熔化和凝固

第三节 熔化和凝固(2课时)
(一)教学目的
　　1.知道什么是熔化和凝固现象。
　　2.理解晶体的熔点和凝固点的物理意义。
　　3.知道晶体和非晶体的熔化、凝固的区别。
　　4.知道熔化吸热、凝固放热。
　　5.了解图象在学习物理学中的作用。
(二)教具
　　学生实验，三人一组。每组配备熔化实验仪器、酒精灯、铁架台、石棉网、温度计二支、海波、蜡、水、火柴、坐标纸。
(三)教学过程
一、新课引入
　　教师：我们在小学自然常识课中学习过物质存在的三种状态：固态、液态和气态。但是物质的状态不是一成不变的。当物体的温度发生变化时，物质的状态也往往发生改变，所以物质状态的变化也属于热现象。
二、进行新课
　　1.熔化和凝固
　　教师提问：你见过哪些物质由固态变成液态的现象?
　　(学生回答)
　　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。
　　提问：你见过哪些物质由液态变成固态的现象?
　　(学生回答)
　　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。
2.学生实验：观察海波的熔化。
(1)讲述实验的做法
　　各组的熔化实验仪器中放入了少量的晶体物质海波。
将搅拌器和温度计的玻璃泡插入试管里的海波粉中，温度计的玻璃泡不要接触试管壁和底，要埋在海波粉中。
　　把试管放在大烧杯的水中，将烧杯放在铁架台的石棉网上，用酒精灯加热。等水温升至30℃以上时，用搅拌器不停地搅动，每隔半分钟记录一次海波的温度，并观察海波的状态。最后根据记录的数据在坐标纸上画出海波的温度随时间变化的图线。
(2)注意事项
　　为了做好实验，每组的三位同学要分工合作。一位同学搅动，一位同学读数，并观察海波的状态，第三位同学记录温度和状态。实验中，搅动必须不停地进行，以保证海波受热均匀。
(3)学生操作，等各组的熔化过程完成后继续加热，教学活动继续进行。
3.海波的熔化曲线的分析
(教师选择一个组的熔化曲线，请该组同学画在黑板上)
　　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，回答下列问题。
　　（1)AB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?(答：AB段所对应的时间内海波是固态，温度升高)
　　(2)在曲线上的哪一点海波开始熔化?(答：B点)
　　(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?(答：BC段所对应的时间内海波的状态是固态和液态共存。海波的温度保持在48℃左右不变。此时仍在继续对海波加热，即海波仍在吸热)
　　(4)在CD段对应的时间内海波是什么状态?温度如何变化?(答：海波的状态是液态，海波已经熔化完毕，继续加热，海波的温度升高)
4.熔点
　　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，它们的熔化曲线都与海波的熔化曲线形状相似，只是熔化时的温度高低不同而已。这条熔化曲线反映了晶体物质熔化的一个重要特征--晶体的熔化是在一定的温度下完成的，即晶体在熔化过程中，温度保持不变。
　　晶体熔化时的温度叫熔点。纯海波的熔点是48 ℃。我们实验用的海波不纯，熔点低于48 ℃。
5.凝固曲线
　　教师：如果让熔化了的海波冷却，记下液态海波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下图的形状。请大家思考并回答：
　　(1)DE段。海波是____态，____热(填"吸"或"放")，温度______。
　　(2)EF段。海波的状态是______，____热，温度______。
　　(3)FG段。海波的状态是______，____热，温度______。
　　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。
6.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3 140 ℃。钨在熔化时温度保持在3 140 ℃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
　　①温度是70 ℃的萘是____态。
　　②水在-5 ℃时是____态。
　　③铁、铜、铝在常温下是____态。
　　④水银在-30 ℃时是____态。
　　⑤酒精在-100 ℃时是____态。
　　⑥锡在232 ℃时是____态。
　　⑦中国北部的漠河冬季气温最低到-52.3℃，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，水银的固态的。所以水银温度计在冬季的漠河无法工作。)
7.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。
8.学生实验：非晶体的熔化和凝固
　　教师：物质除了晶体还有非晶体，松香、石蜡、玻璃等属于非晶体。我们现在利用实验研究石蜡的熔化和凝固。
　　我们所用的实验装置还是刚才用过的装置，实验步骤也完全相同。
(学生操作、实验)
　　教师：请一个组把石蜡的熔化和凝固曲线画在黑板上。
　　从石蜡的熔化和凝固曲线可知，非晶体的熔化和凝固跟晶体不同。非晶体没有一定的熔点，也没有一定的凝固点。石蜡熔化时吸热，温度不断上升，固态石蜡由硬变软，然后再变为液态。凝固时放热，石蜡由液态变为粘稠，然后由软变硬，形成固态。
三、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是0 ℃?(学生思考并回答)
　　冰水混合物中有冰又有水，冰和水的物态变化有两种可能：其一是冰尚未熔化完毕，冰熔化时温度保持在熔点不变。另一种可能是尚未凝固完毕，温度也应保持在凝固不变。所以冰水混合处于热平衡状态，温度为0
℃。
　　(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)
　　雪在熔化时温度保持在0 ℃不变，但是要吸热。雪从空气中吸热，气温下降，所以化雪时更冷。
　　3.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。
四、作业
　 1.完成课文后的练习。
　 2.习题3、4、5。
(四)说明
　
1.本节课文内容丰富，知识有一定的难度。教学重点应是熔点和凝固点及熔化吸热和凝固放热。建议安排好学生实验，使学生充分认识晶体熔化和凝固时的特点，对图像分析得细致、透彻，有利于学生加深认识、突出重点。
　
2.教学难点是晶体熔化或凝固时，虽然伴随有热的得失，但是温度不变。受初中学生知识水平的限制，教师不必从理论上去讲解，只要通过学生实验，观察现象，从事实出发，学生能记住这一事实即可。

　　3.突出重点、突破难点的有效方法是做好学生实验。实验应注意以下几点：一是海波的纯度尽可能高。二是对海波开始加热时，不要用温水，温水会使试管内靠管壁的海波先熔化，而中央部分的海波的温度还没有达到48
℃。三是搅拌要及时、不停顿。由于海波是粉末状，导热性能差，只有不停搅拌才可望实验成功。
　　4.熔化吸热、凝固放热的教学，采用海波自白这种拟人化的方法，颇具趣味性和启发性，教师不妨一试。