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1、探究熔化和凝固的特点1教学目标知识与技能知道什么是熔化和凝固。知道晶体和非晶体熔化和凝固的特点。了解熔化曲 线的物理含义。知道什么是熔点和凝固点，会查熔点表。能用熔化和凝固的知识解释有关的简单热现象。过程与方法经历探究晶体和非晶体熔化和凝固特点的过程,学会作晶体和非晶体熔化的 “温度时间”图像，体会到图像法能够直观地表示物理量间的变化关系。情感态度与价值观通过经历探究晶体和非晶体熔化和凝固特点的过程，培养耐心细致地观察现 象、实事求是地收集数据、认真分析总结规律的科学态度。2教材说明本节主要研究物质熔化和凝固的特点：即以冰和蜡为代表进行实验探究，通过收集数据、描绘图像、对比分析，总结出物质熔化
2、和凝固的特点，认识晶体和非晶体，并学习对比法、图像法等科学方法。熔化和凝固是生活中常见的物态变化现象，熔点和凝固点是研究物质的物理性 质的基础。关于物质的熔化，让学生经历较为完整的科学探究过程，这个探究实验 无论是装置、操作，还是晶体和非晶体熔化时的温度一时间”图像，都比上一节探 究沸腾要复杂一些，对学生探究能力的要求更高了，所以教材将其编排于探究汽 化和液化的特点之后。本节的编写思路是：从学生比较熟悉的冰化水，水结冰现象中，直接给出熔 化和凝固的定义，然后让学生经历一个比较完整的科学探究过程，即仿照研究水沸 腾的实验，设计并进行实验探究冰地熔化特点，描绘出冰熔化时的“温度一时间” 图像。然后
3、针对学生对该实验的疑点，教材采用卡通画的形式生动活泼的展示出来， 引导学生讨论争辩，一方面加深对冰的熔化特点的认识，另一方面对该实验进行评 价，同时引出研究石蜡的熔化和凝固。通过活动1的实验研究，描绘出石蜡的“温 度时间”图像，再对两个图像进行对比，总结出它们在熔化时的不同特点，从而 引出晶体和非晶体以及它们的区别，引出熔点和凝固点。最后将物态变化应用于生 活实际中，通过“信息浏览”介绍液晶。同旧教材相比，新教材把晶体和非晶体熔化的演示实验改为探究性实验，符合 课程标准中“通过实验探究物态变化过程”的要求，另外新教材用冰代替旧教材 中的萘或海波，取材方便、贴近生活、容易成功。通过“信息浏览”介
4、绍液晶，“将 生活和自然界中的一些现象与物质的熔点或沸点联系起来”，这也是新教材的一个 特点。本节教学重点：教材通过对冰的熔化过程的实验探究，再一次展现了科学探究 的主要环节，让学生经历基本的科学探究过程，学会用图像法对探究结果进行分析 论证，这既是培养学生探究能力的好素材，又是学习晶体和非晶体、熔点和凝固点 等知识的基础。本节教学难点：由于初中学生对“晶体熔化时温度不变”缺乏感性认识，加之受 数学知识水平的限制，所以让学生描绘晶体熔化的图像，并根据图像分析晶体和非 晶体的特点，是本节教学的难点。3. 教学建议本节让学生在实验探究的基础上，认知晶体和非晶体熔化的特点，学习熔点和 凝固点等知识，
5、所以让学生做好探究固体熔化特点的实验，是教好本节的关键。关于课提的引入，可以先做一个小实验：点燃一支蜡烛，过一会儿，将其倒过 来倾斜放置往下滴蜡，下面用一块玻璃板收集蜡滴。让学生直观的观察到：蜡烛受 热后由固态变为液态，滴到玻璃板上由于冷却又由液态变为固态。如果有条件，还可以借助于多媒体播放“寒冬腊月，滴水成冰；春暖花开，冰 雪消融”的情景，引入新课，这样更可以激发学生学习物理的兴趣和亲近自然的情 感。关于熔化和凝固的定义，可以请学生自己归纳。在上述引入新课的基础上，先 引导学生分析：上面的现象中物质的形态发生了怎样的变化？由于学生对物质的三 态等知识已掌握，所以很容易就可说出是固、液之间的变
6、化，在此基础上教师指出： 这两个过程分别叫做熔化和凝固。为了加强学生对熔化和凝固的认识，可进一步请学生列举所知道的熔化或凝固 现象。由于熔化和凝固现象比较常见，学生有丰富的生活经验作基础，会举出很多 例子，如：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 液态这些都是熔化现象。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这些都是 凝固现象。通过举例，将物理知识与学生生活的密切联系起来，使学生对物理产生 “亲切感”，激发他们学习物理的兴趣。熔化和凝固研究晶体熔化的特点时，旧教材一般用萘或海波做熔化实验，由于萘对人体
7、有 危害，海波不易保存，且海波含有结晶水后，测出的熔化温度误差较大；考虑到冰 箱已经普及和方便取材、操作，所以本教材建议用冰做熔化实验。跟探究水的沸腾一样，研究冰的熔化特点也是一个比较完整的科学探究过程， 应充分发挥学生的自主性，让学生积极参与。提出问题可以从学生的生活经验出发，引导学生发现问题，或者教师创设一些情境，引 发学生思考。例如，教师可出示一只装有碎冰的烧杯，问学生：你能否将冰变为水？ 你认为在这个过程中它有哪些变化？结合生活经验，学生都能说出使冰熔化需要对它加热，冰在熔化过程中物质状 态发生了改变。但对“温度是否变化”会出现分歧：一部分学生认为既然对冰加热， 它在熔化过程中温度当然
8、要升高；另一部分学生认为，既然“摄氏温标规定冰水混 合物的温度是oc”，那冰在逐渐熔化为水的过程中温度应保持在oc不变。这样， 学生就能提出问题：冰在熔化成水的过程中，温度会不会变化？制定计划与设计实验提出问题后，让学生先粗略说出验证猜想的方案，学生容易想到：把冰放在烧 杯中，对它加热，观察冰的状态变化，并记录温度，观察温度是否升高（或不变。） 在此基础上再进一步讨论需要准备哪些器材、测量和记录哪些数据、如何测量等。教学中要调动全体学生的思维，让设计较好的学生讲解他们设计的方案，使同 学们的不同想法都能在全体学生面前表达出来。教师对切实可行的方案予以肯定、 表扬，对不足之处引导学生讨论和改进。
9、这样不仅体现了面向全体学生的原则，同 时也激发了学生学习的热情，活跃了课堂气氛。关于“水浴法”加热，学生第一次遇到，可引导学生自读教科书图4-27及相关 内容，然后可以让学生谈谈水浴法的好处，如：使冰受热均匀，减慢状态变化过程， 便于观察。进行实验与收集证据 冰熔化的实验探究是本节教学的关键，没有这个实验，学生的思维活动就缺少 了支撑点，所以，本探究活动要求全体学生参与。为保证学生顺利完成实验，教师 在实验前应做好组织工作，帮助学生分好小组， 4 人一组，（按报时、报温度、报 状态、记录和照顾仪器等分工），注意协作能力和团队精神的培养。教师在准备实验时要注意以下几点：a. 尽可能用碎冰（是用纯
10、水放在冰箱里制成的，用时尽可能敲碎）。b. 用大号的试管，冰不能太少，约3“4cm深。c. 为使冰熔化过程慢一些，可在烧杯中多放些水。 为使温度计与冰块充分接触，还可以这样准备实验：取一只烧杯，在烧杯中放入碎冰，并加适量盐，使其温度降至-5C以下，然后把装有深34cm纯水的试管 放入碎冰中，温度计竖直放入水中，让水降温并凝固，观察温度计示数，待试管中 的水完全凝固并降温至-2C以下时，将试管拿离碎冰，然后观察试管中冰的熔化过 程。实验时如气温较高，可以让冰在室温下自然吸热熔化，这样测量出的数据会更 准确。选用的冰，温度最好在-2C以下，这样可以完整的展示出“熔化前冰吸热升 温熔化时温度保持不变
11、熔化后水吸热升温”的全过程。为了增强学生的安全意识，尽管在探究水的沸腾实验中已使用过酒精灯，本实 验前，教师还要结合挂图或上节课的实验情况强调酒精灯的正确使用方法，尤其是 点燃或熄灭酒精灯的方法，还要准备几块湿抹布，以防万一。学生实验时，教师巡视其间，及时解决学生在实验中遇到的困难，注意发现学 生操作上的错误而给予纠正。如温度计的玻璃泡不能靠近管壁，但不要放在冰的正 中，而是中间偏下位置。指导学生绘制“温度时间”图像：实验结束后，仿照水的沸腾图像，让学生 在教科书图4-28 中标出各个时刻所记录的温度，用平滑的曲线把这些点连接起来， 得到冰熔化的“温度时间”图像。这个环节，教师可指导学生按照以
12、下步骤进行： 在教科书图4-28上描点；连接各点画出比较流畅的曲线；思考曲线所反映的 物理意义。分析和论证利用多媒体展示学生绘制的冰熔化的“温度时间”图像。引导学生们通过对比发现：各组的曲线虽然不完全相同，但是大致形状 如图4.3-1所示，即分为AB、BC和CD三段。为引导学生对图像进行分析思考，可提出以下问 题：SAB段对应的时间内物质是什么状态？温度怎 样变化？（答：AB段所对应的时间内物质是固态，温 度升高） 在曲线上的哪一点冰开始熔化？（答：B点） 在 BC 段对应的时间内，物质的状态如何？温 度是否变化？这段时间是否加热？（答：BC段所对应的时间内固态和液态共存, 温度保持在0C左右
13、不变。此时仍在继续加热，即冰仍在吸热） 在CD段对应的时间内物质是什么状态？温度如何变化？（答：是液态，冰 已经熔化完毕，继续加热，水的温度升高）冰熔化过程的特点是：冰开始熔化时的温度是0C；冰在熔化过程中，继续吸 热，温度保持不变；冰全部熔化为液体时，继续加热，温度升高。“教材图4-29是 4位学生对冰的熔化实验的反思和评价。这4位同学思考的问题正是该实验要深入研究的，也是我们的学生对该实验的疑问，可引导学生通过讨 论、争辩来解决。对该实验的评价，还可以让学生根据自己的实验情况，发表见解。例如，有的学生把测量的温度点连接起来时，可能发现熔化过程不是直线而是折线 可以组织学生进行讨论、交流、分
14、析，让学生谈谈他们的结果为什么跟其他同学的 有差异，教师还要鼓励学生对实验装置和实验步骤进行评价，提出新的实验方案。通过以上教学，让学生明确评估、交流与合作，是科学探究中非常重要的环节。再利用教材图4-29中提出的问题：“是否所有固体熔化时都是这样呢？ ”引出研究石 蜡的熔化和凝固实验。活动 1 ”的目的是：观测石蜡熔化和凝固的过程，获得感性体验，描绘其 熔化凝固的图像，并与冰的晶体熔化特点对比，引出晶体和非晶温度/时间/min图 4.3-2体这两个概念。为了节省时间，教学时也可将活动A和冰的熔化实验同步进 行，一部分小组探究冰的熔化，另一部分做石蜡熔化的实验，最 后通过交流对比，发现不同的固
15、体物质在熔化过程中温度变化特 点是不同的。关于实验的改进：该实验的器材和冰的熔化实验相仿，但冰可以研成较细的碎末，而石蜡只能切削成薄的碎片，而这些碎片 又是卷曲的，用这种碎片做熔化实验，由于卷曲的碎片间空气的 干扰，实验效果不好，即每次实验得到的图像差异大。如果先把温度计插入石蜡碎 片中，将蜡的碎片先熔化再凝固，排除了碎片中的空气，用凝固后的石蜡做熔化实 验，实验效果会更好。活动1中的A和B两个实验过程可“一气呵成”，实验完后再描绘石蜡熔化的“温 度一时间图像。石蜡熔化的“温度一时间”图像大体上如图4.3-2所示，通过与冰熔化的“温度一 时间”图像对比可知：冰在熔化的过程（开始出现液体到全部变为液体）中，温度保持不变。石蜡在 熔化的过程中，温度不断升高。由于课堂教学时间所限，液体凝固的图像不要求学生描绘，教师可引导学生思 考：凝固是熔化的反过程，它的过程与熔化相反，根据熔化过程的研究结果，通过逆向思维，推断物质凝固的特点，实现知识的迁移。然后教师用多媒体投出事先画出的冰和石蜡凝固的图像（如图4.3-3和图4.3-4所示）/min为加深学生对物质熔化、凝固特点的理解，并使学生进一步熟悉,图像法”，可 根据图 4.3-3中冰的凝固图像，设计如下的练习题：ODE段：冰是态，热（填吸或放），温度 EF段：冰的状态是，热，温度。 FG段：冰的状态是，热，温度。
