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2.晶体、非晶体熔化与凝固图象的区别.
【教具准备】
学生实验,六人一组.每组配备熔化实验仪器:
酒精灯、铁架台、石棉网、温度计两支、海波、蜡、水、火柴、坐标纸、实验报告等.
【教学课时】
1.5课时
教学设计
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节所学内容,并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解),加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
教师播放冰、雪、雨、霜的图片,以及烧杯中的水烧开后越来越少的图片,引导学生思考以下题目.
思考题:
(1)刚才播放的冰、雪、霜是什么物态?
(2)雨水是什么物态?
(3)水蒸气是什么物态?
学生回答:
(1)冰、雪、霜是固态.
(2)雨水是液态.
(3)水蒸气是气态.
师:
物质的聚集状态叫做物态,物态通常有三种:
固态、液态和气态,物质的三种状态之间可以相互转化,下面我们就一起来学习固态和液态之间的相互转化.
【进行新课】
知识点1物态变化
教师给学生出示“物态变化循环图”(如图),引导学生了解6个物态变化过程:
①固态→液态;
②液态→固态;
③液态→气态;
④气态→液态;
⑤气态→固态;
⑥固态→气态.
我们知道大自然中有三种物态,物质从一种状态变为另一种状态,叫做物态变化,那么请同学们思考物态变化与什么因素有关.
学生分组讨论后,积极发言,有的回答与体积有关,有的回答与温度有关……
教师进行总结并板书.(此处不需具体说明温度如何影响物态变化,只需让学生知道物态变化与温度有关,不需做详细解释)
板书:
物质从一种状态变为另一种状态叫做物态变化.物质以什么状态存在跟物质的温度有关.
例题1(多媒体展示)在横线上填上相关的物质状态.(选填“固”、“液”或“气”)
(1)用铁水铸造成铁锅:
____态变成_____态.
(2)钢锭变为钢水:
_____态变成_____态.
(3)衣柜中的樟脑丸变小了:
_______态变成_____态.
答案:
(1)液固;
(2)固液;
(2)固气
课堂演练
教师引导学生做对应练习册中本课时课堂作业部分.
知识点2熔化和凝固
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,这些都是物质由固态变成液态的现象.你见过哪些物质由液态变成固态的现象?
生:
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等,这些都是物质由液态变成固态的现象.
我们把物质由固态变成液态的过程叫做熔化.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,水结成冰是凝固.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.熔化和凝固是固态和液态之间相互变化的两个过程,这两个过程的初、末状态相反,它们是互逆的两个过程.
1.熔化:
物质由固态变成液态.
2.凝固:
物质由液态变成固态.
3.熔化和凝固是互逆的两个过程.
例题2(多媒体展示)夏天,久放在冰箱里的西瓜会变得很硬,甚至刀都切不动,则西瓜在冰箱中发生的物态变化是()
A.熔化
B.溶化
C.凝固
D.融化
解析:
西瓜虽是固体,但里面含的水分是液体,水在低温状态下凝固成了冰,所以是凝固现象.
C
教师总结:
(1)熔化、溶化和融化三者并不是同一个概念,不可以混淆.熔化是指物质从固态变成液态的过程,如冰吸热转变成水;
溶化是指固态物质在液体中分散开来,最后变成液态的现象,如糖在水中溶化;
融化是冰、雪等变成水.
(2)判断物质的物态变化不能只看最终形成的物质状态,而必须分析变成这种状态的初始状态是什么.熔化的初态是固态,末态是液态;
凝固的初态是液态,末态是固态.
知识点3熔点和凝固点晶体和非晶体
1.实验探究固体熔化时温度变化规律
教师提出问题,引导学生思考:
(1)在熔化过程中,物质温度是怎样变化的?
(2)是不是每一种物质熔化时温度都相同?
学生提出假设与猜想:
(1)在熔化过程中物质温度应该不断上升.
(2)每一种物质熔化时温度应该不同.
教师组织学生分组设计实验论证.(为了让学生发挥团结协作且更好地完成探究实验,教师将整个班级的同学分成6个科学研究组,每个小组推举一个小组长)
组长组织讨论:
(1)怎样设计实验,实验中需要哪些实验装置?
(2)怎样组装这些实验装置,实验中需要注意哪些问题?
(3)实验过程中如何分工使实验有条不紊?
小组讨论并汇总,每个小组派代表上台演示组装实验装置的过程,讲述实验中需要注意的事项:
如①温度计要完全浸入被测物体中;
②实验时为了让物体受热均匀要不断搅拌;
③注意酒精灯的使用安全;
④实验过程中分工要求一人报时,一人报温度值,一人搅拌,一人报物质状态,一人记录,一人照顾仪器.
教师组织学生进行实验,探究海波与蜂蜡熔化时温度变化情况.(实验参照示例,教师可用多媒体展示并讲解)
实验探究海波与蜂蜡熔化时温度变化情况(实验参照示例)
A.设计并进行实验:
①我们利用海波和蜂蜡进行实验研究.用如图所示的实验装置,在两个分别盛有海波和蜂蜡的试管中各插入一支温度计,再将试管放在盛水的烧杯中,这样可以使试管均匀受热.
②用酒精灯对烧杯缓慢加热,注意观察海波和蜂蜡的变化情况,并仔细观察温度计示数的变化.
③待被测物质的温度升到40℃时,开始每隔1min记录一次温度计的示数,直到固体完全熔化,再过3min后,停止加热.
④设计一个记录表格,将测温时间和测得的温度记录在表格中.
⑤如图所示,在方格纸上画出两条相互垂直的直线,用横坐标表示时间,用纵坐标表示所测温度.将所记录的各组数据分别用点标在方格纸上,然后再将这些点用平滑曲线连接起来,就得到了海波和蜂蜡熔化的两个图象.
提示:
此实验成功的关键是保证海波受热均匀,注意采取以下措施:
(1)试管应选择较细的,从而增大海波的受热面积;
(2)海波不宜太多;
(3)加热应缓慢,使试管内外温差保持在2℃~3℃.
B.分析论证:
①从描绘出的图象容易看出,海波经过缓慢加热,温度逐渐上升(如AB段图象,此过程中海波仍是固态);
当温度达到48℃时,海波开始熔化.在熔化过程中,虽然继续加热,但海波的温度保持不变(如BC段图象,此过程中海波处于固液共存状态);
当海波完全熔化完后,温度继续上升.(如CD段图象,此时海波处于液态)
②蜂蜡的熔化过程则不同,由图象可以看出,随着不断加热蜂蜡的温度不断上升.在此过程中,蜂蜡由硬变软变稀,最后熔化为液体.(如蜂蜡熔化图象中AB段所示)
C.探究归纳:
①物质在熔化过程中要吸收热量;
②不同物质的熔化情况不一样,有些物质具有固定的熔化温度,即在熔化过程中温度保持不变;
③有些物质没有固定的熔化温度.
2.熔点和凝固点晶体和非晶体
同学们通过实验知道有的固体在熔化过程中虽然吸热,但温度保持不变,如海波、萘等;
有的固体在熔化过程中,只要不断地吸热,温度就不断上升,没有固定的熔化温度,如蜂蜡、松香、沥青、玻璃等,这两类熔化温度变化不同的物质,我们可以用晶体和非晶体来区别.
1.晶体:
具有固定的熔化温度的固体.
2.非晶体:
没有固定的熔化温度的固体.
3.熔点:
晶体熔化时的温度叫做熔点.晶体不同,熔点一般也不同,非晶体没有确定的熔点.
4.凝固点:
液体凝固形成晶体时也有确定的温度,这个温度叫做凝固点.同一种物质的凝固点和它的熔点相同,非晶体没有确定的凝固点.
教师用多媒体播放课件“晶体和非晶体”,帮助学生进一步了解晶体和非晶体熔化和凝固时的温度变化情况.
晶体和非晶体(多媒体课件)
(1)晶体和非晶体在熔化(或凝固)时的比较:
(2)晶体熔化的条件:
①达到熔点;
②继续吸热.
(3)晶体温度刚好在熔点时,若不继续吸热则仍呈固态;
晶体温度达到熔点时,若能吸热,晶体开始熔化,此时晶体呈固液共存状态;
当晶体全部熔化完毕,此时若不吸热,晶体呈液态且温度不变,仍处于熔点.(即晶体熔化过程:
固态→固液共存态→液态)
(4)非晶体的熔化是一个渐变过程,随着温度的升高,物体由硬到软,由稠变稀不断变化.(即非晶体的熔化过程:
固态→软→稀→液态)
教师引导学生阅读教材P56页《小资料》——“几种晶体的熔点”,并读一种物质的熔点加以解释:
如钨的熔点是3140℃,说明钨在熔化时温度保持在3140℃不变.
教师引导学生做下列思考题:
(多媒体展示)
(1)萘在70℃是_____态.
(2)铁、铜、铝在常温下是_____态.
(3)水银在-40℃时是_____态.
(4)酒精在-100℃时是______态.
(1)固
(2)固(3)固(4)液
例题3(多媒体展示)在一个标准大气压下,固态水银的熔点为-38.8℃,固态酒精的熔点为-117℃.在我国北方的寒冷地区,要使用酒精温度计,而不用水银温度计,是由于()
A.固态酒精比固态水银的熔点高
B.固态水银比固态酒精的熔点高
C.液态水银比液态酒精的凝固点高
D.液态水银比液态酒精的凝固点低
目前我们使用的温度计大多数是液体温度计.根据所充液体的不同,液体温度计分为水银温度计、酒精温度计、甲苯温度计和煤油温度计等多种.液体温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的,是靠其中液体的热胀冷缩来感觉温度变化的.也就是说,液体温度计中的工作物质一定要保持液态.同一种物质的凝固点跟它的熔点相同.固态水银的熔点为-38.8℃,液态水银的凝固点也为-38.8℃;
同理,液态酒精的凝固点也是-117℃.在我国北方的寒冷地区,冬天气温常常要达到-40℃以下,水银在这个温度下就要凝固,
所以在我国北方的寒冷地区,不宜使用水银温度计.酒精温度计管中的酒精,凝固点是-117℃,在较低的温度下还能保持液态,所以在我国北方的寒冷地区,使用较多的是酒精温度计,选项C正确.
知识点4熔化吸热凝固放热
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.
海波的自白:
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:
48℃既是海波的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.液态海波在这一温度时,放热则凝固.所以熔化时吸热,凝固时放热.
1.晶体的熔化条件是:
①温度达到熔点;
②能够继续吸热.
晶体熔化的特点:
晶体熔化过程中吸收热量但温度保持不变.
2.液体凝固为晶体的条件:
①温度达到凝固点;
②能够继续放热.
液体凝固为晶体的特点:
液体凝固为晶体时要放出热量但温度保持不变.
3.非晶体在熔化或凝固过程中也吸热或放热,但是温度改变.
物理作为一门科学探究性学科来讲,不仅要求同学们对于知识的掌握,而且要求同学们利用所学的知识来解决一些实际问题,解释一些常见的现象,真正体现“生活——科学——社会”三者的统一.比如:
利用这节课的知识同学们应该能够解释北方的冬季较冷,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量,使窖内温度不致太低.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.
【教师结束语】
这节课,我们学习了物态变化的“熔化和凝固”,知道了熔化和凝固现象,以及熔化吸热、凝固放热的有关知识.同学们还成功地完成了晶体和非晶体熔化实验,探究出了晶体和非晶体熔化时的温度变化规律,掌握了科学探究的方法,为今后的成才之路奠定了良好的基础.这节课就到这,谢谢!
课后作业
请同学们完成对应练习册中本课时课后作业部分.
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- 关 键 词:
- 熔化 凝固