉及的物态变化及吸、放热说法中正确的是( )
A.熔化 放热 B.凝固 放热 C.熔化 吸热 D.凝固 吸热
【课堂总结】
【课堂练习】
1.国家级非物质文化遗产“打铁花”是流传在豫晋地区的民间传统烟火。“打铁花”是在高温下将生铁化成铁水,然后用力将铁水泼洒出去,铁水最后形成铁屑。在“打铁花”的过程中,下列分析正确的是( )
A.“打铁花”时,铁水温度一直上升
B.“将铁水泼洒出去”时,铁水在持续吸热
C.铁水最后形成铁屑是熔化现象
D.“打铁花”表演伴随着物质的熔化和凝固变化过程
2.图甲是萘的熔化图像,图乙是蜡的凝固图像。下列有关说法正确的是( )
A.萘在B点时为液态 B.萘是非晶体,蜡是晶体
C.萘的熔点为70℃ D.萘的熔化过程用了5min
3.2025年亚洲冬季运动会雪场采用了人工造雪,即利用高压空气将水变成雾状喷出,雾滴在低温环境下快速形成冰晶。该过程中发生的物态变化及对应的吸、放热情况是( )
A.凝固,会吸收热量 B.凝固,会放出热量
C.液化,会吸收热量 D.液化,会放出热量
4.2025年初,我国科学家在天宫空间站首次制出工业级铌合金,其熔点超过2400℃。在太空中利用激光精确加热悬浮的铌合金颗粒使其转变为液态,液态金属能凌空漂浮,避免了金属与容器接触可能产生的污染,使材料纯度得以提高,则下列说法正确的是( )
A.铌合金属于非晶体
B.在制备过程中铌合金颗粒变为液态是液化现象
C.铌合金可以制作航天发动机的零部件
D.液态金属凝固成铌合金的过程中不断吸收热量
5.冬天给结冰(积雪)道路撒盐,可以有效地防止事故发生,为了解其原因,小明用如图甲所示实验装置,探究盐冰(浓盐水冻成的冰块)熔化时温度的变化规律。
(1)实验中除了图甲所用器材外,还需用的测量器材是 ;
(2)将盐冰碾碎后放入烧杯,温度计插入碎冰中,某时刻温度计示数如图甲所示,读数为 ;
(3)根据实验记录数据,作出温度随时间变化图像,由图乙可知盐冰的熔点为 ;
(4)通过探究可知:为防止事故发生,冬天给结冰(积雪)道路撒盐可以使含盐的冰(雪)在 (选填“更高”或“更低”)的温度下熔化。
6.小明用如图甲的装置来“探究冰熔化前后的温度的变化规律”。
(1)安装实验器材时,小明应按照 的顺序进行;
(2)实验时,用“水浴法”给试管加热,而不用酒精灯直接给试管加热,目的是为了 ;
(3)根据实验数据画出了图乙中的温度﹣时间图像ABCD,由图像可以推知冰是 (选填“晶体”或“非晶体”),依据是冰在熔化时持续吸热且温度 ;
(4)第7min时,试管内物质处于 态;
(5)另一小组的同学在利用相同的器材进行实验时,观察到冰在熔化时温度计示数缓慢上升。产生这一现象的原因可能是_________。
A.温度计的玻璃泡碰到了试管壁
B.对试管内固体不断搅拌
C.烧杯中的水过多
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?
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3.2 熔化和凝固(导学案)
【学习目标】
1. 能区别物质的固态、液态和气态三种状态。知道固态与液态之间可以相互转化,知道熔化、凝固过程中的吸热、放热现象。知道晶体熔化和凝固过程温度变化的特点及需要满足的条件,知道非晶体熔化和凝固的特点。知道晶体与非晶体、熔点和凝固点。
2. 在研究固体熔化时温度的变化规律的过程中,体会归纳推理的思维方法。经历认识晶体与非晶体的过程,体会比较与分类的方法。
3. 通过研究固体熔化时温度的变化规律,初步发展科学探究能力,体会用图像描述物理规律的方法。
4. 通过研究固体熔化时温度的变化规律的过程,养成严谨求实的科学态度;在分析生活实例的吸热、放热情况的过程中,感受物理与生活和社会的密切联系。
【学习重点】研究固体在熔化过程中温度随时间变化的规律。
【学习难点】通过对实验现象的观察,分析概括,总结出固体熔化时温度变化的规律,并用图像表示出来。
【自主预习】阅读教材第64页第2节《熔化和凝固》,并完成以下内容:
1.固态、液态和气态是物质常见的三种状态。随着温度的变化,物质各种状态间的变化叫作物态变化。
2.熔化与凝固
物质从固态变成液态的过程叫作熔化,熔化时要吸热(吸/放)。物质从液态变成固态的过程叫凝固,凝固时要放热(吸/放)。
3. 熔点和凝固点
(1)有固定熔化温度的固体叫作晶体。晶体熔化时的温度叫作熔点,晶体凝固时的温度叫作凝固点。同种物质的凝固点和熔点相同。
(2)没有固定熔化温度的固体叫作非晶体。非晶体熔化过程中,随着吸热,温度不断地上升,没有固定的熔化温度。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。
【探究新知】
探究一、物态变化
1. 物质的三态
【思考】(1)自然界中的物质,通常以几种状态存在?请举例说明。
(2)物质的各种状态能否发生变化? 请举例说明。
【归纳】温度的概念
(1)自然界中的物质,通常以固态、液态、气态三种状态存在。例如各种金属块、冰块等处于固态;水、油处于液态;空气、水蒸气处于气态。
(2)物质的各种状态可以发生变化。例如,水结冰是液态变为固态。
2. 物态变化
【做一做】探究物质的三态变化
【实验器材】加热器、水壶、钢勺、水杯、冰等。
【实验步骤】
①将适量碎冰放入水壶中;
②用加热器给水壶加热,待水沸腾后,戴上手套,拿着长柄钢勺靠近壶嘴,钢勺底部放一水杯,如图所示,观察钢勺上及水杯中出现的现象;
③把水放入冰箱的冷冻室中,过1小时,观察水的变化。
【实验现象】在加热过程中,冰变成了水,水又变成了水蒸气,从壶嘴冒出的水蒸气遇到温度较低的钢勺又变成了水滴,将水放入冰箱的冷冻室中,水结成了冰。
【探究归纳】水有三种状态,分别是固态(冰)、液态(水)和气态(水蒸气),在一定条件下,水的这三种状态可以相互转化。如图所示。
【师生归纳】
(2)物态变化:物质各种状态间的变化叫作物态变化。
随着温度的变化,物质会在固、液、气三种状态之间变化。通常呈固态的铝、铜、铁等金属,在温度很高时也会变成液态、气态;通常呈气态的氧气、氮气、氢气等,在温度很低时也会变成液态、固态。
三种状态相互转变示意图
【例题1】水在自然界以不同形态存在。雨、露、雾、霜、雹、水蒸气等都是水的“化身”,属于固态的有________,液态的有_________ ;气态的有_____ ;液态物质的特征是: _____。
【答案】霜、雹;雨、露、雾;水蒸气;有一定的体积,但没有一定的形状。
【解析】根据物质三种状态的特征可知:
霜、雹有一定的体积和形状,属于固态;雨、露、雾有一定的体积,但没有一定的形状,属于液态;水蒸气没有一定的体积和形状,属于气态。
探究二、熔化和凝固
【思考】分析以下事例,看看它们的状态发生了怎样的转化?
①春天,冰雪消融。
②夏天,从冰箱中拿出的雪糕化了。
③加热沥青、石蜡时,沥青、石蜡会慢慢变软,最后变成液态。
④冬天,小河里的水结冰。
⑤把加热熔化后的石蜡倒入玩具模子,冷却后做出各种各样的玩具。
⑥铁水冷却后变成铁锅。
【分析】
①②③物质都是从固态变成了液态;④⑤⑥物质都是从液态变成了固态。
【探究归纳】物质能够从固态变成液态,也能够从液态变成固态。
【归纳】熔化和凝固的概念
①物质从固态变成液态的过程叫作熔化。②物质从液态变成固态的过程叫作凝固。
2. 研究固体熔化时温度的变化规律
【提出探究问题】
(1)海波在熔化过程中温度随加热时间变化的规律是什么?
(2)石蜡在熔化过程中温度随加热时间变化的规律是什么?
【设计实验】重点思考:
(1)实验中如何判断海波或石蜡是否开始熔化?如何判断海波或石蜡熔化结束?
(2)实验中应观察什么?记录什么?实验数据记录表格如何设计?
(3)如何让海波、石蜡均匀受热?
(4)如何判断水是否在加热海波、石蜡?
(5)实验的操作步骤是什么?
【交流讨论】重点提示:
(1)实验中用温度计测量烧杯中水的温度,通过水的温度、海波或石蜡的温度的高低来判断海波或石蜡是否吸热。
(2)同时进行两个实脸。当海波、石蜡中有一种物质的温度升高到40 ℃时便开始计时,每隔I min记录一次实验数据,同时观察并记录海波、石蜡的状态。在海波、石蜡完全熔化以后再记录6~ 7次实验数据和实验现象。
【实验】观察教师做的演示实验,观察并记录实验数据和实验现象。
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【分析与论证】
(1)画出温度—时间图像
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,得到海波和石蜡熔化时温度随时间变化的图像。
海波熔化时温度-时间变化图像 石蜡熔化时温度-时间变化图像
(2)分析熔化过程
①海波的熔化过程:固态海波吸收热量,温度逐渐上升,温度达到48℃时开始熔化,熔化过程中温度保持不变;熔化后温度继续升高。
②石蜡的熔化过程:固态石蜡吸收热量,温度逐渐上升,在此过程中,石蜡由硬变软变稀,最后熔化为液体。
(3)实验结论
①物质在熔化过程中都要吸收热量。(选填“吸收”或“放出”)
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。(均选填“保持不变”或“逐渐升高”)
【评估】
(1)安装实验器材要按照自下而上的顺序进行。在组装仪器时,应根据酒精灯火焰的高度确定烧杯的高低,确保用外焰部分加热;再根据烧杯内水面的高低确定温度计悬挂的位置。
(2)水浴法。把盛海波的试管放入盛水烧杯中加热,可使物体均匀、缓慢受热。
(3)选用小颗粒固体的目的:可以使固体受热均匀,便于与温度计的玻璃泡充分接触。
(4)烧杯中的水要适量,原因是:①水太多会延长实验时间;②水太少不能使固体浸没,会造成固体受热不均匀。
(5)为了缩短实验时间,可采取的方法:用温水并适当减少水的质量。
3. 液体凝固时温度的变化规律
对液态海波停止加热后,温度逐渐降低,当温度降到48C时,液态海波开始凝固。在凝固过程中,海波的温度保持不变(选填“保持不变”或“不断降低”)。直至凝固完毕,温度才会继续下降;如甲图所示。
石蜡的凝固过程则不同,停止加热后,石蜡由稀变稠,又变成固态,温度不断降低(选填“保持不变”或“不断降低”)。由于凝固是熔化的逆过程,当物质从液态变成固态时,会向外界放出热量。如乙图所示。
【例题2】在“探究固体熔化时温度的变化规律”的实验中,实验装置如图甲所示,试管中装有适量的碎冰。
(1)观察装置和操作(如图甲所示),其中错误之处是 ;
(2)将装有碎冰的试管放入水中加热,而不是用酒精灯直接对试管加热,这样做的目的是 ,实验中让碎冰的温度较 (选填“快”或“慢”)地上升,可以便于及时记录各个时刻的温度;
(3)图乙是根据实验记录绘制的冰熔化时温度随时间变化的图像。由图像可知:BC段的物质处于
态,冰的熔化过程经历 分钟。
【答案】温度计的玻璃泡碰到了试管底;使碎冰受热均匀;慢;固液共存;4
【详解】(1)实验中温度计的玻璃泡不能碰到试管底以及试管壁,否则测量结果不准确。
(2)将装有碎冰的试管放入水中加热,而不是用酒精灯直接对试管加热,这叫做水浴法加热,可以使碎冰受热均匀。为及时记录各个时刻的温度,实验中要让碎冰的温度较慢地上升。
(3)根据乙图可知,碎冰在第2分钟开始熔化,第6分钟熔化结束,所以BC段的物质处于固液共存态,冰的熔化过程经历了4分钟。
探究三、熔点和凝固点
【思考】
(1)观察海波和石蜡熔化时温度随时间变化的图像,分析它们有什么不同?
(2)什么是晶体?什么是非晶体?常见的晶体、非晶体有哪些?
【总结】
1. 晶体和非晶体
海波和石蜡两种固体熔化过程的主要区别是:海波在熔化时尽管被不断加热,温度却保持不变,有固定的熔化温度;石蜡在熔化时,只要不断地吸热,温度就不断地上升,没有固定的熔化温度。
(1)晶体:有固定的熔化温度的固体叫作晶体。例如冰、海波、食盐、石英、萘、各种金属等。晶体熔化时温度的变化图像如图甲所示。
(2)非晶体:没有固定的熔化温度的固体叫作非晶体。例如石蜡、松香、玻璃、沥青等。非晶体熔化时温度的变化图像如图乙所示。
2. 熔点和凝固点
(1)熔点
①晶体熔化时的温度叫作熔点。
②分析晶体的熔化图象:
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。
CD段:物质处于液态,表示液体吸热升温过程。
晶体熔化图象 晶体凝固图象
(2)凝固点
①液体凝固形成晶体时也有固定的凝固温度,这个温度叫作凝固点。
②分析晶体的凝固图象:DE段:物质处于液态,物质放热降温的过程;EF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;FG段:物质处于固态,晶体放热降温过程。
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℃。
(3)一些晶体的熔点 (标准大气压)
【活动】阅读课本第67页《小资料—一些晶体的熔点》。知道:
①不同晶体熔点一般不同(选填“相同”或“不同”),熔点是晶体的一种特性。
②冰的熔点是0℃,钨的熔点最高。
(4)非晶体熔化、凝固时温度的变化曲线
①非晶体熔化时的特点:非晶体熔化过程中,随着吸热,温度不断地上升,没有固定的熔化温度,逐渐变软、变粘、变稀、变成液态。
非晶体熔化图像 非晶体凝固图像
②非晶体凝固时的特点: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。
【例题3】几种物质的熔点(℃)如表中所示,则( C )
水银
铜
钨
钢
铁
﹣39
1083
3410
1350
1535
A.铁块掉入钢水中一定能够熔化 B.水银温度计在-40℃的地方仍能使用
C.钨做灯丝,是因为它的熔点较高 D.用铜锅冶炼钢是可以的
【详解】A.钢水的温度最高是1350℃,低于铁的熔点,当铁掉到钢水中,没有达到铁的熔点,不能熔化,故A不符合题意;
B.固态的水银的熔点是-39℃,-40℃低于-39℃,-40℃水银处于固态,不能根据液体热胀冷缩的性质测量物体,故B不符合题意;
C.钨的熔点高达3110℃,耐两千多摄氏度的高温,用钨制成的灯丝不易熔化,所以电灯泡的灯丝用钨丝制成,故C符合题意;
D.铜的熔点是1083℃,而钢的熔点是1350℃,高于铜的熔点,用铜锅冶炼钢,还没达到钢的熔点,铜就熔化了,故D不符合题意。故选C。
【例题4】图示为小明根据实验数据作出的某物质加热熔化时温度随时间变化的图像。下列说法正确的是( B )
A.该物质属于非晶体
B.该物质在第3min处于固液共存状态
C.该物质在熔化过程中,温度先升高后不变
D.该物质的熔点是48℃,熔化过程用时5min
【详解】A.由图像可知,该物体在熔化过程中有一段时间持续吸热但温度不变,符合晶体熔化时的特征,所以可知该物质属于晶体,故A错误;
B.因为该物质属于晶体,所以由图像可知在2-5min内,该物质持续吸热但温度不变,处于固液共存状态,故B正确;
C.由图像知,该物质是晶体,熔化过程中持续吸热但温度保持在熔点不变,故C错误;
D.由图像可知,该物质的熔点为48℃,第2min到第5min为熔化过程,时间为3min,故D错误。故选B。
探究四、熔化吸热 凝固放热
【思考】
(1)回忆海波熔化的实验数据和现象,想一想,实验中,海波在熔化过程中吸热了吗?请 说出你判断的依据。
(2)观察液体海波凝固时温度随时间变化的图像,液态海波在凝固过程中温度不变,是吸收热量还是放出热量?
(3)熔化吸热在生活中有哪些应用实例?凝固放热在生活中有哪些应用实例?
【分析总结】
1. 熔化吸热
晶体在熔化时虽然温度不变,但是必须对它继续加热,熔化过程才能完成,这表明晶体在熔化时吸热。非晶体在熔化过程中也吸热,但是温度改变。(均选填“吸热”或“放热”)
2. 凝固放热
进行推理可得出:因为凝固是熔化的逆过程,熔化吸热,所以凝固放热。例如,冰熔化成水的过程中要吸热,而水结冰(凝固)是熔化的逆过程,所以要放热。非晶体在凝固过程中也放热,但是温度改变。(均选填“吸热”或“放热”)
3. 熔化吸热与凝固放热的一些应用
(1)熔化吸热的应用
①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夏天,在饭菜的上面放冰块可防止饭菜变馊,因为冰熔化吸热,使冷空气下沉。
③鲜鱼保鲜,用0℃的冰比0℃的水效果好,因为冰熔化吸热。
(2)凝固放热的应用:
①北方在冬天时在菜窖里放几桶水,利用水结冰(凝固)时放出的热量来使窖内温度不至于降太低,以免菜被冻坏。
②现在人们研制出一种聚乙烯材料,在15 ℃~40 ℃熔化或凝固,而熔化或凝固时,温度保持不变。把这种材料掺在水泥中制成储热地板或墙壁,天气热时(温度超过40 ℃)颗粒熔化吸热,天气冷时(温度低于15 ℃)又凝固放热成颗粒,能有效调节室内的温度。
【例题5】糖画是一种传统手工艺,被列为非物质文化遗产,制作过程主要有熬糖、绘制糖画和冷却定型三个步骤。 以勺为笔,用糖作墨,糖汁成画。如图所示,糖汁冷却成糖画的过程中涉及的物态变化及吸、放热说法中正确的是( B )
A.熔化 放热 B.凝固 放热 C.熔化 吸热 D.凝固 吸热
【详解】糖汁冷却成糖画的过程中,由液态变为固态,属于凝固现象,凝固过程放热。故选B。
【课堂总结】
【课堂练习】
1.国家级非物质文化遗产“打铁花”是流传在豫晋地区的民间传统烟火。“打铁花”是在高温下将生铁化成铁水,然后用力将铁水泼洒出去,铁水最后形成铁屑。在“打铁花”的过程中,下列分析正确的是( )
A.“打铁花”时,铁水温度一直上升
B.“将铁水泼洒出去”时,铁水在持续吸热
C.铁水最后形成铁屑是熔化现象
D.“打铁花”表演伴随着物质的熔化和凝固变化过程
【答案】D
【详解】ABC.“打铁花”时,将铁水泼洒出去,铁水最后形成铁屑,由液态变成固态,是凝固现象,晶体凝固过程中,放出热量,温度不变,故ABC错误;
D.“打铁花”是在高温下将生铁熔化成铁水,然后用力将铁水泼洒出去,铁水最后凝固成铁屑,故“打铁花”表演伴随着物质的熔化和凝固变化过程,故D正确。
故选D。
2.图甲是萘的熔化图像,图乙是蜡的凝固图像。下列有关说法正确的是( )
A.萘在B点时为液态 B.萘是非晶体,蜡是晶体
C.萘的熔点为70℃ D.萘的熔化过程用了5min
【答案】D
【详解】A.图中萘在B点时刚开始熔化,为固态,故A错误;
B.甲图中BC段为萘的熔化过程,奈熔化时温度不变,是晶体;乙图,蜡凝固时温度不断降低,是非晶体,故B错误;
C.由图可知,萘熔化时温度保持80℃不变,萘的熔点为80°C,故C错误;
D.萘的熔化从5min开始,10min结束,熔化过程用了10 min-5min=5min,故D正确。
故选D。
3.2025年亚洲冬季运动会雪场采用了人工造雪,即利用高压空气将水变成雾状喷出,雾滴在低温环境下快速形成冰晶。该过程中发生的物态变化及对应的吸、放热情况是( )
A.凝固,会吸收热量 B.凝固,会放出热量
C.液化,会吸收热量 D.液化,会放出热量
【答案】B
【详解】由题意知,雾滴在低温环境下快速形成冰晶,雾滴是液态的小水珠,冰晶是固态的小冰晶,因此该过程中的物态变化是凝固,凝固过程中会放出热量。故选B。
4.2025年初,我国科学家在天宫空间站首次制出工业级铌合金,其熔点超过2400℃。在太空中利用激光精确加热悬浮的铌合金颗粒使其转变为液态,液态金属能凌空漂浮,避免了金属与容器接触可能产生的污染,使材料纯度得以提高,则下列说法正确的是( )
A.铌合金属于非晶体
B.在制备过程中铌合金颗粒变为液态是液化现象
C.铌合金可以制作航天发动机的零部件
D.液态金属凝固成铌合金的过程中不断吸收热量
【答案】C
【详解】A.铌合金属于晶体,因为其有固定的熔点,故A错误;
B.熔化是物质由固态变为液态的过程,在制备过程中铌合金颗粒变为液态是熔化现象,故B错误;
C.铌合金熔点高,耐高温,适合制作航天发动机的零部件,故C正确;
D.凝固是物质由液态变为固态的过程,液态金属凝固成铌合金的过程中不断放出热量,故D错误。
5.冬天给结冰(积雪)道路撒盐,可以有效地防止事故发生,为了解其原因,小明用如图甲所示实验装置,探究盐冰(浓盐水冻成的冰块)熔化时温度的变化规律。
(1)实验中除了图甲所用器材外,还需用的测量器材是 ;
(2)将盐冰碾碎后放入烧杯,温度计插入碎冰中,某时刻温度计示数如图甲所示,读数为 ;
(3)根据实验记录数据,作出温度随时间变化图像,由图乙可知盐冰的熔点为 ;
(4)通过探究可知:为防止事故发生,冬天给结冰(积雪)道路撒盐可以使含盐的冰(雪)在 (选填“更高”或“更低”)的温度下熔化。
【答案】(1)秒表;(2)-4;(3)-2;(4)更低
【详解】(1)在实验中,需要记录温度和时间,所以除需要温度计外,还需要停表。
(2)由图甲知,温度计的分度值是1∘C,且液柱在零刻度线下方,因此该温度计的示数是-4∘C。
(3)从图乙可知,盐冰在熔化过程中温度保持-2∘C不变,所以熔点是-2∘C。
(4)冬天给道路撒盐可有效地防止事故发生的原因是,撒盐可以撒盐后会降低水的凝固点,使冰雪在更低温度下熔化。
6.小明用如图甲的装置来“探究冰熔化前后的温度的变化规律”。
(1)安装实验器材时,小明应按照 的顺序进行;
(2)实验时,用“水浴法”给试管加热,而不用酒精灯直接给试管加热,目的是为了 ;
(3)根据实验数据画出了图乙中的温度﹣时间图像ABCD,由图像可以推知冰是 (选填“晶体”或“非晶体”),依据是冰在熔化时持续吸热且温度 ;
(4)第7min时,试管内物质处于 态;
(5)另一小组的同学在利用相同的器材进行实验时,观察到冰在熔化时温度计示数缓慢上升。产生这一现象的原因可能是_________。
A.温度计的玻璃泡碰到了试管壁
B.对试管内固体不断搅拌
C.烧杯中的水过多
【答案】(1)自下而上;(2)使物质受热均匀;(3)晶体;不变;(4)液;(5)A
【详解】(1)安装实验器材时,为保证用酒精灯的外焰加热,并且温度计的玻璃泡要正确放置,应按照自下而上的顺序进行。因为先安装好酒精灯,可以根据酒精灯外焰的高度确定铁圈的位置,再安装温度计。
(2)实验时用 “水浴法” 给试管加热,而不用酒精灯直接给试管加热,目的是为了使冰受热均匀。因为直接加热可能会导致试管受热不均,冰熔化的情况不准确,而水浴法可以让冰在各个部位都能较为均匀地吸收热量。
(3)由图乙中的温度 - 时间图像可知,冰在熔化时持续吸热且温度保持不变,晶体在熔化过程中具有这样的特点,所以冰是晶体。
(4)由图像可知,BC段是冰的熔化过程,从第2min 开始到第6min 结束,第7min 时已经过了熔化过程,所以试管内物质处于液态。
(5)A.温度计的玻璃泡碰到了试管壁,试管壁的温度与冰的温度不同,可能导致温度计示数缓慢上升,故A符合题意;
B.对试管内固体不断搅拌,会使冰受热更均匀,不会导致温度计示数缓慢上升,故B不符合题意;
C.烧杯中的水过多,只会影响加热时间,不会影响冰熔化时温度计的示数变化,故C不符合题意。
故选A。
【课后反思】
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