熔化和凝固的练习

2024-04-11

熔化和凝固的练习(共14篇)

篇1:熔化和凝固的练习

熔化和凝固练习二

1、图1是海波的熔化图象,从图象中获得的信息正确的是()

A.海波在BC段没有吸热 B.海波在CD段是气态

C.海波的熔点是48 ℃ D.6 min时海波已全部熔化

2、图4是某物质凝固时温度随时间变化的图像,下列说法中正确的是

A.AB段表示该物质温度逐渐降低,它的凝固点也在降低 B.BC段表示该物质有一定的凝固点,因此它是晶体 C.BC段温度不随时间改变,说明该物质已经完全凝固 D.该图像可能是石蜡凝固时温度随时间变化的图像

3、下列对“晶体都有一定的熔点”的理解正确的是哪个?()A.不论什么晶体的熔点都相同

B.晶体都在一定的温度下熔化,不同的晶体熔化时的温度一般不相同

C.晶体都在一定的温度下熔化,且不同的晶体熔化温度一样 D.晶体只要达到它的熔点,就一定会熔化

4、如图1所示是晶体萘的熔化图象,从图中可以看出80℃的萘是 〔 〕

A.固态 B.固、液共存状态

C.液态 D.以上几种说法都有可能

5、汽车的发动机工作时温度很高,因此汽车发动机的冷却系统用循环流动的冷却液来吸热降低发动机的温度,冷却液是用水和特殊的添加剂按一定比例混合而成,由于北方的冬天气温很低,泠却液本身还要有防冻结的特性,因此汽车的冷却液应该是: A.凝固点较高;B.凝固点较低;C.凝固点和纯水一样;D.无法确定.6、如图是某种晶体的熔化与凝固图像,试看图完成以下填空:(1)表示晶体处于固态的线段是

;(2)表示晶体处于液态的线段是

(3)表示晶体处于固、液共存的线段是

; 4)表示晶体处于吸热过程的线段是

;(5)表示晶体处于放热状态的线段是

;(6)表示晶体处于温度不变的线段是

7、北方建筑工人在秋冬季节和泥时,常用食盐水代替自来水,这是因为食盐水的凝固点______.

8、用质量相等的O℃的水和O℃的冰来冷却物体,的冷却效果较好。因为它在 过程中要 热量。

9、如图所示,在探究“固体熔化时温度的变化规律”的活动中,小明选择的固体是冰块,采用图(a)的实验装置;小华选择的固体是海波,采用图(b)的实验装置。

(1)在实验中应该注意的事项有:(写出两点)

(2)在对冰块或海波加热的过程中要用搅拌器不断地搅拌冰块或海波,这样做是为了________________________。

(3)下表是他们在实验中记录的测量数据。

由表中数据可以发现,冰和海波在熔化时有着共同的特点,即:_______________;

在第6分钟时,海波的物态是_________。

10、探究固体熔化时温度的变化规律。

炎热的夏季,家中的蜡烛、柏油路上的沥青会变软。而冰块熔化时,没有逐渐变软的过程。由此推测,不同物质熔化时,温度的变化规律可能不同,我们选用碎冰和碎蜡研究物质的熔化过程。为让碎冰和碎蜡均匀和缓慢地熔化,我们把碎冰放到盛有温水烧杯中,把碎蜡放到盛有热水的烧杯中分别进行实验并记录数据,实验装置如图18所示。

(1)图19是(填“冰”或“蜡”)的温度随时间变化的图象。图20所示温度计显示的是蜡某时刻的温度,它的示数是 ℃。

(2)在冰和蜡熔化过程中,如果将试管从烧杯拿出来,冰和蜡停止熔化。将试管放回烧杯后,冰和蜡又继续熔化。说明固体熔化时需要。

图18 图19 图20

篇2:熔化和凝固的练习

一、熔化和凝固练习题

1、水的三态是什么?铜也有三态吗?

2、物质从______变为______叫做熔化;从______变成______叫做凝 固。

3、在观察熔化现象实验时,熔化图象怎样得到的:

(1)方格纸上画一条横轴表示______。(2)方格纸上画一条纵轴表示 ______。

(2)记录各个______的______在方格纸上描出点。(4)用平滑曲线把

______边接起来。

4、固体分______体和______体两类,晶体和非晶体重要区别是晶体

______,非晶体______。

5、观察图4-4和4-5的熔化和凝固曲线,回答下列问题:

(1)哪个图象是熔化图象?(2)两个图象是不是同一种物质的?(3)图4-4中AB段所能表明的物理意义。(4)图4-5中BC段能表明的 物理意义。

6、晶体在熔解过程中:(1)温度______。(2)______热量。

7、关于物质的熔解正确的说法是()

A、物质在熔点熔化需不断吸收热量,温度也不断升高 B、物质在熔点熔化需不断吸收热量,但温度却不再升高 C、晶体在熔点熔化需不断吸收热量,但温度不再升高 D、晶体在熔点熔化不需要再吸收热量,温度不再升高

8、如图4-6所示,烧杯中装的是冰水混合物试管中装的是-5°C的冰,它

们与外界不发生热交换,那么试管中的冰是否会升温到0°C,试管中的

冰是否会熔解?

9、下面关于熔化和凝固的说法中错误的是()A、各种固体都有一定的熔点

B、晶体熔化时温度保持不变,说明晶体熔解时不需吸收热量 C、只有晶体熔液凝固时保持温度不变 D、各种液体凝固时都要放出热量

二、蒸发练习题

1、关于汽化下列说法正确的是()A、汽化现象只在液体表面发生 B、汽化现象只在沸点发生

C、汽化现象在沸点以上温度才能发生 D、任何温度下,液体都能发生汽化现象

2、关于蒸发,下列说法中错误的是()A、液体温度越高蒸发越快 B、液体表面越大蒸发越快 C、液面空气流动越快蒸发也越快 D、液体越多,蒸发越快

3、物质从液态变为气态叫做_______,从气态变成为液态叫做 _______,汽化的两种方法是_______。

4、加快液体蒸发的办法是_______、________、_______。

5、夏天煽扇子,会使人感到凉快的原因是()A、使人体周围的空气温度降低 B、加快人身上的热向外辐射

C、加快人体周围空气流动,从而使人身上的汗蒸发加快;蒸发要吸收 人身上热

D、以上三种情况都有

5、能降低室内平均温度的最好办法是()A、打开电风扇 B、向地板上洒些水

C、关上房门,打开电冰箱的门 D、以上方法都可行

答案:

一、1、固、液、气;有

2、固态;液态;液态;固态

3、(1)时间(2)温度(3)时刻;温度(4)各点

4、晶;非晶;有一定熔点;没有一定溶点

5、略

6、(1)不变(2)吸收

7、C

8、略

9、AB

二、1、D

2、D

3、汽化;液化;蒸发;沸腾

4、升温;加大表面积;空气流动加快

5、C

篇3:熔化和凝固的练习

各地各种版本的教材中对熔化实验中所采用的实验晶体的材料有所不同, 有的是采用冰作为实验的材料, 取材方便, 但冰在南方地区就不易保存, 熔化的过程也太快。浙教版科学采用的实验材料一是海波 (即硫代硫酸钠) 。实验装置都采用了水浴法加热来减慢晶体升温的时间, 使熔化过程的时间持续更长。

这两套实验装置是目前科学课堂上做晶体的熔化实验最常见的器材, 以笔者自己曾利用上述装置上公开课的经历, 分别阐述上述装置存在的问题:

一、实验装置繁琐

原装置采用的是500ML大烧杯, 内置小试管的方法, 第一套装置由于未在烧杯上加盖, 水温升温时间大大减慢, 实验时间太长, 一节课难于完成教学, 且海波的固体是热的不良导体, 传热时间慢, 温度不均匀, 温度计测量势必不够准确。第二套装置考虑到了海波的传热问题, 增加了一个搅拌装置, 而且考虑到了水浴法加热时, 如果内外温差太大, 海波的熔化过程势必也会很快, 所以在烧杯中也增加了一支温度计, 来控制内外温差保持在3-5℃, 但操作难度大。

装置2虽然考虑周全, 但实验器材更多。

二、实验操作复杂

以上实验中除了上述器材外, 还要用到计时器。在操作以上器材时, 必须做到酒精灯加热的同时, 要进行搅拌操作, 同时观察水浴加热的水温, 和浸在海波内的温度计的示数, 保持内外温差控制在3-5℃范围内, 同时还要观察计时器的时间。如此复杂, 即使一位训练有素的教师也难免手忙脚乱。更何况是初次实验的学生, 因此教师往往要求学生要小组合作进行, 然后指导合作的方法, 使本已紧张的教学时间更加紧张。

三、实验的条件控制难度大

以笔者上公开课的经历, 在要求学生进行该实验操作时, 大烧杯中需加水的量应控制在400ML左右为宜, 太少了水温升的太快, 海波熔化过程太快, 实验现象不明显。而浙教版教材安排的课程时间已经是到了11月底12月初。此时的浙江气温一般是在2℃-10℃。水温如果从室温开始加热要达到48℃的海波的熔点, 一节课时间也不够。因此教师需准备40℃温水, 从40℃开始加热如果控制的好该实验能在10-15分钟内完成。但由于气温的较低, 温水极易降温和酒精灯火焰大小的差异, 实验时间还是不太好控制。如果采用冰作实验材料, 冰的制取和储存也较麻烦。

四、实验数据不太明显

按以上实验装置进行的实验, 实验是要求每隔1分钟读数, 熔化过程持续的时间往往太短, 有时能取到的平台数据只有2, 3组, 也就是2, 3分钟内熔化已经完成。这样和非晶体的熔化区别就不太明显。往往不能帮助学生建立清晰的晶体和非晶体概念。

改进方法:

针对以上问题, 笔者设计了一套新的晶体熔化实验装置。其结构如下:

改进后的装置主要有以下优点:

四、简化装置结构, 提高实验安全性

该装置省去了铁架台, 石棉网, 计时器, 酒精灯等仪器。改进装置设备整体集成度好, 携带方便。由于采用了自动温控技术, 使整套实验装置的温度控制在55-65℃之间, 大大提高了实验者的安全性。本装置发热功率小, 约在25W左右, 适于实验室大面积使用。

五、简化实验操作, 提高实验精度

改进后的装置采用了电热丝加热替代了酒精灯加热, 热源发热量的高低通过调节稳压电源电压高低进行调控。使得不太可控的热源变成可调控。实验时环境温度的高低对实验的进度的影响可控。

实验装置中采用电热丝密绕玻璃杯壁, 加热效果均匀, 课类同于旧实验中的水浴法, 并省去了水浴法操作的繁琐。加了保温层的采用双层玻璃结构使热量不易散失, 热效率高。本实验装置放弃了传统的玻璃温度计, 而改用了电子温度计, 原因是传统的玻璃温度计普遍存在刻度不准确, 测量误差大等问题。而电子温度计精度高, 同时集成了计时器, 应用于实验是现代科技在教学中的应用。

笔者在是实测过程中, 更是采用了带数据采样和处理系统的RC-4温度计, 将温度计连接到上, 将测量的数据直接通过数据软件直接在电脑屏幕上显示出来, 图形清晰。以下是实测的数据:

从图像可以看出整个实验的时间控制在了10分钟以内, 数据采样出的熔化平台时间长, 熔化过程中温度保持不变的特征明显。总体的实验效果要优于传统实验装置的效果, 值得在教学中推广。

参考文献

篇4:正确理解熔化和凝固

晶体熔化时的温度叫熔点.如通常情况下,冰的熔化温度(熔点)是0℃.非晶体没有固定的熔化温度.晶体熔液凝固时的温度叫凝固点,同一种物质的熔点和凝固点相同.如0℃既是冰的熔点,又是水的凝固点.

下面通过海波的熔化图像及凝固图像来理解熔点和凝固点.海波的熔化过程和凝固过程如图所示.从A点开始加热计时,B点表示t=4min时海波的温度为48℃,此时海波处于固态,随着时间的推移,海波不断吸收热量,这些热量全部用于海波的熔化.所以,海波的熔点是48℃.BC段与时间轴平行,表示海波正在熔化,到C点海波全部都熔化成了液体.此后,海波吸热使其温度升高,如线段CD所示.从图像看出,B点是48℃时固态的海波,C点是48℃时液态的海波,BC之间是固液共存态的海波.停止加热后,随着时间的推移,海波不断放出热量,温度渐渐下降,如线段DEFG所示.其中EF段海波与时间轴平行,表示海波正在凝固,此时海波的温度也为48℃,所以,海波的凝固点也是48℃.

晶体熔化时都要吸热,如果吸收不到热,即使温度达到熔点也不会熔化.同样,如果不能放热,晶体熔液达到了凝固点也不能凝固.例如把正在熔化的0℃的冰放到0℃的房间里,由于无法吸热,冰不再熔化.同样把0℃的水放到0℃的房间里,水也因无法放热而不会凝固.也正是由于冰熔化时要吸热,所以用质量相等的0℃的冰和0℃的水来冷却物体时,由于冰多了一个熔化吸热过程,所以冰的降温效果更好.

无论气温怎样变化,为什么冰水混合物的温度总是0℃呢?

因为冰的熔点和水的凝固点都是0℃,由于晶体在熔化和凝固过程中温度保持0℃不变.当外界气温高于0℃时,热传递只能促使冰的熔化,只要冰未熔化完,混合物的温度仍保持0℃不变;当外界气温低于0℃时,热传递只能促使水凝固,只要水未全部凝固成冰,混合物的温度仍保持0℃不变;当气温等于0℃时,混合物不吸热也不放热,冰不熔化,水也不凝固,温度仍保持0℃不变.因此无论气温怎样变化,冰水混合物的温度总保持0℃不变.

另外,晶体的熔点并不是在任何情况下都不变的,杂质和外界的压强(单位面积上受到的压力)会影响晶体的熔点.例如在烧杯中放一些小冰块,在冰上面洒一些盐.搅动冰,使它熔化并测定它的温度.可以看到冰的熔化温度低于0℃.可见,杂质可使冰的熔点降低.在十分寒冷的天气,在汽车发动机的水管中加一些甘油作为抗凝剂,即使温度低达零下二三十摄氏度,水管中的水也不会凝固.日常生活中用的保险丝和焊锡是利用几种不同的金属按一定比例所制成的合金,它的熔点往往比其中熔点最低的那种金属的熔点还要低一些.又如将两块0℃以下的冰用力紧压在一起,可以看到接触处的冰熔化成水.撤去压力,水又凝固,结果两块冰合成了一块冰.这说明增大压强也能使熔点降低.人们穿了冰鞋滑冰时,鞋底的冰刀与冰面接触处,压强很大,刀口下的冰熔化成水,对冰刀的滑动起着润滑作用.

下面举几例说明.

例1 下列现象中属于熔化现象的是( ).

A.春暖花开,冰雪消融

B.夏天雨后早晨,植物叶子上附着小水珠

C.少许盐放入水中,待会儿不见了

D.洒在地上的水过会儿就没有了

解析 A中是冰雪由固态变为液态的水;B中是水蒸气变为液态的水;C中是盐溶解在水中;D中是液态水变为水蒸气,根据熔化的定义,可知答案是A.

例2 把一块0℃的冰投入0℃的水里,周围气温也是0℃.过一段时间后,下列说法正确的是( ).

A.有些冰化成水使水增多些

B.有些水凝固成冰使冰增多些

C.冰和水的质量都没有变化

D.以上三种情况都可能发生

解析 在0℃的空气中把0℃的冰放入0℃的水中,由于空气、冰和水的温度相同,不会发生热传递,所以0℃的冰不能从外界吸热熔化成水,0℃的水也不能向外界放热凝固成冰,冰和水的质量都不会发生变化,C正确.

点拨 解答此类题目要抓住晶体熔化、凝固的特点及发生热传递的条件,知道物质发生物态变化时,一定要伴随着吸热和放热,熔化要吸热,凝固要放热,而要发生热传递,必须存在温度差.

例3 萘(俗称“卫生球”或“樟脑丸”)的熔点是80℃,那么80℃的萘( ).

A.一定是固态

B.一定是液态

C.一定是固液共存

D.以上都可能

解析 萘刚达到它的熔点时,还未开始熔化,此时它是固态;当它达到熔点又继续吸热则开始熔化,此时为固液共存状态;当加热到熔化过程末,萘刚好全部熔化,则为液态.因此三种状态都可能.应选D.

例4 我国北方冬天很冷,要使用酒精温度计而不是水银温度计,主要是因为( ).

A.水银的熔点比酒精的熔点高

B.水银的熔点比酒精的熔点低

C.水银的沸点比酒精的沸点高

D.水银的沸点比酒精的沸点低

解析 北方很冷的地区不用水银温度计,很显然是水银温度计在温度低的时候不能用了,温度低的时候水银可能会凝固,而酒精不会凝固.应选A.

篇5:熔化和凝固的教学反思

课 题:熔化和凝固

本节课的教学,突出对学生实验能力的的培养,将原来作为演示实验的“固体熔化过程”改成了学生实验,使学生充分认识固体熔化时的特点,并培养学生设计实验能力,小组合作共同研究问题的能力,动手能力和利用实验数据绘制图象分析问题的能力。由于课时较紧,可让部分学生做晶体的熔化实验,部分学生做非晶体的熔化实验,然后再相互交流。

在课堂上多给学生自主发挥的空间,让他们真正参与到探索物理规律的活动中来。比如让学生自己选择感兴趣的固体进行实验;自己根据图像说出不同固体熔化时的特点;自己通过看熔点表分析物理规律等。

本节课注重了生活实际,播放炼钢和冻雨视频,大大激发了学生积极性。

教材删去了观察凝固现象的实验,教师与学生共同分析凝固的整个过程,并画出图像使学生一目了然。这个实验可布置学生回家利用冰箱来做。具体做法可由学生自己设计。这样节约了课堂时间。由于这节课内容较多,再加上这节课实验不太好做,课堂时间不够充足,导致有些组实验不太成功,也有的因为熔化时间比较短没能得到熔化时温度不变的特点等等。

今后的改进意见

篇6:二、熔化和凝固

一、教材分析

1.教材的地位和作用

本节教材属于物质科学领域中常见的物质部分,是物态变化的基础章节之一,而熔化和

凝固是物质最基本的特性之一,其物态变 化的现象是生活中最常见、最熟悉的。学好本节对

学习其他物质的特性有迁移作用;同时熔点和凝固点将是研究物质的物理性质的基础。物质

熔化实验的科学探究方 法对学习其他知识有广泛的迁移作用,对理解科学探究和提高探究能

力有重要的作用。

2.教学目标根据对教材的分析,参照课程标准,确定本节课的教学目标如下:

知识与技能:

(1)能区别物质的气态、液态和固态三种型形态。能描述这三种物态的基本特征。

(2)了解物质的固态和液态之间是可以转化的。

(3)了解熔化、凝固的含义,了解晶体和非晶体的区别。

(4)了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义。

过程与方法

(1)通过探究固体熔化时的温度变化规律,感知发生状态变化的条件。

(2)了解有没有固体的的熔化温度是区别晶体和非晶体的一种方法。

(3)通过探究活动,使学生了解图像是一种比较直观的表示物理量变化的方法。

情感态度与价值观

通过教学活动,激发学生对自然现象的关心,产生乐于探索自然现象的情感。

3.教学重点与难点

教材从固体熔化实验出发,通过学生实验、操作、分析及归纳晶体熔化和凝固的规律,并应用。所以我确定

教学重点:晶体熔化和凝固的规律,晶体的熔点和凝固点。

由于初一学生缺乏对晶体熔化时温度不变的感性认识;图像法在教学过程中第一次的应用,与学生认知发展水平有一定差距。因此我确定

教学难点:晶体熔化时虽然吸热,但温度保持不变;描绘晶体熔化图像;据图叙述晶体和非

晶体的特点。

二、学情分析

通过前面三章的学习初一学生已经认识地球、月球、太阳、星星等天体和动物、植物等生

物都是由物质构成的,但不知道物质存 在的状态到底有哪些?物质不同状态之间能否转化?

物质有哪些特性?在生活中他们知道寒冬腊月滴水成冰,春暖花开冰雪消融等现象,是由于物质状态发生了改 变;但不知道物质在固、液两态发生的转化跟温度的变化有关,也不清楚晶体和非晶体在熔化和凝固时的特点,更缺乏根据实验结果画出曲线,从中得出规律等探究 技能。为了引导学生以探究的方式学习,激发学生对科学的热情,经历科学探究过程,体验科学发现的乐趣,我们教师在课堂上创设实验情境,引导学生主动参与实 验设计、探究、分析及总结;在课堂外,引导学生走进大自然,注意观察身边事物发生的变化,把课堂上学到的知识应用到生活实际,从生活中去感受科学,应用科学。

三、教学用具准备

多媒体课件和印发熔化过程记录表、方格坐标纸。

粉末状的硫代硫酸钠(海波)、粉末状的萘、冰、松香和水;铁架台(带铁圈、铁夹)、烧杯、试管、温度计、酒精灯、玻璃棒和钟表。

四、教法和学法

1、教法 : 现代教学论认为在整个教学过程中,学生应始终处于主体地位。因此教学过程应始终关注作为主体的学生的主观能动性及学习心理活动。只有这样,学生的智力才能 得到发展和提高。根据现代教学论的这一观点,以及教材结构特点和学生心理特点的分析,本节课拟采用实验探究的方法来形成科学概念。

2、学法:引导学生主动参与实验设计、探究、分析及总结,培养学生动手能力。

五、教学程序

㈠、创设情境设疑,启发探究欲望

由“寒冬腊月,滴水成冰;春暖花开,冰雪消融”情境,引导学生思考为什么会发生这样的现象,经过学生思考回答,教师小 结,得出熔化和凝固的概念,引出新课。设计本环节旨在让学生从日常的自然现象中领悟关于物质熔化和凝固的科学知识,激发学生的学习兴趣,展示知识从生活走 向科学,从科学走向社会的特色。

设疑

不同物质熔化特点是否相同?熔化时有什么规律呢?

㈡、展开探究活动,深入研究实践

第一个环节:自由猜想

为培养学生发散思维和主动参与的课堂教学意识,教师让学生自由猜想。学生思考讨论,并设计出实验方案。教师巡视检查后让设计好实验方案的学生讲解他们的设计方案,对切实可行的方案予以肯定、表扬,对不足之处的方案加以鼓励、引导和改进。

第二个环节:实验探究

1.分工协作,职责分明

为保证学生顺利完成实验,教师在教学过程中应做好组织工作,帮助学生分好小组,4人一组,(报时、搅拌、读数、记录),根据学生选择硫代硫酸钠、萘、冰和松香做为药品的不同分为四大组做熔化实验。教师应强调实验中应注意的几个问题,特别是强调实验时加强分工协作。学生只有 分工明确,职责分明,实验才有望成功。

2.仔细观察,认真实验

实验时要培养学生认真操作、仔细观察的科学态度。特别强调仔细观察温度计示数变化,不同温度下的状态、熔化时的状态及温度,及时记录实验中的数据(每2分钟记录一次)。注意:当硫代硫酸钠和萘开始熔化时,要及时搅拌;仔细观察温度与物质的变化情况。附:熔化过程记录表和方格坐标图

3.分析数据,描绘图像

根据实验数据,学生在方格坐标纸上描点、连线、完成图像。指明坐标轴上的两条数轴的指向分别表示时间和温度。完成硫代硫酸钠、萘、冰和松香熔化时温度随时间变化的图像并加以投影展示,然后引导学生根据图像进行以下分析:

以硫代硫酸钠和松香熔化图像为例,AB、CD段物质处于什么状态?BC段物质是否吸热,物质温度如何变化?B点、C点及BC之间各处于什么状态?

4.交流探究成果,及时调控矫正

参与实验的学生向全班汇报实验结果,并与全班学生交流,通过实验对比、图像分析硫代硫酸钠(或萘或冰)和松香熔化的异同,得出结论:

①固体分类:晶体:具有一定的熔化温度的物质,叫做晶体(如硫代硫酸钠)和非晶体:没有一定的熔化温度的物质叫非晶体(如松香)。

②晶体和非晶体的熔化特点:晶体和非晶体熔化时都要从外界吸热。

晶体是在一定温度下熔化的,晶体熔化时的温度叫熔点,非晶体没有一定的熔化温度即非晶体没有熔点。

晶体从开始熔化到完全熔化,处于固、液体共存的状态,非晶体熔化时不存在;固液共存的状态。

③读“几种晶体的熔点表”,体会熔点是晶体的一种特性。记住硫代硫酸钠和冰的熔点,知道常见金属中钨的熔点最高。

本教学设计是通过让学生自行设计方案,自己亲手实验的方法开展的,使他们由过去的“观察者”变为“探究者”,由“验证者”逐渐转变为“实验者”,充分体 现了学生学习的自主性、合作性、探究性,大大激发了学生的科学探究热情。让他们体会到了未知世界探究的乐趣。同时突出了科学是以实验为基础的特点。

㈢、巩固反馈,知识迁移:

A、讨论“真金不怕火炼”是否十分准确?爱迪生为什么选钨丝做电灯的灯丝?

B、做课本第125页练习1、2通过熔化实验,分析熔化规律和图像,教师适时指出熔化的逆过程是凝固,推出物质凝固的规律和图像及特点,达到对知识的迁移。

①物质凝固时都要放热。②晶体凝固过程中温度保持不变,这个温度叫做晶体的凝固点。同一晶体的凝固点与熔点相同,非晶体没有凝固点。

C、做课本第125页练习

3㈣、总结:

为发挥学生学习的主动性,小结由学生自己来做:

整理自己学到的知识、在理解的基础上记忆巩固。明确本节课中采用了哪些科学研究方法,探究了哪几个问题?

㈤、作业:

1.完成《作业本》(4.1)

2.课外实验:探究蜡烛凝固和冰的凝固特点

六、板书设计

4.1熔化和凝固

一、熔化:固体→液体

晶体:具有一定的熔化温度的物质,叫做晶体(如硫代硫酸钠)

固体

非晶体:没有一定的熔化温度的物质叫非晶体(如松香)。

熔点:晶体熔化时的温度

熔化需要从外界吸热

二、凝固:液体→固体

凝固点:晶体凝固过程中温度保持不变,这个温度叫做晶体的凝固点。同一晶体的凝固点与熔点相同,非晶体没有凝固点。

篇7:《熔化和凝固》教学反思

在接下来的三班和四班上课之前,我抓紧时间准备了小组实验器材,用了两节课时间。在三班上课时,由于“实验前的准备”讲解过多,致使实验时间只剩下十分钟,实验没做完就下课了。四班的课在三班的下一节,由于实验的准备不够充分,四班实验时三班做过的石蜡还没有凝固,致使课上耽误了不少时间换水,换蜡,这样一来,做实验的时间就有点苍促。所以,在以后的实验课前,一定要做好充分的准备,不能偷懒。

篇8:铸件凝固方式和砂型铸造方法

1 铸造的特点与分类

1.1 铸造的特点

由于金属铸造是由液态凝结成固态的过程, 因此, 具有以下特点。

1) 成形方便且适应性强。金属液态成形方法对工件的尺寸形状几乎没有任何限制, 铸件的材料可以是铸铁、铸钢、铸造铝合金、铸造铜合金等各种金属材料, 也可以是高分子材料和陶瓷材料;铸件的尺寸可大可小, 形状可简单可复杂。因此, 形状复杂或大型机械零件一般采用铸造方法初步成形。在个中批量的生产中, 金属液态成形都是重要的成形方法。2) 成本较低。由于成形方便, 铸件毛坯与零件形状相近, 能节省金属材料和切削加工工时;使用原材料来源广泛, 可以利用废料、废件等, 节约资源;所用设备通常比较简单, 投资较少。因此, 铸件的成本较低。3) 成形的组织性能较差。铸件晶粒粗大 (铸态组织) , 化学成分不均匀, 力学性能较差。因此, 宜用作受力不大或承受静载荷的机械零件, 如箱体、床身、支架等常用铸件毛坯。

1.2 铸造的分类

金属铸造的工艺方法很多, 一般可分为砂型铸造和特种铸造两大类。当直接形成铸型的原材料主要为型砂, 且液态金属完全靠重力充满整个型腔时, 这种铸造方法称为砂型铸造。砂型铸造一般可分为手工砂型铸造和机器砂型铸造。前者主要适用于单件、小批量生产以及复杂和大型铸件的生产, 后者主要适用于成批大量生产。凡不同于砂型铸造的所有铸造方法, 统称为特种铸造。如金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造等。砂型铸造目前仍然是国内外应用最广泛的铸造方法。

2 铸件的凝固方式

铸件的质量与铸件的工艺过程密切相关, 其中影响较大的是铸件的凝固。物质由液态转变为固态的过程称为凝固.铸造时由于固态金属均为晶体, 因此金属的凝固过程又称为结晶。铸件的质量和力学性能主要取决于柱状晶和等轴晶所占的比例。铸件究竟是以柱状品为主, 还是以等轴晶为主, 除了和铸造合金的成分有关, 还与铸件的凝固方式有关。铸件在凝固过程中, 除纯金属和共晶成分合金外, 一般都存在三个区域, 即固相区、凝固区和液相区。根据凝固区宽度的不同, 铸件的凝固方式可分为逐层凝固、糊状凝固和中间凝固三种方式。

2.1 逐层凝固

纯金属、共晶类合金及窄结晶温度范围的合金, 如灰口铸铁、铝硅合金、硅黄铜及低碳钢等, 倾向于逐层凝固方式。其特征是, 紧靠铸型壁的外层合金, 一旦冷却至凝固点或共晶点温度时, 而处于上述温度以上的里层合金, 仍为液态。固一液界面分明、平滑, 不存在固液交错。随着热量传向型壁, 温度不断下降, 又一层固态晶体形成。如此凝固过程继续下去, 柱状晶向液体内生长, 直至彼此抵触为止。断面心部尚未凝固的液体金属及低熔点杂质, 被柱状晶所封闭。

2.2 糊状凝固

结晶温度范围大的合金, 如铝铜合金、锡青铜及球墨铸铁、高碳钢等, 倾向于糊状凝固方式。这些合金一旦冷却至液相线温度时, 结晶出的第一批晶粒即被周围剩余的液体合金所包围, 晶体生长在各个方向上比较均匀;温度继簇下降, 新形成的另一批晶粒又被液体合金包围, 这使小晶粒充斥整个断面, 固液交错, 最终在铸件整个断面上生成粗大的等轴晶;尚未凝固的液体合金, 则被众多的等轴晶封闭。

2.3 中间凝固

中碳钢、白口铁以及部分特种黄铜等, 倾向于中间凝固方式。它介于逐层凝固和糊状凝固之间, 既有柱状晶又有等轴晶。合金铸件的凝固区不是一成不变的, 它还与铸件的温度有关, 因此凡是影响铸件温度梯度的因素, 都影响凝固区的大小。例如, 有些合金在砂型制造时呈中间凝固, 而改为金属型铸造时可减小凝固区的宽度。

3 砂型铸造的方法

3.1 砂型铸造的工艺过程

砂型铸造是以砂为主要造型材料制备铸型的一种铸造工艺方法。砂型铸造应用十分广泛, 目前90%以上的铸件是用砂型铸造方法生产的。砂型铸造工艺过程主要由以下几个部分组成:造砂型;造型芯;砂型及型芯的烘干;合箱;熔炼金属;浇注;落砂和清理;检验。但需注意, 有时对某个具体的铸造工艺过程来说并不一定包括上述全部内容, 如铸件无内壁时无需制芯, 湿型铸造时砂型无需烘干等。造型工艺是指铸型的制作方法和过程, 是砂型铸造工艺过程中最重要的组成部分。它包:括制造砂型、制造型芯, 以及浇注系统、冒口、排气口的制作和合箱。

3.2 造型材料

制造铸型用的材料称为造型材料, 主要指型砂和芯砂。它由砂、黏结剂和附加物等组成。造型材料.应具备的性能为以下几点。

1) 可塑性。型砂在外力作用下可塑造成形, 当外力消除后仍能保持外力作用时的形状, 这种性能称为可塑性。可塑性好, 易于成形, 能获得型腔清晰的铸型, 从而保证铸件具有精确的轮廓尺寸。2) 强度性。型砂承受外力作用而不易破坏的性能称为强度。铸型必须具有足够的强度, 这样在浇注时才能承受金属溶液的冲击和压力, 不致发生变形和毁坏, 如冲砂、塌箱等, 从而防止铸件产生夹砂、砂眼等缺陷。3) 耐火性。型砂在高温液态金属作用下不软化、不熔融烧结及不黏附在铸件表面上的性能称为耐火性。耐火性差会造成铸件表面粘砂, 增加清理和切削加工的困难;严重时还会使铸件报废。4) 透气性。型砂在紧实后能使气体通过的能力称为透气性。当金属溶液浇人铸型后, 在高温作用下, 砂型中产生大量气体, 金属溶液内部也会分离出气体。如果透气性差, 部分气体就留在金属溶液内不能排除, 铸件中便会产生气孔等缺陷。5) 退让性。型砂冷却收缩时, 砂型和型芯的体积可以被压缩的性能称为退让性。退让性差时, 铸件收缩困难, 会使铸件产牛内应力, 从而发生变形或裂纹等缺陷, 严重时甚至会使铸件断裂。

3.3 造型方法

砂型铸造的造型方法很多, 可分为手工造型和机器造型两大类。

篇9:熔化和凝固的练习

摘 要 熔化和凝固是自然界普遍、常见现象,但初中物理的八年级学生尚处在形成物理思维的最初阶段,要真正理解熔点、凝固点;晶体的一定的熔化(凝固)温度;熔化吸热、凝固放热,晶体吸热(或放热)温度不一定升高(或降低)及熔化和凝固图像的识别等难点知识,就要依靠观察形象直观的演示实验来辅助、实现。

关键词 熔化 凝固 晶体 非晶体 熔点 凝固点 熔化吸热 凝固放热

中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2016)19-0042-02

《熔化和凝固》是人教版八年级物理教材上册第二节内容,按义务教育教学大纲,本节的知识与技能目标是:1.能区别物质的气态、液态和固态三种形态。能描述这三种物态的基本特征。2.了解物质的固态和液态之间是可以转化的。3.了解熔化、凝固的含义,了解晶体和非晶体的区别。4.了解熔化曲线和凝固曲线的物理含义。

本节教学重点、难点是:晶体与非晶体的熔化、凝固特性

熔化和凝固是自然界普遍、常见现象,但初中物理的八年级学生尚处在形成物理思维的最初阶段,要真正理解熔点、凝固点;晶体的一定的熔化(凝固)温度;熔化吸热、凝固放热,晶体吸热(或放热)温度不一定升高(或降低)及熔化和凝固图像的识别等难点知识,就要依靠观察形象直观的演示实验来辅助、实现。

处理意见一:在区别物质的气态、液态和固态三种形态时,可以用人们常见的物质冰作例子讲解,就按教材上第一段话直接叙述:“热天,从冰柜中拿出的冰,一会儿变成了水,再过一段时间水干了,变成了看不见的水蒸气,跑得无影无踪;夏天清晨,小草上的晶莹的露珠,冬天湖面上冻结的冰……随着温度的变化,物质会在固、液、气三种状态之间变化。”这样介绍会让知识更简单易懂。接下来是做熔化和凝固的实验,若用冰做实验物质,会难于控制实验节奏,更难以展现说明熔化吸热、凝固及凝固温度不变、凝固放热等现象或过程。因此教材选用海波和蜡来观察熔化和凝固的演示实验是最为理想的选择。特别是海波的熔化实验即是教学中的重点又是难点,实验能否成功将成为探究本节教学的关键所在。

处理意见二:本实验比较难做,学校仪器又不多,建议为演示性探究。教材在实验探究活动中所提出的问题综合性又比较强,即要探究每一类固体物质本身的熔化规律,又要对不同类型的固体物质熔化规律进行比较,为了节约时间,可将问题提得更具体些,如“海波熔化时温度的变化规律如何?”。在此探究活动中,对于凝固过程的特点,如果时间不够,可以给学生留下继续探究的空间,教学中可采用实验推理的方法,引导学生自己得出结论。

探究前要明确以下问题:

①我们研究对象是海波和蜡。

②实验装置,如教材图甲所示。

③实验要测量、记录哪些数据?

④实验的操作步骤是什么?

处理意见三:实验改进。教材上对本实验的操作有这样一段简单介绍:“将温度计插入试管后,待温度升至40℃左右时开始,每隔大约1min记录一次温度;在海波或蜡完全熔化后再记录4~5次。”这样的叙述看似简单,实际操作起来比较困难,很多老师做完实验都会发现:一是观察时间难于控制,要么加热时间过长,要么海波熔化时间过短;二是出现海波开始熔化温度偏低(可能低到47℃左右);三是海波没有完全熔化就较快升温;四是凝固过程中,出现海波液体温度降到40℃左右才开始凝固甚至仍不凝固,在凝固开始后温度才较快回升到48℃的现象等。本人经过探索并多次实践证明,只要对装置做细小改动,改进操作方法,即可较满意的观察海波的熔化和凝固全过程。

1.实验装置的改进

仍选用教材的总体装置,只将悬挂温度计的夹子改成圆条形金属棒,用长约25~40㎝的细线,一端系温度计,另一端固定在金属棒上后,把多余的线缠绕成可调节式——通过旋动金属棒增加或减少细线自由长度来调节温度计的高度。其余装置不变。

2.实验操作及几个过程改进

①选用高纯度海波和较准确的温度计,避免可能由此引起的过大偏差。

②用30℃左右的温水预热,缩短加热时间。再用小火加热,才能从容观察固态海波吸热升温的同时观察松香的熔化、记录相关数据,为制作熔化凝固图像做准备。

③在加热主观接近海波熔点温度48℃时,旋动金属棒,将温度计的琉璃泡调整到在海波表面下约3~5㎜的深度。因下部受热升温快,先到熔点并开始熔化。若插得太深,就出现47℃左右开始熔化的现象。

④在熔化过程中,上部海波纯液体与下部固液共存状态有明显的分界面,温度计玻璃泡约五分之四浸没在固液共存状态中时,示数在48℃较稳定;当熔化到固液共存状态的海波深度约等于温度计玻璃泡长度时及以后,特别注意:提升试管到热水面略高于海波固液分界面,并随着熔化程度继续逐渐调整。因此,灵活地调整温度计和试管的高度是这个过程的改进核心。否则,若按教材上上说的:温度计的玻璃泡仍停留在海波液体的中部或上部,就都会出现“海波没有完全熔化就较快升温”的现象。

⑤待海波全部熔化后,注意降低试管高度到对液体全面加热状态,并改用大火,缩短液体吸热升温时间

⑥海波液体加热到约60℃,熄灭酒精灯,撤去加热烧杯,观察液体放热降温。为减少实验时间,加热烧杯可换用冷水或冰水加速冷却。

⑦待海波液体冷却到接近48℃时,停止用冷水冷却。此时,应特别注意将温度计的玻璃泡提离海波液体约几秒钟,促使温度计上沾有的海波液体凝固;再把温度计放入海波液体中轻轻搅动几次,使玻璃棒上的海波固体粉末散布开来,促成海波液体结晶凝固。这就避免了海波液体因缺少结晶核面温度降至40℃左右才开始凝固甚至仍不凝固的现象。此后, 就算继续用冷水冷却,温度计的示数也成“百看不变”的48℃了。至到完全凝固为止。

⑧继续冷却已凝固的海波固体,观察它的凝固放热过程。

篇10:熔化和凝固教学反思

本设计通过教学实践证明是可行的,冰用矿泉水冷冻,破碎后用保温桶盛装带到教室。到教室后,再装到试管中,太耽误时间,今后可用试管装好后放到保温桶内,并用冰保起来,这样,它不会熔化。

学生在使用温度计测冰的温度时,不少学生将温度计拿出试管来读,原因是上课时,因为时间原因,教学温度计的使用规则是时,过快,学生掌握不好造成。

学生试验时,课堂显得有些乱,主要是因为对该做些什么和如何做还不够明确。

描点时,可以用坐标纸,让每一位学生自己动手,分析并找出规律。

篇11:物理熔化和凝固试题

A.豆腐自身冻缩而成

B.豆腐自身膨胀而成

C.外界的冰雪扎进豆腐里而成

D.豆腐里面的水受冻先结冰,再熔化成水后而成

考点:凝固与凝固放热特点;熔化与熔化吸热特点.专题:应用题.分析:首先要弄清豆腐产生“小孔”的`原因,再根据其中发生的物态变化现象来进行判断.解答:解:“冻豆腐”的特点是有很多小孔.豆腐有很多水分,放入冰箱水受冷就会凝固,水凝固时体积要变大;拿出来,凝固的小冰晶要熔化,体积减小,所以冻豆腐上有很多小孔.

篇12:熔化和凝固教学反思

胡东成

今天我的三个班都学习了〈熔化和凝固〉,尽管课前我做了充分的准备,可是课上下来,效果与我想象的有很大差距。给二班上课时,我准备按照实验课的几个环节讲下来,却省略了最重要的“进行实验”环节,而是准备放到下一节课专门做实验。然后给出了学生实验数据,并由数据进行分析从而得出结论。可是我发现,由没有“实验”的数据得出结论,每一句结论都显得那么牵强。而且,由数据得出结论的分析过程有点混乱,没有逻辑性,想到哪说到哪,这说明备课还不够扎实。以后的实验课的备课要在“分析得出结论”时的语言准确、简练和逻辑性上下功夫

篇13:熔化和凝固的练习

但是由于在热喷涂的过程中, 喷涂材料速度快、过程短, 直接研究其过程存在一定的困难[1]。

此外, 当喷涂过程完成后也无法通过直接测量[2]。因此, 采用数值模拟的方法, 研究熔融液滴撞击壁面至冷却凝固的一系列过程成为一种重要的研究手段。

Shake ri[3]等人通过实验对不同条件的熔融锡液滴碰撞钢壁面后的铺展形态进行了比较, 直观的表明了液壁间传热对液体铺展形态的影响。Pasandideh-Fard[4]等人通过计算机模拟以及实验对比, 说明液滴撞击壁面的速度以及液滴本身的大小对液滴在热壁面上换热的速率影响微乎其微。

而Strotos[5]等人在研究液滴撞击壁面冷却中得出水滴冲击速度对冷却效率有着十分重要影响的结论。

目前针对液滴撞击冷壁面并进行凝固的研究较少, 因此本文主要模拟水滴在撞击冷壁面的一系列变化过程, 通过比较不同液滴直径对撞击结果特别是液滴最终凝结的形状和凝结时间的影响, 结合物理意义和物性参数的影响, 对现象做出合理解释, 为以后的研究做出理论指导。

1 物理问题和数学模型

1.1 物理问题

如图1所示, 球状水滴以一定初速度撞击低温壁面, 在短暂时间内完成铺展和向外界散热冷却过程, 底部为冷壁面。

为了简化模型, 我们认为冷壁面恒温且温度可控, 水滴周围为空气界面。

1.2 数学模型

当基板温度高于转变温度时, 喷涂材料熔滴撞击到光滑基板后呈“圆盘状”。

假设温度为T、直径为d0、速度为v的熔滴撞击在温度为Ts光滑基板上, 形成直径为D的层片。

此过程受到以下参数的影响, 包括:

撞击速度v

熔滴直径d0

密度ρ

力学粘度η

动表面张力γ

以及与基底的接触角θ[6]。

熔滴铺展开来的时间很短, 凝固前就已经完全铺展, 铺展系数因此表达为[7]

其中, α和C为常数, 计算中分别取0.2和0.5[8]。

在牛顿冷却条件下, 根据牛顿冷却定律可以将从层片通过界面传到基板的热流速率d Q1/dτ表示为[9]

其中, Q1为沿传热方向传过的热量

TS是基底温度

A0是热流通过的界面面积。

假设凝固过程中Ts不变, T、Q与位置无关只是t的函数。

在凝固开始前冷却层片需要的热流速率为

其中, n0是与热流维度有关因子

Cp是层片熔体定压比热

一维热流条件下n0=1。

根据热平衡, 在层片凝固时应有

根据上式可以算出冷却过程中层片的平均冷却速率为

代入式 (5) 可以

2 计算结果及分析

2.1 冷却时间的判定

由于水滴完全凝固后会停止运动, 但是停止运动 (即速度为0) 时可能仍存在与周围的换热, 因此本文引进一个铺展完成时间τν作为对比。

从水滴开始撞击到水滴停止运动速度为0所消耗的时间τν为水滴的铺展完成时间, 水滴到达凝固温度所需要的时间τT为冷却凝固时间, 两者对于水滴运动都有一定的参考价值。

2.2 模拟结果分析

本组模拟是将采用了不同直径的液滴以同样的初速度、同样的初温下撞击相同环境下的光滑铝基板所得的结果进行比较。经过反复实验, 最终确定液滴的初始直径分别为2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5m m、4.0m m, 以获得较有明显区别的实验结论来定性的说明液滴直径不同对铺展及冷却的影响。

为了方便对比我们将模型顺时针旋转了90°。

为了更直观的比较仅由液滴尺寸不同所带来的铺展形态的不同和冷却时间的不同, 我们让每组水滴相对于计算域的大小保持一致。

详细参数在表1中给出, 最终液滴的铺展形状如图2所示:

如图3可知, 液滴的铺展比与液滴直径的大小几乎成正比的, 在其他条件相同的情况下, 液滴直径越大其相对原始直径铺展的比例也越大。

这种现象一方面可以结合公式 (1) (2) 解释:由于本实验设定了相同的初始速度与温度, 所以液滴的密度以及动力粘度相同, 而根据式 (2) 直径大的液滴其雷诺数 (Re) 越大。

且液滴本身都是水, 其物性参数都相同, 根据式 (1) 其铺展系数也相应增大。

另一方面, 由于液滴体积增大, 因此质量和在撞击后向外扩张的动能也相应增大。

而液滴的动力粘度不变, 其表面张力也不会改变, 因此, 相对直径较小的液滴而言, 直径较大的液滴其铺展过程中受到的阻力也相对较小, 更容易向外铺展。

关于冷却方面, 如图4所示, 上方的线 (τT) 为水滴完全凝固所消耗的时间, 下方 (τV) 为水滴铺展完成所消耗的时间。可以发现随着水滴直径的增大, 冷却凝固的时间也随之增加。

根据式 (6) 可以进一步证实这一现象。由式 (6) 所示, 液滴直径d0越大, 冷却速率越小, 因此冷却时间也越长。

3 结论

本文以工业热喷涂为背景, 建立了单个圆形水滴撞击低温光滑铝表面的物理模型。

在研究水滴初参数对撞击过程和结果的影响中, 通过改变水滴的直径分析了这些参数对水滴铺展凝固造成的影响, 得出液滴的直径越大, 其铺展比也越大, 但其凝固时间和铺展时间也越长的结论。

本文通过研究水在不同初始条件下的铺展过程, 也希望能定性的确定广义上的各种液滴在撞击过程和最终形态, 同时, 作者下一步还将继续深入研究液滴撞击冷壁面的机理, 得出适用性更广的结论。

参考文献

[1]Fauchais P, Fukumoto M, Vardelle A, et al.Knowledge concerning splat formation An invited review[J].Journal of Thermal Spray Technology, 2004.

[2]郑振环, 李强, 薛唤, 李偲偲, 吴敏生.一种计算热喷涂层片冷却速率的简单模型[J].福建工程学院学报, 2007.

[3]Saeid Shakeri, Sanjeec Chandra, Splashing of molten tin droplets on a rough steel surface.International Journal of Heat and Mass Transfer, 2002.

[4]M Pasandideh-Fard, S D Aziz, S Chandra, J Mostaghimi, Cooling effectiveness of a water drop impinging on a hot surface.International Journal of Heat and Flow, 2004.

[5]George Strotos, Manolis Gavaises, Andreas Theodorakakos, George Bergeles, Numerical investigation of the cooling effectiveness of a droplet impinging on a heated surface[j].International Journal of Heat and Mass Transfer, 2008.

[6]Z.Zhao, D.Poulikakos, J.Fukai.Heat transfer and fluid dynamics during the collision of a liquid droplet on a substrate—I.Modeling, International Journal of Heat and Mass Transfer, 1996.

[7]Fauchais P, Fukumoto M, Vardelle A, et al.Knowledge concerning splat formation:An invited review[J].Journal of Thermal Spray Technology, 2004.

[8]Javad M, Mohammad P F, Sanjeev C.Dynamics of splat formation in plasm a spray coating process[J].Plasm a Chemistry and Plasm a Processing, 2002.

篇14:熔化和凝固的练习

关键词:弃而不做;再认识;随堂实验

中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2009)4(S)-0021-2

实验探究是“科学”课堂的重要组成部分,让学生通过对实验的设计、操作和分析培养学生的思维能力,提高学生的技能水平,是“科学”教学的重要手段。然而,面对许多随堂实验在多种不利因素下产生局限性时,老师们不得不舍本逐末,寻找其他替代的方法。就“物质熔化和凝固”的实验教学而言,普遍存在如下两种现象:①日常教学用“嘴巴实验”或“媒体实验”代替。②公开课,基于本演示实验现象可见度差,可以自圆其说的特点,用“演示实验”配合多媒体进行。

1 实验弃而不做有多方面的原因

(1)核心问题是晶体熔化实验很难成功。

教材或教参对实验的说明是这样的:

①华师大版:实验药品是冰,冰块初始温度低于-10℃,冰块敲碎放入100ml烧杯中,杯口用泡沫塑料板做盖,中间开孔插入酒精温度计,整个装置放入冷冻室降温,取出后放入双层保温瓶备用,冰块开始熔化后用玻璃棒在冰块周围搅动。没有安排非晶体熔化实验。②浙教版:晶体熔化实验药品是海波,水浴法缓慢加热,酒精灯用小火焰,也可以用60℃水作热源。非晶体熔化实验药品是松香。

针对上述说明多次实验结果如下:华师大版(七年级下)冰的熔化实验基本能成功,但冰块是在试管中利用外面的热水加热的,不容易观察到冰何时开始熔化成水,实验现象不够明显,也有熔距(温度区间)。然而由于条件制约只能做演示实验。浙教版(七年级上)海波熔化过程中温度要变化,而且耗时较长,到下课海波也没凝固。松香加热到90℃时,仍是胶体,再加热,耗时太长,温度高,温度计量程不够,也比较危险。

(2)教材把物质凝固的知识放在相对次要的位置上来对待,叙述也比较简略,没有安排凝固实验,有些教材也没有给出凝固图像。

(3)本节内容教参中安排为1课时。由于熔化实验完成时间约20min,因此要完成本节内容的全部教学任务显然不可能。

(4)在不做实验前提下,只要适度增加习题练习就不影响知识目标的落实,也可对付试题的评价。

2 新课程理念下对实验的再认识

(1)本节内容的技能目标是:在老师的指导下完成晶体熔化图像的描绘,能根据图像叙述晶体和非晶体的特点。过程与方法是:通过学生实验和教师指导实验,培养学生初步的观察能力和分析能力、概括能力,初步学会运用比较方法进行科学探究,以及善于应用知识解决实际问题的能力、知识迁移能力。

(2)这节课的特点是十分重视科学实验方法的教育,显然在新课程理念下用“媒体实验”及“嘴巴实验”不能实现上述目标,应把它改成学生分组实验。

(3)本实验是首次让学生完成比较完整的实验。它对了解科学探究和初步学会一些实验技能,逐步了解常用仪器具有不可替代的作用。

(4)理论分析实验难成功的原因。纯物质晶体实际是多种物质的混合物(即含杂质成分),对这种所谓的纯物质晶体而言,其固体实质就是“固溶体”,液体实质就是“溶液”。因此,这种晶体的整个熔化(或凝固)过程是在一定的温度区间(熔距)中进行的。原因是“成分”这个因素起了作用。先熔化的是那些具有较低熔点的杂质,并将较多的高熔点元素排向与液体接触界面上的剩余固体中,结果导致纯晶体物质进一步熔化必须在更高的温度下才能进行。同时在加热中若内外温差太大(过热),造成向外吸收能量速率大于晶体结构转变所需能量速率,使包围在温度计液泡周围的熔液稍微吸热而升温。在此前提下即使是纯晶体物质熔化温度也会上升。可见,对于这类 “固溶体”晶体其熔化和凝固都具有一定的温度区间(熔距)的,实验室配备的海波熔距一般在1℃~2℃之间,在这个温度区间中,晶体都是处于固、液共存状态的。前述中海波熔化过程温度要变化的原因就是如此。

晶体熔液在熔点处要想发生凝固就必须要有一定的温度差,即具有所谓的“过冷度”。“过冷度”越大转变的动力也越大。显然,只有在保持着这个温度差的条件下,转变才是可以持续进行下去的。如果转变进行到某个程度,晶体仍处于固、液共存的状态时,原来保持着的温度差消失了,那么状态的转变过程也将停止下来,结果成了固、液共存状态。如果转变的“过冷度”大到超过了某个临界值,虽然此时的热力学自由能差也极大,但是转变的动力学条件却极度恶化到阻止了正常的固、液转化过程,结果也将形成了所谓的“过冷液体”。前述中海波凝固时就会出现过冷现象,到下课也没凝固的原因就是如此。

3 实验改正及随堂分组实验的操作

3.1 海波熔化

(1)装置如图1所示。

(2)药品:

状海波20g;46℃温水两瓶(普通保温瓶)。

(3)说明:

①实验耗时约13min。②试管外的温水中悬挂另一支温度计,其目的是控制内外温差在4 ℃~7 ℃之间,这是实验成功的关键。③酒精灯加热到水温54 ℃时停止加热。由于装置的余热,水温还会上升到约55 ℃,这样就避免了由于供热速度太快而造成熔化过程恒温时间较短的弊端。④在水温自然下降到52 ℃时,海波熔化基本结束,然后再点燃酒精灯到实验结束。⑤温度计不碰管壁和管底。⑥点燃酒精灯加热约2min前,海波中温度计示数不变。⑦其中搅拌是关键,应特别提醒。(见下述方法④)

(4)方法:

①课前准备好装置并加入海波。②上课铃声响时向烧杯倒入270ml的热水(需助手配合)。③引入新课至开始实验不超6min(此时海波在预热),到开始实验时海波温度达到40℃左右,水温42 ℃左右。④每组四人分工如下:一人负责计时(每1min报1次);一人负责读试管内海波温度(每1min读1次);一人负责看烧杯内水温,水温达到54℃熄灭酒精灯,当试管内壁刚出现液体时,立即拿起玻璃棒不停地搅拌,直到试管内海波全部熔化;一人记录实验数据,完成表格,还要观察水温下降到52℃时,又要点燃酒精灯,加热到实验结束。

以下是“浙派名师”经典展示课中学生绘制的海波熔化图像。

3.2 非晶体熔化见图2所示。

药品改用石蜡20g(蜡烛削成细小片),水浴法,装置同教材中的海波熔化,其中试管中号;用细玻璃棒搅拌,目的让学生体会非晶体熔化过程有变软现象(浙教版中增加了晶体与非晶体另一区别熔化过程是否变软),实验耗时约10min。

3.3 凝固实验

(1)时间安排在课外或第二课时。

(2)海波凝固时会出现过冷现象,过冷液体是不稳定的,当海波温度降到49℃时投入少许该物质的晶体,即能诱发结晶。

参考文献:

[1]袁运开.科学初中一年级(七年级)(下)[M].上海:华东师范大学出版社,2002.12,11

[2]朱清时.科学(教学参考书)(第一册)[M].杭州:浙江教育出版社,2002.7,139-181.

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