對《熔化和凝固》教材處理的一些看法

代家勇

硯山縣江那中學(xué)，云南 文山 663100

摘 要 熔化和凝固是自然界普遍、常見現(xiàn)象，但初中物理的八年級學(xué)生尚處在形成物理思維的最初階段，要真正理解熔點、凝固點；晶體的一定的熔化（凝固）溫度；熔化吸熱、凝固放熱，晶體吸熱（或放熱）溫度不一定升高（或降低）及熔化和凝固圖像的識別等難點知識，就要依靠觀察形象直觀的演示實驗來輔助、實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞 熔化 凝固 晶體 非晶體 熔點 凝固點 熔化吸熱 凝固放熱

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002-7661（2016）19-0042-02

《熔化和凝固》是人教版八年級物理教材上冊第二節(jié)內(nèi)容，按義務(wù)教育教學(xué)大綱，本節(jié)的知識與技能目標(biāo)是：1.能區(qū)別物質(zhì)的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形態(tài)。能描述這三種物態(tài)的基本特征。2.了解物質(zhì)的固態(tài)和液態(tài)之間是可以轉(zhuǎn)化的。3.了解熔化、凝固的含義，了解晶體和非晶體的區(qū)別。4.了解熔化曲線和凝固曲線的物理含義。

本節(jié)教學(xué)重點、難點是：晶體與非晶體的熔化、凝固特性

熔化和凝固是自然界普遍、常見現(xiàn)象，但初中物理的八年級學(xué)生尚處在形成物理思維的最初階段，要真正理解熔點、凝固點；晶體的一定的熔化（凝固）溫度；熔化吸熱、凝固放熱，晶體吸熱（或放熱）溫度不一定升高（或降低）及熔化和凝固圖像的識別等難點知識，就要依靠觀察形象直觀的演示實驗來輔助、實現(xiàn)。

處理意見一：在區(qū)別物質(zhì)的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形態(tài)時，可以用人們常見的物質(zhì)冰作例子講解，就按教材上第一段話直接敘述：“熱天，從冰柜中拿出的冰，一會兒變成了水，再過一段時間水干了，變成了看不見的水蒸氣，跑得無影無蹤；夏天清晨，小草上的晶瑩的露珠，冬天湖面上凍結(jié)的冰……隨著溫度的變化，物質(zhì)會在固、液、氣三種狀態(tài)之間變化?！边@樣介紹會讓知識更簡單易懂。接下來是做熔化和凝固的實驗，若用冰做實驗物質(zhì)，會難于控制實驗節(jié)奏，更難以展現(xiàn)說明熔化吸熱、凝固及凝固溫度不變、凝固放熱等現(xiàn)象或過程。因此教材選用海波和蠟來觀察熔化和凝固的演示實驗是最為理想的選擇。特別是海波的熔化實驗即是教學(xué)中的重點又是難點，實驗?zāi)芊癯晒⒊蔀樘骄勘竟?jié)教學(xué)的關(guān)鍵所在。

處理意見二：本實驗比較難做，學(xué)校儀器又不多，建議為演示性探究。教材在實驗探究活動中所提出的問題綜合性又比較強(qiáng)，即要探究每一類固體物質(zhì)本身的熔化規(guī)律，又要對不同類型的固體物質(zhì)熔化規(guī)律進(jìn)行比較，為了節(jié)約時間，可將問題提得更具體些，如“海波熔化時溫度的變化規(guī)律如何？”。在此探究活動中，對于凝固過程的特點，如果時間不夠，可以給學(xué)生留下繼續(xù)探究的空間，教學(xué)中可采用實驗推理的方法，引導(dǎo)學(xué)生自己得出結(jié)論。

探究前要明確以下問題：

①我們研究對象是海波和蠟。

②實驗裝置，如教材圖甲所示。

③實驗要測量、記錄哪些數(shù)據(jù)？

④實驗的操作步驟是什么？

處理意見三：實驗改進(jìn)。教材上對本實驗的操作有這樣一段簡單介紹：“將溫度計插入試管后，待溫度升至40℃左右時開始，每隔大約1min記錄一次溫度；在海波或蠟完全熔化后再記錄4～5次?！边@樣的敘述看似簡單，實際操作起來比較困難，很多老師做完實驗都會發(fā)現(xiàn)：一是觀察時間難于控制，要么加熱時間過長，要么海波熔化時間過短；二是出現(xiàn)海波開始熔化溫度偏低（可能低到47℃左右）；三是海波沒有完全熔化就較快升溫；四是凝固過程中，出現(xiàn)海波液體溫度降到40℃左右才開始凝固甚至仍不凝固，在凝固開始后溫度才較快回升到48℃的現(xiàn)象等。本人經(jīng)過探索并多次實踐證明，只要對裝置做細(xì)小改動，改進(jìn)操作方法，即可較滿意的觀察海波的熔化和凝固全過程。

1.實驗裝置的改進(jìn)

仍選用教材的總體裝置，只將懸掛溫度計的夾子改成圓條形金屬棒，用長約25～40㎝的細(xì)線，一端系溫度計，另一端固定在金屬棒上后，把多余的線纏繞成可調(diào)節(jié)式——通過旋動金屬棒增加或減少細(xì)線自由長度來調(diào)節(jié)溫度計的高度。其余裝置不變。

2.實驗操作及幾個過程改進(jìn)

①選用高純度海波和較準(zhǔn)確的溫度計，避免可能由此引起的過大偏差。

②用30℃左右的溫水預(yù)熱，縮短加熱時間。再用小火加熱，才能從容觀察固態(tài)海波吸熱升溫的同時觀察松香的熔化、記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，為制作熔化凝固圖像做準(zhǔn)備。

③在加熱主觀接近海波熔點溫度48℃時，旋動金屬棒，將溫度計的琉璃泡調(diào)整到在海波表面下約3～5㎜的深度。因下部受熱升溫快，先到熔點并開始熔化。若插得太深，就出現(xiàn)47℃左右開始熔化的現(xiàn)象。

④在熔化過程中，上部海波純液體與下部固液共存狀態(tài)有明顯的分界面，溫度計玻璃泡約五分之四浸沒在固液共存狀態(tài)中時，示數(shù)在48℃較穩(wěn)定；當(dāng)熔化到固液共存狀態(tài)的海波深度約等于溫度計玻璃泡長度時及以后，特別注意：提升試管到熱水面略高于海波固液分界面，并隨著熔化程度繼續(xù)逐漸調(diào)整。因此，靈活地調(diào)整溫度計和試管的高度是這個過程的改進(jìn)核心。否則，若按教材上上說的：溫度計的玻璃泡仍停留在海波液體的中部或上部，就都會出現(xiàn)“海波沒有完全熔化就較快升溫”的現(xiàn)象。

⑤待海波全部熔化后，注意降低試管高度到對液體全面加熱狀態(tài)，并改用大火，縮短液體吸熱升溫時間

⑥海波液體加熱到約60℃，熄滅酒精燈，撤去加熱燒杯，觀察液體放熱降溫。為減少實驗時間，加熱燒杯可換用冷水或冰水加速冷卻。

⑦待海波液體冷卻到接近48℃時，停止用冷水冷卻。此時，應(yīng)特別注意將溫度計的玻璃泡提離海波液體約幾秒鐘，促使溫度計上沾有的海波液體凝固；再把溫度計放入海波液體中輕輕攪動幾次，使玻璃棒上的海波固體粉末散布開來，促成海波液體結(jié)晶凝固。這就避免了海波液體因缺少結(jié)晶核面溫度降至40℃左右才開始凝固甚至仍不凝固的現(xiàn)象。此后， 就算繼續(xù)用冷水冷卻，溫度計的示數(shù)也成“百看不變”的48℃了。至到完全凝固為止。

⑧繼續(xù)冷卻已凝固的海波固體，觀察它的凝固放熱過程。

改進(jìn)后的實驗效果比較好。在演示本實驗的同時，可以做“觀察蠟的熔化和凝固現(xiàn)象”的演示實驗，并用表格、圖像形式記錄兩種物質(zhì)隨時間變化的溫度及狀態(tài)情況，以鮮明、直觀的對比，讓學(xué)生真正理解突破本節(jié)的各個難點。