資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
3.4 升華和凝華（教學設計）
年級 八年級 授課時間
課題 3.4 升華和凝華
教學 目標 1. 通過觀察碘的升華與凝固實驗，了解物質的固態和氣態之間是可以直接轉化的。 2. 知道升華要吸熱，凝華要放熱。 3. 能用升華和凝華的知識，解釋生活中的現象。 4. 通過水循環過程中水的三態變化，培養關心環境和節約用水的意識。
教材 分析 升華和凝華現象是學生學習中容易忽略的兩種物態變化。盡管升華和凝華現象并不罕見，但不易被學生注意，他們總認為固態和氣態之間的變化必須經過液態階段。因此，教學中應對其足夠重視，以幫助學生澄清模糊的認識。教學中應從升華和凝華的現象出發，在讓學生進行觀察實驗的基礎上，感知什么是升華，什么是凝華。 碘的升華和凝華實驗是本節教學的重點，做好實驗是關鍵。 由于升華、凝華現象不是學生學習的重點，教材在這里沒有過多設計活動內容。碘在常溫下稍微受熱，就可以升華，碘蒸氣稍遇冷，又可以凝華；再加上碘蒸氣（夾雜著空氣）呈紫紅色，便于觀察，所以用碘做升華、凝華實驗，是一種比較理想的物質。但是碘蒸氣有毒，做實驗時必須把它封閉起來，以免影響學生的健康。 碘的升華與凝華實驗已有現成的鼓形或兩端封閉的試管形儀器可用，可以用現成儀器向學生展示碘的升華與凝華現象。 水循環與水資源欄目，有意識地引導學生關注生活、關注社會，培養其社會責任感。課上可讓學生進行交流、討論，讓他們對水資源的保護、開發和利用形成自己的獨特見解，從而在實際生活中養成節約用水的良好習慣。
學情 分析 1. 學生的知識基礎：學生已學過液氣，固液之間的轉換，具備一定的實驗探究能力和熱學基礎。學生在生活經驗積累過程中，對升華和凝華現象具有一定的感性認識。 2. 學生的認知特點：學生對升華和凝華現象有所了解，但缺乏系統的歸納和整理，加之視覺習慣的影響，使學生對生活中的一些升華和凝華現象的理解存在偏差甚至錯誤。
教學重點 碘的升華與凝固實驗。
教學難點 綜合運用物態變化知識分析物態變化現象產生的原因（如干冰周圍“白氣”的形成原因）。
教學 器材 鐵架臺、燒瓶、酒精燈、細線、碘。 多媒體ppt，包含視頻：《碘的升華和凝華》、《霜、雪、霧凇、冰花等自然現象》、《干冰》、《水循環》等。
教學過程
教師活動 學生活動
導入新課 【提問】（1） 如圖所示，封閉的玻璃容器中有少量碘顆粒，先向容器澆熱水，容器中有什么變化 然后向容器澆涼水，容器中又有什么變化 觀察碘的物態變化 霧凇 （2）霧凇與桂林山水、長江三峽、云南石林并稱為中國四大奇觀。 霧凇是嚴冬時節經常出現在東北地區的自然現象，它既不是冰也不是雪，它是怎樣形成的呢？ 觀察實驗現象及圖片，思考問題，進入情境。
學習新課 一、升華和凝華 1. 升華和凝華 （1）觀察碘的升華和凝華 【實驗】如題圖所示，封閉的玻璃容器中有少量碘顆粒，先向容器澆熱水，觀察容器中有什么變化 然后向容器澆涼水，容器中又有什么變化 【實驗現象】由實驗可以看到，固態的碘受熱后，容器內充滿了紫色的碘蒸氣；碘蒸氣遇冷后變成了固態的碘。 【實驗結論】碘可以由固態直接變成氣態，也可以由氣態直接變成固態。 （2）升華與凝華的概念 物理學中將物質從固態直接變成氣態的過程叫作升華；從氣態直接變成固態的過程叫作凝華。 【視頻演示】——《碘的升華和凝華》 2. 升華和凝華現象 （1）升華現象 ①櫥柜里的樟腦球過一段時間后變小了，最后不見了。 ②冬天，掛在外面的濕衣服上結的冰沒有熔化，過段時間衣服也晾干了。 （2）凝華現象 ①霜的形成 霜是指貼近地面的空氣受地面輻射冷卻的影響而降溫到霜點以下，在地面或物體上凝華而成的白色冰晶。通常出現在秋季至春季時間段。 ②“霧凇”的形成 霧凇，俗稱冰花、樹掛等，是低溫時空氣中水汽直接凝華，或過冷霧滴直接凍結在物體上的乳白色冰晶沉積物，是非常難得的自然奇觀，表現為白色不透明的粒狀結構沉積物。 ③冰花的形成 冰花是指空氣中水蒸氣遇冷凝華成的小冰晶。水蒸氣在平滑表面凝結成冰片，似無數花朵鑲嵌而成，故稱冰花。 ④雪的形成 大氣中的水蒸汽直接凝華或水滴直接凝固而成，就是雪。也可說是云中的溫度過低，小水滴結成冰晶，落到地面仍然是雪花時，就是下雪了。 播放視頻——《霜、霧凇、冰花、雪的形成》 3. 升華吸熱 凝華放熱 （1）干冰的升華吸熱 ①干冰是在一個大氣壓下，以-78.5℃存在的固體二氧化碳（CO2），在常溫下可以直接變成二氧化碳氣體。 ②特點：容易升華，有吸熱致冷作用。 ③干冰的應用 冷藏食物：干冰冷卻的溫度比冰低的多，利用干冰可以產生-78℃的低溫。由于“干冰”會直接升華為溫度很低的、干燥的二氧化碳氣體，因此它的冷藏效果好，有利于食物的貯存。 （2）凝華放熱 ①凝華是升華的逆過程，所以凝華過程放熱。 ②分析實驗 在觀察碘的物態變化實驗中，先向容器澆熱水，可看到固態的碘受熱后，容器內充滿了紫色的碘蒸氣；然后向容器澆涼水，碘蒸氣遇冷后變成了固態的碘。 實驗表明：碘蒸氣凝華時要放出熱量。 ③凝華放熱的實例 俗語說：霜前冷、雪后寒。霜就是由于水蒸氣凝華形成的。當氣溫低于0℃時，水蒸氣才會凝華，所以下霜前氣溫低，即霜前冷；下雪后，雪熔化或升華會從周圍吸收大量的熱，所以雪后寒。 【例題1】炎熱的夏天，將冰凍的楊梅放在室內很快就會在楊梅表面出現一層白色的霜，這一過程所涉及的物態變化是（　　） A．凝華 B．升華 C．汽化 D．凝固 【答案】A. 【解析】剛取出的楊梅溫度很低，空氣中的水蒸氣遇到冷的楊梅直接變為固態小冰晶，故該過程的物態變化為凝華。故選A。 【例題2】碘是人體必需的微量元素之一。碘的熔點為113.7 ℃，固態碘是_______（選填“晶體”或“非晶體”）。如圖所示，在試管中放入少量的碘，將試管放入熱水中，固態碘會_______（選填“吸收”或“放出”）熱量，迅速_______（填物態變化名稱）為碘蒸氣。 【答案】晶體，吸收，升華. 【解析】固態碘有固定熔點，是晶體。固態碘變成氣態的碘蒸氣，是升華現象，需要吸熱。 【例題3】喜歡動手實驗的小明，把干冰放入小瓶中，在瓶口套上氣球（如圖甲），過了一會兒發現氣球鼓起來了，同時在瓶子底部的外壁上出現了白霜（如圖乙）。這是由于瓶中干冰______（吸收/放出）熱量發生_____（填物態變化名稱）變成氣態，瓶外水_____填物態變化名稱）形成霜。 【答案】吸熱，升華，凝華. 【解析】由于瓶子內的干冰升華成氣態的二氧化碳，所以氣球會鼓起來；干冰升華過程中需要吸收熱量，使瓶子底部溫度降低，空氣中的水蒸氣遇冷直接凝華變成小冰晶附著在瓶子外壁，形成霜。 觀察分析實驗現象、觀看視頻。 建立升華、凝華的概念。 列舉生活中的升華、凝華現象，并分析形成的原因。 通過分析干冰的升華過程，知道升華吸熱、凝華放熱。 做例題1，知道升華與凝華現象。 做例題2，知道升華現象及吸放熱情況。 做例題3，分析升華與凝華實驗現象，知道吸、放熱情況。
學習新課 二、水循環 【想想議議】水的三種狀態分別是冰、水和水蒸氣。給圖填字，說明它們三者之間轉化過程的名稱以及吸熱、放熱的關系。 1. 水循環是通過物態變化實現的 水是人類生存環境的重要組成部分。通過水的三態變化，地球上的水在不停地循環。水循環造就了雪山和湖泊。 2. 云、雨、冰雹及雪花的形成 （1）云與雨的形成 陽光曬暖的海洋，海水吸熱蒸發成為水蒸氣上升到空中；當水蒸氣上升到高空以后，與冷空氣接觸，水蒸氣便液化成為小水滴，大量的小水滴懸浮在高空中，就形成了云；小水滴相互聚集，就會凝結成大水滴下降成雨。 （2）冰雹與雪花的形成 如果在高空遇到更加更加寒冷的氣流，小水滴就會凝固成小冰珠，最后有可能形成冰雹降落到地面； 冬天，水蒸氣在寒冷的高空急劇降溫，從而凝華成微小的冰晶，這些冰晶聚集起來就變成雪花飄落大地。 這些天空的降水落到地面，一部分直接變為小溪，另一部分滲入地下，涌出地表后變成股股清泉，許多小溪匯合，形成江河，又注入大海。 播放視頻——《自然界中的水循環》 【例題4】如圖所示的是水循環示意圖，在太陽輻射、地球引力等作用下，地球上各種形態的水不斷進行周而復始的運動。 圖中①處發生的物態變化伴隨著______（選填“吸熱”或“放熱”）；圖中②處水蒸氣有的________（填物態變化）形成小水滴，有的形成小冰晶，形成千姿百態的云；圖中③處溫度較高時，冰晶會______（填物態變化）變成水滴，與空中的小水滴一起形成雨。 【答案】 吸熱，液化，熔化。 【解析】①處海洋中的液態的水變成氣態的水蒸氣，是汽化現象，需要吸熱。 圖中②處水蒸氣凝結成小水滴，是氣態變成液態，是液化現象。 圖中③處溫度較高時，固態的冰晶變成液態的水滴，是熔化現象。 完成圖中填空內容。 閱讀課本第79～80頁， 了解水循環與三態變化的關系，分析云、雨、冰雹及雪花的形成原因。 做例題4，根據水循環示意圖，寫出有關的物態變化過程及吸放熱情況。
學習新課 三、水資源 1. 地球上的水資源 地球表面的70%以上是海洋。雖然地球表面大部分被水覆蓋，但是其中海水約占97%，江河湖泊、土壤、巖層和冰川中的淡水僅占約3%，而能夠供人類直接利用的淡水資源更是僅占淡水資源的0.3%。水資源與人類的關系非常密切，是維持人類生活的源泉。 2. 水資源危機 隨著社會的發展，技術的進步，人類對水的依賴程度越來越大。除了日常的生活用水以外，工業生產也必須用水。在紡織、印染、造紙、煉鋼等各個工業領域都需要大量的水資源，農業灌溉更需要大量的水資源。 此外，城市的消防、綠化、公共場所的清潔衛生都少不了水。隨著人口的膨脹和經濟的增長，水資源已經出現了嚴重的危機。人們不僅直接消耗了大量水資源，在生產和生活中還造成了水的污染，進一步加劇了水資源危機，這已經敲響了人類生存的警鐘。 3. 節約用水 【提問】水資源缺乏是當今世界的一大危機，我們應如何合理地節約用水？ 【分析】因此，我們不僅需要改進節水技術、優化用水系統的運行，更需要每個人提高節水意識、養成良好的用水習慣，共同保衛我們的藍色家園。 【例題5】水是生命的乳汁、經濟的命脈，是自然界奉獻給人類的寶貴資源。下列關于地球上的水循環和水資源認知正確的是（　　） A．水循環的過程伴隨著水的物態變化過程 B．水循環按照固態→液態→氣態的固定順序循環進行 C．地球上的淡水大約占地球總水量的3%，淡水資源豐富 D．大量開采地下水，對環境不會造成損害，可以解決部分地區飲水問題 【答案】A。 【解析】A．水循環的過程伴隨著水的物態變化過程，包括熔化、凝固、汽化、液化、升華、凝華等物態變化，故A正確； B．水循環在海洋、陸地和天空等不同領域以固態、液態或氣態形式存在。但不是按照固態→液態→氣態的固定順序循環進行，故B錯誤； C．目前人類利用的淡水資源，主要是江河湖泊水和淺層地下水，僅占全球淡水總量的0.3%，故C錯誤； D．大量開采地下水，可以解決部分地區飲水問題，但對環境會造成損害，故D錯誤。 故選A。 閱讀課本第80頁，《水資源》，了解地球上的水資源分布情況。 知道地球上水危機產生的原因。 知道一些合理節約用水的方法。 做例題5，了解水循環和誰資源問題。
課 堂 練 習 課 堂 練 習 1. 下列現象發生的過程中，屬于升華吸收熱量的是（　 ） A．春天，冰雪融化匯成溪流 B．夏天，從冰箱里面拿出來的飲料罐“出汗” C．秋天，清晨的霧在太陽出來后散去 D．冬天，室外冰凍的衣服也會干 【答案】D。 【解析】A．春天，冰雪融化匯成溪流；是熔化現象，吸收熱量。 B．夏天，從冰箱里面拿出來的飲料罐“出汗”，是空氣中的水蒸氣遇冷液化成的小水珠，是液化現象，放出熱量。 C．秋天，清晨的霧在太陽出來后散去，是汽化現象，吸收熱量。 D．冬天，室外冰凍的衣服也會干，是升華現象，吸熱。 故選D. 2．冬天的早晨，在有人居住的室內窗戶上往往會出現冰花，下面說法正確的是（ ） A. 出現在窗戶的內側，由大量水蒸氣凝華而成 B. 出現在窗戶的內側，由水凝華而成 C. 出現在窗的外側，由大量水蒸氣凝華而成 D. 出現在窗戶外側，由水凝華而成 【答案】A. 【解析】“冰花” 是室內空氣中的水蒸氣遇到比較冷的窗玻璃，由氣態直接變為固態的小冰晶，附著在窗玻璃內側。選項A正確。故選A。 3．北京冬奧會開幕式上二十四節氣倒計時驚艷全場。“二十四節氣”是中華智慧的結晶，下列有關節氣的諺語說法正確的是（　　） A．圖甲，“雨水有雨，一年多雨”——雨的形成是液化現象，需要吸熱 B．圖乙，“白露秋分夜，一夜涼一夜”——露的形成是汽化現象，需要放熱 C．圖丙，“霜降有霜，米谷滿倉”——霜的形成是凝華現象，需要放熱 D．圖丁，“大雪晴天，立春雪多”——雪的形成是凝固現象，需要放熱 【答案】C. 【詳解】A．雨主要是云層中的水蒸氣液化形成，需要放熱，故A錯誤； B．露是空氣中的水蒸氣遇冷液化形成的，需要放熱，故B錯誤； C．霜是空氣中的水蒸氣遇冷凝華形成的冰晶，需要放熱，故C正確； D．雪是云層中的水蒸氣遇冷凝華形成的冰晶，需要放熱，故D錯誤。 故選C。 4．地球上，水的三種狀態在不斷地相互轉化。如圖所示為地球上的水循環示意圖，下列描述中正確的是（　　） A．海洋、陸地上的水蒸發變成水蒸氣 B．水蒸氣在高空遇冷吸收熱量形成雨、雪，落回海洋、陸地 C．地球上的淡水資源豐富，取之不盡 D．人類活動會消耗水資源，但不會造成水污染 【答案】A 【詳解】A．根據示意圖可知，海洋、陸地上的水蒸發變成水蒸氣，故A正確； B．根據題意可知，水蒸氣在高空遇冷放出熱量形成雨、雪，落回海洋、陸地，故B錯誤； C．地球上的淡水資源是有限的，故C錯誤； D．人類活動會消耗水資源，同時會造成水污染，故D錯誤。 故選A。 5．冬天下大雪時，小華看到護路工人往路面撒上大量的鹽，他了解到道路結冰會對行車安全造成危害，撒鹽可以使路面的冰雪熔化。小華不禁產生了疑問，在相同的氣溫下，為什么撒了鹽后的冰就會熔化呢？ （1）小華回家后進行了探究，他從冰箱里取出一些冰塊，分別放入甲乙兩個相同的易拉罐中，并在乙罐中加入適量的鹽，用筷子攪拌一段時間（如圖1）。當兩罐內出現水時，用溫度計分別測出罐內混合物的溫度（示數如圖2），對比甲罐溫度小華得出相同的氣溫下撒了鹽后的冰會熔化的原因是____________________ ； （2）小華還發現，一只罐外壁出現了白霜，而另一只外壁出現的是小水珠，出現白霜的是 _____（選填“甲”或“乙”）罐，是因為空氣中的________發生了_______（填物態變化）。 【答案】鹽降低了冰的熔點；乙，水蒸氣，凝華。 【詳解】（1）通常情況下，冰水混合物的溫度為0℃，因此甲罐中的溫度為0℃，由圖2可知，溫度計的分度值為1℃，甲溫度計的示數為0℃，乙溫度計的示數為零下6℃，因此乙罐中混合物的溫度為零下6℃；對比甲罐溫度小華得出相同的氣溫下撒了鹽后的冰會熔化的原因是鹽降低了冰的熔點。 （2）甲罐內混合物的溫度為0℃，0℃時水能以液態存在，罐外壁出現的液態小水珠是空氣中的水蒸氣遇冷液化而成的，而乙罐中混合物的溫度低于0℃，此溫度下水只能以氣態或固態存在，罐外壁出現的固態白霜是空氣中的水蒸氣遇冷凝華而成的，因此出現白霜的是乙罐。 6．為了驗證裝在試管里的固態碘受熱升華，甲同學直接將試管放在酒精燈火焰上，如圖甲所示；乙同學將試管浸入熱水槽中，如圖乙所示，兩試管都會出現碘蒸氣。（已知：碘的熔點是113.5℃、沸點是184℃；水的沸點是100℃，酒精燈火焰外焰溫度約為800℃。） （1）在圖甲中，酒精燈火焰的溫度______ 碘的熔點、沸點的溫度，出現的碘蒸氣可能是碘________ 后，再_______ 形成的； （2）在圖乙中，沸水的溫度_______ 碘的熔點、沸點溫度，碘_______ （選填“可能”或“不可能”）熔化，試管中的氣態只能是碘升華形成的； （3）綜合比較兩種方案，圖 _____（選填“甲”或“乙”）的操作更有說服力。 【答案】（1）高于，熔化，汽化；（2）低于，不可能；（3乙。 【詳解】（1）固體溫度達到熔點，吸收熱量會發生熔化過程變成液體，液體達到沸點，吸收熱量會發生沸騰過程，即汽化，變成氣體，酒精燈火焰外焰溫度約為800℃，碘的熔點是113.5℃、沸點是184℃；在圖甲中，酒精燈火焰的溫度高于碘的熔點、沸點的溫度，出現的碘蒸氣可能是碘熔化后，再汽化形成的。 （2）物質的溫度低于熔點的溫度，不可能熔化；沸水的溫度是100℃，碘的熔點是113.5℃、沸點是184℃；在圖乙中，沸水的溫度低于碘的熔點、沸點溫度，碘不可能熔化，所以試管中的氣態只能是碘升華形成的。 （3）要探究碘受熱升華，需要排除熔化后汽化的干擾，所以綜合比較兩種方案，圖乙的操作更有說服力。
板 書 設 計 第4節 升華和凝華 一、升華 1. 升華：物質從固態直接變成氣態的過程。 2. 升華吸熱。 3. 升華現象：干冰保鮮食品、冬天冰凍的衣服變干等. 二、凝華 1. 凝華：物質從氣態直接變成固態的過程。 2. 凝華放熱。 3. 凝華現象：霜、雪、冰花、霧凇、舞臺“煙霧”等. 三、水循環 1. 水循環與水的三態變化：云、雨、雪、露、雹. 2. 水資源：地球上的水資源出現危機；節約用水.
課 堂 小 結 第4節 升華和凝華
作 業
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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