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物理教案-第三节 熔化和凝固

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第三节 熔化和凝固(2课时)
(一)教学目的
  1.知道什么是熔化和凝固现象。
  2.理解晶体的熔点和凝固点的物理意义。
  3.知道晶体和非晶体的熔化、凝固的区别。
  4.知道熔化吸热、凝固放热。
  5.了解图象在学习物理学中的作用。
(二)教具
  学生实验,三人一组。每组配备熔化实验仪器、酒精灯、铁架台、石棉网、温度计二支、海波、蜡、水、火柴、坐标纸。
(三)教学过程
一、新课引入
  教师:我们在小学自然常识课中学习过物质存在的三种状态:固态、液态和气态。但是物质的状态不是一成不变的。当物体的温度发生变化时,物质的状态也往往发生改变,所以物质状态的变化也属于热现象。
二、进行新课
  1.熔化和凝固
  教师提问:你见过哪些物质由固态变成液态的现象?
  (学生回答)
  春天来了,湖面上的冰化成水;固态的铁、铝等金属块在高温下变成了液态等等,这些都是物质由固态变成液态的现象。
  提问:你见过哪些物质由液态变成固态的现象?
  (学生回答)
  冬天到了,气温下降,湖面上的水结成冰;工厂的铸造车间里,工人将铁水浇在模子里,冷却后,铁水变成了固态的铸件。
  我们把物质由固态变成液态的过程叫熔化。物质由液态变成固态的过程叫做凝固。刚才我们提到的冰化成水是熔化,水结冰是凝固。铁、铝等金属块在高温下变成液态是熔化,铁水铸成工件是凝固。
  除此之外,蜡、松香、沥青、玻璃等物质也能熔化和凝固。
2.学生实验:观察海波的熔化。
(1)讲述实验的做法
  各组的熔化实验仪器中放入了少量的晶体物质海波。
将搅拌器和温度计的玻璃泡插入试管里的海波粉中,温度计的玻璃泡不要接触试管壁和底,要埋在海波粉中。
  把试管放在大烧杯的水中,将烧杯放在铁架台的石棉网上,用酒精灯加热。等水温升至30℃以上时,用搅拌器不停地搅动,每隔半分钟记录一次海波的温度,并观察海波的状态。最后根据记录的数据在坐标纸上画出海波的温度随时间变化的图线。
(2)注意事项
  为了做好实验,每组的三位同学要分工合作。一位同学搅动,一位同学读数,并观察海波的状态,第三位同学记录温度和状态。实验中,搅动必须不停地进行,以保证海波受热均匀。
(3)学生操作,等各组的熔化过程完成后继续加热,教学活动继续进行。
3.海波的熔化曲线的分析
(教师选择一个组的熔化曲线,请该组同学画在黑板上)
  教师:其他各组的曲线虽然不完全相同,但是大致形状如图所示。我们将这一曲线分为AB、BC和CD三段,请同学们结合实验,回答下列问题。
  (1)AB段。在这段曲线对应的一段时间内海波是什么状态?温度怎样变化?(答:AB段所对应的时间内海波是固态,温度升高)
  (2)在曲线上的哪一点海波开始熔化?(答:B点)
  (3)在BC段对应的时间内,海波的状态如何?温度是否变化?这段时间是否对海波加热?(答:BC段所对应的时间内海波的状态是固态和液态共存。海波的温度保持在48℃左右不变。此时仍在继续对海波加热,即海波仍在吸热)
  (4)在CD段对应的时间内海波是什么状态?温度如何变化?(答:海波的状态是液态,海波已经熔化完毕,继续加热,海波的温度升高)
4.熔点
  教师:除了海波以外,其他晶体物质,如各种金属、冰、固态酒精等,它们的熔化曲线都与海波的熔化曲线形状相似,只是熔化时的温度高低不同而已。这条熔化曲线反映了晶体物质熔化的一个重要特征--晶体的熔化是在一定的温度下完成的,即晶体在熔化过程中,温度保持不变。
  晶体熔化时的温度叫熔点。纯海波的熔点是48 ℃。我们实验用的海波不纯,熔点低于48 ℃。
5.凝固曲线
  教师:如果让熔化了的海波冷却,记下液态海波在冷却凝固成晶体过程中的温度随时间变化情况,可得到凝固曲线近似下图的形状。请大家思考并回答:
  (1)DE段。海波是____态,____热(填"吸"或"放"),温度______。
  (2)EF段。海波的状态是______,____热,温度______。
  (3)FG段。海波的状态是______,____热,温度______。
  教师:晶体的凝固也是在一定的温度下完成。晶体凝固时的温度叫凝固点,晶体的凝固点和它的熔点相同。
6.学生练习
  (1)读物质的熔点表。请学生看课本上的熔点表。教师读一种物质的熔点并加以解释。
  教师:钨的熔点是3 140 ℃。钨在熔化时温度保持在3 140 ℃不变。
  (学生模仿教师读几种物质的熔点并加以解释)
  (2)学生回答
  ①温度是70 ℃的萘是____态。
  ②水在-5 ℃时是____态。
  ③铁、铜、铝在常温下是____态。
  ④水银在-30 ℃时是____态。
  ⑤酒精在-100 ℃时是____态。
  ⑥锡在232 ℃时是____态。
  ⑦中国北部的漠河冬季气温最低到-52.3℃,应选用水银温度计还是酒精温度计?为什么?(应选用酒精温度计。因为酒精的凝固点是-117 ℃,在-52.3
℃的情况下,酒精是液态的。水银的凝固点是-39 ℃,在气温低于-39 ℃时,水银的固态的。所以水银温度计在冬季的漠河无法工作。)
7.熔化吸热和凝固放热
  教师:现在请大家结合熔化和凝固的实验听一段海波的自白,并回答问题。
  “我叫海波,我的熔点和凝固点都是48 ℃。现在我的体温恰好是48 ℃,请你们告诉我,我是应该熔化,还是应该凝固呢?只要你们说得对,我就照你们说的办。”
  (学生讨论并回答)
  48
℃既是海波熔点也是它的凝固点。此时海波是熔化还是凝固,关键要看海波是吸热还是放热。固态海波在温度到达熔点时,吸热则熔化。液态海波在温度到这一温度时,放热则凝固。所以熔化时吸热,凝固时放热。
8.学生实验:非晶体的熔化和凝固
  教师:物质除了晶体还有非晶体,松香、石蜡、玻璃等属于非晶体。我们现在利用实验研究石蜡的熔化和凝固。
  我们所用的实验装置还是刚才用过的装置,实验步骤也完全相同。
(学生操作、实验)
  教师:请一个组把石蜡的熔化和凝固曲线画在黑板上。
  从石蜡的熔化和凝固曲线可知,非晶体的熔化和凝固跟晶体不同。非晶体没有一定的熔点,也没有一定的凝固点。石蜡熔化时吸热,温度不断上升,固态石蜡由硬变软,然后再变为液态。凝固时放热,石蜡由液态变为粘稠,然后由软变硬,形成固态。


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www.170yx.com 三、归纳总结
  1.物质由固态变成液态叫熔化。物质由液态变成固态叫凝固。
  晶体和非晶体的熔化、凝固有明显的区别:晶体的熔化和凝固是在一定的温度下完成,这个温度分别叫熔点和凝固点。而非晶体没有一定的熔点和凝固点。但是不论晶体还是非晶体,熔化时都吸热,凝固时都放热。所以,晶体实现熔化的条件可概括为两条:一是温度到达熔点,二是吸热。凝固的条件是温度到达凝固点,同时要放热。
  2.通过以上的学习,请大家考虑以下两个问题。
  (1)冰水混合物的温度为什么是0 ℃?(学生思考并回答)
  冰水混合物中有冰又有水,冰和水的物态变化有两种可能:其一是冰尚未熔化完毕,冰熔化时温度保持在熔点不变。另一种可能是尚未凝固完毕,温度也应保持在凝固不变。所以冰水混合处于热平衡状态,温度为0
℃。
  (2)人们常说"下雪不冷化雪冷",这句话是什么道理?
  (学生思考并回答)
  雪在熔化时温度保持在0 ℃不变,但是要吸热。雪从空气中吸热,气温下降,所以化雪时更冷。
  3.北方的冬季较冷,为了妥善地保存蔬菜,多在菜窖里放几桶水,可以利用水结冰时放出热,窖内温度不致太低。现在,人们研制出一种聚乙烯材料,在15 ℃~40
℃的范围内熔化或凝固,而熔化或凝固时,温度保持不变。所以,人们将这种材料制成颗粒状,掺在水泥中制成储热地板或墙壁,天气热时颗粒熔化,天气冷时又凝固成颗粒,能调节室内的温度。
四、作业
  1.完成课文后的练习。
  2.习题3、4、5。
(四)说明
 
1.本节课文内容丰富,知识有一定的难度。教学重点应是熔点和凝固点及熔化吸热和凝固放热。建议安排好学生实验,使学生充分认识晶体熔化和凝固时的特点,对图像分析得细致、透彻,有利于学生加深认识、突出重点。
 
2.教学难点是晶体熔化或凝固时,虽然伴随有热的得失,但是温度不变。受初中学生知识水平的限制,教师不必从理论上去讲解,只要通过学生实验,观察现象,从事实出发,学生能记住这一事实即可。

  3.突出重点、突破难点的有效方法是做好学生实验。实验应注意以下几点:一是海波的纯度尽可能高。二是对海波开始加热时,不要用温水,温水会使试管内靠管壁的海波先熔化,而中央部分的海波的温度还没有达到48
℃。三是搅拌要及时、不停顿。由于海波是粉末状,导热性能差,只有不停搅拌才可望实验成功。
  4.熔化吸热、凝固放热的教学,采用海波自白这种拟人化的方法,颇具趣味性和启发性,教师不妨一试。
 




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