資源簡介

2.3 《熔化和凝固》學(xué)案
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
1. 理解熔化和凝固的概念，知道物態(tài)之間是可以轉(zhuǎn)化的．
2. 通過探究固體熔化時溫度變化的規(guī)律，判斷發(fā)生狀態(tài)變化的條件．
3. 說明熔化曲線和凝固曲線的物理含義，通過探究活動，進(jìn)一步理解用圖像法研究物理量變化的優(yōu)點．
4. 知道晶體和非晶體的區(qū)別，通過對比，記住有沒有固定的熔化溫度是區(qū)分晶體和非晶體的一種方法，會查熔點表．
學(xué)習(xí)過程：
知識梳理
一、熔化和凝固現(xiàn)象
1.物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程叫熔化，如：冰雪消融，煉鋼時鐵化為鐵水等．
2.物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過程叫凝固，如：水結(jié)成冰，火山爆發(fā)時巖漿變?yōu)閹r石等．
【例1】　不同季節(jié)的氣溫變化時，水會發(fā)生各種物態(tài)變化：春天，冰雪消融是________現(xiàn)象；夏天灑在地板上的水很快干了，這是________現(xiàn)象．以上兩種物態(tài)發(fā)生變化時都________熱．
精析：水的三態(tài)變化是自然界中普遍存在的，識別它們是哪一種物態(tài)變化，要搞清它是由什么態(tài)變成什么態(tài)．本題中冰雪消融，春天氣溫較高，冰雪吸熱熔化成水．夏天灑在地板上的水很快干了，水變成水蒸氣是汽化．熔化和汽化均要吸熱．
解答：熔化　汽化　吸
二、晶體和非晶體熔化和凝固的特點　
1.物質(zhì)分為晶體和非晶體兩類．所有的金屬、食鹽、水晶、海波、冰等都是晶體，塑料、橡膠、玻璃、瀝青、松香等都是非晶體．
2.晶體熔化時的溫度叫熔點，晶體凝固時的溫度叫凝固點．不同晶體的熔點和凝固點是不同的，如：冰的熔點是0 ℃，海波的熔點是48 ℃，鎢的熔點是3 410 ℃，鋼的熔點是1 515 ℃，水銀的凝固點是－39 ℃，水的凝固點是0 ℃，酒精的凝固點是－117 ℃.只有晶體才有熔點和凝固點，非晶體沒有熔點和凝固點．同一種物質(zhì)的熔點和凝固點相等，如冰的熔點與水的凝固點都是0 ℃.
3.晶體在一定溫度(熔點)下熔化，在熔化的過程中溫度保持不變，固液共存狀態(tài)；非晶體沒有一定的熔化溫度，熔化時溫度不斷上升．
4.晶體溶液在一定的溫度(凝固點)下凝固，在凝固的過程中溫度保持不變，固液共存狀態(tài)；非晶體溶液沒有一定的凝固溫度，凝固時溫度不斷降低．
5.會查熔點表．(1)哪種晶體熔點最高？熔點是多少？ (2)哪種最低？最低是多少？(3)能否用鋁鍋來熔化鐵？（查熔點表，比較兩者的熔點）
【例2】　海波是晶體，石蠟是非晶體．小明通過查閱資料收集到海波和石蠟的熔化圖像如圖甲、乙所示，海波的熔化圖像是________(填序號)．
　
分析圖像甲可獲得的信息有：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________.
分析圖像乙可獲得的信息有：______________________________________________(填一條即可)．
精析：晶體具有固定的熔點而非晶體沒有，這就是二者的主要區(qū)別，根據(jù)圖像獲取信息是近年來常考的考點．
解答：甲　圖甲：①海波的熔點是48 ℃　②熔化過程中海波的溫度不變　③海波的初溫是20 ℃　圖乙：①熔化過程中石蠟的溫度不斷上升　②石蠟沒有固定的熔點　③石蠟的初溫是20 ℃．
【例3】如圖是“探究燭蠟的熔化特點”的實驗，下列說法中錯誤的是（　　）
A．燭蠟應(yīng)碾碎后放入試管中
B．溫度計的玻璃泡應(yīng)插入燭蠟內(nèi)部
C．“水浴法”加熱可以使?fàn)T蠟受熱均勻
D．燭蠟熔化過程中，溫度逐漸上升，說明燭蠟是晶體
精析：A、燭蠟應(yīng)碾碎后放入試管中，這樣蠟燭能均勻受熱，故A正確；B、用溫度計測溫度時，溫度計的玻璃泡應(yīng)插入燭蠟內(nèi)部，故B正確；C、“水浴法”加熱可以使?fàn)T蠟受熱均勻，故C正確；D、燭蠟熔化過程中，溫度逐漸上升，說明燭蠟是非晶體，沒有固定的熔點，故D錯誤．故選：D．
解答： D．
三、晶體的熔化的兩個條件：達(dá)到熔點，同時吸熱
晶體熔化的條件是：一是要使溫度達(dá)到熔點，二是要繼續(xù)吸熱，二者缺一不可．另外，晶體熔化時，不可能達(dá)到熔點就一下子全部變?yōu)橐后w，而是一個逐漸熔化的過程．
【例4】　把盛有碎冰塊的試管插入燒杯里的碎冰塊中，用酒精燈對燒杯底部慢慢加熱，如圖所示，當(dāng)燒杯中的冰塊大部分熔化時，試管中的冰(　　)．
A. 熔化一部分 B. 全部熔化
C. 一點也沒熔化 D. 下面的熔化，上面的不熔化
精析：冰是晶體，冰的熔化必須滿足兩個條件：一是溫度達(dá)到熔點0 ℃，二是要吸熱．用酒精燈加熱時，燒杯里的冰塊溫度升高到0 ℃且吸收熱量，燒杯中的冰熔化．在熔化的過程中溫度保持0 ℃不變，試管中的冰溫度逐漸升高到 0 ℃，與燒杯中的溫度相同，兩者之間不發(fā)生熱傳遞，試管中的冰不能吸熱，故不熔化．
解答：C
解后反思：當(dāng)晶體的溫度達(dá)到熔點時，可能是正準(zhǔn)備熔化的固態(tài)，也有可能是正在熔化過程中的固液共存態(tài)或是剛?cè)刍甑囊后w．
四、熔化和凝固過程中能量的變化
1.熔化要吸熱，如用0 ℃的冰冷藏食物比用0 ℃的水好，這是因為冰在熔化的過程中要吸熱；
2.凝固要放熱，冬天定期在存放蔬菜的地窖里放上一盆水，蔬菜就不容易凍壞，這是因為水在結(jié)冰時要放出大量的熱．
【例5】　北方冬天在地窖內(nèi)貯存大白菜時，要在窖內(nèi)放置幾大缸水，其作用是(　　)．
A. 利用水凝固時要吸熱而保持低溫
B. 利用水凝固時要放熱而使菜不致凍壞
C. 利用冰熔化時要吸熱而保持低溫
D. 利用冰熔化時要放熱而使菜不致凍壞
精析：當(dāng)氣溫下降到0 ℃以下時，大缸內(nèi)的水凝固成冰，放出大量的熱量，菜因為吸熱了，所以不會被凍壞．
解答：B
五、圖像法
首先弄清楚橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)分別表示什么物理量，其次再看物理量的變化情況，尋找出規(guī)律或者特殊點的坐標(biāo)進(jìn)行計算．
【例6】某綜合實踐活動小組在制作一個醫(yī)用冷藏盒時，不知道給藥品降溫用冰好，還是鹽水結(jié)成的冰好？他們動手測量了鹽水的凝固點．
(1)在選擇器材時，小明提出不要使用量程為－2 ℃～102 ℃的溫度計，要使用量程為－20 ℃～102 ℃的溫度計，這樣考慮主要是基于什么假設(shè)？________________________.
(2)小明和小紅分別通過實驗得到了鹽水的凝固圖像如圖所示，則小明所測鹽水的凝固點是________℃.
(3)他們同時發(fā)現(xiàn)所測得鹽水凝固點并不相同，于是對比了雙方實驗過程，發(fā)現(xiàn)燒杯中裝水都是200 mL，小明加了1湯匙的鹽，而小紅加了3湯匙的鹽，由此做出猜想：鹽水的凝固點與鹽水的濃度有關(guān)．接著多次實驗得出不同濃度鹽水的凝固點，數(shù)據(jù)記錄如下表：
鹽水濃度/% 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 36
凝固點/℃ 0 －2 －4 －6 －8 －11 －15 －18 －17 －1.8 －0.4 0
分析表格中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)鹽水濃度增大時，其凝固點________．
(4)小明由表格數(shù)據(jù)得到鹽水濃度為21%時凝固點最低，其值為－18 ℃，你認(rèn)為他的判斷準(zhǔn)確嗎？________(填“準(zhǔn)確”或“不準(zhǔn)確”)，你判斷的理由是________________________．
(5)你認(rèn)為給冷藏盒中藥品降溫最好選用________(填“冰”或“適當(dāng)濃度鹽水結(jié)成的冰”)．
精析:本題考查探究影響鹽水凝固點的因素的實驗和應(yīng)用．(1)鹽水的凝固點低于水的凝固點，可能低于－2 ℃，故應(yīng)選用量程為－20 ℃～102 ℃的溫度計；(2)晶體凝固時有一段時間溫度保持不變，物理學(xué)上把這個不變的溫度叫做物質(zhì)的凝固點，由圖可知，小明所測鹽水的凝固點為－4 ℃；(3)由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)鹽水濃度增大時，其凝固點先降低后上升；(4)在鹽水濃度為21 %時凝固點為－18 ℃，但其附近濃度的凝固點沒有測出，如19%、20%、22%、23%都沒有測出，有可能低于－18 ℃，即數(shù)據(jù)不全面，無法判斷最低凝固點是多少度；(5)用適當(dāng)濃度鹽水結(jié)成的冰好，原因是其凝固點低，溫度要升高，其吸收的熱量更多．
解答:(1)鹽水的凝固點可能低于－2 ℃　(2)－4　(3)先降低后上升(4)不準(zhǔn)確　濃度在21%～24%之間的鹽水的凝固點有可能低于－18 ℃　(5)適當(dāng)濃度的鹽水結(jié)成的冰．
當(dāng)堂訓(xùn)練
1. 下列物質(zhì)屬于晶體的是(　　)．
A. 瀝青　B. 冰 C. 玻璃　D. 石蠟
2. 下列物態(tài)變化中屬于凝固現(xiàn)象的是(　　)．
A. 初春，冰雪融化匯成溪流
B. 仲夏，剛從冰箱拿出的冰棍冒“白氣”
C. 深秋，學(xué)校操場的小草上有露水
D. 嚴(yán)冬，湖水結(jié)成冰
3. 萘的熔點是80 ℃，則80 ℃的萘一定處于(　　)．
A. 固態(tài) B. 液態(tài) C. 固液共存狀態(tài) D. 以上都有可能
4. 北方的冬天在菜窖里放幾桶水，可以防止菜凍壞，其重要原因是(　　)．
A. 水蒸發(fā)吸熱 B. 水凝固放熱
C. 水的凝固點較低 D. 水可以保持菜窖濕潤
5. 下表中列出了幾種物質(zhì)的熔點(在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下).
物質(zhì)名稱 固態(tài)水銀 固態(tài)氧 純鐵 鎢 鉛
熔點/℃ －38.8 －218 1 535 3 410 328
根據(jù)上表判斷，以下說法中正確的是(　　)．
A. 鉛球掉入鐵水中不會熔化
B. 可以用水銀溫度計測量－40 ℃的氣溫
C. 用鎢制成的燈絲不易熔化
D. －210 ℃的氧處于固態(tài)
6. 夏天用同樣多的0 ℃的水和0 ℃的冰來冷卻飲料，結(jié)果是(　　)．
A. 用冰的效果好，因為冰的溫度低
B. 用水的效果好，因為水和飲料瓶容易接觸
C. 用冰的效果好，因為冰在熔化成水時要吸熱
D. 兩者效果相同
7. 下列實例中，發(fā)生了哪一種物態(tài)變化？
(1)冰凍食品可以保鮮：____________________；
(2)高燒病人利用冰袋降溫：________________；
(3)把塑料顆粒熔化后，注入鋼模中，冷卻后便制成塑料盒：________________________________________________________________________；
(4)將熔化狀態(tài)的玻璃軋制成玻璃板：__________.
8. 小明想從酒精和水的混合液中把酒精分離出來．他想，水的凝固點是0 ℃，酒精的凝固點是－117 ℃.于是他把混合液放入溫度為－5 ℃的冰箱的冷凍室中，經(jīng)過相當(dāng)長的時間后，水并沒有凝固，酒精沒能分離出來．水為什么在0 ℃以下還沒凝固呢？請你就此問題提出合理的猜想：____________________________________________________________.
9. 閱讀短文，回答問題．
汽車防凍液
汽車在行駛時，發(fā)動機的溫度會升得很高．為了確保安全，可用水循環(huán)進(jìn)行冷卻．實際上，水中往往還要加入不易揮發(fā)的防凍液(原液)，加入防凍液后的混合液冬天不容易凝固，長時間開車也不容易沸騰．
有關(guān)資料表明，防凍液與水按不同的比例混合，混合液的凝固點、沸點不同，具體數(shù)值參見下表(表中防凍液含量是指防凍液在混合液中所占體積的百分比).
防凍液含量/% 30 40 50 60 70 80 90
混合液的凝固點/℃ －17 －28 －37 －49 －48 －46 －28
混合液的沸點/℃ 103 104 107 111 117 124 141
在給汽車水箱中加防凍液時，宜使混合液的凝固點比本地常年最低氣溫低10 ℃～15 ℃.考慮到混合液比熱容的減小會影響散熱效果，因此，混合液中防凍液的含量不宜過高．
(1)在混合液中，如果防凍液含量由30%逐漸增大到90%，則混合液凝固點的變化情況是(　　)．
A. 逐漸升高 B. 逐漸降低 C. 先升高后降低 D. 先降低后升高
(2)若某地常年最低氣溫為－15 ℃，對該地區(qū)汽車來說，在下列不同防凍液含量的混合液中，宜選(　　)．
A. 30%　　B. 40% C. 60%　　D. 90%
(3)請在圖中作出混合液沸點與防凍液含量的關(guān)系圖像；由圖像可以推知，防凍液的含量達(dá)到75%時，混合液的沸點大約是________℃.
(4)長時間使用后，汽車水箱中的混合液會減少，與原來相比，混合液的沸點________(填“升高”“降低”或“不變”)，其原因是________________________________________________________________________．
10. 如圖所示,為錫熔化或凝固的圖象,根據(jù)圖象可知 ： （1）錫的熔點是_________℃．
（2）錫在第 min 開始熔化，熔化過程用了 min，此過程中錫要 熱，但是溫度 ．
（3）在第5min時，錫處于 態(tài)；在第12min時，錫處于 態(tài)．
（4） 段屬于錫的凝固過程．
《當(dāng)堂訓(xùn)練》答案
1. B　2. D　3. D　4. B　5. C　6. C
7. (1)凝固　(2)熔化 (3)先熔化后凝固　(4)凝固
8. 加入酒精后，水的凝固點降低了
9. (1)D　(2)B　(3)描點作圖如下圖　120
(4)升高　水由于汽化而減少，防凍液的含量增大
10. （1）232 （2）3 3 吸 不變 （3）固液共存 固液共存或者固態(tài) （4）DG

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