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視頻標簽：升華和凝華
所屬欄目：初中物理優質課視頻
視頻課題：北師大版初中八年級物理第七章《升華和凝華》北京
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教學基本信息
課題 《升華和凝華》
1.指導思想
物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，是學生通過物理學習內化的帶有物理學科特性的品質，是學生科學素養的關鍵組成部分。在物理教學過程中培養學生的物理核心素養，重要的一環是讓學生掌握科學思維。在教學中，通過創設情境激發學生的學習欲望，通過制造矛盾引發學生深入思考，努力為學生創造條件經歷必要的學習過程，培養學生的科學思維。
物理課程標準中提到要從生活走向物理，從物理走向社會。教學過程中應貼近學生生活，讓學生從身邊熟悉的生活現象去探究并認識物理規律，同時應將學生認識到的物理知識及科學研究方法與社會實踐及其應用結合起來，讓學生體會到物理在生產生活中的實際應用。這不僅可以增強學生學習物理的興趣，還可以培養學生良好的思維習慣。
2.教學內容分析
《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律、升華和凝華的現象解釋及應用。本節課的內容貼近學生的生活，但盡管生活中的升華和凝華現象并不罕見，卻不容易被學生注意。特別是在學生潛意識中，固態到氣態的變化過程必須經過液態階段，因此教師要幫助學生更深入地研究這一問題，從而認識到升華、凝華現象的存在。
本課教學中，教師先引導學生非常直觀地觀察到用酒精燈加熱固態碘的過程中有液態碘出現，再引導學生研究使固態碘直接變為氣態的方法。通過這個過程，不僅讓學生對升華現象有了更深刻的認識，也在此過程中培養學生崇尚真知的科學態度、運用科學思維方式認識事物和解決問題的能力。此外，關于升華吸熱、凝華放熱的理解，由于吸放熱過程不可見，學生會存在認知障礙。本課教學中，教師引導學生設計實驗方案，體會物理中對比等思想，鼓勵學生積極尋求有效的問題解決方法。最后，在解釋升華、凝華生活現象的過程中，教師鼓勵學生將物理知識和生活現象聯系在一起，并引導學生運用物理知識分析問題、解決問題，同時培養學生語言表達的準確性、全面性、條理性、規范性。
3.學生情況分析
1.學生在學習了熔化和凝固、汽化和液化之后，已經了解固態與液態、液態與氣態之間的物態變化，但對于固態與氣態之間的直接轉化缺乏認知。在學生潛意識中，固態和氣態直接的變化必須經過液態階段。升華和凝華是學生學習中容易忽略的兩種物態變化，盡管生活中并不罕見，但不容易被學生注意。
2.學生通過前期學習已知熔化、汽化需要吸熱，凝固、液化需要放熱，學生既能從現象分析得出某種物態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變化過程中物體是吸熱還是放熱。
3.八年級學生有一定的歸納和分析能力，能對較簡單的物理現象進行歸納并得出初步結論，思維能力和表述能力還需要進一步加強。
4.教學目標
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、生產中的升華和凝華現象，并能利用所學的知識進行解釋。
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二、過程與方法
1.在觀察碘升華、凝華的過程中，體驗物質在固態、氣態之間的直接轉化； 2.在設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生液化和凝華的現象，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生條件的區別。 三、情感、態度與價值觀
1.面對認識沖突時，有探究的熱情和解決問題的欲望；
2.經歷固態與氣態物質的直接轉化過程，體驗科學的神奇，從而提高學習興趣；
3.能用升華和凝華的知識解釋生活中的現象，樹立會用物理知識指導生活、為社會生活服務的意識。
5、教學難點、重點
教學重點：升華和凝華的概念，并能夠解釋相關的生活現象。 教學難點：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、固態碘、酒精燈、火柴、易拉罐、冰塊、鹽、竹夾、紅外攝像儀。 學生：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.教學過程
教學內容及教師活動
學生活動 設計意圖 引入
【魔術】加熱固態碘，使紙條上的指紋顯現。 過渡：指紋的顯現過程利用了我們物理學中的物態變化，今天我們就來學習兩種新的物態變化 ——升華和凝華。
觀察實驗現象。
通過小魔術的方式引出課題，激發學生的好奇心和學習興趣。 一、升華和凝華的概念。
過渡：固態碘變為了氣態碘，碘蒸氣與紙上殘留的油脂發生反應，指紋就顯現出來了。 問題：固態碘是如何變成氣態碘的呢？
引導：加熱后，碘是由固態直接變成氣態了嗎？還是經歷了其它狀態？
【視頻】用酒精燈加熱固態碘。
過渡：看來碘可以從固態先經過熔化變成液態、再經過汽化變成氣態。那有沒有可能像同學們說的，碘由固態直接變成氣態呢？ 問題：
1.怎樣證明固態碘沒有經過熔化直接變成氣態？ 引導：晶體熔化的條件是什么？若使固態碘不熔化，溫度應滿足什么條件？
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碘的溫度不到熔點？ 【學生實驗】觀察碘的升華和凝華。 總結交流得到升華和凝華的概念：
升華：物質由固態直接變成氣態。 凝華：物質由氣態直接變成固態。
思考、提出猜想： 1.從固態直接變為氣態。
2.先從固態變為液態，再變為氣態。
觀察加熱過程中是否出現液態碘。
思考、回答：
1.只要不達到碘的熔點，就不會熔化。
2.水浴法。
按照藍色指導卡（見附件）的內容進行實驗， 觀察現象。
制造矛盾，引起學生思維沖突，引發學生深入思考，并鼓勵學生能多角度分析問題。
鼓勵學生勇于探究，引導學生用科學的思維方式解決問題，并且在實驗中尊重事實和證據。最終通過實驗認識到碘可以從固態直接轉變為氣態。
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二、升華和凝華的吸放熱規律。
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，引導學生思考實驗原理。
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變化。 問題：1、看到什么現象？
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.從物態變化的方向分析。
從物態變化的方向較容易分析，從“遇冷”熱傳遞的角度不易分析。
學生分析實驗方案，發現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。
引導學生能從多角度分析問題，
鼓勵學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。
教師提供給學生不完美的實驗設計，學生加以“對比”的改進。在改進設計的過程中培養學生縝密的思維和嚴謹的求知態度，在觀察實驗的過程中培養學生的實證意識。
三、升華和凝華的現象及應用。
1.學生列舉生活中的升華現象并解釋產生原因。 預設：冰凍的衣服變干、樟腦球變小、雪人沒有熔化卻變小……
2.學生列舉生活中的凝華現象并解釋產生原因。 預設：冰花、霧凇、霜、燈泡內壁變黑……
問題：現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？
【學生實驗】制霜——水蒸氣在易拉罐表面凝華。
舉例并用物理知識解釋這些現象產生的原因。
猜想：溫度不夠低。
思考、回答：
加冰塊使易拉罐溫度降低。
學生按照粉色指導卡（見附件）內容完成實驗并觀察。
通過對升華、凝華現象的舉例和解釋，培養學生利用物理學原理解釋生活現象的能力和語言表達能力。
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問題：
3min后請學生回答是否觀察到有霜出現？ 分析可能的原因？
怎樣使0攝氏度的冰水混合物溫度降低？
【學生實驗】在冰水混合物中加鹽后繼續實驗。
教師對學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：兩者有什么區別？為什么都是水蒸氣放熱，卻一個液化、一個凝華？
請同學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生了兩種不同的物態變化，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。
對現象的深入理解：
1.窗戶上水霧和冰花產生條件的區別； 2.水霧和冰花產生在玻璃內側還是外側； 3.露水和霜產生條件的區別
沒有霜出現 溫度不夠低。 加鹽。
繼續進行實驗，觀察到易拉罐的底部有明顯的霜出現。
學生思考回答：可能是玻璃溫度不同。
現象：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。
在制霜實驗過程中，引導學生大膽嘗試，并且在嘗試過程中不斷改進，激發學生解決問題的興趣和熱情。
利用紅外成像技術，直觀顯示易拉罐外表面溫度，驗證學生的猜想，進而幫助學生認識到水蒸氣放熱后液化、凝華是受溫度條件影響的。
四、反饋與應用
過渡：今天，老師還給同學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生大量的白霧呢？ 2、干冰的應用。
觀察現象。
思考、回答：舞臺效果、冰激凌火鍋…… 思考并解釋
引導學生利用所學的物態變化知識解釋相關的生活現象，學有所用。
五、釋疑、總結
問題：現在，你能否解釋一下，在老師課前采集指紋的時候，固態碘是如何“跑”到指紋上面的？
【學生實驗】碘熏法采集指紋。
小結：碘熏法采集指紋是公安機關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。希望同學們以后也能夠嘗試將自己學過的物理知識和物理方法應用到生活中去，
總結：通過這節課的學習，你有什么收獲？
結語：希望同學們在今后的學習中能繼續保持今天的熱情，繼續用心探索神奇的物理世界。
利用升華的知識進行解釋。
按照黃色指導卡（見附件）進行指紋采集
引導學生將物理與生活聯系，發現物理學不但有趣、而且有用，鼓勵學生今后繼續保持濃厚的學習興趣學習物理。
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附件：學生指導卡內容
藍色指導卡
實驗： 碘能從固態直接變成氣態嗎？ 實驗步驟：
1、 將碘錘全部放入熱水中，觀察固態碘的變化。 （1）固態碘變為_______態。
（2）是否有液態碘出現。________（填“是”或“否”）。
2、 出現碘蒸氣后，將碘錘從熱水中取出，繼續觀察碘蒸氣發生的變化。 （1）氣態碘變為_______態。
（2）是否有液態碘出現。________（填“是”或“否”）。 粉色指導卡
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 是否出現小冰晶。__________（填“是”或“否”）。
黃色指導卡
實驗： 碘薰法采集指紋。 操作步驟：
1、 每組兩位同學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。
3、 指紋出現后，將試管放入實驗臺水槽的涼水中，等碘蒸
氣凝華為固態后，打開塞子，取出紙條。 紫色指導卡
1、 取出干冰后，為什么干冰周圍會出現白霧？
2、 生活中，干冰還有哪些應用？
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