5.2熔化和凝固--2025-2026学年教科版八年级上册物理教学课件

5.2 熔化和凝固学习目标知道熔化和凝固的概念，能区分熔化和凝固现象，举例说明生活中的熔化和凝固现象。理解晶体和非晶体的区别，知道晶体有一定的熔点和凝固点，非晶体没有。通过实验探究，总结晶体和非晶体在熔化和凝固过程中的温度变化特点。能根据熔化和凝固图像分析晶体和非晶体的熔化、凝固过程。了解熔化吸热和凝固放热在生活中的应用，能解释相关现象。培养实验探究能力、数据分析能力和归纳总结能力，激发对物态变化的探究兴趣。情境导入展示一组图片：春天冰雪消融、蜡烛燃烧时蜡液滴落并凝固、铁水浇铸成零件、夏天冰棒融化等。提问：冰雪变成水、冰棒变成液体，这些是物质从什么状态变成什么状态？蜡烛油变成固态的蜡、铁水变成铁块，又是物质从什么状态变成什么状态？这些过程中温度有什么变化呢？引出主题：这些现象分别是熔化和凝固，本节课我们就来探究熔化和凝固的特点。熔化和凝固的概念熔化：物质从固态变成液态的过程叫做熔化。例如，冰化成水、铁块变成铁水、蜡烛受热变软变成蜡液等都是熔化现象。凝固：物质从液态变成固态的过程叫做凝固。例如，水结成冰、铁水浇铸成铁块、蜡液冷却后变成固态蜡等都是凝固现象。说明：熔化和凝固是互为相反的过程，熔化需要吸收热量，凝固需要放出热量。实验探究：固体的熔化特点提出问题不同的固体在熔化过程中，温度变化有什么特点？是否所有固体的熔化过程都相同？猜想与假设根据生活经验，猜想有些固体在熔化过程中温度可能保持不变，有些固体在熔化过程中温度可能不断升高。实验器材铁架台、酒精灯、石棉网、烧杯、试管、温度计、搅拌器、秒表、海波（晶体）、石蜡（非晶体）、水等。实验步骤探究海波的熔化过程：按图组装实验装置，将海波放入试管中，试管放入盛有水的烧杯中（水浴法加热），温度计的玻璃泡插入海波中，不要碰到试管底或试管壁。点燃酒精灯，用小火加热烧杯，同时用搅拌器不断搅拌海波，使海波均匀受热。每隔 1 分钟记录一次温度计的示数，直到海波完全熔化后再继续加热几分钟。将数据记录在表格中。探究石蜡的熔化过程：换用石蜡做实验，重复上述步骤，记录石蜡在加热过程中的温度变化。绘制熔化图像：以时间为横坐标，温度为纵坐标，分别根据海波和石蜡的熔化数据绘制熔化图像。实验数据记录（示例）时间 /min012345678910海波温度 /℃2030404848484855657585石蜡温度 /℃2025303540455055606570实验分析与结论海波的熔化特点：从数据和图像可以看出，海波在熔化前，随着加热时间的增加，温度不断升高。当温度升高到 48℃时，海波开始熔化，在熔化过程中，虽然继续加热，但温度保持不变。当海波完全熔化后，继续加热，温度又不断升高。结论：海波有固定的熔化温度（48℃），在熔化过程中吸热但温度不变。石蜡的熔化特点：石蜡在熔化前，温度随加热时间的增加不断升高。在熔化过程中，温度仍然不断升高，没有固定的熔化温度。结论：石蜡没有固定的熔化温度，在熔化过程中吸热且温度不断升高。晶体和非晶体晶体：有固定熔化温度的固体叫做晶体。例如，海波、冰、石英、水晶、食盐、各种金属等都是晶体。熔点：晶体熔化时的温度叫做熔点。不同的晶体熔点不同，例如，冰的熔点是 0℃，海波的熔点是 48℃，铁的熔点是 1535℃。非晶体：没有固定熔化温度的固体叫做非晶体。例如，石蜡、松香、玻璃、沥青等都是非晶体。非晶体没有确定的熔点，在熔化过程中温度会不断升高。晶体和非晶体的区别：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点；晶体在熔化过程中吸热但温度不变，非晶体在熔化过程中吸热且温度不断升高。凝固的特点凝固是熔化的逆过程，晶体和非晶体在凝固过程中也有不同的特点。晶体的凝固特点：晶体在凝固过程中，温度保持不变，这个温度叫做凝固点。晶体的凝固点与其熔点相同。例如，水的凝固点是 0℃，与冰的熔点相同；海波的凝固点是 48℃，与它的熔点相同。非晶体的凝固特点：非晶体在凝固过程中，温度不断降低，没有固定的凝固点。例如，石蜡在凝固过程中温度不断下降，没有固定的凝固温度。说明：晶体在凝固过程中需要放出热量，但温度保持不变；非晶体在凝固过程中需要放出热量，温度不断降低。熔化吸热和凝固放热的应用熔化吸热的应用：夏天，在饮料中加入冰块，冰块熔化时吸收热量，使饮料的温度降低，喝起来更凉爽。医疗上，用冰袋给发高烧的病人降温，冰熔化吸热，能降低病人体温。运输海鲜时，在海鲜周围放一些冰块，冰块熔化吸热，使海鲜保持较低的温度，防止变质。凝固放热的应用：北方冬天，菜窖里放几桶水，当气温降低时，水凝固成冰，放出热量，使菜窖内的温度不会太低，防止蔬菜冻坏。水泥凝固时会放出热量，在冬季施工时，要采取措施防止水泥因放热过快而开裂。动物在冬眠时，体内脂肪凝固放热，维持身体的温度。熔化和凝固图像的解读晶体熔化图像：图像分为三段，AB 段表示固态，温度随时间升高；BC 段表示熔化过程，处于固液共存态，温度保持不变（等于熔点）；CD 段表示液态，温度随时间升高。晶体凝固图像：图像分为三段，DE 段表示液态，温度随时间降低；EF 段表示凝固过程，处于固液共存态，温度保持不变（等于凝固点）；FG 段表示固态，温度随时间降低。非晶体熔化图像：整个过程温度不断升高，图像是一条曲线，没有水平段，没有固定的熔点。非晶体凝固图像：整个过程温度不断降低，图像是一条曲线，没有水平段，没有固定的凝固点。课堂活动：分析熔化和凝固图像活动任务：小组合作，给出不同物质的熔化或凝固图像，分析图像所表示的过程，判断该物质是晶体还是非晶体，确定熔点或凝固点（如果是晶体）。活动示例：图像 1：温度随时间先升高，然后有一段保持不变，最后继续升高。（判断：晶体熔化图像，水平段对应的温度是熔点）图像 2：温度随时间一直降低，没有水平段。（判断：非晶体凝固图像，没有凝固点）交流与讨论：各小组分享分析结果，讨论如何根据图像区分晶体和非晶体，以及如何确定熔点和凝固点。生活中的熔化和凝固现象自然现象：春天，气温升高，冰雪熔化，汇成小溪，滋润大地。冬天，气温降低，湖面结冰，水凝固成冰。生产生活：铸造厂将金属熔化后倒入模具，冷却后凝固成各种零件。冬天，汽车水箱里的水如果不及时放出或加入防冻液，会因凝固体积变大而冻裂水箱（水凝固成冰时体积变大）。制作冰淇淋时，原料在低温下凝固成固态。随堂练习物质从______态变成______态的过程叫做熔化，熔化需要______热量；物质从______态变成______态的过程叫做凝固，凝固需要______热量。晶体在熔化过程中，温度______，这个温度叫做晶体的______；非晶体在熔化过程中，温度______，没有固定的______。冰的熔点是______℃，水的凝固点是______℃，这表明同一种晶体的熔点和凝固点______。如图所示是某种物质的熔化图像，由图像可知，该物质是______（选填 “晶体” 或 “非晶体”），其熔点是______℃，熔化过程持续了______min。为什么北方冬天菜窖里放几桶水，可以防止蔬菜冻坏？答案固；液；吸收；液；固；放出保持不变；熔点；不断升高；熔点0；0；相同晶体；80；5（根据具体图像而定）因为水在凝固过程中会放出热量，使菜窖内的温度不会降得太低，从而防止蔬菜冻坏。总结熔化是物质从固态变为液态的过程，吸热；凝固是物质从液态变为固态的过程，放热。晶体有固定的熔点和凝固点，熔化和凝固过程中温度保持不变；非晶体没有固定的熔点和凝固点，熔化和凝固过程中温度不断变化。同一种晶体的熔点和凝固点相同，不同晶体的熔点不同。熔化和凝固图像能直观反映物质在熔化和凝固过程中的温度变化特点，可用于区分晶体和非晶体。熔化吸热和凝固放热在生活和生产中有广泛应用，解释了许多自然和生活现象。通过实验探究，掌握了晶体和非晶体熔化的特点，提高了实验操作和数据分析能力。1.现象探究：固态和液态之间的转化2.熔化和凝固的概念（1）熔化：物质由固态变为液态的过程叫作熔化，如冰化成水.（2）凝固：物质由液态变为固态的过程叫作凝固，如水结成冰. 熔化和凝固是两个相反的物态变化过程.辨析比较熔化、溶化和融化的区别1.熔化是指物质由固态变为液态的过程，熔化时要吸热，所以用火字旁“熔”.例如，给糖块加热，糖块熔化成糖浆.2.溶化是指固态物质在液体中分散开来，最后变成液态的混合物的现象，要发生溶化必须有液体，所以用三点水旁“溶”.例如，食盐溶于水,形成盐水.3.融化特指冰、雪、霜等受热后化成水，多用于文学作品中.4.物理学中，在解释有关物理现象，涉及填写物态变化时，只能用熔化.3.实验探究：固体熔化过程的规律冰熔化的温度—时间图像蜂蜡熔化的温度—时间图像实验拓展1.验证冰熔化过程中是否需要吸热当试管中的冰开始熔化时，立即将试管浸入到另一只装有冰水混合物的烧杯中，观察到试管中的冰不会继续熔化，原因是试管中的冰和烧杯中的冰水混合物温度相同，试管中的冰不能继续吸热，从而说明冰在熔化过程中需要吸热.2.数字化温度测量系统如图甲所示，用温度传感器与计算机组成数字化实验系统，不仅简化了实验操作，而且能够连续地监测被测物质的温度变化，并将这些数据转换传输到计算机中，通过对数据进行处理和分析，可实时描绘出被测物质的温度—时间变化曲线.如图乙所示是用计算机绘制的冰的熔化曲线.甲乙 过程中温度不变的过程.而把试管放入盛水的烧杯中，用酒精灯对烧杯加热，通过烧杯中的水缓慢、均匀加热试管时，试管内的海波均匀受热，缓慢升温，从而能够有充分的时间观察现象、测量温度，最终得出结论.典例1 [ 荆州中考 ] 用如图甲所示的装置探究某物质的熔化规律.   （2）下列措施不能使物质受热均匀的是___.CA.加热过程中不断搅拌B.通过水给试管加热C.温度计的玻璃泡完全浸在物质中[解析] 温度计的玻璃泡完全浸在物质中，可使得测量的温度准确，但不能使物质受热均匀，故C符合题意. 38晶体 （5）另一小组同学用相同物质进行实验，绘制的温度—时间图像中没有出现明显的水平段，原因可能是____________________________________________________.（写出一种即可） 加热速度太快（或记录温度的时间间隔过长，合理即可）4.熔点晶体熔化时的温度叫作熔点.不同的晶体有不同的熔点.非晶体没有固定的熔化温度.5.晶体熔化的条件（1）温度必须达到熔点；（2）不断从外界吸热.6.熔化图像（无论是晶体还是非晶体，熔化时都吸热） 晶体固液共存态48  7.晶体熔化的微观解释（1）晶体中分子呈有规则的排列，每个分子只能在自己的固有位置附近振动.当晶体被加热时，分子运动加剧，振动幅度变大.当温度足够高时，有些分子振动的幅度大到可以脱离它的固有位置，晶体便开始熔化.（2）如果要使熔化过程继续，需对晶体持续加热，以便更多的分子能脱离固有位置.（3）不同的晶体分子排列不同，脱离固有位置时需要的能量不同，所以不同晶体的熔点不同.1.实验：观察水的凝固现象如图甲所示，把一个温度传感器固定在一小杯水上方，打开温度传感器的自动采集和存储开关，一起放入电冰箱冷冻，使水凝固成冰.计算机画出的凝固过程的曲线如图乙所示.甲乙2.凝固点液体凝固形成晶体时的温度叫作凝固点，同种物质的凝固点和熔点相同.非晶体没有固定的凝固温度.3.晶体凝固的条件（1）温度必须达到凝固点；（2）不断放热.4.凝固图像（无论是晶体还是非晶体，凝固时都放热）5.熔化吸热，凝固放热（1）晶体在熔化或凝固过程中虽然温度保持不变，但必须继续吸热或放热，才能保证熔化或凝固过程的完成.可见，晶体在熔化或凝固过程中吸收或放出的热量，不是用来升高或降低温度的，而是用来完成熔化或凝固的.同样，非晶体在熔化或凝固时也要相应地吸热或放热，只是边升温边熔化或边降温边凝固.（2）熔化、凝固的应用典例3 [ 福州期中 ] 有一种先进的微胶囊自修复材料，应用于战机的机身修复.当机身出现裂纹时，系统会控制加热装置工作，使机身的微胶囊材料内的合金______（填物态变化名称）成液态流出并填充裂纹，然后______（选填“吸热”或“放热”）凝固从而实现裂纹修复.熔化放热知识点1 认识晶体1. [2024·成都期末]雪花都有规则的六角形结构，是一种常见的晶体。下列物体是晶体的是(　A　)A知识点2 固体的熔化2. [2023·北京]将某种金属制成的勺放入15 ℃的水中，金属勺没有熔化；将该金属勺放入45 ℃的水中，发现金属勺逐渐熔化。该金属的熔点可能是(　B　)B3. [2023·怀化]图甲是探究晶体海波熔化过程的实验装置，图乙是海波熔化时温度随时间变化的曲线图。由图乙可知海波熔化时需要 (填“吸热”或“放热”)且温度 (填“升高”“保持不变”或“降低”)。BC段对应温度如图丙所示，则海波的熔点是 ℃，可选用 (填“实验室温度计”或“体温计”)进行测量。吸热　保持不变　48　实验室温度计　【点拨】　　海波熔化过程的特点是要吸热，温度保持不变；由图丙可知，温度计的分度值为1 ℃，温度在0 ℃以上，示数为48 ℃；海波的熔点是48 ℃，超出了体温计的测量范围，则选用实验室温度计进行测量。知识点3 液体的凝固4. [2023·阜新]如图所示的四幅图像中，能大致体现液态海波凝固规律的是(　D　)D【点拨】　　液态海波的凝固过程整体是一个降温的过程，由于海波是晶体，凝固时放热但温度不变，故选D。5. [古代典籍][2024·惠州模拟]我国古代科技著作《天工开物》中，对釜的铸造有“铁化如水，以泥固纯铁柄杓从嘴受注”(如图)的记载。其中“铁化如水”描述的物态变化是 。将铁水倒入制作农具的模子后，冷却下来就制成了农具，该过程中发生的物态变化是 ，发生该物态变化的过程需要 热量。熔化　凝固　放出　【点拨】　　“铁化如水”是指铁从固态变为液态，是熔化过程。将液态铁水倒入制作农具的模子后，冷却下来就制成了固态的农具，该过程中发生的物态变化是凝固，凝固的过程需要放出热量。6. [2023·自贡]下列现象属于熔化的是(　A　)【点拨】　　冰雪消融，冰由固态变为液态是熔化，故A正确。A7. [教材素材题]南极的最低气温可达－90 ℃，科考队员要测量南极的气温，应选用(　C　)【点拨】　　选项中温度计的工作原理是液体的热胀冷缩，正常工作的前提是温度计中液体保持液态，酒精的凝固点是－117 ℃，低于南极的最低气温，可以保持液态，所以可以使用，故选C。【答案】C8. [2023·恩施州]如图所示，是某物质温度随时间变化的图像。下列说法正确的是(　D　)【点拨】　　由图像可知，物质降温，该图是物质的凝固图像，所代表的物态变化过程为凝固，故A错误；该物质在第4 min时是在凝固过程前，为液态，故B错误；8～18 min时段是该物质的凝固过程，不断放热，温度保持不变，故C错误；由图可知这种物质的凝固点为80 ℃，故D正确。【答案】D9. 如图为“55°”水杯的图片。将沸水倒入这种杯中摇一摇，便可使水温快速变为55 ℃，并在一定时间内保持温度不变，这是因为杯的内壁和外壁间贮存了一种颗粒，这种颗粒是 (填“晶体”或“非晶体”)，使沸水降温利用了它 的特点。晶体　熔化吸热　【点拨】　　由题意可知，这种颗粒由固体变为液体时吸热但温度保持不变，故这种颗粒是晶体，使沸水降温利用了它熔化吸热的特点。10. [2023·荆州]用如图甲所示的装置探究某物质的熔化规律。(1)组装器材时，应先固定 (填“A”“B”或“C”)。(2)下列措施不能使物质受热均匀的是 ⁠。C　C　(3)加热到某一时刻温度计示数如图乙所示，其温度为 ℃。38　(4)根据实验数据绘出该物质的温度—时间图像如图丙所示，可知，该物质在AB段是 态，BC段 ⁠ (填“需要”或“不需要”)吸热；由实验可知，该物质是 (填“晶体”或“非晶体”)。固　需要晶体　(5)【开放性试题】另一小组同学用相同物质进行实验，绘制出的温度—时间图像中没有出现明显的水平段，原因可能是 ⁠ (写出一种即可)。加热时间不够长，温度未达到熔点(合理即可)【点拨】　　(1)由于要用酒精灯的外焰加热，所以需先根据酒精灯外焰的高度固定C。(2)实验时，为了使物质均匀受热，可以对物质不断搅拌，使用水浴加热法，而C中的操作是温度计使用的常规操作，目的是准确测量物质的温度，故选C。(3)由图乙可知，温度计的示数从下往上逐渐变大，则液柱最高处在0 ℃以上，分度值为1 ℃，故此时的示数为38 ℃。(4)由图丙可知，该物质熔化时有一段温度保持不变的过程，故属于晶体，在熔化过程BC段需要吸热，在熔化前的AB段为固态。(5)另一小组同学用相同物质进行实验，绘制出的温度—时间图像中没有出现明显的水平段，原因可能是加热时间不够长，温度未达到熔点。11. [实验探究]食盐能降低冰雪熔化的温度，小明想探究冰冻盐水的熔点和浓度的关系。为了研究这一问题，小明利用食盐、水、烧杯以及相应的测量工具，进行如下实验。①用食盐和水配制浓度分别为5.6％、15.7％、22.4％、26.1％的四种食盐水。(等量的食盐水，其浓度越高表示含盐量越大)②将四种浓度的食盐水各取100 g，放置在冰箱中降温凝固，最后温度均为－25 ℃。③将上述的四种冰冻食盐水移至相同环境中升温，记录各自的熔点，处理相关数据得到“冰冻盐水的熔点和浓度的关系”如图。(1)本实验需要的测量工具有 ⁠ ⁠。(2)实验之前，小明认为食盐水浓度越高，其冰冻食盐水的熔点越低。实验之后，小明发现自己的观点有误。图中能证明小明原观点错误的证据是 ⁠ ⁠。托盘天平、量筒、温度计当食盐水的浓度大于23.4％时，随着浓度的增大，熔点在升高　(3)小红认为该实验中，如果四种浓度冰冻食盐水的质量各不相同，重做上述实验也能得到图中的实验结果。你是否同意她的观点？请说明理由： ⁠ ⁠。不同意，未控制其他变量不变