3.4 升华和凝华（教学设计）物理新教材人教版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦升华和凝华核心知识，通过雾凇现象提问导入，衔接已学的熔化、凝固、汽化、液化四种物态变化，引导学生猜想固态与气态直接转化条件，搭建知识学习支架。 资料以实验探究为特色，设计碘的升华凝华、易拉罐霜形成等学生实验，结合《碘的升华和凝华》《自然界中的水循环》等视频辅助，体现科学探究与科学思维。通过樟脑球变小、湿衣服结冰变干等生活实例，帮助学生建立物态变化物理观念，融入水循环与节约用水内容培养科学态度与责任，助力学生提升探究能力，为教师提供丰富教学资源。

第4节 升华和凝华（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 第4节 升华和凝华 教学 目标 物理观念 知道物质在固态与气态之间可以直接转化，知道升华和凝华，知道升华吸热、凝华放热，能说明自然界中的水循环现象。 科学思维 通过实验观察及分析升华和凝华现象的过程，体会依据证据和逻辑提出质疑、进行科学推理与论证的科学思维方法。 科学探究 结合实验研究固态与气态之间能否直接转化，经历基于证据分析得出结论并作出解释的过程。 科学态度 与责任 说明生活和自然界中常见的升华和凝华现象，增加物理源于生活、服务生活的感受和体验。经历说明水循环现象的过程，有关心环境和节约用水的意识。 教材 分析 课程标准要求学生知道物质的固态与气态之间是可以相互转化的，能够运用水的固态、液态、气态的变化过程解释自然界中的水循环现象，知道水资源危机并具有节约用水的意识。 根据课程标准的要求，教材设置了升华和凝华、水循环等内容。从认识思路上看，升华和凝华部分是前面学习过的熔化和凝固、汽化和液化的延续。从物理观念来看，本节内容是形成物质的固态、液态、气态之间可以相互转化的物质观的知识载体。本节内容与学生的生活实际及社会生产密切相关，是让学生感悟物理学是与生活、社会、科技有紧密联系的自然科学的良好载体。 本节的重点是建立升华和凝华的概念，引导学生通过观察、实验认识到固态与气态之间能够直接转化。 学情分析 八年级学生已经系统学习了熔化、凝固、汽化、液化四种物态变化，掌握了固态与液态、液态与气态之间的转化规律，具备了基本的物态变化分析思路，能初步判断生活中常见的相变现象，有一定的观察和推理基础。 但学生受生活经验和思维定式限制，普遍默认固态和气态之间的转化必须经过液态过渡，对“直接转化”的升华、凝华现象缺乏切身感知，容易把这类现象和汽化、液化混淆。同时他们对碘蒸气、干冰这类不常见的物质状态变化缺少直观体验，很难自主理解“无液态过渡”的相变本质。 这个阶段的学生对趣味实验、生活中的新奇物理现象有强烈的好奇心，愿意动手参与探究，但抽象逻辑思维还在发展中，需要依托直观的实验现象、熟悉的生活实例，才能逐步建立起升华和凝华的正确概念，准确区分六种物态变化的差异。 教学重点 建立升华和凝华的概念。 教学难点 综合运用物态变化知识分析物态变化现象产生的原因。 教学 器材 铁架台、烧瓶、酒精灯、细线、碘、碘锤、热水、凉水、火柴。 课件。包含视频资料：①演示实验—《碘的升华和凝华》；②视频欣赏—《霜、雾凇、雪、冰花的形成》；③视频欣赏—《自然界中的水循环》；④视频总结—《保护水资源宣传视频》；⑤课堂总结—《升华和凝华》。 教学过程 导入新课 【提问】雾凇与桂林山水、长江三峡、云南石林并称为中国四大奇观。雾凇是严冬时节经常出现在东北地区的自然现象，它既不是冰也不是雪，它是怎样形成的呢？ 学习新课 一、升华和凝华 【学生活动】回顾学过的四种物态变化过程发生的条件，猜想固态物质直接变成气态物质、气态物质直接变成固态物质的条件。 1. 升华和凝华 （1）学生实验——观察碘的升华和凝华 【教师布置任务】 选取实验桌上的器材，想办法让碘从固态变成气态，从气态变成固态，观察并记录碘状态的变化情况，以及碘状态变化时吸热、放热的情况。（实验桌上有碘锤、 热水、冷水、酒精灯、火柴等器材。） 【学生活动】分组实验：选择实验器材，进行实验，观察并记录实验现象。 实验一：如图所示，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?然后向容器浇凉水，容器中又有什么变化? 碘在物态发生变化的过程中是否出现过液态？ 实验二：在易拉罐中装入2/3的碎冰与1/3的食盐，用筷子搅拌大约半分钟，观察易拉罐外壁上出现的现象。 实验现象： 由实验一可以看到，固态的碘受热后，容器内充满了紫色的碘蒸气；碘蒸气遇冷后变成了固态的碘。碘在物态发生变化的过程中没有出现过液态。 由实验二可以看到，易拉罐的下部和底部，出现“白霜”。 【分析归纳】 由实验一可知：碘可以由固态直接变成气态，也可以由气态直接变成固态。 由实验二可知：易拉罐的下部和底部出现的“白霜”，是空气中的水蒸气遇冷直接变为的白色小冰晶（固态）。 （2）升华与凝华的概念 物质从固态直接变成气态的过程叫作升华；从气态直接变成固态的过程叫作凝华。 注意：升华与凝华过程都没有液态物质的出现。 2. 升华和凝华现象 （1）升华现象 【学生活动】分析以下升华现象。 ①橱柜里的樟脑球过一段时间后变小了，最后不见了。 ②冬天，挂在外面的湿衣服上结的冰没有熔化，过段时间衣服也晾干了。 （2）凝华现象 【学生活动】分析以下凝华现象：霜、“雾凇”、冰花与雪的形成过程。 【师生分析】 ①霜的形成：霜是指贴近地面的空气受地面辐射冷却的影响而降温到霜点以下，在地面或物体上凝华而成的白色冰晶。通常出现在秋季至春季时间段。 ②“雾凇”的形成：雾凇，俗称冰花、树挂等，是低温时空气中水汽直接凝华，或过冷雾滴直接冻结在物体上的乳白色冰晶沉积物，是非常难得的自然奇观，表现为白色不透明的粒状结构沉积物。 ③冰花的形成：冰花是指空气中水蒸气遇冷凝华成的小冰晶。水蒸气在平滑表面凝结成冰片，似无数花朵镶嵌而成，故称冰花。 ④雪的形成：是大气中的水蒸汽直接凝华或水滴直接凝固而成。也可说是云中的温度过低，小水滴结成冰晶，落到地面仍然是雪花时，就是下雪了。 3. 升华吸热 凝华放热 【学生活动】 （1）回忆上面做的实验，想一想，碘在升华的过程中是吸热还是放热？碘在凝华的过程中是吸热还是放热？ （2）列举一些生活中升华吸热、凝华放热的现象。 【分析归纳】 碘在升华的过程中需要用热水加热，表明升华是需要吸热。碘凝华是升华的逆过程，所以要放出热量。即：升华吸热，凝华放热。 （1）升华吸热的现象 干冰是在一个大气压下，以-78.5℃存在的固体二氧化碳（CO2），在常温下可以直接变成二氧化碳气体。由于“干冰”会直接升华为温度很低的、干燥的二氧化碳气体，因此它的冷藏效果好（利用干冰可以产生-78℃的低温），有利于食物的贮存。 （2）凝华放热的现象 “下雪不冷化雪冷”是一句常见俗语。下雪时，空气中的水蒸气不断凝华为雪花并释放热量，使周围气温下降较慢，因此体感不冷；而雪后熔化时吸热，导致气温明显降低。 窗户上的冰花‌：冬天室内温暖潮湿，水蒸气遇到冰冷的玻璃窗时，在内侧凝华成美丽的冰花。这也是凝华放热现象的体现。 【例题1】如图，封闭的玻璃容器中装有少量的碘颗粒，向容器浇热水，看到容器内充满了紫色的碘蒸气，此过程中碘发生的物态变化是 。若要碘蒸气快速变回固态碘，可采取的方法是 。 【答案】 升华 放入冷水中 【详解】封闭的玻璃容器中装有少量的碘颗粒，向容器浇热水，看到容器内充满了紫色的碘蒸气，说明碘从固态直接变为了气态，此过程中碘发生的物态变化是升华。 若要碘蒸气快速变回固态碘，此过程中发生的物态变化是凝华，凝华放热，所以可以将碘放入冷水中。 【例题2】如图所示，常温下，小明取一个不漏水的空易拉罐，将干冰（固态二氧化碳，熔点：-78.5℃，沸点：-57℃）放入易拉罐中，过一会儿干冰变少了，这是干冰发生了 （填物态变化名称），此过程 （选填“吸收”或“效出”）热量；易拉罐的底部有白霜生成，白霜是 形成的。 【答案】 升华 吸收 凝华 【详解】干冰变少了，物质状态由固态变为气态，物态变化为升华，该过程中需要吸收热量。白霜是固态的小冰晶，由水蒸气遇冷凝华形成的。 【例题3】五岳独秀看雾凇，雪域衡山共祈福。南岳衡山素有“神州之南最佳赏雪处”之称，独特的地理环境造就了它奇特的“南国雾凇”，如图所示。下列现象中与“雾凇”形成的物态变化相同的是（　　） A． 云开雾散 B． 流水成冰C． 霜降枝头 D． 气结成露 【答案】C 【详解】雾凇是空气中水蒸气遇冷凝华形成的。 A．云开雾散是液态小水滴汽化成了水蒸气，故A不符合题意； B．流水成冰是液态的水凝固成了固态的冰，故B不符合题意； C．霜是空气中水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶，故C符合题意； D．露是空气中水蒸气遇冷液化形成的，故D不符合题意。 故选C。 学习新课 二、水循环 1. 水的三态与转化 【学生活动】想想议议： 水的三种状态分别是冰、水和水蒸气。给图填字，说明它们三者之间转化过程的名称以及吸热、放热的关系。 2. 水循环与水的三态变化 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。水循环造就了雪山和湖泊。 【学生活动】阅读教材第78~79页，思考： ①地面上的水是如何升到天空中去的？天空中的水蒸气去哪儿了？ ②云与雨是怎么形成的？冰雹是怎么形成的？雪花是怎么形成的？ 【分析归纳】 （1）云与雨的形成：阳光照在海面上，海水吸热蒸发成为水蒸气，上升到空中；当水蒸气上升到高空以后，与冷空气接触，水蒸气便液化成为小水滴，大量的小水滴悬浮在高空中，就形成了云；小水滴相互聚集，就会凝结成大水滴下降成为雨。 （2）冰雹的形成：如果在高空遇到更加更加寒冷的气流，小水滴就会凝固成小冰珠，最后有可能形成冰雹降落到地面。 （3）雪花的形成：冬天，水蒸气在寒冷的高空急剧降温，从而凝华成微小的冰晶，这些冰晶聚集起来就变成雪花飘落大地。 这些天空的降水落到地面，一部分直接变为小溪，另一部分渗入地下，涌出地表后变成股股清泉，许多小溪汇合，形成江河，又注入大海。 【例题4】如图所示如图所示，是整个地球“水循环”过程的示意图。 （1）过程①中发生的物态变化是（    ） A．液化 B．汽化 C．熔化 D．凝固 （2）过程②中水蒸气液化或凝华形成云的过程需要（    ） A．吸热 B．放热 【答案】（1）B；（2）B 【详解】（1）由图示可知，过程①是液态的水蒸发变成水蒸气，这一物态变化是汽化现象，在这一过程中要吸收热量。故选B。 （2）过程②属于气态的水蒸气遇冷液化成小液滴或凝华成小冰粒而形成降水；液化和凝华都会向外放热，所以此过程要放热。故选B。 学习新课 三、水资源 【学生活动】阅读教材第79页《水资源》。思考下列问题并回答。 水能为人类做些什么？水资源是取之不尽的吗？破坏水资源会给人类带来哪些危害？我们应该怎么办？ 【师生总结】 1. 地球上的水资源 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仅占约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%。水资源与人类的关系非常密切，是维持人类生活的源泉。 2. 水资源危机 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。除了日常的生活用水以外，工业生产也必须用水。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。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，这已经敲响了人类生存的警钟。 3. 节约用水 水资源缺乏是当今世界的一大危机，我们应合理地节约用水。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。 【例题5】龙江是福清市的母亲河，我市提出“护河爱水、清洁家园”的倡议，为了防治水体污染，以下措施不可行的是（　　） A．生活污水经净化后再排放 B．全面禁止使用农药化肥 C．工业废水经处理达标后再排放 D．禁止在江河边倾倒垃圾 【答案】B 【详解】ACD．生活污水、工业废水和垃圾直接排放倾倒会严重污染水源，所以为了防治水体污染，生活污水要经净化后再排放，工业废水要经处理达标后再排放，同时要禁止在江河边倾倒垃圾，故ACD不符合题意； B．农药化肥是庄稼健康生长必须的，所以不能全面禁止使用农药化肥，故B符合题意。 故选B。 巩固练习 1．从冰箱冷冻室取出的杨梅，一会儿表面就出现了一层白霜，如图所示，这一过程中的物态变化是（　　） A．液化 B．凝固 C．升华 D．凝华 【答案】D 【详解】从冰箱冷冻室取出的杨梅温度比较低，空气中的水蒸气遇到温度低的杨梅直接变为固态小冰晶，该过程的物态变化为凝华，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。 2．如图所示是某餐厅制作的特色水果，在盛装它的器皿的底部加入干冰（固态二氧化碳），其周围会形成白雾，营造云雾缭绕的景象。关于白雾的形成，下列说法正确的是（　　） A．白雾是干冰升华形成的二氧化碳气体 B．白雾是空气中的水蒸气液化形成的小水珠 C．干冰升华放热，使周围环境温度升高形成白雾 D．水蒸气液化吸热，使周围环境温度降低形成白雾 【答案】B 【详解】A．白雾不是干冰升华形成的二氧化碳气体，因为二氧化碳气体是无色透明的，无法形成可见的白雾，故A错误； B．白雾是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水珠，因为干冰升华吸热使周围温度降低，导致水蒸气液化，故B正确； C．干冰升华是吸热过程，会使周围环境温度降低而不是升高，故C错误； D．水蒸气液化是放热过程，不是吸热过程，故D错误。 故选B。 3．如图所示，将干冰放入瓶内底部，在瓶嘴处套一个气球，过一段时间会观察到气球鼓起，瓶子的底部出现白霜，中间部位出现水珠，针对以上现象下列说法正确的是（　　） A．空气中水蒸气遇冷凝华形成白霜 B．干冰汽化成二氧化碳气体使气球鼓起 C．瓶底霜的形成是吸热过程 D．中部水珠的形成是吸热过程 【答案】A 【详解】A．干冰升华吸热，使瓶子底部温度降低，空气中的水蒸气遇冷凝华形成白霜，故A正确。 B．干冰是固态二氧化碳，直接变成气态二氧化碳，这个过程是升华，而不是汽化，故B错误。 C．霜是水蒸气凝华形成的，凝华过程是放热过程，故C错误。 D．中部水珠是空气中的水蒸气遇冷液化形成的，液化过程是放热过程，故D错误。 故选A。 4．如图所示，密封的锤形玻璃泡内装有少量碘颗粒，碘的熔点约为114℃。打开电吹风热风挡对玻璃泡加热，温度约为60℃，一段时间后，观察到玻璃泡内弥漫着紫红色的碘蒸气，停止加热，冷却后玻璃泡内又出现碘颗粒。关于这个过程，下列说法中正确的是（　　） A．加热时，碘颗粒熔化 B．冷却时，碘蒸气凝固 C．加热时，碘颗粒升华 D．冷却时，碘蒸气液化 【答案】C 【详解】已知碘的熔点约为114℃。用电吹风热风挡对玻璃泡加热，温度约为60℃，低于碘的熔点，碘没有发生熔化，观察到玻璃泡内弥漫着紫红色的碘蒸气，说明固态的碘颗粒升华成碘蒸气；停止加热，冷却后玻璃泡内又出现碘颗粒，说明碘蒸气遇冷凝华成颗粒，故ABD错误，C正确。故选C。 5．地球上，水的三种状态在不断地相互转化。如图所示为地球上的水循环示意图，下列描述中正确的是（　　） A．海洋、陆地上的水蒸发变成水蒸气 B．水蒸气在高空遇冷吸收热量形成雨、雪，落回海洋、陆地 C．地球上的淡水资源丰富，取之不尽 D．人类活动会消耗水资源，但不会造成水污染 【答案】A 【详解】A．根据示意图可知，海洋、陆地上的水蒸发变成水蒸气，故A正确； B．由题意知，水蒸气在高空遇冷放出热量形成雨、雪，落回海洋、陆地，故B错误； C．地球上的淡水资源是有限的，故C错误； D．人类活动会消耗水资源，同时会造成水污染，故D错误。故选A。 6．2025年的冬天最火的莫过于哈尔滨了，它吸引了众多游客前去尝试“泼水成冰”的游戏。如图所示，“泼水成冰”需要滚烫的开水在零下30℃以下的极寒环境中才能成功。用滚烫的开水而不用冷水是因为开水能在短时间内提供大量的水蒸气________成小冰晶，同时热水相比于冷水更易甩成小水滴，这些小水滴遇冷会________成冰。 【答案】凝华 凝固 【详解】水沸腾是剧烈的汽化现象，开水能在短时间内汽化成水蒸气，“泼水成冰”是水蒸气遇到温差较大的环境时，从气态直接变为固态，凝华形成的，凝华需要放热。 物体由液态变为固态的现象叫做凝固，小水滴遇冷会凝固成冰。 板书设计 第4节 升华和凝华 一、升华   1. 升华：物质从固态直接变成气态的过程。 升华吸热。 2. 升华现象：干冰保鲜食品、冬天冰冻的衣服变干等。 二、凝华 1. 凝华：物质从气态直接变成固态的过程。 凝华放热。 2. 凝华现象：霜、雪、冰花、雾凇、舞台“烟雾”等。 三、水循环  1. 水循环与水的三态变化：云、雨、雪、露、雹。 2. 水资源：地球上的水资源出现危机；节约用水。 课堂总结 第4节 升华和凝华 作业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $