八年级物理熔化和凝固的条件

学科：物理教学内容：探究熔化和凝固的条件

探究目标

1.知识与技能知道物质的固态和液态之间是可以相互转化的；知道晶体、非晶体熔化与凝固规律.

2.过程与方法知道区分晶体、非晶体的一般方法；了解图像是表示物理过程的一种方法.

3.情感、态度与价值观能乐于探索自然现象；善于观察、实验与交流.

探究指导

物理宫殿

1.熔化（melting）与凝固（solidification）

物质由固态变为液态的过程，称为熔化；物质由液态变为固态的过程，称为凝固.

说明熔化与溶化不同，前者表示物质从固态到液态，后者表示物质溶化在溶剂中的过程.

3.常见的晶体有金属、海波、冰、固态酒精、固态氧、固态氢、固态氮等，常见的非晶体有蜂蜡、沥青、松香、玻璃等

【例1】 (2004·江西南昌市)如图1.3-1所示是海波的熔化图像，根据该图像能够获得的合理信息有：

图1.3-1

信息一：海波的初温为25℃；

信息二：；

信息三：.

思路与技巧此题考查熔化图像的知识.分析图像可知，海波的熔化有一定的熔化温度（有一段平行于时间轴的线段），所以海波是晶体，其熔化时的温度即熔点是48℃.

答案海波是晶体海波的熔点是48℃.

说明（1）图像法是处理实验数据的一种方法；

（2）画图像应知道横坐标、纵坐标表示什么物理量；

（3）图像中每一点代表的物理意义.

【例2】冬天穿棉衣可以有效阻止人体热量向外散发，使人感到暖和，而棉衣自身并不发热.据说法国准备生产一种夹克，其衣料纤维中添加了一种微胶囊，这种胶囊所含物质在常温下呈液态，温度降低时会结晶，人们穿上它，气温较高时感到凉爽，气温降低时感到温暖.这种服装能够调节温度的原因是什么？

思路与技巧在环境温度变化时，胶囊内的材料经历了熔化吸热和凝固放热两个过程，从而使人体的温度没有发生较大变化.

答案衣服内胶囊中的物质，在温度升高时熔化吸热，使人的温度不致升得太高；在温度降低时凝固放热，使人的温度不致降得太多，从而起到调节人体温度的作用.

【例 3】固体熔化为什么要吸热？

思路与技巧在固体中，分子间的联系非常紧密，整块固体的分子就像一个整体，每个分子只能在自己的固有位置附近振动，如图 1.3-2.加热时，晶体吸收热量，使分子振动得越来越快.当能量足够大时，有些分子运动剧烈，以致脱离开它的固有位置，而在整体中运动.这时，熔化就开始了.

答案固体分子吸热后，分子运动加快，以致脱离开它的固有位置，运动到其他分子间，从而使固体熔化成液体.

图1.3-2

4.熔点（melting point）与凝固点

晶体物质熔化不变的温度叫熔点.晶体溶液凝固不变的温度叫凝固点.

说明（1）同种晶体其熔点与凝固点相同；

（2）熔点是区分晶体与非晶体的重要参数；

（3）晶体的熔点跟晶体的纯度、加在晶体上的压强有关；

（4）晶体能否熔化决定两个要素：一是吸热；二是温度应上升到熔点.

【例 4】如图 1.3-3所示，烧杯与试管中均放有冰块，用酒精灯加热烧杯底部，在烧杯内冰块逐渐熔化成水的过程中（）

图1.3-3

A.试管内冰块不会熔化

B.试管内冰块会熔化一部分

C.烧杯内水温保持0℃

D.烧杯内水温高于0℃

思路与技巧冰块熔化要同时满足两个条件：吸热且温度达到0℃，这两个条件缺一不可.当烧杯底被加热后，其温度高于冰块温度，杯底部冰块将吸热并开始熔化，烧杯中出现冰水混合状态，但其温度仍保持0℃.因试管中冰块温度也为0℃，它们之间不存在温度差，无热传递发生.所以试管中冰块不会熔化.

答案A、C.

说明晶体只在熔点熔化，且在熔化时是由固态变成液态，但温度不变.只有当相接触的两个物体存在温度差时，才会有由高温物体向低温物体的热传递，温度相同的两个物体间，是不会出现相互吸热、放热现象的.

（2）纯金掉在钢水中不会熔化；

（3）水银温度计在-40℃时已无法使用；

（4）在-265℃时氢气是固态.

思路与技巧当物体温度达到熔点，并能继续吸热，就能熔化.如金的熔点是1064℃，常温下金处于固态，温度升至1064℃，且继续吸热就熔化了.物体温度高于熔点处于液态，低于熔点处于固态，等于熔点时可能处于固态、液态或固液共存.

答案（1）正确.白炽灯丝正常发光时的温度约为2000℃左右，而钨的熔点是3410℃，故灯丝工作时不会熔化

（2）错误.钢的熔点是1300℃，钢水的温度高于1300℃，而固态金的最高温度（即熔点）为1064℃，故纯金掉入钢水中会熔化

（3）正确.水银的凝固点是-39℃，在-40℃时水银呈固态，而水银温度计是利用液体热胀冷缩的性质工作的，故在-40℃时水银温度计不能工作

（4）正确.固态氢的熔点是-259℃，-265℃低于熔点，这时氢呈固态.

说明进行材料选择时，熔点、凝固点是重要的参考要素之一.

【例6】为了研究熔化、凝固现象，小明给某种物质加热，然后再让该物质在空气中

（1）；

（2）.

思路与技巧由实验记录数据可以看出，该物质的温度变化先后经历了升温、温度不变、升温、降温、温度不变、降温六个阶段，根据题中条件在0～13min是熔化现象，13～23min 是凝固现象，在熔化过程中体现出吸热、温度不变的特征；在凝固过程中体现出放热、温度不变的特征.

答案（1）该物质是晶体（2）熔点是80℃（3）该物质的熔点和凝固点相同（4）熔化时吸热温度不变（5）凝固时放热温度不变.

5.科学探究的几个要素

第一：提出问题.其实就是探究什么；第二：猜想与假设.实质是根据生活经验对提出的问题进行猜想；第三：制定计划与设计实验.实质就是怎样探究；第四：进行实验与收集数据.实质就是实验过程；第五：分析与论证.就是对现象、数据归纳总结；第六：结论与评估.就是得出结论以及对该探究进行反思.第七：交流与合作.实质是对探究做出简单的报告.

探究体验

问题情景小玉漫步在雪后的海边，发现道路上的水都结了冰，但海水却没有结冰.她想到水的凝固点是否与水中含盐量的多少有关呢？

猜一猜含盐越多凝固点越（高/低）；

做一做设计实验：

主要器材和装置：箱门透明的冰箱，三只烧杯，足量水，一些盐，三支温度计.

实验步聚：①在杯中装相同质量的水，分别加质量的盐；

②将烧杯置于；

③观察温度计，记录的温度.

议一议通过分析上述数据，你可初步得出的结论是：.

探究点拨想一想，自己的探究过程和探究结果是否合理，猜想与所得的结果间是否有差异.注意发现新问题，吸取教训改进探究方案.

聊天室

话题：人在冰面上为什么容易滑动？

胖胖：老师，运动员为什么在冰面上比在地面上运动更轻松流畅？

老师：同学们在生活中有这样的体会，人在刚拖的地板砖上容易滑倒，是因为地板有水；运动员在冰面上能轻松滑动也是因冰面上有水.

胖胖：温度低于0℃时，冰面上的水是怎样产生的呢？

老师：你看滑冰运动员脚下穿的是带冰刀的鞋（如图1.3-4）冰刀作用在冰面上，产生很大压强，使冰的熔点降低很多，冰刀接触的冰熔化成水，水有利于冰鞋的滑动.雪地上滚雪球越滚越大也是这个道理.当挤压雪时，因压强增大冰的熔点降低，部分雪熔化；当松开后熔化成的水迅速凝固，这样循环下去所以雪球越滚越大.

胖胖：这个议论使我明白熔点跟压强有关，增大压强可降低熔点.同时我也知道了钢丝穿过冰块而不留痕迹的原因（如图 1.3-5）.