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熔化和凝固
【教材解读】
在本节之前，学生已经学习了“汽化”和“液化”两种物态变化，知道物质在液态和气态之间是可以相互转化的、这节课继续学习“熔化”和“凝固”两种物态变化，进一步加深对一些生活现象的了解，提高学生利用物理知识解决实际问题的能力.因此这节课无论是在知识学习上还是培养学生的能力上都有着十分重要的作用.
本节从生活中的现象引入熔化和凝固的概念，采用实验进行探究，在实验和测量记录的基础上分析研究、得岀结论.学会用图像法研究物理量的变化，进一步培养学生的动手能力和利用实验数据绘制图像分析问题的能力.实验时将冰和烛蜡熔化的实验放在一起进行，可使学生对晶体特殊的熔化过程留下深刻的印象.对于凝固过程的特点，采用实验推论的方法，使课堂得到有效延伸。

【课标分析】
课程标准要求：
探究物态变化过程.尝试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，能用水的三态变化解释自然界中的一些水循环现象.
课程标准解读：
了解熔化、凝固的含义，了解晶体和非晶体的区别；通过探究固体熔化时温度变化的规律，感知发生状态变化的条件；了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义，使学生进一步感知用图像法研究物理量变化的优点教材分析。

【教法分析】
在研究熔化过程、明确研究目的的基础上，教师引导学生设计出完整的实验方案，先做烛蜡熔化实验，实验结束后，将几组学生的数据及图像进行投影，分析实验结果.自然地引出晶体和非晶体的概念，领会熔点是晶体本身的一种特性.展示学生的熔化图像，使学生体会“图像法”的广泛应用.研究凝固过程用实验推论法，要求学生根据刚才对熔化过程的研究结果，进行思考进而得出晶体和非晶体的凝固过程及图像。

【学法分析】
对本节的学习，注意对以下两点知识的把握.晶体和非晶体的区别，如下表所示熔化和凝固图像：

以海波的熔化、凝固图像为例，如图所示，要搞清每一段的过程及状态。

教学
目标
（一）知识与技能
1．知道什么是熔化和凝固；了解熔化吸热、凝固放热。
2．知道晶体和非晶体熔化和凝固特点；了解熔化曲线的物理含义。
3．能用熔化和凝固的知识说明自然界和生活中的有关现象。
（二）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，会用图像法直观表示固体熔化时温度随时间变化的情况。
（三）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。
教学重点
通过对物质熔化过程的实验探究，认识晶体和非晶态熔化和凝固的特点，同时学会用图像法对探究结果进行分析论证。
教学难点
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。
教学资源
冰、石蜡、秒表、酒精灯、铁架台、烧杯、水、试管、打火机、PPT课件
【实验改进】

利用浓食盐水冷却使水结冰.
步骤：1.将浓食盐水放入冰箱冷冻室，最低温度可达-22℃;
2.课前准备小试管，并放人.水，水量只要将温度计的液泡浸没即可，并将温度计放入水中;
3.将小试管放入盐水中冷冻，几分钟后即可进行实验;
使用小试管的优点：结冰快、不用酒精灯加热（可用手加热）、可反复实验

【教学过程】
一、熔化和凝固概念
同学们最喜欢的就是冬天下雪了，房顶会有一层厚厚的积雪，天气一热积雪就化了变成水，从房顶滴答落下，晚上这些水就结冰了。
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
注意：区别熔化和融化、溶化
熔化是火字旁,物理上的熔化需要吸热.白糖放入水中溶解不是熔化
举例：夏天，柏油马路上沥青在高温下变成液态；
工厂的铸造车间里，工人将高温铁水浇在模子里，冷却后，铁水变成了固态的铸件；
蜡烛的烛油滴下来，落在桌子上又变成了蜡块.......

二、探究固体熔化时温度变化规律
现在有海波、石蜡这两种物质，这两种物质的区别是：海波是晶体。石蜡是非晶体。我们最常见的盐也是晶体.
电子显微镜下观察海波或者盐的横竖排列很规则，而非晶体排列不规则。而今天我们要研究的是晶体和非晶体熔化和凝固温度有什么不同的变化规律。

1、观察海波熔化曲线分析---加热
1）实验中注意的事项：
a、温度计与被测物体充分接触，不能碰到容器底部。
思考：若用冰块做实验，大冰块好还是小冰块好？
b、实验时让物体受热均匀（石棉网）要不断搅拌。
思考：为什么不直接加热晶体？
原因：为防止海波受热不均匀，上下熔化不一致，测量结果不准确，所以我们采取水浴法加热，水的温度变化缓慢，同一时刻整个海波处于上下相同的温度中，通过热量传递，海波的温度均匀稳定变化。

2）进行实验。

随着时间的变化海波的温度变化：
时间/min: 0 1 2 3 4 5 6 7
温度/0C： 30 35 40 45 48 48 48 51

分析海波的熔化曲线：
讨论小结
（1）B、C点分别什么状态？在BC之间任意一个点处于什么状态?
（2）在这三个状态中，温度分别怎样变化？
（3）海波在48摄氏度时处于什么状态？
总结：海波的三个状态：
熔化前：固态 温度一直升高
熔化中：固液混合态 温度不变
熔化后：液态 温度升高
思考：
是否所有物质在熔化中温度不变呢？
只有海波这类物质晶体在熔化中温度不变，叫做熔点；
如各种金属、冰、固态酒精,水晶,食盐等。
晶体：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。
晶体熔化的条件：①达到熔点；②继续加热（吸收热量）。
晶体熔化特点：①吸热 ②温度不变

2、观察石蜡熔化曲线分析
有些固体非晶体在熔化中温度一直升高，比如蜡烛、塑料、橡胶、沥青等没有固定的熔点，非晶体一边熔化一边温度改变。
小结：非晶体在熔化过程中，没有温度保持不变的阶段，即没有固定的熔点

三、探究液体凝固温度变化规律
凝固是熔化的逆过程，如图表示两种液体逐渐降温放热凝固成固体的图像，和熔化图像对比

1、小结： 1）晶体凝固时的温度叫凝固点，非晶体在凝固时温度不断降低没有凝固点
2）同种晶体的凝固点和它的熔点相同。例:水的凝固点=冰的熔点
3）晶体凝固的条件：①达到凝固点；②继续放热
晶体凝固的特点：①放热；②温度不变
2、阅读熔点表：
同种晶体，液态的凝固点和固态的熔点相同，固态冰的熔点等于液态水的凝固点
举例：
（1）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。
（2）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。
【思考】
（1）人们常说“下雪不冷化雪冷”，这句话是什么道理？
（2）大小烧杯里装满冰块，小烧杯放在大烧杯里，给大烧杯加热，里面的冰块开始熔化，当处于固液混合态时，小烧杯里的冰块是否熔化？能达到熔点吗？
（3）冬天路面上积雪太厚，给行人车辆造成了不变，我们可采取给路面撒盐的方法让积雪早些熔化，撒盐使积雪的什么发生改变？熔点升高还是降低？
（4）汽车发动机有水箱，水箱的作用是散热，否则会烧坏发动机，冬天存在这样一个问题，水的凝固点是0℃，只要温度低于0℃就结冰，就有可能将水箱撑破，我们可以在水里加一些酒精，这样就不会冻住了，什么原因？改变了酒精的什么点？加上酒精后凝固点是降低了还是升高了？
规律：无论雪里加盐还是水里加酒精（杂质）都是使熔点或者凝固点降低，混合物的熔点或者凝固点都会变低。
（5）温度计有水银的也有酒精的，比如我们的体温计就是水银温度计，在寒冷的北方，最低气温可达-50℃，为什么不用水银温度计来测量气温？你认为用什么温度计较好？
（6）用0摄氏度的水和0摄氏度的冰作为冷却剂，那个更好?

精讲精练
一、熔化
（1）固体熔化时需要吸热，所以有一个温度升高的过程
（2） 固体又分为晶体和非晶体两种，晶体在熔化时升温，达到熔点后吸热，温度保持不变，熔化完后再升温；非晶体因没有确定的熔点，所以边吸热边升温，状态是先变软，后变稠，变稀，最后成为液体.
二、晶体与非晶体的熔化图像
晶体有一定的熔点，熔化时吸热温度保持不变，而非晶体熔化时吸热升温.因此在熔化（凝固）图像中，晶体的图像里有一段平行于时间轴（横轴）的线段，而非晶体则没有.如图中，A、B为晶体的熔化、凝固图像，C、D为非晶体的熔化、凝固图像.

典型例题分析:
题型1 晶体的熔化、凝固规律
【例1】如图是某种物质的熔化图像，它的熔点是_____℃.该物质从开始熔化到所有晶体完全熔化，持续了______min，这一过程是_______热过程.

解析:从图像中可以发现，该物质在加热时，前10min温度从50℃逐渐上升至80℃，但从10至25min这段时间，虽然继续吸热，温度却保持不变，25min后温度又继续上升.由晶体熔化的特征可知，晶体熔化时温度保持不变，熔点是晶体熔化时的温度.所以该物质的熔点为80℃，从开始熔化到所有晶体完全熔化经历的时间为15min，在熔化过程中要继续对该物质加热，即该物质要继续吸热
答案：80 15 吸
方法指导：晶体熔化时温度保持不变，熔点是晶体熔化时的温度.故某晶体物质在熔化时出现的不变的温度就是该物质的熔点.图像中的时间是间接反映吸热、放热情况的。

【例2】在北方寒冷的冬季，把室外冻得冰冷的冻梨拿到屋子里，浸没在冷水盆中，则可能出现的现象是（ ）
A.盆中有一部分水结冰，梨的温度升高
B. 盆中有水结冰，梨的温度不变
C. 盆中的水都结成冰，梨的温度降低
D. 盆中的水都结成冰，梨的温度不变
解析：从题意可知，由于是“北方塞冷的冬季”，冻梨原来放在室外，它的温度低于0℃，当它与冷水接触后，可以使冷水温度下降到0℃，产生凝固现象，即有水结成冰，而在结冰的过程中，梨的温度不断地从原来低于0℃上升到0℃。
答案：A

题型2 熔点和凝固点
【例3】寒冷的地区，测气温为什么要用酒精温度计而不用水银温度计？
解析：解答此题时首先要知道温度计是根据液体热胀冷编的性质制成，如果湿度计里的液体凝固则失去温度计的效用，然后弄清水银与酒精的凝固点，最后组织语言回答。

答案：由于水银的凝固点为-39℃，比酒精的凝固点17℃要高.寒冷的地区气温常常低于-39℃，此时水银凝固，失去“液体热胀冷缩”的效用.虽然寒冷地区气温低但不会低于-117℃，此时酒精还是液体，没有失去效用，故寒冷的地方常常用酒精温度计测气温而不用水银温度计测气温.

题型3 水的凝固点为什么降低了
【例4】积雪对公路行车的危害主要表现在路况的改变，路面积雪经车辆压实后，车轮与路面间的摩擦力减小，汽车易左右滑摆、同时，汽车的制动距离也难以控制，一且车速过快、转弯太急，就可能发生交通事故.专家研究表明，气温不同，积雪的厚薄不同，对行车的危害也不一样.当积雪厚度在5~15cm，气温在0℃左右时，汽车最容易发生事故.因为在这种条件下，路面上的冰雪常会呈“夜冻昼化”状态.此时，护路工人常在路面上撒大量的盐，以避免“夜冻昼化”现象，即在相同气温条件下，融化了的冰雪不再结冰，从而减少交通事故的发生.
【提出问题】在相同气温条件下，为什么水不再结冰了？
【猜想与假设】请你用学过的物理知识，针对这一现象产生的原因提出一个合理的猜想，并说出你猜想的理由。
猜想：______________________________
理由：______________________________
[设计实验方案]针对你的猜想，设计一个实验方案，验证猜想的正确性.
[实验方案及主要步骤]_______________________________________
[分析与论证]____________________________________________
解析:本题探究的问题是：0℃的水结冰，撒盐后水不再结冰，问题的成因可能是：水中掺杂质使凝固点降低，理由是融化的冰雪撒盐不再结冰.
为证实猜想，可取三只相同的杯子，分别盛上体积相同的水、淡盐水、浓盐水，放入冰箱中进行实验观察，然后分析论证.
答案 猜想：水中掺杂质后凝固点可能降低
理由：护路工人常在积雪的路面上撒大量的盐，以避免“昼化夜冻”现象
[实验方案及主要步骤] 取三只同样的杯子，分别盛上同样多的水、淡盐水、浓盐水放人冰箱里；每隔5min用温度计测一次温度并观察是否有结冰现象.
[分析与论证] 上述实验中有结冰现象，并且结冰的顺序是水、淡盐水、浓盐水，则说明水的凝固点与掺杂质有关。
方法指导：（1）本题先从“汽车行驶在冰雪路面上易发生交通事故，护路エ人在路面上撒盐以防止“昼化夜冻”，减少交通事故”中提出问题.
（2）问题的成因可从“护路エ人向路面撒盐，已融化的雪不再结冰”这一事实进行猜想.对问题可能出现的结果进行预测.
（3）设计实验方案时，应国绕“水中掺杂质后凝固点降低”进行，“水温下降到凝固点要放热”，可联想到电冰箱.
（4）分析比较水、淡盐水、浓盐水结冰的先后顺序，可得出结论.

定时巩固检测

题型:熔化和凝固现象解释
1、食用冻豆腐时，发现豆腐内有许多小孔，在小孔形成的过程中，发生的主要物态变化是( )
A. 凝固和熔化 B. 液化和升华 C. 凝华和熔化 D. 凝固和汽化
解释：吃过火锅的同学都知道，豆腐里的水结成冰体积会大一些，（密度知识），会把豆腐里的窟窿眼撑大，吃的时候温度升高熔化后水流出来，小孔就留下了。

2 在严寒的冬季，小明到滑雪场滑雪，恰逢有一块空地正在进行人工造雪。他发现造雪机在工作过程中，不断地将水吸入，并持续地从造雪机的前方喷出“白雾”，而在“白雾”下方，已经沉积了厚厚的一层“白雪”，如图所示。对于造雪机在造雪过程中，水这种物质发生的最主要的物态变化，下列说法中正确的是( )
A. 凝华 B. 凝固 C. 升华 D. 液化
解释：吸入的是水，出来的是雪，即：水变冰

3 如图是一款新型水杯，在杯的夹层中封入适量的固态物质，实现了“快速降温”和“快速升温”的功能。使用时，将水杯上下晃动几分钟，可以将100∘C的开水降温至55∘C左右的温水，也可以将冷水升温到55∘C左右的温水，这款水杯被广泛称为“55∘C杯”。“55∘C 杯”的工作原理是( )

A. 首次使用时，必须加注热水；降温时利用物质熔化吸热；升温时利用凝固放热
B. 首次使用时，必须加注冷水；降温时利用物质凝固放热；升温时利用熔化吸热
C. 首次使用时，加注冷热水均可；降温时利用物质熔化吸热；升温时利用凝固放热
D. 首次使用时，加注冷热水均可；降温时利用物质凝固放热；升温时利用熔化吸热
4 大雪严重影响了民航、铁路和高速公路等交通，为了尽快清除积雪，常用的办法是撒“融雪盐”，这是因为撒入冰雪中的“融雪盐”( )
A. 与少量水发生化学反应，产生的热量融化周围的冰雪
B. 产生“保暖层”，使冰雪吸收足够“地热”而融化
C. 盐溶入雪水中形成盐水，盐水熔点较低，从而加快冰雪的融化
D. 增加冰雪对光线的吸收，从而加快冰雪的融化