第二節 熔化和凝固

一章 物態及其變化

一、教學背景分析

本節內容屬於物質主題部分，熔化和凝固是生活中最常見、學生最熟悉的物態變化。學好本節對學習其他物態變化有遷移作用。同時，熔點和凝固點將是研究物質的物理性質的基礎。本節課包括兩部分內容，一是探究物質熔化和凝固的條件，二是關於熔點及其影響因素的拓展。

對於剛剛接觸物理的八年級學生，雖然對生活中寒冬臘月的滴水成冰、春暖花開時的冰雪消融等現象很熟悉，在七年級的科學課上也瞭解了熔化和凝固的概念，但缺少對熔化和凝固條件的探究方法的學習，缺少對相似現象歸納總結規律的能力，更缺乏根據實驗結果畫出曲線，從中得出規律的探究能力。所以，本節內容建議用2課時完成。

第1課時積極引導學生根據生活中的體驗和現象提出問題，在進行合理的猜想後自行設計實驗，然後教師引導學生設計實驗數據的記錄表格，讓學生經歷完整的科學探究過程，體驗科學探究和發現的樂趣。第2課時的重點在分析與論證及評估交流上，程度比較好的學生可以拓展對熔點影響因素的討論。通過2個課時的探究，讓學生經歷一次完整的探究過程，爲後面進一步探究做好鋪墊。同時，在整個探究過程中，教師只是起到引導作用，關注學生的行爲活動及學習心理活動。只有這樣，學生的能力才能得到發展和提高，本節課主要採用實驗探究的學習方法來形成科學概念。

二、教學目標

1.通過實驗探究知道物質的固態和液態之間可以轉化，知道熔化、凝固的含義。

2.在教師的指導下完成海波和蜂蠟熔化圖像的描繪。通過比較海波和蜂蠟的溫度—時間圖像，知道晶體和非晶體熔化的區別，並能據此判斷晶體和非晶體。

3.通過對實驗數據的分析，描述晶體熔化和凝固的特點，理解晶體的熔點和凝固點的意義。會查物質熔點表。嘗試將生活和自然界中的一些現象與物質的熔點聯繫起來，形成對自然現象的關心和樂於探索自然現象的情感。

4.通過隨堂實驗，樹立規範實驗、勤於動手的良好習慣。通過交流實驗數據和實驗現象，產生將自己的見解與他人交流的願望，認識交流的重要性。在探究過程中提高協作能力和團隊精神，養成實事求是的科學態度。

三、教學重點和難點

教學重點：1.探究物質熔化的過程。

2.有無熔點是晶體和非晶體的一個重要區別。

教學難點：1.探究物質熔化的過程中數據的記錄。

2.根據圖像分析歸納晶體和非晶體的特點。

四、教學過程

1.教學引入

播放視頻：水銀的三態變化。向學生展示澆鑄的金屬零件，介紹這個零件的製作過程，由此引入課題。

2.“知識點”教學

教師提出問題：你認爲固體熔化是在什麼條件下發生的？

學生通常會認爲固體熔化只需要加熱即可。

教師追問：是不是所有物質加熱後就開始熔化？組織學生通過實驗來研究這個問題。

教師佈置明確的實驗任務：

探究海波和蜂蠟在什麼條件下（溫度）開始熔化？熔化過程中它們的溫度怎樣變化？它們的狀態怎樣變化？

教師引導學生根據生活經驗對探究問題進行猜想，幫助學生分析實驗中要記錄的數據、如何設計表頭等。

●實驗方案的制訂

向學生出示實驗裝置和實驗裝置圖、實驗器材名稱、酒精燈的使用、器材組裝方法。

通過問題啓發學生思考實驗裝置設計的目的和優點，以便明確實驗方案。

①在做海波熔化實驗時，爲什麼不用酒精燈直接加熱，而是要把試管放在有水的燒杯中，再用酒精燈對燒杯加熱呢？

②燒杯中加入多少水比較合適？

③溫度計的液泡放在什麼位置合適？爲什麼？怎樣才能做到將溫度計的液泡放在合適的位置？

④實驗中要記錄那些數據？怎樣記錄數據？如何設計實驗記錄表格？

⑤實驗的操作步驟有哪些？

⑥怎樣保證實驗過程中的操作安全？

●進行實驗與數據收集

將學生分成實驗小組（4人爲一組，分工報時、報溫度、報狀態、記錄），注意協作能力和團隊精神的培養。

實驗前提示學生嚴禁用酒精燈點燃另一個酒精燈；用完酒精燈必須用燈冒蓋滅，不能用嘴吹；萬一灑出的酒精在桌上燃燒起來，不要驚慌，立即用溼布鋪蓋。

實驗過程中，提醒學生將溫度計插入試管後，待溫度升至40 ℃左右時開始計時，每隔約1 min記錄一次溫度；在海波或蜂蠟完全熔化後再記錄4～5次。記錄數據並在事先準備好的方格紙上描繪出圖像，讓學生討論分析。教師在實驗過程中觀察學生操作是否規範、每位學生是否積極參與、是否存在安全隱患，並及時解決。

●分析與論證

第2課時安排學生交流實驗結果、實驗中遇到的困難、發現的新問題、與預期不同的結果、新的想法等。

教師引導學生根據實驗數據，在座標紙上描點、連線、完成圖像。首先弄清橫座標軸、縱座標軸各代表什麼物理量，以便了解物理圖像反映的是哪兩個物理量之間的關係。在圖像中，縱座標代表溫度，橫座標代表時間，間接反映了被加熱物體吸收的熱量，圖像表示的是物質溫度隨加熱時間的變化情況，即吸收熱量後溫度的變化情況。

投影展示海波、萘、冰和蜂蠟等熔化時溫度隨時間變化的圖像，引導學生根據圖像進行以下分析：

你的猜想是否正確？物質由固態變成液態過程中溫度是否發生變化？吸熱還是放熱？讓學生展示自己小組的數據和圖像並說明理由。

在物理圖像中，一個“點”往往對應着一個物理狀態。圖像中的起始點代表開始計時的那個時刻，“拐點”的特殊意義在於它表示的是兩種不同狀態的交界，是物理量發生突變的點。海波熔化的溫度—時間圖像中，第一個“拐點”表示海波開始發生熔化，第二個“拐點”表示海波熔化的過程即將結束。而圖像中的線代表一個物理過程。如海波熔化的溫度—時間圖像中，三條線表示三個過程：固體吸熱升溫，吸熱熔化但溫度不變，全部熔化爲液體後吸熱升溫。

在學生交流的基礎上，比較不同小組的數據和圖像，再分析不同物質變化規律是否相同，結合學生的圖像引出晶體和非晶體、熔點和凝固點等概念。

教師投影一組晶體和非晶體熔化的對比數據和圖像，提出問題：

（1）從圖像上看，晶體和非晶體的熔化過程有什麼不同？

（2）從圖像上你還能得到什麼信息？

根據學生的回答，引導學生歸納出以下結論：

①固體分類：具有一定的熔化溫度的物質叫晶體（如硫代硫酸鈉），沒有一定的熔化溫度的物質叫非晶體（如松香）。

②晶體和非晶體的熔化特點：晶體和非晶體熔化時都要從外界吸熱。晶體是在一定溫度下熔化的，晶體熔化時的溫度叫熔點，非晶體沒有一定的熔化溫度，即非晶體沒有熔點。晶體從開始熔化到完全熔化，處於固液共存的狀態，非晶體熔化時不存在固液共存的狀態。

教師追問：通過你的實驗得出的結論和上述結論相同嗎？如果不同？是哪裏不同？問題可能出在哪兒？讓學生先在小組內討論，再提出來大家共同討論交流。

通過提問的形式指導學生查熔點表、用熔點表解決有關問題：

①對於教材中表1-3上方的“在1.01×105Pa大氣壓下一些物質的熔點（凝固點）”，你是怎樣理解的？

②表中哪種晶體的熔點最低？熔點是多少？

③能否用鋁鍋作爲容器來熔化鐵？爲什麼？

3.課堂小結

（1）基本概念：熔化、凝固、晶體、熔點、凝固點、非晶體。

（2）熔化與凝固的條件：

晶體熔化的條件：①溫度要達到熔點；②要繼續吸熱。

晶體凝固的條件：①溫度要達到凝固點；②要繼續放熱。

（3）晶體與非晶體的區別與聯繫。

4.小練習

（1）你身邊有相同質量的0℃的水和0℃的冰，需要選擇其中之一來冷卻物體時，你會選擇（ ）

A．0℃的水

B．0℃的冰

C．冰、水組成的冰水混合物

D．因爲水和冰的溫度相等，所以無論怎樣選擇，效果都相同

（2）下列關於晶體和非晶體的說法正確的是（）

A．晶體熔化過程需要吸熱，非晶體熔化過程不需要吸熱

B．晶體熔化時溫度不變，非晶體熔化時溫度上升

C．晶體和非晶體熔化時溫度都保持不變

D．晶體是透明的，非晶體是不透明的

（3）某同學在實驗室通過對物體均勻加熱的方式研究物質熔化和凝固的特點，依據實驗數據正確地畫出瞭如圖所示的物體溫度隨時間變化的圖像。其中屬於晶體熔化圖像的是

（4）下表是某小組在探究某種物質的熔化規律時記錄的實驗數據，請根據表中的實驗數據回答下列問題。

①該物質的熔點是 ℃；

②該物質是 （選填“晶體”或“非晶體”）；

③溫度爲3℃時，該物質處於 態（選填“固”或“液”）。

五、教學反思

對於本節課的教學內容，課程標準要求學生在觀察生活中熱現象的基礎上，通過實驗來探究物質的熔化和凝固過程，並知道物質熔化和凝固過程中的規律，能進一步運用相關的知識來解釋生活和自然界中的一些現象，培養學生將所學知識與生產相結合的應用能力。所以本案例力求體現以下特點：一是突出“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念；二是強調過程與方法，即注重學生能力的培養。

教學設計以生活中常見的物理現象爲起點，以物理知識爲載體，讓學生進行科學探究，通過讓學生親自動手實驗，加深學生對科學探究過程的體驗和物理知識的認識。但是由於八年級學生才學物理不久，他們的觀察能力、實驗能力、分析能力都不是很強，需要教師通過多種方法適時引導，讓學生在親身經歷科學探究的過程中獲得知識、提高能力、掌握方法，培養學生的動手能力和利用實驗數據繪製圖像分析問題的能力。

由於海波的熔化和凝固實驗現象不是很明顯，並且需要不停地攪拌，實驗難度較大，學生容易得出錯誤的結論，因此教師在授課前一定要多做幾次實驗，掌握技巧，使實驗效果更明顯一些，幫助學生更容易地從實驗現象中得出正確的結論。