升華和凝華（教學(xué)設(shè)計）

3.4升華和凝華（教學(xué)設(shè)計）年級八年級授課時間10.16課題3.4升華和凝華教學(xué)目標(biāo)1.通過觀察碘的升華與凝固實驗，了解物質(zhì)的固態(tài)和氣態(tài)之間是可以直接轉(zhuǎn)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(xiàn)象。4.通過水循環(huán)過程中水的三態(tài)變化，培養(yǎng)關(guān)心環(huán)境和節(jié)約用水的意識。教材分析學(xué)情分析1.學(xué)生的知識基礎(chǔ)：學(xué)生已學(xué)過液氣，固液之間的轉(zhuǎn)換，具備一定的實驗探究能力和熱學(xué)基礎(chǔ)。學(xué)生在生活經(jīng)驗積累過程中，對升華和凝華現(xiàn)象具有一定的感性認(rèn)識。2.學(xué)生的認(rèn)知特點：學(xué)生對升華和凝華現(xiàn)象有所了解，但缺乏系統(tǒng)的歸納和整理，加之視覺習(xí)慣的影響，使學(xué)生對生活中的一些升華和凝華現(xiàn)象的理解存在偏差甚至錯誤。教學(xué)重點碘的升華與凝固實驗。教學(xué)難點綜合運(yùn)用物態(tài)變化知識分析物態(tài)變化現(xiàn)象產(chǎn)生的原因（如干冰周圍“白氣”的形成原因）。教學(xué)器材鐵架臺、燒瓶、酒精燈、細(xì)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(xiàn)象》、《干冰》、《水循環(huán)》等。教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動導(dǎo)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(tài)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(yán)冬時節(jié)經(jīng)常出現(xiàn)在東北地區(qū)的自然現(xiàn)象，它既不是冰也不是雪，它是怎樣形成的呢？觀察實驗現(xiàn)象及圖片，思考問題，進(jìn)入情境。學(xué)習(xí)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(xiàn)象】由實驗可以看到，固態(tài)的碘受熱后，容器內(nèi)充滿了紫色的碘蒸氣；碘蒸氣遇冷后變成了固態(tài)的碘?！緦嶒灲Y(jié)論】碘可以由固態(tài)直接變成氣態(tài)，也可以由氣態(tài)直接變成固態(tài)。（2）升華與凝華的概念物理學(xué)中將物質(zhì)從固態(tài)直接變成氣態(tài)的過程叫作升華；從氣態(tài)直接變成固態(tài)的過程叫作凝華?！疽曨l演示】——《碘的升華和凝華》2.升華和凝華現(xiàn)象（1）升華現(xiàn)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(jié)的冰沒有熔化，過段時間衣服也晾干了。（2）凝華現(xiàn)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(xiàn)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(jié)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(xiàn)為白色不透明的粒狀結(jié)構(gòu)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(jié)成冰片，似無數(shù)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(jié)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?xì)怏w。②特點：容易升華，有吸熱致冷作用。③干冰的應(yīng)用冷藏食物：干冰冷卻的溫度比冰低的多，利用干冰可以產(chǎn)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?xì)怏w，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(tài)變化實驗中，先向容器澆熱水，可看到固態(tài)的碘受熱后，容器內(nèi)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(tài)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(dāng)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?！纠}1】炎熱的夏天，將冰凍的楊梅放在室內(nèi)很快就會在楊梅表面出現(xiàn)一層白色的霜，這一過程所涉及的物態(tài)變化是（）A．凝華 B．升華 C．汽化 D．凝固【答案】A.【解析】剛?cè)〕龅臈蠲窚囟群艿停諝庵械乃魵庥龅嚼涞臈蠲分苯幼優(yōu)楣虘B(tài)小冰晶，故該過程的物態(tài)變化為凝華。故選A?！纠}2】碘是人體必需的微量元素之一。碘的熔點為113.7℃，固態(tài)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(tài)碘會_______（選填“吸收”或“放出”）熱量，迅速_______（填物態(tài)變化名稱）為碘蒸氣?！敬鸢浮烤w，吸收，升華.【解析】固態(tài)碘有固定熔點，是晶體。固態(tài)碘變成氣態(tài)的碘蒸氣，是升華現(xiàn)象，需要吸熱?！纠}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(fā)現(xiàn)氣球鼓起來了，同時在瓶子底部的外壁上出現(xiàn)了白霜（如圖乙）。這是由于瓶中干冰______（吸收/放出）熱量發(fā)生_____（填物態(tài)變化名稱）變成氣態(tài)，瓶外水_____填物態(tài)變化名稱）形成霜?！敬鸢浮课鼰?，升華，凝華.【解析】由于瓶子內(nèi)的干冰升華成氣態(tài)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)象。做例題2，知道升華現(xiàn)象及吸放熱情況。做例題3，分析升華與凝華實驗現(xiàn)象，知道吸、放熱情況。學(xué)習(xí)新課二、水循環(huán)【想想議議】水的三種狀態(tài)分別是冰、水和水蒸氣。給圖填字，說明它們?nèi)咧g轉(zhuǎn)化過程的名稱以及吸熱、放熱的關(guān)系。1.水循環(huán)是通過物態(tài)變化實現(xiàn)的水是人類生存環(huán)境的重要組成部分。通過水的三態(tài)變化，地球上的水在不停地循環(huán)。水循環(huán)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(fā)成為水蒸氣上升到空中；當(dāng)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(jié)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?yōu)樾∠?，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(huán)》【例題4】如圖所示的是水循環(huán)示意圖，在太陽輻射、地球引力等作用下，地球上各種形態(tài)的水不斷進(jìn)行周而復(fù)始的運(yùn)動。圖中①處發(fā)生的物態(tài)變化伴隨著______（選填“吸熱”或“放熱”）；圖中②處水蒸氣有的________（填物態(tài)變化）形成小水滴，有的形成小冰晶，形成千姿百態(tài)的云；圖中③處溫度較高時，冰晶會______（填物態(tài)變化）變成水滴，與空中的小水滴一起形成雨?！敬鸢浮课鼰幔夯?，熔化?！窘馕觥竣偬幒Ｑ笾械囊簯B(tài)的水變成氣態(tài)的水蒸氣，是汽化現(xiàn)象，需要吸熱。圖中②處水蒸氣凝結(jié)成小水滴，是氣態(tài)變成液態(tài)，是液化現(xiàn)象。圖中③處溫度較高時，固態(tài)的冰晶變成液態(tài)的水滴，是熔化現(xiàn)象。完成圖中填空內(nèi)容。閱讀課本第79～80頁，了解水循環(huán)與三態(tài)變化的關(guān)系，分析云、雨、冰雹及雪花的形成原因。做例題4，根據(jù)水循環(huán)示意圖，寫出有關(guān)的物態(tài)變化過程及吸放熱情況。學(xué)習(xí)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(guān)系非常密切，是維持人類生活的源泉。2.水資源危機(jī)隨著社會的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)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(yè)生產(chǎn)也必須用水。在紡織、印染、造紙、煉鋼等各個工業(yè)領(lǐng)域都需要大量的水資源，農(nóng)業(yè)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(wèi)生都少不了水。隨著人口的膨脹和經(jīng)濟(jì)的增長，水資源已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的危機(jī)。人們不僅直接消耗了大量水資源，在生產(chǎn)和生活中還造成了水的污染，進(jìn)一步加劇了水資源危機(jī)，這已經(jīng)敲響了人類生存的警鐘。3.節(jié)約用水【提問】水資源缺乏是當(dāng)今世界的一大危機(jī)，我們應(yīng)如何合理地節(jié)約用水？【分析】因此，我們不僅需要改進(jìn)節(jié)水技術(shù)、優(yōu)化用水系統(tǒng)的運(yùn)行，更需要每個人提高節(jié)水意識、養(yǎng)成良好的用水習(xí)慣，共同保衛(wèi)我們的藍(lán)色家園?！纠}5】水是生命的乳汁、經(jīng)濟(jì)的命脈，是自然界奉獻(xiàn)給人類的寶貴資源。下列關(guān)于地球上的水循環(huán)和水資源認(rèn)知正確的是（）A．水循環(huán)的過程伴隨著水的物態(tài)變化過程B．水循環(huán)按照固態(tài)→液態(tài)→氣態(tài)的固定順序循環(huán)進(jìn)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(huán)境不會造成損害，可以解決部分地區(qū)飲水問題【答案】A?！窘馕觥緼．水循環(huán)的過程伴隨著水的物態(tài)變化過程，包括熔化、凝固、汽化、液化、升華、凝華等物態(tài)變化，故A正確；B．水循環(huán)在海洋、陸地和天空等不同領(lǐng)域以固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)形式存在。但不是按照固態(tài)→液態(tài)→氣態(tài)的固定順序循環(huán)進(jìn)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(qū)飲水問題，但對環(huán)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(jī)產(chǎn)生的原因。知道一些合理節(jié)約用水的方法。做例題5，了解水循環(huán)和誰資源問題。課堂練習(xí)課堂練習(xí)1.下列現(xiàn)象發(fā)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?！窘馕觥緼．春天，冰雪融化匯成溪流；是熔化現(xiàn)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(xiàn)象，放出熱量。C．秋天，清晨的霧在太陽出來后散去，是汽化現(xiàn)象，吸收熱量。D．冬天，室外冰凍的衣服也會干，是升華現(xiàn)象，吸熱。故選D.2．冬天的早晨，在有人居住的室內(nèi)窗戶上往往會出現(xiàn)冰花，下面說法正確的是（）A.出現(xiàn)在窗戶的內(nèi)側(cè)，由大量水蒸氣凝華而成B.出現(xiàn)在窗戶的內(nèi)側(cè)，由水凝華而成C.出現(xiàn)在窗的外側(cè)，由大量水蒸氣凝華而成D.出現(xiàn)在窗戶外側(cè)，由水凝華而成【答案】A.【解析】“冰花”是室內(nèi)空氣中的水蒸氣遇到比較冷的窗玻璃，由氣態(tài)直接變?yōu)楣虘B(tài)的小冰晶，附著在窗玻璃內(nèi)側(cè)。選項A正確。故選A。3．北京冬奧會開幕式上二十四節(jié)氣倒計時驚艷全場?！岸墓?jié)氣”是中華智慧的結(jié)晶，下列有關(guān)節(jié)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(xiàn)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(xiàn)象，需要放熱C．圖丙，“霜降有霜，米谷滿倉”——霜的形成是凝華現(xiàn)象，需要放熱D．圖丁，“大雪晴天，立春雪多”——雪的形成是凝固現(xiàn)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(tài)在不斷地相互轉(zhuǎn)化。如圖所示為地球上的水循環(huán)示意圖，下列描述中正確的是（）A．海洋、陸地上的水蒸發(fā)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(jù)示意圖可知，海洋、陸地上的水蒸發(fā)變成水蒸氣，故A正確；B．根據(jù)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(hù)路工人往路面撒上大量的鹽，他了解到道路結(jié)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(chǎn)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(jìn)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(dāng)兩罐內(nèi)出現(xiàn)水時，用溫度計分別測出罐內(nèi)混合物的溫度（示數(shù)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(fā)現(xiàn)，一只罐外壁出現(xiàn)了白霜，而另一只外壁出現(xiàn)的是小水珠，出現(xiàn)白霜的是_____（選填“甲”或“乙”）罐，是因為空氣中的________發(fā)生了_______（填物態(tài)變化）?！敬鸢浮葵}降低了冰的熔點；乙，水蒸氣，凝華?！驹斀狻浚?）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(shù)為0℃，乙溫度計的示數(shù)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(nèi)混合物的溫度為0℃，0℃時水能以液態(tài)存在，罐外壁出現(xiàn)的液態(tài)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(tài)或固態(tài)存在，罐外壁出現(xiàn)的固態(tài)白霜是空氣中的水蒸氣遇冷凝華而成的，因此出現(xiàn)白霜的是乙罐。6．為了驗證裝在試管里的固態(tài)碘受熱升華，甲同學(xué)直接將試管放在酒精燈火焰上，如圖甲所示；乙同學(xué)將試管浸入熱水槽中，如圖乙所示，兩試管都會出現(xiàn)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(xiàn)的碘蒸氣可能是碘________后，再_______形