第4节升华和凝华教学设计教案.doc

   教学准备
1.   教学目标
1．知道升华和凝华的概念。
2．知道升华要吸热，凝华要放热。
3．知道生活中常见的升华和凝华现象。
2.   教学重点/难点
教学重点
升华和凝华的概念，对升华和凝华现象的认识，知道升华要吸热，凝华要放热。
教学难点
用升华吸热、凝华放热来解释自然界和生活中的一些现象。
3.   教学用具
4.   标签
   教学过程
课前准备
樟脑丸、松树枝、碘、热水、冷水、带橡皮塞的试管、烧瓶、试管夹、酒精灯、碘锤、滴管、烧杯、多媒体课件等。
教学过程
导入新课
多媒体投影几幅生活中的图片：用久的电灯泡、冬天窗户上的“冰花”、吉林松花江畔的“雾凇”、舞台演出时的“白烟滚滚”等内容。
引导学生思考：普通灯泡和日光灯用久了，其灯丝为什么会变细？玻璃壁为什么会发黑？黑色的物质是怎么形成的？“雾凇”是怎样形成的？美丽的窗花到底是如何形成的？舞台上的白烟究竟是什么？它又是怎么形成的呢？
故事1：1779年冬天，在彼得堡的一个寒夜，街道上几乎不见行人，但是，在市中心一个大厅里却灯火辉煌。六千支燃烧着的巨型蜡烛，把大厅里烘托得热气腾腾。这里正在举行盛大的舞会，夫人小姐、名流雅士拥满大厅，在乐曲声中翩翩起舞，有的人还淌着汗。正当大家跳得如痴如狂的时候，一位小姐突然晕倒在地，旁边的人不知如何是好。这时有人喊道：“快快打开窗户。”打开窗户后，刺骨的寒风涌入大厅，奇怪的现象出现了：大厅里竟然飞起雪花，纷纷扬扬的雪花落到人们的头发和衣服上。在场的人无不目瞪口呆。这究竟是怎么回事？大厅里的雪花从何而来呢？
故事2：据《新民晚报》载2001年5月10日，阴天，气温约为－15 ℃，第二天中午12时，科考队到达新疆罗布沙漠小河墓地前200米左右时，沙丘上均匀地覆盖着约5～10厘米的积雪，茫茫无涯，然而过了约20 min，奇怪的事发生了：就在科考队手忙脚乱地从沙漠车上卸下器材设备，开始向小河墓地靠近的时候，发现脚下踩的不再是雪地，而是干爽的沙地。再远望四周，一眼望不到边的沙漠中哪有雪的影子？雪到哪儿去了？气温一直在零下十四五摄氏度左右，天空阴沉，不见阳光，就是雪化了，沙土也至少应该是湿的，可抓一把土，手感依然干爽疏松。
请你用所学过的知识回答：这雪为什么不见了？
“人工造雪”实验：在锥形瓶内放入少许樟脑丸粉末，再将一根细的松树枝放入，然后将瓶子密封。点燃酒精灯缓慢加热进行实验，仔细观察瓶内有什么现象发生。
实验中注意观察的现象：
(1)缓慢加热过程中，观察锥形瓶底部樟脑丸粉的状态变化；观察瓶内有何现象发生。
(2)停止加热冷却时，仔细观察锥形瓶壁及松枝上有何现象发生。
学生活动：观察瓶内有无液体产生，认真分析观察的结果，进行小组讨论，用自己的语言概括樟脑丸粉末在实验过程中的变化情况。
引导学生分析实验观察结果、讨论总结得出：
(1)固态的樟脑粉末经加热后能直接变成气态的樟脑蒸气；
(2)气态的樟脑蒸气又冷却直接变成固态的樟脑粉末。
复习导入
(1)自然界中的物质常见的存在状态主要有哪些？
(2)发生在固态和液态之间的转化过程分别叫什么？吸热还是放热？发生在液态和气态之间的转化过程分别叫什么？吸热还是放热？
思考讨论：物质能否由固态直接转化为气态或由气态直接转化为固态？
试一试：你能举出生活中由固态直接变成气态或由气态直接变成固态的例子吗？
推进新课
一、实验演示：碘的物态变化
仪器与器材：密封的细长玻璃瓶(内装有几粒碘)，方座支架，试管夹，酒精灯等。
实验方法：
1．实验装置如图所示，首先观察密封在玻璃瓶内碘粒的外观。
2．将装有碘粒的玻璃瓶在方座支架的试管内夹持好，然后用酒精灯对玻璃管内的碘粒加热，注意观察碘粒是否经过熔化再变为紫色气体。这时碘发生了什么现象？
3．熄灭酒精灯，注意观察在玻璃管冷却的过程中碘蒸气是否经过液化再变成固态的碘。这时碘发生了什么现象？在容器壁看到了什么现象？
4．通过实验你能得到什么结论？
5．为什么要用酒精灯加热，不加热行吗？
现象观察：碘受热(颜色由黑变紫，碘由固态变成气态)和遇冷(颜色由紫变浅，逐渐变黑，瓶壁上有细小发亮的晶粒形成，无液体流下)后状态变化情况。
分析论证得出结论：固体与气体之间可以直接转化。
二、升华和凝华
1．师生归纳总结：(板书)
升华：物质由固态直接变成气态的过程叫升华。
凝华：物质由气态直接变成固态的过程叫凝华。
2．学生思考并交流讨论：升华过程需要吸热还是放热？凝华过程需要吸热还是放热？
可用实验演示：教师要引导学生设计实验证明自己的猜想。
为使现象明显，教师用酒精灯加热烧瓶中的碘。
(1)微微加热，紫色蒸气出现后进行观察。提出问题引导学生思考：紫色蒸气是从哪里来的？
(2)移开酒精灯，紫色蒸气逐渐减少而消失，酒精灯加热，紫色蒸气又重新出现，蒸气上升而消失。提问：紫色蒸气的产生是放热所致，还是吸热所致？蒸气上升消失到哪里？
(3)移开酒精灯待蒸气消失后，取下烧瓶，让学生看烧瓶底部，有一层碘的晶体。提问：这层紫色物质是什么？是从哪里来的？为什么会产生这层物质？
学生交流结果，处理信息：实验结果表明，碘可以由固态直接变成气态，此时要加热；也可以由气态直接变成固态，此时没有加热，而是对外放热。
学生讨论并归纳总结：升华过程需要吸热；凝华过程需要放热。升华和凝华是互逆过程。
活动体验：碘与指纹破案：
在侦破案件时，常常需要从现场提取指纹，下面请大家模仿做一个实验，用酒精灯加热(宜小火以减缓碘升华的速度)烧杯(先用玻璃片盖住)中的碘颗粒，待烧杯中出现紫色气体时，将玻璃片拿去，用按有指纹(但看不见)的白屏靠近烧杯口并不断来回移动，注意观察白屏上有没有指纹显现出来。请同学们动手做这个实验，当一回小小侦探家。学生利用课桌上的器材，动手实验。不少学生惊呼指纹能显示出来，脸上露出了笑容。(教师要求学生课后通过查找资料，解释提取指纹的道理。)
3．知识迁移，学会运用
学生举例，交流
让学生举出日常生活或自然现象中有关升华和凝华的现象，师生、生生共同交流，统一看法，对学生的举例、积极参与给予鼓励，同时教育学生要注意观察日常生活中的霜、冰花、旧灯泡内壁上的黑色物质，分别判断出属于什么物态变化。(如雪、冰雹的形成，冰冻衣服也会干，积雪未熔化，但一天比一天少，卫生球逐渐变小、消失、有气味等)
(1)升华现象：①冬天，冰冻的衣服也能晾干；②卫生球变小；③用久了的灯丝变细。
(2)凝华现象：①冰棒表面的“白粉”；②寒冬的夜晚，窗户玻璃内表面上的冰花；③用久了的灯泡变黑(先升华后凝华)。
【拓展】
干冰及其应用
干冰，虽然它的名字带着一个冰字，却和水结成的冰没有什么关系，事实上它是由无色的气体——二氧化碳形成的。如果把二氧化碳装在一个钢瓶里，再加压，它就会变成和水一样的液体了，如果温度再低一些，那么二氧化碳就会变成白色的、好似雪花一样的东西，这就是干冰。这种固体不经熔化就可直接变成气体，这大概是大家叫它干冰的原因吧。干冰的温度可达－78.5 ℃，由于干冰温度很低，它急剧升华的时候，会使周围的温度迅速降低，空气里的水蒸气就会凝结成雾。摄影棚里的云雾缭绕的景象就是利用这个原理形成的。
干冰具有良好的制冷作用，因此可以用来保鲜食品，干冰可以用于人工降雨，闷热的夏天有时迟迟不下雨，这种情况下就可将装有干冰的炮弹射到乌云密布的天空，不一会儿大雨就倾盆而下。
仔细观察下图并作出解释
固态的二氧化碳(干冰)，它是将二氧化碳气体进行压缩、冷却而成的，温度可达零下78.5 ℃，如果将它放在空气中，会长出如图的冰状胡须。
解析：固态的二氧化碳在空气中发生升华现象时，吸收了周围空气中的热量，周围空气中的水蒸气热量被吸后，就发生了凝华现象。
【多媒体展示】用干冰人工降雨的过程。
具体过程：
干冰进入云层，就很快升华成气体，并从周围吸收大量的热，使空气的温度急剧下降，于是高空中的水蒸气液化成小水珠，这些小水珠逐渐变大就形成雨落了下来。
让学生解释人工降雨，教师作出评价并统一观点，这里干冰到雨经历了三个物态变化的过程，一是干冰的升华降温；二是水蒸气遇冷凝华成小冰晶；三是小冰晶下落遇到热的气流熔化成小水珠，小水珠越结越大，小水珠的重力大于上升气流产生的浮力时，水珠下落到地面就形成雨。指出干冰易升华吸热还可用来：①给食品降温，②在舞台上制造“白雾”等。
舞台“白雾”：舞台上喷撒的干冰升华需从周围空气中吸收大量的热，从而使空气中的水蒸气遇冷液化成小水滴，这些小水滴悬浮在空中就形成了我们看到的所谓“白雾”。广泛用于舞台、剧场、影视、庆典等制作放“烟”效果。
制冷防腐：当用火车运载鲜鱼时，它就守卫在鲜鱼的旁边，起制冷防腐的作用。干冰外表像冰，可作为防腐剂，它比冰优越得多。干冰熔化时不会像冰那样变成液体，它全部升华，四周干干净净。干冰冷却的温度比冰低得多，而且干冰升华后产生的二氧化碳气体，能抑制细菌的繁殖生长。
常见的自然现象
提出问题：自然界中雾、露、云、霜、雪、雹是常见的自然现象，那么它们是怎么形成的？
讨论交流：学生分组思考，讨论。
(1)露是在天气较热的时候，空气中的水蒸气于清晨前遇到温度较低的树叶、花草等，液化成小水珠附着在它们的表面上，这是一种液化现象。
(2)雾和云的情况相同，都是水蒸气在空气中遇冷液化成为小水珠，这些小水珠悬浮在空气中，在地面附近称为雾，在高空处则称为云，因此雾和云都是水蒸气液化现象，不是冰的熔化现象。
(3)霜是在地表的水蒸气遇到摄氏零度以下的温度，直接凝化为固体。
(4)雪是天气较冷的时候，空气中的温度低于零摄氏度，水蒸气在空中凝华成固态，为六角形的冰晶(叫雪花)，在飘降时相互结合形成雪片或雪团。
(5)雹是冰球，它的形成较复杂，云中的水珠被上升气流带到气温低于0 ℃的高空，凝结成小冰珠，小冰珠在下落时，其外层受热熔化成水，并彼此相结合，使冰珠越来越大，如果上升气流很强就会再升入高空，在其表面凝结一层冰壳。经过多次上下翻腾，能结合成较大的冰珠，当上升气流托不住它时，冰珠就落到地面上，形成冰雹。
思考题：俗话说“霜前冷，雪后寒”，试用所学的有关知识加以解释。
因为霜是空气中的水蒸气凝华成的小冰粒，凝华过程要放热，而水蒸气能够向空气中放热的条件是气温低于水蒸气温度，故只有在足够低的气温下，水蒸气才会凝华成霜，因为下霜时气温较低，人常感到冷。下雪天气温度本来就低，下雪后，雪在熔化时要向周围空气吸热，而使本来较低的温度进一步下降，因而雪后寒。
学生自由阅读：STS“水循环”
提出要求：(1)能够用水的三态变化解释自然界的一些水的循环现象，总结水的三态循环规律。
(2)完成课本图3.4-2水的三态联系填空。
(3)思考问题：水为何珍贵？水能为人类做些什么？破坏水资源会给人类带来哪些危害？我们应该怎么办？
(4)对自己家里的用水进行调查，如每天用水情况(估计)，洗衣用多少水，洗澡用多少水，抽水马桶用多少水等等，准备采取哪些措施节约用水？预测在实施过程中会有哪些困难，如何克服？如果完成实施后每月能够节约多少水？可以写成简单的调查报告。
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