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，云南 文山 663100

摘 要 熔化和凝固是自然界普遍、常見現象，但初中物理的八年級學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。

關鍵詞 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 文獻標識碼：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內容，按義務教育教學大綱，本節的知識與技能目標是：1.能區別物質的氣態、液態和固態三種形態。能描述這三種物態的基本特征。2.了解物質的固態和液態之間是可以轉化的。3.了解熔化、凝固的含義，了解晶體和非晶體的區別。4.了解熔化曲線和凝固曲線的物理含義。

本節教學重點、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、常見現象，但初中物理的八年級學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。

處理意見一：在區別物質的氣態、液態和固態三種形態時，可以用人們常見的物質冰作例子講解，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，冬天湖面上凍結的冰……隨著溫度的變化，物質會在固、液、氣三種狀態之間變化。”這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，會難于控制實驗節奏，更難以展現說明熔化吸熱、凝固及凝固溫度不變、凝固放熱等現象或過程。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中的重點又是難點，實驗能否成功將成為探究本節教學的關鍵所在。

處理意見二：本實驗比較難做，學校儀器又不多，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，即要探究每一類固體物質本身的熔化規律，又要對不同類型的固體物質熔化規律進行比較，為了節約時間，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，可以給學生留下繼續探究的空間，教學中可采用實驗推理的方法，引導學生自己得出結論。

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、記錄哪些數據？

④實驗的操作步驟是什么？

處理意見三：實驗改進。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。”這樣的敘述看似簡單，實際操作起來比較困難，很多老師做完實驗都會發現：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℃的現象等。本人經過探索并多次實踐證明，只要對裝置做細小改動，改進操作方法，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

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節式——通過旋動金屬棒增加或減少細線自由長度來調節溫度計的高度。其余裝置不變。

2.實驗操作及幾個過程改進

①選用高純度海波和較準確的溫度計，避免可能由此引起的過大偏差。

②用30℃左右的溫水預熱，縮短加熱時間。再用小火加熱，才能從容觀察固態海波吸熱升溫的同時觀察松香的熔化、記錄相關數據，為制作熔化凝固圖像做準備。

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47℃左右開始熔化的現象。

④在熔化過程中，上部海波純液體與下部固液共存狀態有明顯的分界面，溫度計玻璃泡約五分之四浸沒在固液共存狀態中時，示數在48℃較穩定；當熔化到固液共存狀態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逐漸調整。因此，靈活地調整溫度計和試管的高度是這個過程的改進核心。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“海波沒有完全熔化就較快升溫”的現象。

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，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，促成海波液體結晶凝固。這就避免了海波液體因缺少結晶核面溫度降至40℃左右才開始凝固甚至仍不凝固的現象。此后， 就算繼續用冷水冷卻，溫度計的示數也成“百看不變”的48℃了。至到完全凝固為止。

⑧繼續冷卻已凝固的海波固體，觀察它的凝固放熱過程。

改進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象”的演示實驗，并用表格、圖像形式記錄兩種物質隨時間變化的溫度及狀態情況，以鮮明、直觀的對比，讓學生真正理解突破本節的各個難點。