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第五章：物态变化第1节地球上水的物态变化一、本节三维目标要求1．知识与技能认识水的三种物态。了解水的汽化和液化、熔化和凝固、升华和凝华。了解地球上的水循环现象。了解水对人类生命的意义。2．过程与方法在观察中尝试发现问题、提出问题。通过观察图片或视频、实验探究、查询资料，认识自然界形形色色的水。3．情感态度与价值观感知水的三种状态及其相互转化，欣赏大自然中水的物态变化的妙斧神工。关注水资源危机，养成节水意识和保护水资源意识。二、重点与难点本节的重点是设计学生参与的水的三态变化的模拟情境。本节的难点是水循环中的物态变化。三、教学过程1．认识水的物态变化学生对水的固（冰、雪、霜、雹）、液（水流、雨露）、气（水蒸气）态虽不陌生，但并未认真研究和系统观察。教学设计宜从章首图和常见的天气现象导入课题，着力设计好模拟云和雨的小实验，使学生得以亲历和观察水的物态变化。伴随实验观察进程，适时指明观察点和思考问题，诸如：·给烧杯加热过程中，你在杯口盘子底面看到了什么？·为什么要给烧杯加热？为什么在杯口盖着的盘子里放些冰块？·为什么在大烧杯里铺一层饱含水分的湿沙？换用别的东西，例如冰块，行吗？·烧杯上方出现的朦胧“白雾”说明什么问题？依据教学需要，亦可在本实验前补充加热冰块的小实验：在烧杯中放少许冰块，加热，直至烧干。使学生感悟水由固态到液态再到气态的变化。由此导入本实验。本实验的湿沙亦可换为冰块。对酒精灯的使用方法和注意事项，教师应做出示范并强调以下几点：·绝对禁止用一只酒精灯去引燃另一只酒精灯。·酒精灯的外焰温度最高，应该用外焰去加热。·熄灭酒精灯时，必须用灯帽盖灭，不能吹灭。·万一洒出的酒精在桌上燃烧起来，不要惊慌，应立即用湿抹布扑盖。类似模拟造“冰”、造“雨”、造“雪”、造“霜”、造“露”等活动，还应布置到课处活动中。对水的物态变化应在本板块末推广到整个物质世界，以利后续教学。教师应依托学生已有的生活经验和对冰——水——水蒸气——水——冰转换的实验探究，引导学生把生活经验跟水的物态变化结合起来，再由小范围内水的物态变化扩展到地球上、自然界中的水循环，启发学生想象出地球上水的“旅行”图景，进而激发他们升腾起疑问：水为什么会在自然界中循环？既然循环不已，为什么还存在水资源危机和缺水？水的三态转化需要什么条件？……2．地球上的水循环本板块实施过程需借助有关地球上水循环的模型、图片、课件、网上资源等，展示丰富多彩的水的物态变化的的信息，使学生确认水的三种状态不断地相互转化的过程关乎万物生存和人类的发展。3．大自然中水的物态变化本板块设计意在展示大自然中水的物态变化创造了自然界的神奇、壮观、瑰丽和生机。教师应引导学生“读懂”大自然向我们“讲述”的水的物态变化的“故事”。在上面教学中，教师要有意识地渗透情感教育目标，引导学生敬畏地球上的水循环，欣赏大自然中水的物态变化所创造的“杰作”，关爱水的生态系统，形成爱水、节水意识和水资源危机意识。活动中可以提供如下设想供学生讨论：若水的三态变化停止，人类的生活将变成怎样？三、发展空间1．“自我评价”参考答案（1）屋顶积雪因吸热而融化为水，顺屋檐下流；下流过程中因周围大气吸热而结冰；这种情况相继发生，形成上粗大、下尖细的冰锥。这种天气现象常发生在我国北方天气晴朗但气温低于0℃的冬季。（2）将在冰箱中冷却的金属块取出后，由于夏天外界气温偏高，金属块将吸热，使其周围空气中的水蒸气遇冷而在其表面液化并聚集为小水滴，擦干后很快又形成，直到金属块与周围环境温度相同。2．“家庭实验室”指导太阳能净水器的创意很好。被污染的水将因吸收太阳能加快蒸发（汽化），至温度罩水蒸气遇冷凝结成洁净水滴，然后经漏水托盘汇集到收集杯中。这里有两点需要注意：（1）周围气温要低于罩内，且空气流通，以加快净化水的速率。（2）相对漏水托盘，污染水杯口径要小，以减少凝结后的洁净水滴重返染水杯，增加净水产生率。以上两点注意，可转化为问题，由学生自主探究。此外，以下两种净化水的方案可以提供给学生作为小实验内容（其中前一个模拟自来水净化过程，后一个模拟饮水机净化过程）。①在烧杯中加入100mL浑浊的河水（湖水、池水、井水等），然后加入少量明矾粉末，搅拌后静置，观察现象。提示学生思考：将明矾倒入河水中，能使河流变清澈吗？再将滤纸折好后放入漏斗。漏斗下接另一烧杯。将烧杯上层澄清的水倒入漏斗，将滤液收集到下方烧杯中。向过滤后的水中加几滴新配制的漂白粉溶液。水会有什么变化？②在一个较大的饮料瓶底部穿一个小孔，在瓶内底部垫一些棕榈丝之类的透水纤维，再将干净的沙、小石块分层放入瓶中，最上面再放几层透水纤维，做成一个简易滤水器。将洗过菜或淘过米的水倒入滤水器中过滤，收集从瓶底小孔流出来的水，看有什么变化？3．“物理在线”和“走向社会”指导（1）组织学生交流湿地资源，应围绕“为什么湿地被誉为‘地球的肺’”这一主题，讨论湿地对平衡水的三态变化的重要作用。（2）关于保护水资源，可组织学生查找相关资料、图片或下载网上信息，并按以下主题整理信息，准备交流和讨论：①水能为人类做些什么？②水为什么是宝贵的资源？③破坏水资源会给人类带来哪些危害？我们应该怎么办？第2节熔化和凝固一、本节三维目标要求1．知识与技能了解晶体和非晶体的区别。知道一些物质的熔点。知道熔化和凝固的含义。认识熔化是吸热过程，了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义。2．过程与方法感知发生熔化和凝固的条件区别晶体和非晶体，感悟物质世界的美丽多姿。经历固体熔化的实验探究过程，学习实验探究的基本思路和方法。了解图像是一种比较直观的表示物理量变化的方法。学习根据实验数据做出物理图像的方法。3．情感、态度与价值观尝试对环境温度问题发表自己的见解。有关注环境温度的意识。尝试将生活和自然界中的一些现象与物质的熔点联系起来，将所学知识与生产、生活相结合。关注自然现象，产生乐于探究自然现象的兴趣和欲望。二、重点和难点本节重点是探究固体熔化过程的规律。本节难点是实验数据的图像转换方法。三、教学过程1.认识晶体学生对将固体区别为晶体和非晶体认识不足，教师应着力调动学生的观察积累，利用教科书提供的图片，酌情展示一些常见晶体和非晶体的实物、模型、图片资源，首先让学生建立区别晶体和非晶体的宏观依据——形状规则与否的概念，初步认识晶体和非晶体的区别。2.实验探究固体熔化过程的规律不宜将本板块变为演示，要舍得投入时间，引领学生经历固体（含晶体与非晶体）熔化的实验探究全过程，初步领略科学探究的各个环节，学习科学探究的基本思路和方法。这也是课时安排建议本节2课时的主要原因。（1）首先，教师应引导学生注意晶体和非晶体不同的形状和不同的加工工艺，猜想到它们可能存在不同的熔化规律；在观察和思考的基础上，提出探究问题：熔化是在什么条件下发生的？熔化过程有什么特点？晶体和非晶体的熔化规律究竟有什么不同？（2）为了研究提出的问题，重要的是组织学生讨论，制订出分工合理、实用高效的探究讨划和实验设计方案。各组首先应选取一种晶体、一种非晶体作为对比研究对象；为了使结论具有普遍性，各组所选研究对象要在条件允许的情况下尽可能不同。其次，要探究熔化规律，自然需要将研究对象熔化，怎样熔化？在熔化过程中需要观测记录哪些数据和现象？需要什么实验器材或仪器？要否自己寻找或自制？这些都不要教师给定。这些问题需要师生讨论，达成共识，并要有所约定。例如，各组达成借助酒精灯加热晶体和非晶体使之熔化的基本思路，约定定时（例如每隔30s）记录加热过程中晶体和非晶体的温度，并确认当时研究对象的状态，直到熔化持续一段时间为止。至于各组探讨的具体问题，例如，停止加热后，熔化情况怎样？是选取冰和蜡，还是选取海波和松香或者别的作为研究对象？是用水浴法加热，还是直接加热？都应该以宽容的态度对待。需知：规范完美的科学探究纯属理想模型，在实际上是不存在的，以此模式组织探究只能是“假探究”；各组探究过程的差异应视为宝贵的课程和教学资源，使得合作交流、讨论评估更具实际价值。（3）在进行实验和收集证据过程中，应帮助学生解决一些实际问题：①进一步巩固使用酒精灯或无烟腊加热物体的规范要求。②了解实验室常用液体温度计的工作原理、构造特点、温度范围及分度值。③学会测量温度，知道用温度计测量温度的正确方法和注意事项：·确认温度计的量程和分度值。·将温度计的玻璃泡与被测量的物体充分接触。·当温度计的示数稳定后再读数。读数时，温度计仍需和被测物体接触（体温计除外）。·读数时，视线要与温度计中液柱上表面相平。④研究固体熔化时温度的变化规律，需要知道它们熔化过程中的温度。如何使待熔化物体均匀受热、使温度计的玻璃泡与待熔化固体充分接触呢？怎样使待熔化固体缓慢熔化，以便观察和测量呢？·待熔固体应为细粒或粉末状。·盛装待熔固体的试管应较细，以增大受热面积。装入试管中的待熔固体应适量（过少，则熔化过程太短，不利观测；过多，则受热不均匀）。·优选间接加热（例如水浴）法，并用两枚温度计同监测试管内外的温度，调整控制热源加热力度，使内外温差保持在2～3℃左右。·建议学生先做非晶体熔化实验，再做晶体熔化实验。用意有二：前者较易成功且易理解；能够对后者产生更强列的印象和反差。⑤指导学生分工合作，高效安全地进行实验、收集证据。（4）在数据处理、讨论交流和评估环节，教师的主要工作应集中于：①激活学生寻找和比较数据规律的需要。②帮助学生回顾数学上描点作图的一般方法及其优点，指导学生在方格纸上描画物质熔化曲线。③热情支持学生的附加探究实验，允许学生重做或部分重做实验，以便扩大交流和评估成果。④为学生提供讨论和评估的必要物质条件，例如，提供视频展台或实物投影仪，用以展示各组所得熔化曲线和数据记录表格。⑤实验结论不宜绝对化。为了达成共识，应组织学生对比分析、总结晶体和非晶体的熔化过程，归纳出二者的同异点，总结出晶体熔化的两个必要条件：①达到熔点；②继续加热（吸收热量）。（5）得出固体熔化过程的规律后，教师可予以扩展。①给出熔点概念。指出熔点是晶体物质的基本属性之一。生活和自然界中，生产和技术上，许多现象和应用都与熔点有关。②引导学生用分子动理论初步解释熔化的吸热过程。③介绍常见物质的熔点，使学生对之有定性的了解。要求记住冰的熔点。3.液体的凝固（1）列举生活、生产、技术上的液体凝固实例。例如，水结成冰，塑料颗粒熔化后注入钢模冷却凝固成塑料盒，熔融状态下的玻璃轧制成玻璃板……（2）凝固过程和凝固曲线。引导学生对比冰（晶体）熔化过程的三个阶段，采用类比的方法，分析水（液体）凝固过程的三个阶段的吸放热特点和温度变化特点。要明确：虽然同种物质的凝固点和熔点相同，但两种曲线却具有不同的物理含义。同时总结归纳出熔融状态下的晶体凝固的两个必要条件：①达到凝固点；②放出热量。还应对比分析熔融状态下的晶体与非晶体的凝固过程的异同点。使学生获得相对完整的固液变化的认识。为了同一目的，建议布置课外实验探究活动：利用冰箱设计实验，研究水的凝固过程并画出水的凝固图像。（3）组织学生综合运用熔化和凝固规律，特别是联系§5.1自我评价中的屋檐上冰锥的形成过程，交流讨论教科书有关“火山爆发后”内容，要求学生做到运用所学知识和方法进行必要的推理分析。熔岩在流淌过程中，将因向周围放热而导致温度不断降低。虽然刚从火山口喷出时岩浆温度相同，但凝固点（熔点）高的矿物岩浆将首先凝固，这些凝固的矿物要么沉积下来，要么随未凝固的岩浆向前推移，直到所有岩浆均在火山口周围依山傍势凝固。基本上按橄榄石、辉石、角闪石、黑云母、正长石、白云母、石英排列。三、发展空间（一）“自我评价”参考答案1.0℃，BC段2.非晶体（二）“家庭实验室”指导吊冰游戏：盐的熔点高于冰的熔点。冰上撒些盐，因盐的温度高于0℃，致使局部冰面熔化，盐溶化在水中吸热，使绳子周围冰面上熔化的冰重新凝固，故而几秒钟后就能用绳子把冰吊起来。类似的，可做“复凝”游戏：将一块冰置于桌面上，把两端悬挂重锤的细线横置于冰块上表面，则可见细线缓慢切过冰块落至桌面，而冰块仍是“坚冰”一块，