教學(xué)基本信息課題升華和凝華1.指導(dǎo)思想物理核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)內(nèi)化的帶有物理學(xué)科特性的品質(zhì)，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵組成部分。在物理教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，重要的一環(huán)是讓學(xué)生掌握科學(xué)思維。在教學(xué)中，通過創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，通過制造矛盾引發(fā)學(xué)生深入思考，努力為學(xué)生創(chuàng)造條件經(jīng)歷必要的學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。物理課程標(biāo)準(zhǔn)中提到要從生活走向物理，從物理走向社會。教學(xué)過程中應(yīng)貼近學(xué)生生活，讓學(xué)生從身邊熟悉的生活現(xiàn)象去探究并認識物理規(guī)律，同時應(yīng)將學(xué)生認識到的物理知識及科學(xué)研究方法與社會實踐及其應(yīng)用結(jié)合起來，讓學(xué)生體會到物理在生產(chǎn)生活中的實際應(yīng)用。這不僅可以增強學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣。2.教學(xué)內(nèi)容分析升華和凝華一課分成三個部分：升華和凝華的概念、升華和凝華的吸放熱規(guī)律、升華和凝華的現(xiàn)象解釋及應(yīng)用。本節(jié)課的內(nèi)容貼近學(xué)生的生活，但盡管生活中的升華和凝華現(xiàn)象并不罕見，卻不容易被學(xué)生注意。特別是在學(xué)生潛意識中，固態(tài)到氣態(tài)的變化過程必須經(jīng)過液態(tài)階段，因此教師要幫助學(xué)生更深入地研究這一問題，從而認識到升華、凝華現(xiàn)象的存在。本課教學(xué)中，教師先引導(dǎo)學(xué)生非常直觀地觀察到用酒精燈加熱固態(tài)碘的過程中有液態(tài)碘出現(xiàn)，再引導(dǎo)學(xué)生研究使固態(tài)碘直接變?yōu)闅鈶B(tài)的方法。通過這個過程，不僅讓學(xué)生對升華現(xiàn)象有了更深刻的認識，也在此過程中培養(yǎng)學(xué)生崇尚真知的科學(xué)態(tài)度、運用科學(xué)思維方式認識事物和解決問題的能力。此外，關(guān)于升華吸熱、凝華放熱的理解，由于吸放熱過程不可見，學(xué)生會存在認知障礙。本課教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實驗方案，體會物理中對比等思想，鼓勵學(xué)生積極尋求有效的問題解決方法。最后，在解釋升華、凝華生活現(xiàn)象的過程中，教師鼓勵學(xué)生將物理知識和生活現(xiàn)象聯(lián)系在一起，并引導(dǎo)學(xué)生運用物理知識分析問題、解決問題，同時培養(yǎng)學(xué)生語言表達的準(zhǔn)確性、全面性、條理性、規(guī)范性。3.學(xué)生情況分析1.學(xué)生在學(xué)習(xí)了熔化和凝固、汽化和液化之后，已經(jīng)了解固態(tài)與液態(tài)、液態(tài)與氣態(tài)之間的物態(tài)變化，但對于固態(tài)與氣態(tài)之間的直接轉(zhuǎn)化缺乏認知。在學(xué)生潛意識中，固態(tài)和氣態(tài)直接的變化必須經(jīng)過液態(tài)階段。升華和凝華是學(xué)生學(xué)習(xí)中容易忽略的兩種物態(tài)變化，盡管生活中并不罕見，但不容易被學(xué)生注意。2.學(xué)生通過前期學(xué)習(xí)已知熔化、汽化需要吸熱，凝固、液化需要放熱，學(xué)生既能從現(xiàn)象分析得出某種物態(tài)變化是吸熱還是放熱，也能通過物體溫度的變化分析出某種物態(tài)變化過程中物體是吸熱還是放熱。3.八年級學(xué)生有一定的歸納和分析能力，能對較簡單的物理現(xiàn)象進行歸納并得出初步結(jié)論，思維能力和表述能力還需要進一步加強。4.教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能1.知道升華和凝華的概念；2.知道升華過程需要吸熱、凝華過程需要放熱；3.了解生活、生產(chǎn)中的升華和凝華現(xiàn)象，并能利用所學(xué)的知識進行解釋。二、過程與方法1.在觀察碘升華、凝華的過程中，體驗物質(zhì)在固態(tài)、氣態(tài)之間的直接轉(zhuǎn)化；2.在設(shè)計凝華放熱實驗的過程中，體會對比的思想；3.通過研究水蒸氣在同一易拉罐表面同時發(fā)生液化和凝華的現(xiàn)象，認識到液化、凝華所需溫度條件不同，進一步理解玻璃上的水霧和冰花產(chǎn)生條件的區(qū)別。三、情感、態(tài)度與價值觀1.面對認識沖突時，有探究的熱情和解決問題的欲望；2.經(jīng)歷固態(tài)與氣態(tài)物質(zhì)的直接轉(zhuǎn)化過程，體驗科學(xué)的神奇，從而提高學(xué)習(xí)興趣；3.能用升華和凝華的知識解釋生活中的現(xiàn)象，樹立會用物理知識指導(dǎo)生活、為社會生活服務(wù)的意識。5、教學(xué)難點、重點教學(xué)重點：升華和凝華的概念，并能夠解釋相關(guān)的生活現(xiàn)象。教學(xué)難點：通過實驗證明凝華放熱。6、實驗器材實驗器材：教師：試管、紙條、護手霜、固態(tài)碘、酒精燈、火柴、易拉罐、冰塊、鹽、竹夾、紅外攝像儀。學(xué)生：燒杯（加熱水）、水槽（加冷水）、碘錘、易拉罐、冰塊、鹽、筷子、試管（裝有碘粉末）、紙條、護手霜。7.教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容及教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖引入【魔術(shù)】加熱固態(tài)碘，使紙條上的指紋顯現(xiàn)。過渡：指紋的顯現(xiàn)過程利用了我們物理學(xué)中的物態(tài)變化，今天我們就來學(xué)習(xí)兩種新的物態(tài)變化升華和凝華。觀察實驗現(xiàn)象。通過小魔術(shù)的方式引出課題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣。一、升華和凝華的概念。過渡：固態(tài)碘變?yōu)榱藲鈶B(tài)碘，碘蒸氣與紙上殘留的油脂發(fā)生反應(yīng)，指紋就顯現(xiàn)出來了。問題：固態(tài)碘是如何變成氣態(tài)碘的呢？引導(dǎo)：加熱后，碘是由固態(tài)直接變成氣態(tài)了嗎？還是經(jīng)歷了其它狀態(tài)？【視頻】用酒精燈加熱固態(tài)碘。過渡：看來碘可以從固態(tài)先經(jīng)過熔化變成液態(tài)、再經(jīng)過汽化變成氣態(tài)。那有沒有可能像同學(xué)們說的，碘由固態(tài)直接變成氣態(tài)呢？問題：1.怎樣證明固態(tài)碘沒有經(jīng)過熔化直接變成氣態(tài)？引導(dǎo)：晶體熔化的條件是什么？若使固態(tài)碘不熔化，溫度應(yīng)滿足什么條件？教師給出碘的熔點和酒精燈的燈焰溫度。2.你有什么辦法能使固態(tài)碘的溫度不到熔點？【學(xué)生實驗】觀察碘的升華和凝華。總結(jié)交流得到升華和凝華的概念：升華：物質(zhì)由固態(tài)直接變成氣態(tài)。凝華：物質(zhì)由氣態(tài)直接變成固態(tài)。思考、提出猜想：1.從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)。2.先從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，再變?yōu)闅鈶B(tài)。觀察加熱過程中是否出現(xiàn)液態(tài)碘。思考、回答：1.只要不達到碘的熔點，就不會熔化。2.水浴法。按照藍色指導(dǎo)卡（見附件）的內(nèi)容進行實驗，觀察現(xiàn)象。制造矛盾，引起學(xué)生思維沖突，引發(fā)學(xué)生深入思考，并鼓勵學(xué)生能多角度分析問題。鼓勵學(xué)生勇于探究，引導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)的思維方式解決問題，并且在實驗中尊重事實和證據(jù)。最終通過實驗認識到碘可以從固態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。二、升華和凝華的吸放熱規(guī)律。問題：我們知道，熔化、汽化需要吸熱，凝固、液化需要放熱。升華過程是吸熱還是放熱呢？你的依據(jù)是什么？問題：凝華過程呢？【視頻】碘蒸氣凝華放熱。1.教師首先給出缺乏“對比”的實驗方案，引導(dǎo)學(xué)生思考實驗原理。改進方案：控制兩個燒瓶初始溫度相同。觀察對比兩個溫度計的示數(shù)變化。問題：1、看到什么現(xiàn)象？2、為什么有碘蒸氣的燒瓶中溫度較高？1.從“加熱”熱傳遞的角度分析；2.從物態(tài)變化的方向分析。從物態(tài)變化的方向較容易分析，從“遇冷”熱傳遞的角度不易分析。學(xué)生分析實驗方案，發(fā)現(xiàn)實驗存在問題并改進。觀察、思考、回答：能證明凝華放熱。因為兩個溫度都降低，但是有碘蒸氣凝華的燒瓶中溫度降低更慢。說明碘蒸氣凝華放熱。引導(dǎo)學(xué)生能從多角度分析問題，鼓勵學(xué)生面對困難有不懈的探索精神，能大膽嘗試，積極尋求有效的問題解決方法。教師提供給學(xué)生不完美的實驗設(shè)計，學(xué)生加以“對比”的改進。在改進設(shè)計的過程中培養(yǎng)學(xué)生縝密的思維和嚴謹?shù)那笾獞B(tài)度，在觀察實驗的過程中培養(yǎng)學(xué)生的實證意識。三、升華和凝華的現(xiàn)象及應(yīng)用。1.學(xué)生列舉生活中的升華現(xiàn)象并解釋產(chǎn)生原因。預(yù)設(shè)：冰凍的衣服變干、樟腦球變小、雪人沒有熔化卻變小2.學(xué)生列舉生活中的凝華現(xiàn)象并解釋產(chǎn)生原因。預(yù)設(shè)：冰花、霧凇、霜、燈泡內(nèi)壁變黑問題：現(xiàn)在教室的空氣中也有水蒸氣，為什么窗戶上沒有看到冰花？問題：怎樣能讓教室中的水蒸氣在易拉罐表面凝華形成小冰晶？你有什么辦法？【學(xué)生實驗】制霜水蒸氣在易拉罐表面凝華。問題：3min后請學(xué)生回答是否觀察到有霜出現(xiàn)？分析可能的原因？怎樣使0攝氏度的冰水混合物溫度降低？【學(xué)生實驗】在冰水混合物中加鹽后繼續(xù)實驗。教師對學(xué)生的實驗成果進行肯定和鼓勵。【圖片展示】玻璃窗上的水珠和冰花。問題：兩者有什么區(qū)別？為什么都是水蒸氣放熱，卻一個液化、一個凝華？請同學(xué)們觀察自己的易拉罐表面，下半部分有霜，霜的上方還有什么？問題：1.水蒸氣在易拉罐的不同部位分別發(fā)生了兩種不同的物態(tài)變化，你覺得原因是什么？2.如何測出易拉罐表面的溫度？【演示】利用紅外成像儀拍攝易拉罐的表面。對現(xiàn)象的深入理解：1.窗戶上水霧和冰花產(chǎn)生條件的區(qū)別；2.水霧和冰花產(chǎn)生在玻璃內(nèi)側(cè)還是外側(cè)；3.露水和霜產(chǎn)生條件的區(qū)別舉例并用物理知識解釋這些現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。猜想：溫度不夠低。思考、回答：加冰塊使易拉罐溫度降低。學(xué)生按照粉色指導(dǎo)卡（見附件）內(nèi)容完成實驗并觀察。沒有霜出現(xiàn)溫度不夠低。加鹽。繼續(xù)進行實驗，觀察到易拉罐的底部有明顯的霜出現(xiàn)。學(xué)生思考回答：可能是玻璃溫度不同。現(xiàn)象：底部有霜，霜的上面一部分有小水珠。思考、回答：1.易拉罐上下溫度不同。2.溫度計，不易測量。觀察現(xiàn)象：霜的部分演示深藍、說明溫度最低。水珠部分顏色淺藍，溫度高一些。最上面的部分黃色，溫度最高。通過對升華、凝華現(xiàn)象的舉例和解釋，培養(yǎng)學(xué)生利用物理學(xué)原理解釋生活現(xiàn)象的能力和語言表達能力。在制霜實驗過程中，引導(dǎo)學(xué)生大膽嘗試，并且在嘗試過程中不斷改進，激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣和熱情。利用紅外成像技術(shù)，直觀顯示易拉罐外表面溫度，驗證學(xué)生的猜想，進而幫助學(xué)生認識到水蒸氣放熱后液化、凝華是受溫度條件影響的。四、反饋與應(yīng)用過渡：今天，老師還給同學(xué)們帶來一樣很神奇的東西干冰。【演示】干冰升華課后思考：1、為什么干冰取出來周圍會產(chǎn)生大量的白霧呢？2、干冰的應(yīng)用。觀察現(xiàn)象。思考、回答：舞臺效果、冰激凌火鍋思考并解釋引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的物態(tài)變化知識解釋相關(guān)的生活現(xiàn)象，學(xué)有所用。五、釋疑、總結(jié)問題：現(xiàn)在，你能否解釋一下，在老師課前采集指紋的時候，固態(tài)碘是如何“跑”到指紋上面的？【學(xué)生實驗】碘熏法采集指紋。小結(jié)：碘熏法采集指紋是公安機關(guān)在破案時常用的一種方法，可見看起來很簡單的物理知識和方法，在實際生活中竟然能起到如此的作用。希望同學(xué)們以后也能夠嘗試將自己學(xué)過的物理知識和物理方法應(yīng)用到生活中去，總結(jié)：通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲？結(jié)語：希望同學(xué)們在今后的學(xué)習(xí)中能繼續(xù)保持今天的熱情，繼續(xù)用心探索神奇的物理世界。利用升華的知識進行解釋。按照黃色指導(dǎo)卡（見附件）進行指紋采集引導(dǎo)學(xué)生將物理與生活聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)物理學(xué)不但有趣、而且有用，鼓勵學(xué)生今后繼續(xù)保持濃厚的學(xué)習(xí)興趣學(xué)習(xí)物理。附件：學(xué)生指導(dǎo)卡內(nèi)容熱水用完放到實驗臺上藍色指導(dǎo)卡實驗： 碘能從固態(tài)直接變成氣態(tài)嗎？實驗步驟：1、 將碘錘全部放入熱水中，觀察固態(tài)碘的變化。（1）固態(tài)碘變?yōu)開______態(tài)。（2）是否有液態(tài)碘出現(xiàn)。________（填“是”或“否”）。2、 出現(xiàn)碘蒸氣后，將碘錘從熱水中取出，繼續(xù)觀察碘蒸氣發(fā)生的變化。（1）氣態(tài)碘變?yōu)開______態(tài)。（2）是否有液態(tài)碘出現(xiàn)。________（填“是”或“否”）。不能用手碰易拉罐粉色指導(dǎo)卡實驗：制霜實驗水蒸氣的凝華。操作步驟：將易拉罐中放入約2/3的冰，用筷子攪拌，觀察易拉罐的表面是否出現(xiàn)小冰晶。__________（填“是”或“否”）。黃色指導(dǎo)卡不要讓碘蒸氣出試管實驗： 碘薰法采集指紋。操作步驟：1、 每組兩位同學(xué)各自將右手食指擦少量的油，將指紋按 到紙條上。2、 打開試管的活塞，將紙條放入試管，將活塞塞緊后放入溫水中，等待指紋出現(xiàn)。3、 指紋出現(xiàn)后，將試管放入實驗臺水槽的涼水中，等碘蒸氣凝華為固態(tài)后，打開塞子，取出紙條。紫色指導(dǎo)卡1、 取出干冰后，為什么干冰周圍會出現(xiàn)白霧？ 2、 生活中，干冰還有哪些應(yīng)用？ 6 / 6