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熔化和凝固的教學(xué)設(shè)計(jì)
“熔化和凝固”教學(xué)設(shè)計(jì) 江蘇省無錫市惠山區(qū)陸區(qū)中學(xué) 馬建榮
設(shè)計(jì)理念
本節(jié)課,課標(biāo)要求學(xué)生觀察生活中熱現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,通過實(shí)驗(yàn)來探究物體的熔化和凝固過程,并知道物體的熔化和凝固過程,進(jìn)一步能運(yùn)用相關(guān)的知識(shí)來解釋生活和自然界中的一些現(xiàn)象,培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)相結(jié)合的應(yīng)用能力。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容所運(yùn)用到的思想方法,將貫穿整個(gè)物態(tài)變化的學(xué)習(xí)過程。
本節(jié)課以生活中常見的物理現(xiàn)象為起點(diǎn),以物理知識(shí)為載體讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究,通過讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn),加深學(xué)生對(duì)科學(xué)探究過程的體驗(yàn)和物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)。教師在學(xué)生的整理過程中,通過舉例、設(shè)問、講解、點(diǎn)撥等多種方法,適時(shí)引導(dǎo),教師以引導(dǎo)者,共同學(xué)習(xí)參與者的身份來構(gòu)建和諧、民主、平等的師生關(guān)系,營(yíng)造有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、互相合作、科學(xué)家探究的學(xué)習(xí)氛圍,提供學(xué)生知識(shí)和能力發(fā)展空間,讓學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究的整個(gè)過程中獲得知識(shí)、提高能力、掌握方法。
教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)與技能:
理解氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)是物質(zhì)存在的三種形態(tài)。
了解物質(zhì)的固態(tài)和液態(tài)之間是可以轉(zhuǎn)化的。
了解熔化、凝固的含義,了解晶體和非晶體的區(qū)別。
了解熔化曲線和凝固曲線的物理意義。
2.過程與方法:
通過探究固體熔化是溫度變化的規(guī)律,感知發(fā)生狀態(tài)變化的條件。
了解有沒有固定的熔化溫度是區(qū)別晶體和非晶體的一種方法。
通過探究活動(dòng),使學(xué)生了解圖象是一種比較直觀的表示物理量變化的方法。
3.情感、態(tài)度和價(jià)值觀
通過教學(xué)活動(dòng),激發(fā)學(xué)生對(duì)自然現(xiàn)象的關(guān)心,產(chǎn)生樂于探索自然現(xiàn)象的情感。
教學(xué)準(zhǔn)備
學(xué)生實(shí)驗(yàn),六人一組。每組配備熔化實(shí)驗(yàn)儀器、酒精燈、鐵架臺(tái)、石棉網(wǎng)、溫度計(jì)兩支、海波、蠟、水、火柴、坐標(biāo)紙。
教學(xué)過程
一、新課引入
熔化和凝固
師:春天來了,湖面上的冰化成水;固態(tài)的鐵、鋁等金屬塊在高溫下變成了液態(tài)等等,這些都是物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)的現(xiàn)象。你見過哪些物質(zhì)由液態(tài)變成固態(tài)的現(xiàn)象?
生答:冬天到了,氣溫下降,湖面上的水結(jié)成冰;工廠的鑄造車間里,工人將鐵水澆在模子里,冷卻后,鐵水變成了固態(tài)的鑄件。
我們把物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)的過程叫熔化。物質(zhì)由液態(tài)變成固態(tài)的過程叫做凝固。剛才我們提到的冰化成水是熔化,水結(jié)冰是凝固。鐵、鋁等金屬塊在高溫下變成液態(tài)是熔化,鐵水鑄成工件是凝固。
除此之外,蠟、松香、瀝青、玻璃等物質(zhì)也能熔化和凝固。
二、展開
探究固體熔化時(shí)溫度變化規(guī)律
提出問題 1.在熔化過程中溫度是怎樣變化的?
2.是不是每一種物體熔化時(shí)溫度都相同?
假設(shè)與猜想 1.在熔化過程中溫度應(yīng)該不斷上升。
2.在熔化過程中溫度應(yīng)該不變。……
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)論證
教師:為了讓我們發(fā)揮團(tuán)結(jié)協(xié)作能夠更快更好的完成探究實(shí)驗(yàn)整個(gè)班級(jí)組成一個(gè)科學(xué)研究組,老師作為組長(zhǎng),下面分成八個(gè)小組每組六人,每組推舉一個(gè)小組長(zhǎng)一個(gè)工程師。(小組討論推舉小組長(zhǎng)和工程師)
組長(zhǎng)組織討論 1.怎樣組裝這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置?
2.實(shí)驗(yàn)中要注意哪些問題?
3.怎樣作好分工使實(shí)驗(yàn)有條不紊?
(小組討論并匯總給工程師)
教師:八個(gè)工程師組成一個(gè)工程組把每個(gè)組的討論結(jié)果匯總。
(一)上講臺(tái)演示組裝實(shí)驗(yàn)裝置的過程。
(二)講述實(shí)驗(yàn)中注意的事項(xiàng):
1.溫度計(jì)要完全浸入被測(cè)物體中。
2.實(shí)驗(yàn)時(shí)讓物體受熱均勻要不斷攪拌。
3.注意酒精燈的使用安全。
(三)分工:報(bào)時(shí)一人,報(bào)溫度值一人,報(bào)物質(zhì)狀態(tài)一人,記錄一人,照顧儀器一人,攪拌物質(zhì)一人。
(四)實(shí)驗(yàn)物質(zhì):海波和石蠟。
(五)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
1.海波與石蠟的熔化曲線的分析
(教師選擇一個(gè)組的熔化曲線,請(qǐng)?jiān)摻M同學(xué)畫在黑板上,如上圖)
教師:其他各組的曲線雖然不完全相同,但是大致形狀如圖所示。我們將這一曲線分為AB、BC和CD三段,請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合實(shí)驗(yàn),討論下列問題。
①AB段。在這段曲線對(duì)應(yīng)的一段時(shí)間內(nèi)海波是什么狀態(tài)?溫度怎樣變化?
②在曲線上的哪一點(diǎn)海波開始熔化?
③在BC段對(duì)應(yīng)的時(shí)間內(nèi),海波的狀態(tài)如何?溫度是否變化?這段時(shí)間是否對(duì)海波加熱?
④在CD段對(duì)應(yīng)的時(shí)間內(nèi)海波是什么狀態(tài)?溫度如何變化?
⑤石蠟在整個(gè)過程中溫度怎樣變化?
熔點(diǎn):
晶體(教師):除了海波以外,其他晶體物質(zhì),如各種金屬、冰、固態(tài)酒精等,在熔化過程中,溫度保持不變,有固定的熔點(diǎn)叫做晶體。晶體熔化時(shí)的溫度叫熔點(diǎn)。
非晶體:像石蠟這樣在熔化過程中溫度不斷降低沒有固定的熔點(diǎn)叫做非晶體。
2.凝固曲線
教師:如果讓熔化了的海波和石蠟冷卻,記下液態(tài)海波和石蠟在冷卻凝固成晶體過程中的溫度隨時(shí)間變-化情況,可得到凝固曲線近似上圖的形狀。請(qǐng)大家思考并回答:
①DE段。海波是_____態(tài),_____熱(填“吸”或“放”),溫度____。
③EF段。海波的狀態(tài)是_____,_____熱,溫度_____。
③FG段。海波是_____態(tài),_____熱,溫度_____。
④石蠟在凝固是溫度怎樣變化?(不斷降低)教師:晶體的凝固也是在一定的溫度下完成。晶體凝固時(shí)的溫度叫凝固點(diǎn),晶體的凝固點(diǎn)和它的熔點(diǎn)相同。非晶體在凝固時(shí)溫度不斷降低沒有固定凝固點(diǎn)。
3.學(xué)生練習(xí)
①讀物質(zhì)的熔點(diǎn)表。
請(qǐng)學(xué)生看課本上的熔點(diǎn)表。教師讀一種物質(zhì)的熔點(diǎn)并加以解釋。
教師:鎢的熔點(diǎn)是3140℃。鎢在熔化時(shí)溫度保持在3140℃不變。
(學(xué)生模仿教師讀幾種物質(zhì)的熔點(diǎn)并加以解釋)
②學(xué)生回答
·溫度是70℃的萘是____態(tài)。
·鐵、銅、鋁在常溫下是____態(tài)。
·水銀在-30℃時(shí)是____態(tài)。
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nbsp; ·酒精在-100℃時(shí)是____態(tài)。
·想想議議:中國(guó)北部的漠河冬季氣溫最低達(dá)到-523℃,應(yīng)選用水銀溫度計(jì)還是酒精溫度計(jì)?為什么?(應(yīng)選用酒精溫度計(jì)。因?yàn)榫凭哪厅c(diǎn)是-117℃,在-52.3℃的情況下,酒精是液態(tài)的。水銀的凝固點(diǎn)是-39℃,在氣溫低于-39℃時(shí),水銀是固態(tài)的。所以水銀溫度計(jì)在冬季的漠河無法工作。
4.熔化吸熱和凝固放熱
教師:現(xiàn)在請(qǐng)大家結(jié)合熔化和凝固的實(shí)驗(yàn)聽一段海波的自白,并回答問題。
我叫海波,我的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)都是48℃�，F(xiàn)在我的體溫恰好是48℃,請(qǐng)你們告訴我,我是應(yīng)該熔化,還是應(yīng)該凝固呢?只要你們說得對(duì),我就照你們說的辦。
(學(xué)生討論并回答)
48℃既是海波熔點(diǎn)也是它的凝固點(diǎn)。此時(shí)海波是熔化還是凝固,關(guān)鍵要看海波是吸熱還是放熱。固態(tài)海波在溫度到達(dá)熔點(diǎn)時(shí),吸熱則熔化。液態(tài)海波在溫度到這一溫度時(shí),放熱則凝固。所以熔化時(shí)吸熱,凝固時(shí)放熱。
(評(píng)估與交流)教師 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中有些同學(xué)做的非常成功,但是也有些同學(xué)沒有成功。那么請(qǐng)那些沒有成功的小組由組長(zhǎng)帶領(lǐng)自己分析一下自己失敗的原因在哪里,然后再跟成功的小組交流一下?
小組交流
(歸納總結(jié))
1.物質(zhì)由固態(tài)變成液態(tài)叫熔化。物質(zhì)由液態(tài)變成固態(tài)叫凝固。
晶體和非晶體的熔化、凝固有明顯的區(qū)別:晶體的熔化和凝固是在一定的溫度下完成,這個(gè)溫度分別叫熔點(diǎn)和凝固點(diǎn),而非晶體沒有一定的熔點(diǎn)和凝固點(diǎn)。
但是不論晶體還是非晶體,熔化時(shí)都吸熱,凝固時(shí)都放熱。
所以,晶體實(shí)現(xiàn)熔化的條件可概括為兩條:一是溫度到達(dá)熔點(diǎn),二是吸熱。凝固的條件是溫度到達(dá)凝固點(diǎn),同時(shí)要放熱。
2.通過以上的學(xué)習(xí),請(qǐng)大家考慮以下兩個(gè)問題。
①冰水混合物的溫度為什么總是0℃?(學(xué)生思考并回答)
②人們常說“下雪不冷化雪冷”,這句話是什么道理?(學(xué)生思考并回答)
教學(xué)小結(jié)與延展
教學(xué)總結(jié):本節(jié)課學(xué)生通過親身體驗(yàn)晶體與非晶體的熔化和凝固過程,掌握了晶體與非晶體熔化與凝固時(shí)溫度變化的規(guī)律,感知了發(fā)生狀態(tài)變化的條件。通過這次的探究活動(dòng)學(xué)生不僅提高了自己的知識(shí)技能,而且培養(yǎng)了自己的科學(xué)探究能力。
教學(xué)延伸:物理作為一門科學(xué)探究性學(xué)科來講,不僅要求學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握,而且要求學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)來解決一些實(shí)際問題,解釋一些常見的現(xiàn)象,真正體現(xiàn)社會(huì)──科學(xué)──社會(huì)三者的統(tǒng)一。比如:利用這節(jié)課的知識(shí)學(xué)生應(yīng)該能夠解釋北方的冬季較冷,為了妥善地保存蔬菜,多在菜窖里放幾桶水,可以利用水結(jié)冰時(shí)放出熱,窖內(nèi)溫度不致太低�，F(xiàn)在,人們研制出一種聚乙烯材料,在15℃~40℃的范圍內(nèi)熔化或凝固,而熔化或凝固時(shí),溫度保持不變。所以,人們將這種材料制成顆粒狀,摻在水泥中制成儲(chǔ)熱地板或墻壁,天氣熱時(shí)顆粒熔化,天氣冷時(shí)又凝固成顆粒,能調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度。
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