第四章3探究熔化和凝固的特点1．教学目标◆知识与技能⑴知道什么是熔化和凝固。
知道晶体和非晶体熔化和凝固的特点。
了解熔化曲线的物理含义。
⑵知道什么是熔点和凝固点，会查熔点表。
⑶能用熔化和凝固的知识解释有关的简单热现象。
◆过程与方法⑷经历探究晶体和非晶体熔化和凝固特点的过程，学会作晶体和非晶体熔化的“温度—时间”图像，体会到图像法能够直观地表示物理量间的变化关系。
◆情感态度与价值观⑸通过经历探究晶体和非晶体熔化和凝固特点的过程，培养耐心细致地观察现象、实事求是地收集数据、认真分析总结规律的科学态度。
2．教材说明本节主要研究物质熔化和凝固的特点：即以冰和蜡为代表进行实验探究，通过收集数据、描绘图像、对比分析，总结出物质熔化和凝固的特点，认识晶体和非晶体，并学习对比法、图像法等科学方法。
熔化和凝固是生活中常见的物态变化现象，熔点和凝固点是研究物质的物理性质的基础。
关于物质的熔化，让学生经历较为完整的科学探究过程，这个探究实验无论是装置、操作，还是晶体和非晶体熔化时的―温度—时间‖图像，都比上一节探究沸腾要复杂一些，对学生探究能力的要求更高了，所以教材将其编排于《探究汽化和液化的特点》之后。
本节的编写思路是：从学生比较熟悉的―冰化水，水结冰‖现象中，直接给出熔化和凝固的定义，然后让学生经历一个比较完整的科学探究过程，即仿照研究水沸腾的实验，设计并进行实验探究冰地熔化特点，描绘出冰熔化时的―温度—时间‖图像。
然后针对学生对该实验的疑点，教材采用卡通画的形式生动活泼的展示出来，引导学生讨论争辩，一方面加深对冰的熔化特点的认识，另一方面对该实验进行评价，同时引出研究石蜡的熔化和凝固。
通过活动1的实验研究，描绘出石蜡的“温度—时间”图像，再对两个图像进行对比，总结出它们在熔化时的不同特点，从而引出晶体和非晶体以及它们的区别，引出熔点和凝固点。
最后将物态变化应用于生活实际中，通过―信息浏览‖介绍液晶。
同旧教材相比，新教材把晶体和非晶体熔化的演示实验改为探究性实验，符合《课程标准》中―通过实验探究物态变化过程‖的要求，另外新教材用冰代替旧教材中的萘或海波，取材方便、贴近生活、容易成功。
通过―信息浏览‖介绍液晶，―将生活和自然界中的一些现象与物质的熔点或沸点联系起来‖，这也是新教材的一个特点。
本节教学重点：教材通过对冰的熔化过程的实验探究，再一次展现了科学探究的主要环节，让学生经历基本的科学探究过程，学会用图像法对探究结果进行分析论证，这既是培养学生探究能力的好素材，又是学习晶体和非晶体、熔点和凝固点等知识的基础。
本节教学难点：由于初中学生对―晶体熔化时温度不变‖缺乏感性认识，加之受数学知识水平的限制，所以让学生描绘晶体熔化的图像，并根据图像分析晶体和非晶体的特点，是本节教学的难点。
3．教学建议本节让学生在实验探究的基础上，认知晶体和非晶体熔化的特点，学习熔点和凝固点等知识，所以让学生做好探究固体熔化特点的实验，是教好本节的关键。
关于课提的引入，可以先做一个小实验：点燃一支蜡烛，过一会儿，将其倒过来倾斜放置往下滴蜡，下面用一块玻璃板收集蜡滴。
让学生直观的观察到：蜡烛受热后由固态变为液态，滴到玻璃板上由于冷却又由液态变为固态。
如果有条件，还可以借助于多媒体播放―寒冬腊月，滴水成冰；春暖花开，冰雪消融‖的情景，引入新课，这样更可以激发学生学习物理的兴趣和亲近自然的情感。
关于熔化和凝固的定义，可以请学生自己归纳。
在上述引入新课的基础上，先引导学生分析：上面的现象中物质的形态发生了怎样的变化？由于学生对物质的三态等知识已掌握，所以很容易就可说出是固、液之间的变化，在此基础上教师指出：这两个过程分别叫做熔化和凝固。
为了加强学生对熔化和凝固的认识，可进一步请学生列举所知道的熔化或凝固现象。
由于熔化和凝固现象比较常见，学生有丰富的生活经验作基础，会举出很多例子，如：春天来了，湖面上的冰化成水；固态的铁、铝等金属块在高温下变成了液态……这些都是熔化现象。
冬天到了，气温下降，湖面上的水结成冰；工厂的铸造车间里，工人将铁水浇在模子里，冷却后，铁水变成了固态的铸件……这些都是凝固现象。
通过举例，将物理知识与学生生活的密切联系起来，使学生对物理产生―亲切感‖，激发他们学习物理的兴趣。
熔化和凝固研究晶体熔化的特点时，旧教材一般用萘或海波做熔化实验，由于萘对人体有危害，海波不易保存，且海波含有结晶水后，测出的熔化温度误差较大；考虑到冰箱已经普及和方便取材、操作，所以本教材建议用冰做熔化实验。
跟探究水的沸腾一样，研究冰的熔化特点也是一个比较完整的科学探究过程，应充分发挥学生的自主性，让学生积极参与。
●提出问题可以从学生的生活经验出发，引导学生发现问题，或者教师创设一些情境，引发学生思考。
例如，教师可出示一只装有碎冰的烧杯，问学生：你能否将冰变为水？你认为在这个过程中它有哪些变化？结合生活经验，学生都能说出使冰熔化需要对它加热，冰在熔化过程中物质状态发生了改变。
但对―温度是否变化‖会出现分歧：一部分学生认为既然对冰加热，它在熔化过程中温度当然要升高；另一部分学生认为，既然“摄氏温标规定冰水混合物的温度是0℃”，那冰在逐渐熔化为水的过程中温度应保持在0℃不变。
这样，学生就能提出问题：冰在熔化成水的过程中，温度会不会变化？●制定计划与设计实验提出问题后，让学生先粗略说出验证猜想的方案，学生容易想到：把冰放在烧杯中，对它加热，观察冰的状态变化，并记录温度，观察温度是否升高（或不变）。
在此基础上再进一步讨论需要准备哪些器材、测量和记录哪些数据、如何测量等。
教学中要调动全体学生的思维，让设计较好的学生讲解他们设计的方案，使同学们的不同想法都能在全体学生面前表达出来。
教师对切实可行的方案予以肯定、表扬，对不足之处引导学生讨论和改进。
这样不仅体现了面向全体学生的原则，同时也激发了学生学习的热情，活跃了课堂气氛。
关于―水浴法‖加热，学生第一次遇到，可引导学生自读教科书图4-27及相关内容，然后可以让学生谈谈水浴法的好处，如：使冰受热均匀，减慢状态变化过程，便于观察。
●进行实验与收集证据冰熔化的实验探究是本节教学的关键，没有这个实验，学生的思维活动就缺少了支撑点，所以，本探究活动要求全体学生参与。
为保证学生顺利完成实验，教师在实验前应做好组织工作，帮助学生分好小组，4人一组，（按报时、报温度、报状态、记录和照顾仪器等分工），注意协作能力和团队精神的培养。
教师在准备实验时要注意以下几点：a．尽可能用碎冰（是用纯水放在冰箱里制成的，用时尽可能敲碎）。
b．用大号的试管，冰不能太少，约3―4cm深。
c．为使冰熔化过程慢一些，可在烧杯中多放些水。
为使温度计与冰块充分接触，还可以这样准备实验：取一只烧杯，在烧杯中放入碎冰，并加适量盐，使其温度降至–5℃以下，然后把装有深3―4cm纯水的试管放入碎冰中，温度计竖直放入水中，让水降温并凝固，观察温度计示数，待试管中的水完全凝固并降温至–2℃以下时，将试管拿离碎冰，然后观察试管中冰的熔化过程。
实验时如气温较高，可以让冰在室温下自然吸热熔化，这样测量出的数据会更准确。
选用的冰，温度最好在–2℃以下，这样可以完整的展示出―熔化前冰吸热升温——熔化时温度保持不变——熔化后水吸热升温‖的全过程。
为了增强学生的安全意识，尽管在探究水的沸腾实验中已使用过酒精灯，本实验前，教师还要结合挂图或上节课的实验情况强调酒精灯的正确使用方法，尤其是点燃或熄灭酒精灯的方法，还要准备几块湿抹布，以防万一。
学生实验时，教师巡视其间，及时解决学生在实验中遇到的困难，注意发现学生操作上的错误而给予纠正。
如温度计的玻璃泡不能靠近管壁，但不要放在冰的正中，而是中间偏下位置。
指导学生绘制“温度—时间”图像：实验结束后，仿照水的沸腾图像，让学生在教科书图4-28中标出各个时刻所记录的温度，用平滑的曲线把这些点连接起来，得到冰熔化的“温度—时间”图像。
这个环节，教师可指导学生按照以下步骤进行：①在教科书图4-28上描点；②连接各点画出比较流畅的曲线；③思考曲线所反映的物理意义。
●分析和论证利用多媒体展示学生绘制的冰熔化的“温度—时间”图像。
引导学生们通过对比发现：各组的曲线虽然不完全相同，但是大致形状如图4.3-1所示，即分为AB 、BC 和CD 三段。
为引导学生对图像进行分析思考，可提出以下问题：①AB 段对应的时间内物质是什么状态？温度怎样变化？（答：AB 段所对应的时间内物质是固态，温度升高） ②在曲线上的哪一点冰开始熔化？（答：B 点）③在BC 段对应的时间内，物质的状态如何？温度是否变化？这段时间是否加热？（答：BC 段所对应的时间内固态和液态共存，温度保持在0℃左右不变。
此时仍在继续加热，即冰仍在吸热）④在CD 段对应的时间内物质是什么状态？温度如何变化？（答：是液态，冰已经熔化完毕，继续加热，水的温度升高）冰熔化过程的特点是：冰开始熔化时的温度是0℃；冰在熔化过程中，继续吸热，温度保持不变；冰全部熔化为液体时，继续加热，温度升高。
―教材图4-29”是4位学生对冰的熔化实验的反思和评价。
这4位同学思考的问题正是该实验要深入研究的，也是我们的学生对该实验的疑问，可引导学生通过讨论、争辩来解决。
对该实验的评价，还可以让学生根据自己的实验情况，发表见解。
例如，有的学生把测量的温度点连接起来时，可能发现熔化过程不是直线而是折线，可以组织学生进行讨论、交流、分析，让学生谈谈他们的结果为什么跟其他同学的有差异，教师还要鼓励学生对实验装置和实验步骤进行评价，提出新的实验方案。
通过以上教学，让学生明确评估、交流与合作，是科学探究中非常重要的环节。
再/min利用教材图4-29中提出的问题：―是否所有固体熔化时都是这样呢？‖引出研究石蜡的熔化和凝固实验。
“活动1 ”的目的是：观测石蜡熔化和凝固的过程，获得感性体验，描绘其熔化凝固的图像，并与冰的晶体熔化特点对比，引出晶体和非晶体这两个概念。
为了节省时间，教学时也可将活动A 和冰的熔化实验同步进行，一部分小组探究冰的熔化，另一部分做石蜡熔化的实验，最后通过交流对比，发现不同的固体物质在熔化过程中温度变化特点是不同的。
关于实验的改进：该实验的器材和冰的熔化实验相仿，但冰可以研成较细的碎末，而石蜡只能切削成薄的碎片，而这些碎片又是卷曲的，用这种碎片做熔化实验，由于卷曲的碎片间空气的干扰，实验效果不好，即每次实验得到的图像差异大。
如果先把温度计插入石蜡碎片中，将蜡的碎片先熔化再凝固，排除了碎片中的空气，用凝固后的石蜡做熔化实验，实验效果会更好。
活动1中的A 和B 两个实验过程可―一气呵成‖，实验完后再描绘石蜡熔化的―温度—时间‖图像。
石蜡熔化的―温度—时间‖图像大体上如图4.3-2所示，通过与冰熔化的―温度—时间‖图像对比可知：冰在熔化的过程（开始出现液体到全部变为液体）中，温度保持不变。
