3.2 熔化和凝固（教学课件）物理新教材人教版八年级上册

物理八年级上册 •人教版 第三章 物态变化 第2节 熔化和凝固 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 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。 02 科学思维 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。 03 科学探究 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。 04 科学态度与责任 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。 教学重难点 教学难点 教学重点 研究固体在熔化过程中温度随时间变化的规律。 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。 课堂引入 工业生产中常将钢水铸造成有一定形状的工件。 思考：钢水在变成工件的过程中，它的状态发生了怎样的变化?在状态变化的过程中，钢水吸热还是放热? 浇铸工件 知识点1 物态变化 知识点1：物态变化 1. 物质的三态 自然界中的物质，通常以固态、液态、气态三种形式存在。 固态：常温下的各种金属块、 冰块、食盐、玻璃等。 液态：常温下的水、 雾、露各种油等。 气态：水蒸气、常温下的各种 气体，如氧气、二氧化氮等。 知识点1：物态变化 【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1h，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。 2. 物态变化 （1）探究物质的三态变化 知识点1：物态变化 【探究归纳】 水有三种状态，分别是固态、液态和气态，在一定条件下，水的这三种状态可以相互转化。如图所示。 冰 水 水蒸汽 水 加热 加热 遇冷 遇冷 知识点1：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。 （2）物态变化：物质各种状态间的变化叫作物态变化。 三种状态相互转变 知识点1：物态变化 视频讲解—《认识物质的三态》 知识点1：物态变化 【例题1】水在自然界以不同形态存在。雨、露、雾、霜、雹、水蒸气都是水的“化身”，属于固态的有________，液态的有_________ ；气态的有_____ ；液态物质的特征是： _____。 霜、雹 雨、露、雾 水蒸气 【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。 有一定的体积，但没有一定的形状 知识点2 熔化和凝固 知识点2：熔化和凝固 1. 熔化和凝固 （1）探究固态和液态之间的转化 现象 物态变化 春天，冰雪消融 夏天，从冰箱中拿出的雪糕化了 加热沥青，会慢慢变软，变成液态 冬天，小河里的水结冰 火山喷发的熔融岩浆在形成玄武岩 铁水冷却后变成铁锅 固态 液态 固态 液态 固态 液态 液态 固态 液态 固态 液态 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。 知识点2：熔化和凝固 （2）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。 熔 化 凝 固 固态 液态 冰 水 知识点2：熔化和凝固 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? 想一想：其他物质熔化时的温度是否也不变? 【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。 2.研究固体熔化时温度的变化规律 知识点2：熔化和凝固 【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 ┈ 知识点2：熔化和凝固 【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 知识点2：熔化和凝固 （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 知识点2：熔化和凝固 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 知识点2：熔化和凝固 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 知识点2：熔化和凝固 【评估】 （1）实验器材的安装：安装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）烧杯中的水要适量的原因是：水太多会延长实验时间；水太少不能使固体浸没，会造成固体受热不均匀。 （5）缩短实验时间的方法：用温水并适当减少水的质量。 知识点2：熔化和凝固 ●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。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。如图所示。 ●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，直至凝固完毕，温度才会继续下降；如图所示。 海波凝固图像 3. 液体凝固时温度的变化规律 石蜡凝固图像 知识点2：熔化和凝固 演示实验—《研究固体熔化时温度的变化规律》 知识点2：熔化和凝固 （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。 【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； 温度计的玻璃泡碰到了试管底 慢 使碎冰受热均匀 4 固液共存态 知识点2：熔化和凝固 【解析】 （1）实验中要求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。 知识点3 熔点和凝固点 知识点3：熔点和凝固点 1.晶体和非晶体 （1）晶体 ①晶体：有固定的熔化温度的固体叫作晶体。晶体在熔化时尽管被不断加热，温度却保持不变。 ②常见的一些晶体：冰、海波、食盐、石英、萘、各种金属等。 ③晶体熔化时的温度变化曲线： 根据固态物质熔化的特点不同，可把固体分为晶体和非晶体。 冰 水晶 食盐 知识点3：熔点和凝固点 （2）非晶体 ①非晶体：没有固定的熔化温度的固体叫作非晶体。非晶体在熔化时，只要不断地吸热，温度就不断地上升，没有固定的熔化温度。 ②常见的一些非晶体：如玻璃、松香、橡胶、沥青等。 ③非晶体熔化时温度的变化曲线： 沥青 橡胶 松香 玻璃 知识点3：熔点和凝固点 （1）熔点 ①晶体熔化时的温度叫作熔点。 ②晶体的熔化图象。 熔点 固态 固液 共存态 液态 图像段 物质状态 特点 AB BC CD 固态 吸热升温 固、液共存态 熔化过程，吸热，温度不变 液态 吸热升温 2. 熔点和凝固点 知识点3：熔点和凝固点 （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晶体的凝固图象： 凝固点 液态 固液共存 固态 图像段 物质状态 特点 DE EF FG 液态 放热降温 凝固过程，放热，温度不变 放热降温 固、液共存态 固态 知识点3：熔点和凝固点 （3）同种物质的凝固点和熔点相同 BC段是冰熔化过程，熔点是0℃ EF是水凝固过程，凝固点是0℃ 例如：在1标准大气压下，水的凝固点是0℃，冰的熔点也是0℃。 知识点3：熔点和凝固点 一些晶体的熔点 （标准大气压） 晶体 熔点/℃ 晶体 熔点/℃ 钨 3 410 海波 48 铁 1 538 冰 0 铜 1 083 固态水银 -39 金 1 064 固态酒精 －117 铅 328 固态氮 －210 锡 232 固态氧 －218 固态碘 114 固态氢 －259 萘 80.5 固态氦 －272 小资料 知识点3：熔点和凝固点 （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 熔化曲线 非晶体 凝固曲线 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。 知识点3：熔点和凝固点 视频讲解—《凝固与凝固点》 知识点3：熔点和凝固点 视频讲解—《熔化和凝固的条件》 知识点3：熔点和凝固点 【例题3】几种物质的熔点（℃）如表中所示，则（　　） 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　　 C 水银 铜 钨 钢 铁 ﹣39 1083 3410 1350 1535 知识点3：熔点和凝固点 【解析】 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3410℃，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。 知识点3：熔点和凝固点 【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 知识点3：熔点和凝固点 【解析】 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．由图像可知，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。 知识点4 熔化吸热 凝固放热 知识点4：熔化吸热 凝固放热 1. 熔化吸热 凝固放热 （1）熔化吸热 晶体熔化的条件：一是温度达到熔点；二是继续吸收热量。 晶体熔化时虽然温度不变，但是必须加热，若停止加热，熔化也会停止，所以熔化过程要吸热。 非晶体在熔化时也要吸收热量。 （2）凝固放热 晶体熔液凝固的条件：一是温度达到凝固点；二是继续放出热量。 凝固是熔化的逆过程，液体在凝固成晶体时放热，但是温度不变。 非晶体在凝固过程中也放热，但是温度改变。 知识点4：熔化吸热 凝固放热 （1）饮料加冰块：夏天我们喝冰凉的饮料，往往会在饮料中加一些冰块，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）下雪不冷化雪冷：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。化雪是熔化吸热过程，从周围的空气吸热，导致空气温度降低，人们感到寒冷。 2.熔化吸热的应用 知识点4：熔化吸热 凝固放热 （1）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。 （2）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。 3. 凝固放热的应用 课堂小结 课堂小结 物质会在固、液、气三种状态之间变化，叫作物态变化. ①熔化：物质从固态变成液态的过程叫作熔化. ②晶体与非晶体：有固定熔化温度的固体叫作晶体. 没有固定熔化温度的固体叫作非晶体. ③熔点：晶体熔化时的温度叫作熔点. ④熔化规律：晶体熔化过程不断吸热，温度保持不变； 非晶体熔化过程中不断吸热，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作凝固. ②凝固点：液体凝固形成晶体时的温度，叫作凝固点. 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 物态变化 课堂小结 课堂练习 课堂练习 【解析】 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，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。 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 D 课堂练习 【解析】 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5min，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 D 课堂练习 【解析】 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。 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 B 课堂练习 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 C 【解析】 A．铌合金属于晶体，因为其有固定的熔点，故A错误； B．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．液态金属凝固成铌合金的过程中不断放出热量，故D错误。故选C。 课堂练习 （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。 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______； 更低 秒表 -4∘C -2∘C 课堂练习 【解析】 （1）由于在实验中，需要记录温度和时间，所以除了需要温度计外，还需要停表。 （2）由图甲可知，温度计的最小刻度值是1℃ ，且液柱在零刻度线下方，因此该温度计的示数是−4℃ 。 （3）从图乙可知，盐冰在熔化过程中温度保持−2℃不变，所以熔点是−2℃ 。 （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。 课堂练习 （5）小敏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 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，由图像知冰是______ （选填“晶体”或“非晶体”），依据是冰在熔化时吸热且温度 ________ ； （4）第7min时，试管内物质处于_____态； 自下而上 A 使物质受热均匀 晶体 不变 液 课堂练习 【解析】 （1）安装实验器材时，为了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，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。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf59.27.100 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