熔化和凝固的教学设计

    “熔化和凝固”教学设计     江苏省无锡市惠山区陆区中学 马建荣      
    设计理念
    本节课,课标要求学生观察生活中热现象的基础上,通过实验来探究物体的熔化和凝固过程,并知道物体的熔化和凝固过程,进一步能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。学习本节内容所运用到的思想方法,将贯穿整个物态变化的学习过程。
    本节课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。教师在学生的整理过程中,通过举例、设问、讲解、点拨等多种方法,适时引导,教师以引导者,共同学习参与者的身份来构建和谐、民主、平等的师生关系,营造有利于学生自主学习、互相合作、科学家探究的学习氛围,提供学生知识和能力发展空间,让学生亲身经历科学探究的整个过程中获得知识、提高能力、掌握方法。
    教学目标
    1.知识与技能:
    理解气态、液态和固态是物质存在的三种形态。
    了解物质的固态和液态之间是可以转化的。
    了解熔化、凝固的含义,了解晶体和非晶体的区别。
    了解熔化曲线和凝固曲线的物理意义。
    2.过程与方法:
    通过探究固体熔化是温度变化的规律,感知发生状态变化的条件。
    了解有没有固定的熔化温度是区别晶体和非晶体的一种方法。
    通过探究活动,使学生了解图象是一种比较直观的表示物理量变化的方法。
    3.情感、态度和价值观
    通过教学活动,激发学生对自然现象的关心,产生乐于探索自然现象的情感。
    教学准备
    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。
    教学过程
    一、新课引入
    熔化和凝固
    师: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。你见过哪些物质由液态变成固态的现象?
    生答: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。
    二、展开
    探究固体熔化时温度变化规律
    提出问题   1.在熔化过程中温度是怎样变化的?
    2.是不是每一种物体熔化时温度都相同?
    假设与猜想  1.在熔化过程中温度应该不断上升。
    2.在熔化过程中温度应该不变。……
    设计实验论证
    教师:为了让我们发挥团结协作能够更快更好的完成探究实验整个班级组成一个科学研究组,老师作为组长,下面分成八个小组每组六人,每组推举一个小组长一个工程师。(小组讨论推举小组长和工程师)
    组长组织讨论  1.怎样组装这个实验装置?
    2.实验中要注意哪些问题?
    3.怎样作好分工使实验有条不紊?
    (小组讨论并汇总给工程师)
    教师:八个工程师组成一个工程组把每个组的讨论结果汇总。
    (一)上讲台演示组装实验装置的过程。
    (二)讲述实验中注意的事项:
    1.温度计要完全浸入被测物体中。
    2.实验时让物体受热均匀要不断搅拌。
    3.注意酒精灯的使用安全。
    (三)分工:报时一人,报温度值一人,报物质状态一人,记录一人,照顾仪器一人,搅拌物质一人。
    (四)实验物质:海波和石蜡。
    (五)进行实验。
    1.海波与石蜡的熔化曲线的分析
    (教师选择一个组的熔化曲线,请该组同学画在黑板上,如上图)
    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,讨论下列问题。
    ①AB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?
    ②在曲线上的哪一点海波开始熔化?
    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?
    ④在CD段对应的时间内海波是什么状态?温度如何变化?
    ⑤石蜡在整个过程中温度怎样变化?
    熔点:
    晶体(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,在熔化过程中,温度保持不变,有固定的熔点叫做晶体。晶体熔化时的温度叫熔点。
    非晶体:像石蜡这样在熔化过程中温度不断降低没有固定的熔点叫做非晶体。
    2.凝固曲线
    教师:如果让熔化了的海波和石蜡冷却,记下液态海波和石蜡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上图的形状。请大家思考并回答:
    ①DE段。海波是_____态,_____热(填“吸”或“放”),温度____。
    ③EF段。海波的状态是_____,_____热,温度_____。
    ③FG段。海波是_____态,_____热,温度_____。
    ④石蜡在凝固是温度怎样变化?(不断降低)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。非晶体在凝固时温度不断降低没有固定凝固点。
    3.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3140℃。钨在熔化时温度保持在3140℃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
    ·温度是70℃的萘是____态。
    ·铁、铜、铝在常温下是____态。
    ·水银在-30℃时是____态。
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nbsp;  ·酒精在-100℃时是____态。
    ·想想议议:中国北部的漠河冬季气温最低达到-523℃,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,水银是固态的。所以水银温度计在冬季的漠河无法工作。
    4.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。
    (评估与交流)教师  在这个实验中有些同学做的非常成功,但是也有些同学没有成功。那么请那些没有成功的小组由组长带领自己分析一下自己失败的原因在哪里,然后再跟成功的小组交流一下?
    小组交流
    (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总是0℃?(学生思考并回答)
    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)
    教学小结与延展
    教学总结:本节课学生通过亲身体验晶体与非晶体的熔化和凝固过程,掌握了晶体与非晶体熔化与凝固时温度变化的规律,感知了发生状态变化的条件。通过这次的探究活动学生不仅提高了自己的知识技能,而且培养了自己的科学探究能力。
    教学延伸:物理作为一门科学探究性学科来讲,不仅要求学生对于知识的掌握,而且要求学生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,真正体现社会──科学──社会三者的统一。比如:利用这节课的知识学生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,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。

《熔化和凝固的教学设计》