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【人教2024版八上物理精彩課堂（素材+教案+ 學案）】
3.4 升華和凝華
新課導入　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　方式一　【實驗導入】
同學們,今天我們先來做一個小實驗:把樟腦丸碾成粉末后放入燒瓶中,用酒精燈對著燒瓶底部微微加熱一段時間后停止加熱,過一會兒,放入燒瓶內的松枝上出現了潔白的“人造雪景”。你知道自然界中的雪是怎么形成的嗎 帶著這個問題,我們開始今天的學習:升華和凝華。
方式二　【實驗導入】
教師演示實驗,封閉的玻璃容器中有少量碘顆粒,先向容器澆熱水,容器中碘的物質狀態有什么變化 然后向容器澆涼水,容器中碘的物質狀態又有什么變化 看來物質在固態和氣態之間還可以直接進行轉變,今天我們就來學習直接發生在固態和氣態之間的物態變化——升華和凝華。
方式三　【情境導入】
多媒體展示圖片:
圖3-4-1
如圖3-4-1所示,放在衛生間的固體清新劑時間長了會逐漸變少,直至全部消失(圖甲);嚴冬,冰凍的衣服也能變干(圖乙);用久的燈泡內壁變黑(圖丙)。你能解釋生活中的這些現象嗎
電子視頻　　(詳見電子資源)
教材知識處理　　
1.幾種常見天氣現象中涉及的主要物態變化
如圖3-4-2所示是生活中幾種常見的天氣現象,它們的形成涉及不同的物態變化。
圖3-4-2
①云——白天氣溫較高,地表水大量蒸發,因此空氣中含有大量的水蒸氣。水蒸氣上升到冷的高空以后,一部分液化成小水滴,一部分凝華成小冰晶,天空中的云就是由大量的小水滴和小冰晶組成的。所以對于云的形成原因,不能歸結為單一的某一種物態變化。
②雹——在強對流天氣里,含有大量水蒸氣的濕熱氣流急速上升,遇冷迅速凝華成大量小冰晶或液化成小水滴,由于重力作用,向下墜落,但被急速上升的氣流再次托舉到高空,上升氣流中的水蒸氣又會以小冰晶為凝結核再次凝華,同時也不斷有小水滴凝固,包裹在一起,使冰晶越來越大……如此反復,當上升氣流托不住更大的冰晶時,它就會落到地面,形成冰雹。所以冰雹一般出現在強對流天氣,它的形成既有凝華,也有凝固,也不能歸結為單一的某一種物態變化。
③雨——當云越聚越多,越聚越厚的時候,就要開始下落,在下落過程中隨著溫度升高,云中的小冰晶熔化成小水滴,與云中原有的小水滴一起降落到地面上,這就是雨。但這只是雨形成的原因之一,在更多的時候,含有大量水蒸氣的熱空氣,在被風吹送的過程中,由于地勢的影響,不斷被抬升,降溫液化(地形雨),或遇到迎面而來的冷氣流,遇冷液化形成降雨(鋒面雨)。所以,雨主要是液化形成的。
④霧——空氣中如果有較多的浮塵,水蒸氣遇冷液化成小水珠便會附在浮塵上,和浮塵一起飄浮在空氣中,這就是霧。
⑤露——天氣較熱時,空氣中的水蒸氣在清晨前遇到溫度較低的樹葉、花草等,液化成小水珠附在它們的表面,這就是露。
⑥霜——夜晚,當氣溫降到0 ℃以下時,地面附近的水蒸氣遇到地面上冷的物體,凝華為冰花附在物體上,這就是霜。
⑦雪——當水蒸氣上升到溫度很低的高空時,水蒸氣凝華成六角形的冰花,冰花聚集在一起,形成雪片或者雪團降落下來,這就是雪。
⑧霧凇——在嚴寒季節里,空氣中過于飽和的水蒸氣遇冷凝華形成白色不透明的粒狀結構沉積物附在樹上形成霧凇,所以霧凇又稱樹掛。霧凇的形成需要氣溫很低,而且水蒸氣需要很充足。
　　2.實驗改進:“人造雪景”
圖3-4-3
[目的] 為了進一步感受升華與凝華現象,可以增加演示實驗:“人造雪景”。
[器材] 錐形瓶、樟腦丸、酒精燈、松樹枝、火柴、鐵架臺、鐵圈。
[實驗過程] 如圖3-4-3所示,在錐形瓶內放入少許樟腦丸粉末,再將一根松樹枝放入瓶中,然后將瓶子密封。點燃酒精燈,緩慢加熱,仔細觀察瓶內有什么現象發生。
[需要注意] (1)要緩慢加熱;(2)注意觀察瓶底有無液態物質出現。
本節教材鏈中考　　
[考點小說] 本節涉及的中考考點是升華和凝華現象的判斷及其吸、放熱特點的應用,題型主要是選擇題和填空題。
[考點對接] 升華與凝華及其應用
[源起教材P79、P80]
我國北方秋、冬兩季,有時地面和屋頂會出現霜、窗玻璃上出現冰花(圖3.4-2)、樹枝上出現霧凇,這些都是凝華現象。
圖3.4-2　冰花
像熔化和汽化一樣,升華也要吸熱;像凝固和液化一樣,凝華也會放熱。因此,在運輸食品的時候,為了防止食品腐爛變質,可以利用干冰(固態二氧化碳)的升華來吸熱降溫。
例1　(陜西中考)“二十四節氣”是我國古代農耕文明的偉大成就之一。古人通過觀測天體運行,總結出一年中時令、氣候、物候等變化的規律,體現了我國古代人民的智慧。詩句“一朝秋暮露成霜”,描述了“霜降”(圖3-4-4)前后的氣溫變化。下列對詩句中所涉及的自然現象分析正確的是 (　　)
A.露和霜都是固體
B.露是由霜熔化形成的
C.霜是由露凝固形成的
D.霜是由水蒸氣凝華形成的
[答案] D
圖3-4-4 圖3-4-5
例2　(河南中考)如圖3-4-5所示,把少量碘放入錐形瓶中,瓶口加蓋玻璃片。微微加熱,瓶中充滿紫色的碘蒸氣,此過程碘發生的物態變化是　　　　。停止加熱,碘蒸氣凝華,看到的現象是:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
[答案] 升華　紫色碘蒸氣消失,瓶內出現固態碘
[解析] 碘在加熱過程中升華變為碘蒸氣,當停止加熱后,碘蒸氣凝華,形成固態碘。
拓展材料　　
　　材料一——怪異的飛雪
1.六月飛雪
六月飛雪是一種奇特的自然現象,產生這種現象的原因多半是夏季高空有較強的冷空氣。如果冷暖氣流交鋒劇烈,則會產生強降雨;但如果氣流突然將含有冰晶或雪花的低空積雨云拉向地面,便會在小范圍內出現短時間飄落雪花的奇觀。也有一些科學家認為,六月飛雪是大規模的火山爆發造成的。火山爆發時可產生達數百萬噸的火山灰,這些火山灰上升至大氣高層,飄散到世界各處,一連數月遮天蔽日,導致許多地區出現冬季天氣。據研究,公元537年中國發生了一次夏雪天氣,就是由新幾內亞東南部的一次火山噴發造成的。
2.大廳飄雪
我們見到的雪都是從天空中降落下來的,你相信在大廳內也會下雪嗎
1779年的冬天,俄國彼得堡的一家報紙,報道了一條十分有趣的新聞。在一個舞會上,由于人多,又有成百上千支蠟燭在燃燒,使得舞廳里又熱又悶,那些身體欠佳的夫人、小姐們幾乎要在歡樂之神面前昏倒了。這時,有一個年輕男子跳上窗臺,一拳打破了玻璃。于是,舞廳里意想不到地出現了奇跡:一朵朵美麗的雪花隨著窗外寒冷的氣流在大廳里翩翩起舞,飄落在悶熱得發昏的人們的頭發上和手上。有人好奇地沖出舞廳,想看看外面是不是下雪了。令人驚奇的是天空星光燦爛,新月銀光如水。
那么,大廳里的雪花是從哪兒飛來的呢 莫非有人在表演魔術 可是再高明的魔術師,也不可能在大廳里變出雪花來啊。后來,科學家才解開了這個迷。原來,舞廳里由于許多人的呼吸飽含了大量水汽,蠟燭的燃燒又散布了很多凝結核。當窗外的冷空氣破窗而入的時候,迫使大廳里的飽和水汽立即凝華結晶,變成了雪花。可見,只要具備了下雪的條件,屋子里也會下雪。
材料二——水的物態變化與人間美景
1.與熔化有關的勝景(圖3-4-6)
新疆天山,夏天熔化的雪水從峭壁斷崖上飛瀉而下,形成迷人的天山美景。
每年春天,當鴨綠江的冰雪熔化時,美麗的鴨綠江便成了風景秀麗的旅游勝地。
圖3-4-6 圖3-4-7
2.與凝固有關的勝景(圖3-4-7)
冬天,泰山上的水凝固成冰,形成奇觀。
哈爾濱每年冬季的冰雕展覽,成為我國的主要旅游景致之一。
3.與汽化有關的勝景(圖3-4-8)
世界奇觀之一——黃石間歇泉位于美國黃石國家公園,那里屬于火山活動地區,由于熾熱的熔巖使地層的水溫度升高,汽化為水蒸氣。水蒸氣沿地層上升,當溫度下降到一定程度時便變成溫度很高的水。水沿著地層裂縫上升到地面噴發,噴完后等待下一次噴發,這樣便形成了美麗的間歇泉。
圖3-4-8 圖3-4-9
4.與液化有關的勝景(圖3-4-9)
張家界的山海拔很高,由于高度越高,氣溫越低,所以山頂的氣溫也很低,大部分的水蒸氣在這片氣溫較低區域遇冷液化成小水滴(云),構成“張家界頂有神仙”的云霧繚繞的人間仙境。
重慶水汽充沛,空氣潮濕。白天地面溫度相對較高,水不斷蒸發,空氣中水蒸氣較足。晚上,溫度下降時,水蒸氣便液化成霧,使重慶獲得了“霧都”的美譽。
5.與凝華有關的勝景(圖3-4-10)
圖3-4-10
雪是北方的主要降水形式之一。冬季氣溫下降時,水蒸氣就會凝華成小冰晶降落到地面,白雪皚皚的北方天地成為南方人夢寐以求的去處。嚴冬臘月,松花江十里長堤的垂柳柔枝由于霧凇變成玉樹瓊枝,猶如童話世界,此景是空氣中的水蒸氣或霧滴蒸發的水蒸氣凝華形成的。
　　材料一　怪異的飛雪
　　材料二　水的物態變化與人間美景
第4節　升華和凝華
教材解讀 　由于升華和凝華過程不容易被注意到,一般只能根據觀察到的結果進行分析、判斷。本節從生活實例入手,尤其注意區別凝華與凝固、凝華與液化。本節只要求學生知道升華和凝華現象,知道升華吸熱、凝華放熱即可。 　碘的升華與凝華實驗可以讓學生自己動手做,裝有碘的試管一定要用蓋子塞緊,以防碘蒸氣外逸。試管放入熱水中后,立即可見碘升華產生的紫色蒸氣;再將該試管放入涼水中,紫色蒸氣立即消失,碘蒸氣又凝華成固態碘。應使學生知道升華和凝華是互逆過程。生活中有許多升華和凝華的現象,要引導學生加以分析。 　《科學·技術·社會·環境》欄目的《水資源》,要求學生讀了這篇文章后,了解我國水資源的緊張狀況,認識水對于人類的重要意義,從而產生強烈的環保意識和節水意識。
學 習 目 標 物理觀念 　1.知道升華和凝華現象。 　2.知道升華吸熱和凝華放熱。 　3.能解釋常見的升華吸熱的現象。
科學思維 　自主建構升華和凝華的概念;培養學生的創造性思維以及初步的觀察、分析和概括能力。
科學探究 　通過探究碘的升華過程,使學生進一步掌握探究步驟,即:提出問題——猜想——實驗驗證——得出結論——應用結論。
科學態度 與責任 　通過教學活動,促使學生關心環境,樂于探索一些自然現象的物理學道理。
重 難 點 處 理 重點 　認識升華和凝華現象,形成完整的物態變化知識體系。本節課內容較少,可以將所學各種物態變化進行比較,將知識系統化。
難點 　解釋生活中的升華和凝華現象。要弄清物質的初始狀態和最終狀態,再根據物態變化的定義來判斷屬于何種物態變化。
創新探究 　“探究碘的升華和凝華”實驗中,注意事項如下: 　①控制碘量:只需少許碘粒; 　②控制溫度:需要緩慢加熱; 　③觀察現象:觀察有無液態碘出現; 　④管口密封:用蓋子塞緊管口。
教學設計①　　(對應ppt見電子資源)
教師活動 學生活動 設計意圖
【導入新課】 情境引入: 多媒體投影幾幅生活中的圖片:用久的電燈泡、冬天窗玻璃上的冰花、吉林松花江畔的“霧凇”、舞臺演出時的“白煙滾滾”等。 引導學生思考:電燈泡用久了,燈絲為什么會變細 玻璃壁為什么會發黑 黑色的物質是怎么形成的 “霧凇”是怎樣形成的 美麗的冰花到底是如何形成的 舞臺上的“白煙”究竟是什么 它又是怎么形成的呢 聽講、思考 創設情境,引入課題。激發學生學習的興趣和求知欲望。
【探究新知】 過渡語:為了方便探究這些現象背后的物態變化,我們將利用碘 升華和凝華進行科學探究。 一、升華與凝華 1.探究碘的升華和凝華 提出問題:固體和氣體之間到底能不能直接發生變化 猜想與假設: 猜想1:把碘加熱后會變成液態碘。 猜想2:把碘加熱后會變成氣態碘。 實驗器材:開水、冷水、燒杯、碘升華和凝華管。 進行實驗與收集證據: (1)把碘升華和凝華管放入熱水中,仔細觀察現象。 (2)當固態的碘變為紫色的碘蒸氣并充滿試管后,將試管從熱水中拿出,再放入冷水中,碘蒸氣又會變為固態的碘。 思考:加熱前,碘是什么狀態 加熱過程中(放入熱水)有無液態碘出現 放入冷水中,在管內看到什么現象 整個過程中發生了怎樣的物態變化 現象分析:加熱前,碘是固態的。加熱過程中有紫色的碘蒸氣產生,無液態碘出現。放入冷水中,紫色的碘蒸氣逐漸消失,在管的內壁上看到附著一層固態的碘顆粒。(先升華再凝華) 歸納總結: 升華:物質由固態直接變成氣態的過程叫升華。 凝華:物質由氣態直接變成固態的過程叫凝華。 升華需要吸熱;凝華需要放熱。 拓展應用:基于以上的實驗探究,同學們是否可以自選生活中的物品,自制白霜 2.生活中的升華、凝華現象 ①衣柜里防蟲用的樟腦片,過一段時間就會變小,最后不見了,這是一種什么現象 觀察了解碘的顏色、形狀。 思考、設計實驗 進行實驗、觀察實驗現象,把觀察到的物理現象與同組的同學討論、交流,得出結論。 思考,并進行自主實驗設計:如圖所示,將冰塊放入易拉罐中并加入適量的鹽。用筷子攪拌大約半分鐘,用溫度計測量罐中冰與鹽水混合物的溫度,可以看到混合物的溫度低于0 ℃。這時觀察易拉罐的下部和底部,就會發現白霜。 思考后舉手回答: ①升華; 明確目的、熟悉實驗流程。 讓學生通過實驗親眼看見碘的升華和凝華現象,領悟升華、凝華的定義。 利用已經學習的凝華條件進行小制作,實現知識的應用,落實物理觀念。
②冬天,晾在室外的濕衣服會結冰,但結冰的衣服也會慢慢變干,這是因為什么 ③北方秋、冬兩季,早晨出現霜、窗玻璃上出現冰花、樹枝上出現霧凇,這些都是什么現象 ④冰棍外表的“白粉”是怎樣形成的 ⑤利用干冰儲藏食物、運輸食品,原理是什么 二、升華吸熱、凝華放熱的應用 1.解釋:“霜”的成因。 2.用久的燈泡會發黑,你能用所學的知識解釋其中的道理嗎 3.悶熱的夏天遲遲不下雨,可將裝有“干冰”的炮彈射到烏云密布的天空。不一會兒,大雨傾盆而下。在云層中拋撒干冰為什么會促成降雨 4.在舞臺上噴撒干冰可制造“白霧”。說一說其中蘊含的物理知識。 ②冰直接升華為水蒸氣散失了。 ③霜、冰花、霧凇均是水蒸氣凝華而成的小冰晶,都是凝華現象。 ④“白粉”是空氣中的水蒸氣遇冷凝華成的小冰晶。 ⑤利用干冰(固態二氧化碳)升華吸熱來降溫。 1.霜是由空氣中的水蒸氣遇冷凝華成小冰晶附著在植被表面形成的。 2.鎢絲受熱升華為鎢蒸氣,冷卻后又凝華成固態的小鎢粒附著在燈泡壁上。 3.這是由于“干冰”升華吸熱,促使水蒸氣液化成水滴,促成人工降雨。 4.噴出的干冰升華吸收大量的熱,使周圍環境溫度降低,空氣中的水蒸氣遇冷液化成小水珠即為看到的“白霧”。 實驗完畢,繼續分析一些具體的生活實例,可以加深學生對升華和凝華的認識。通過識別生活中常見的物態變化現象,培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。 指導學生利用所學知識解釋生活現象,體現“從生活到物理,從物理到生活”的新課程理念。
[想想議議]水的三種狀態分別是冰、水和水蒸氣。將下圖補充完整,說明它們三者之間轉化過程的名稱以及吸熱、放熱的關系。 [知識拓展]閱讀書P81《科學·技術·社會·環境》,了解水資源。 思考:生活中,有很多情況會造成水資源的浪費。比如,水龍頭漏水,用水后水龍頭未關緊,用水不節制等。你在生活中還發現哪些浪費水的現象 請你提出幾條節約用水的建議。 課堂小結(略) 課堂練習(略) 布置作業(略) 思考、交流,根據學到的知識填空。 閱讀后討論、交流水循環中的物態變化,知道節約用水的一些措施。如:用淘米水澆花、及時關閉水龍頭等。 通過復習,讓學生填寫固態、液態、氣態之間的物態變化的框架圖,以加深理解。 讓學生了解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污染,進一步加劇了水資源危機,這已經敲響了影響人類生存的警鐘。培養學生節約用水的意識,促使學生養成良好的用水習慣。
導學設計
學點1:升華和凝華
材料1:剛從冰箱冷凍室里拿出的凍肉,用菜刀切開后,一會兒就看到切開的表面好像撒上了一層“白粉”。
材料2:用久的燈泡會變黑,如圖3-4-11所示。
圖3-4-11
思考:
問題1:材料1中的“白粉”是什么 它是如何形成的
答:　“白粉”是小冰晶,是空氣中的水蒸氣遇冷凝華而成的　。
問題2:材料2中燈泡上的黑色粉末是什么 它的形成經歷了哪些物態變化
答:　黑色粉末是金屬鎢的小顆粒,它的形成經歷了先升華后凝華的過程　。
學點2:自然界中的水循環
仔細閱讀教材P81《水資源》的內容,思考并回答下列問題。
問題1:你知道自然界中的水在循環過程中會以哪些形式表現出來嗎
答:　雨、雪、冰雹、霧、露、霜等　。
問題2:我們如何保護水資源
答:　略(合理即可)　。
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