第二节 熔化和凝固

一章 物态及其变化

第二节 熔化和凝固

一、教学背景分析

本节内容属于物质主题部分，熔化和凝固是生活中最常见、学生最熟悉的物态变化。学好本节对学习其他物态变化有迁移作用。同时，熔点和凝固点将是研究物质的物理性质的基础。本节课包括两部分内容，一是探究物质熔化和凝固的条件，二是关于熔点及其影响因素的拓展。

对于刚刚接触物理的初二学生，虽然对生活中寒冬腊月的滴水成冰、春暖花开时的冰雪消融等现象很熟悉，在初一的科学课上也了解了熔化和凝固的概念，但缺少对熔化和凝固条件的探究方法的学习，缺少对相似现象归纳总结规律的能力，更缺乏根据实验结果画出曲线，从中得出规律的探究能力。所以，本节内容建议用2课时完成。

第1课时积极引导学生根据生活中的体验和现象提出问题，在进行合理的猜想后自行设计实验，然后教师引导学生设计实验数据的记录表格，让学生经历完整的科学探究过程，体验科学探究和发现的乐趣。第2课时的重点在分析与论证及评估交流上，程度比较好的学生可以拓展对熔点影响因素的讨论。通过2个课时的探究，让学生经历一次完整的探究过程，为后面进一步探究做好铺垫。同时，在整个探究过程中，教师只是起到引导作用，关注学生的行为活动及学习心理活动。只有这样，学生的能力才能得到发展和提高，本节课主要采用实验探究的学习方法来形成科学概念。

二、教学目标

1.通过实验探究知道物质的固态和液态之间可以转化，知道熔化、凝固的含义。

2.在教师的指导下完成海波和蜂蜡熔化图像的描绘。通过比较海波和蜂蜡的温度—时间图像，知道晶体和非晶体熔化的区别，并能据此判断晶体和非晶体。

3.通过对实验数据的分析，描述晶体熔化和凝固的特点，理解晶体的熔点和凝固点的意义。会查物质熔点表。尝试将生活和自然界中的一些现象与物质的熔点联系起来，形成对自然现象的关心和乐于探索自然现象的情感。

4.通过随堂实验，树立规范实验、勤于动手的良好习惯。通过交流实验数据和实验现象，产生将自己的见解与他人交流的愿望，认识交流的重要性。在探究过程中提高协作能力和团队精神，养成实事求是的科学态度。

三、教学重点和难点

教学重点：1.探究物质熔化的过程。

2.有无熔点是晶体和非晶体的一个重要区别。

教学难点：1.探究物质熔化的过程中数据的记录。

2.根据图像分析归纳晶体和非晶体的特点。

四、教学过程

1.教学引入

播放视频：水银的三态变化。向学生展示浇铸的金属零件，介绍这个零件的制作过程，由此引入课题。

2.“知识点”教学

教师提出问题：你认为固体熔化是在什么条件下发生的？

学生通常会认为固体熔化只需要加热即可。

教师追问：是不是所有物质加热后就开始熔化？组织学生通过实验来研究这个问题。

教师布置明确的实验任务：

探究海波和蜂蜡在什么条件下（温度）开始熔化？熔化过程中它们的温度怎样变化？它们的状态怎样变化？

教师引导学生根据生活经验对探究问题进行猜想，帮助学生分析实验中要记录的数据、如何设计表头等。

●实验方案的制订

向学生出示实验装置和实验装置图、实验器材名称、酒精灯的使用、器材组装方法。

通过问题启发学生思考实验装置设计的目的和优点，以便明确实验方案。

①在做海波熔化实验时，为什么不用酒精灯直接加热，而是要把试管放在有水的烧杯中，再用酒精灯对烧杯加热呢？

②烧杯中加入多少水比较合适？

③温度计的液泡放在什么位置合适？为什么？怎样才能做到将温度计的液泡放在合适的位置？

④实验中要记录那些数据？怎样记录数据？如何设计实验记录表格？

⑤实验的操作步骤有哪些？

⑥怎样保证实验过程中的操作安全？

●进行实验与数据收集

将学生分成实验小组（4人为一组，分工报时、报温度、报状态、记录），注意协作能力和团队精神的培养。

实验前提示学生严禁用酒精灯点燃另一个酒精灯；用完酒精灯必须用灯冒盖灭，不能用嘴吹；万一洒出的酒精在桌上燃烧起来，不要惊慌，立即用湿布铺盖。

实验过程中，提醒学生将温度计插入试管后，待温度升至40 ℃左右时开始计时，每隔约1 min记录一次温度；在海波或蜂蜡完全熔化后再记录4～5次。记录数据并在事先准备好的方格纸上描绘出图像，让学生讨论分析。教师在实验过程中观察学生操作是否规范、每位学生是否积极参与、是否存在安全隐患，并及时解决。

●分析与论证

第2课时安排学生交流实验结果、实验中遇到的困难、发现的新问题、与预期不同的结果、新的想法等。

教师引导学生根据实验数据，在坐标纸上描点、连线、完成图像。首先弄清横坐标轴、纵坐标轴各代表什么物理量，以便了解物理图像反映的是哪两个物理量之间的关系。在图像中，纵坐标代表温度，横坐标代表时间，间接反映了被加热物体吸收的热量，图像表示的是物质温度随加热时间的变化情况，即吸收热量后温度的变化情况。

投影展示海波、萘、冰和蜂蜡等熔化时温度随时间变化的图像，引导学生根据图像进行以下分析：

你的猜想是否正确？物质由固态变成液态过程中温度是否发生变化？吸热还是放热？让学生展示自己小组的数据和图像并说明理由。

在物理图像中，一个“点”往往对应着一个物理状态。图像中的起始点代表开始计时的那个时刻，“拐点”的特殊意义在于它表示的是两种不同状态的交界，是物理量发生突变的点。海波熔化的温度—时间图像中，第一个“拐点”表示海波开始发生熔化，第二个“拐点”表示海波熔化的过程即将结束。而图像中的线代表一个物理过程。如海波熔化的温度—时间图像中，三条线表示三个过程：固体吸热升温，吸热熔化但温度不变，全部熔化为液体后吸热升温。

在学生交流的基础上，比较不同小组的数据和图像，再分析不同物质变化规律是否相同，结合学生的图像引出晶体和非晶体、熔点和凝固点等概念。

教师投影一组晶体和非晶体熔化的对比数据和图像，提出问题：

（1）从图像上看，晶体和非晶体的熔化过程有什么不同？

（2）从图像上你还能得到什么信息？

根据学生的回答，引导学生归纳出以下结论：

①固体分类：具有一定的熔化温度的物质叫晶体（如硫代硫酸钠），没有一定的熔化温度的物质叫非晶体（如松香）。

②晶体和非晶体的熔化特点：晶体和非晶体熔化时都要从外界吸热。晶体是在一定温度下熔化的，晶体熔化时的温度叫熔点，非晶体没有一定的熔化温度，即非晶体没有熔点。晶体从开始熔化到完全熔化，处于固液共存的状态，非晶体熔化时不存在固液共存的状态。

教师追问：通过你的实验得出的结论和上述结论相同吗？如果不同？是哪里不同？问题可能出在哪儿？让学生先在小组内讨论，再提出来大家共同讨论交流。

通过提问的形式指导学生查熔点表、用熔点表解决有关问题：

①对于教材中表1-3上方的“在1.01×105Pa大气压下一些物质的熔点（凝固点）”，你是怎样理解的？

②表中哪种晶体的熔点最低？熔点是多少？

③能否用铝锅作为容器来熔化铁？为什么？

3.课堂小结

（1）基本概念：熔化、凝固、晶体、熔点、凝固点、非晶体。

（2）熔化与凝固的条件：

晶体熔化的条件：①温度要达到熔点；②要继续吸热。

晶体凝固的条件：①温度要达到凝固点；②要继续放热。

（3）晶体与非晶体的区别与联系。

4.小练习

（1）你身边有相同质量的0℃的水和0℃的冰，需要选择其中之一来冷却物体时，你会选择（ ）

A．0℃的水

B．0℃的冰

C．冰、水组成的冰水混合物

D．因为水和冰的温度相等，所以无论怎样选择，效果都相同

（2）下列关于晶体和非晶体的说法正确的是（）

A．晶体熔化过程需要吸热，非晶体熔化过程不需要吸热

B．晶体熔化时温度不变，非晶体熔化时温度上升

C．晶体和非晶体熔化时温度都保持不变

D．晶体是透明的，非晶体是不透明的

（3）某同学在实验室通过对物体均匀加热的方式研究物质熔化和凝固的特点，依据实验数据正确地画出了如图所示的物体温度随时间变化的图像。其中属于晶体熔化图像的是

（4）下表是某小组在探究某种物质的熔化规律时记录的实验数据，请根据表中的实验数据回答下列问题。

①该物质的熔点是 ℃；

②该物质是 （选填“晶体”或“非晶体”）；

③温度为3℃时，该物质处于 态（选填“固”或“液”）。

五、教学反思

对于本节课的教学内容，课程标准要求学生在观察生活中热现象的基础上，通过实验来探究物质的熔化和凝固过程，并知道物质熔化和凝固过程中的规律，能进一步运用相关的知识来解释生活和自然界中的一些现象，培养学生将所学知识与生产相结合的应用能力。所以本案例力求体现以下特点：一是突出“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念；二是强调过程与方法，即注重学生能力的培养。

教学设计以生活中常见的物理现象为起点，以物理知识为载体，让学生进行科学探究，通过让学生亲自动手实验，加深学生对科学探究过程的体验和物理知识的认识。但是由于八年级学生才学物理不久，他们的观察能力、实验能力、分析能力都不是很强，需要教师通过多种方法适时引导，让学生在亲身经历科学探究的过程中获得知识、提高能力、掌握方法，培养学生的动手能力和利用实验数据绘制图像分析问题的能力。

由于海波的熔化和凝固实验现象不是很明显，并且需要不停地搅拌，实验难度较大，学生容易得出错误的结论，因此教师在授课前一定要多做几次实验，掌握技巧，使实验效果更明显一些，帮助学生更容易地从实验现象中得出正确的结论。