八年级物理上册第四章物质的形态及其变化第4节升华和凝华跨学科实践教学设计（沪粤版·安徽）

八年级物理上册第四章物质的形态及其变化第4节升华和凝华跨学科实践教学设计（沪粤版·安徽）

一、教材与学情分析

（一）教材分析【基础】【重要】

本节课选自沪粤版八年级物理上册第四章“物质的形态及其变化”第4节。在前三节，学生已经系统学习了熔化和凝固、汽化和液化的概念、特点及吸放热规律，对物质的三态变化有了初步但完整的认识。升华和凝华是物质形态变化的两种特殊形式，它们跳过了液态这一中间环节，实现了固态与气态之间的直接转化。这部分内容不仅完善了物质形态变化的知识体系，使“三态六变”形成闭环，更重要的是，它揭示了自然界中许多常见而又容易被误解的现象（如霜、雪、雾凇的形成，樟脑丸变小等）的本质，具有很强的现实解释力和探究趣味性。教材编排从生活现象入手，通过实验探究，引导学生认识升华和凝华现象，并分析其吸放热规律，最后拓展到物态变化在生活中的应用，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。

（二）学情分析【基础】

八年级学生正处于形象思维向抽象思维过渡的阶段，对周围世界充满好奇，尤其对自然现象有强烈的探究欲望。他们已经掌握了温度、热量、物态变化的基本概念，并具备了一定的实验观察和归纳能力。然而，升华和凝华过程因为不经过液态，往往比较隐蔽，学生可能存在以下认知难点：其一，难以理解固态和气态之间真的可以“直接”转化，缺乏直观的微观想象；其二，容易将生活中一些涉及水蒸气间接变化的现象（如“白气”）与升华凝华现象混淆；其三，对升华吸热、凝华放热的微观机制（分子间作用力与能量变化）理解不够深入。因此，本节课的教学设计应注重创设直观的物理情境，利用实验将不可见的微观过程宏观化，引导学生进行深度思考和辨析，建立正确的物理观念。

二、教学目标与核心素养

（一）物理观念【核心素养重点】

1.理解升华和凝华的概念，明确它们分别是物质从固态直接变成气态和从气态直接变成固态的过程。

2.知道升华过程需要吸热，凝华过程需要放热，并能从分子动理论的角度进行初步解释，完善对物态变化中能量转化与守恒的认识。

3.能够运用升华和凝华的知识解释自然界和生活中的相关现象（如霜、雪、雾凇、干冰制造舞台效果、冰冻衣服变干等），形成用物理视角观察和解释世界的观念。

（二）科学思维【核心素养重点】

1.通过观察和实验，培养基于证据进行分析、归纳和概括的思维能力。

2.运用比较和分类的方法，辨析升华、凝华与其他物态变化（特别是汽化和液化）的本质区别，厘清概念，防止混淆。

3.通过分析物态变化过程中的能量变化，培养能量守恒和转化的思想。

（三）科学探究【核心素养重点】

1.经历“探究碘的升华和凝华”的实验过程，学习控制变量、观察现象、收集证据、得出结论的科学探究方法。【难点】【重要】

2.在小组合作实验中，培养动手操作能力、观察能力和团队协作能力。

3.尝试对实验现象提出可能的解释，并设计简单的方案进行验证，培养创新意识和质疑精神。

（四）科学态度与责任【核心素养重点】

1.通过探究自然现象的奥秘，激发学生学习物理的兴趣和求知欲，养成实事求是的科学态度。

2.了解物态变化在生活和生产中的应用（如人工降雨、食品保鲜等），体会物理知识对社会发展和人类生活的影响，增强社会责任感。

3.通过介绍安徽本地相关的自然景观（如黄山冬雪、雾凇）或科技应用，增强文化自信和家乡认同感。

三、教学重难点

（一）教学重点【高频考点】【基础】

1.升华和凝华的概念及其吸放热规律。

2.用升华和凝华的知识解释常见的自然现象。

（二）教学难点【难点】

1.理解升华和凝华是固态与气态之间的“直接”转化。

2.在实验探究中，引导学生排除干扰（如碘是否先熔化再汽化），准确观察到升华和凝华现象。

3.区分“白气”、“雾”与真正的霜、雪、冰晶的本质不同。

四、教学方法与准备

（一）教学方法

本节课采用“情境激趣-问题驱动-实验探究-应用拓展”的教学模式。主要运用实验探究法、小组讨论法、比较分析法、多媒体辅助教学法。教师作为引导者和促进者，通过精心设计的问题链，引导学生主动思考、动手实践、合作交流，实现知识的主动建构和能力的全面发展。

（二）教学准备

1.分组实验器材：每组配备碘升华凝华演示仪（或试管、橡皮塞、铁架台、酒精灯、烧杯）、温水、冷水、放大镜、樟脑丸（卫生球）、少量松香等。确保实验器材安全、可靠、易操作。【重要】

2.演示实验器材：干冰（固态二氧化碳）、透明广口瓶、热水、玻璃片、气球、洗洁精水等。注意干冰使用的安全防护，佩戴手套。

3.多媒体资源：PPT课件（包含高清图片和视频，如黄山雾凇、舞台烟雾效果、霜的形成过程微观动画、人工降雨原理动画等）、学生导学案。

4.板书设计：提前规划板书布局，力求结构清晰、重点突出。

五、教学实施过程

（一）创设情境，引入新课（约5分钟）【重要】

1.展示与设问：上课伊始，教师在大屏幕上展示两幅安徽本地极具特色的高清图片：一幅是冬季黄山之巅，玉树琼枝、晶莹剔透的雾凇奇观；另一幅是衣柜里悬挂的樟脑丸，时间久了体积变小直至消失。引导学生观察并思考：【基础】

1.2.“同学们，欣赏了黄山美丽的雾凇，大家知道它是怎样形成的吗？它与我们学过的露、雾的形成一样吗？”

2.3.“再看衣柜里的樟脑丸，它由固态变成了看不见的气态，这个过程是熔化吗？它变成液态了吗？大家有没有看到过它熔化成一滩水的样子？”

4.制造认知冲突：学生根据已有知识，可能会猜测雾凇是露凝固形成的，或者樟脑丸变小是熔化或汽化。教师暂不评价，而是指出：“看来，这两种现象无法用我们前三节学过的熔化和凝固、汽化和液化来完美解释。自然界中，物质的变化远比我们想象的更丰富。今天，我们就来探究物质形态变化的最后两种神秘而有趣的形式——升华和凝华。”由此引出并板书课题：第4节升华和凝华。【基础】

（二）实验探究，建构概念（约20分钟）【核心环节】

1.探究点一：认识凝华——霜的形成（实验探究，分析归纳）

1.2.任务驱动：教师提出问题：“黄山雾凇实际上是霜的一种，它是怎么形成的呢？让我们在实验室里‘创造’出霜来。”【重要】

2.3.分组实验1【基础】：每个小组的桌面上都有一个烧杯，杯内装有冰块和适量食盐（食盐可以降低冰的熔点，使温度更低）。将一块光滑的金属片（或易拉罐顶盖）盖在烧杯口上。要求学生仔细观察金属片的下表面出现了什么。

3.4.观察与描述：学生很快会发现金属片下表面出现了一层白色的、松软的物质，这就是霜。

4.5.引导分析：【难点】教师引导学生思考：（1）白色的霜是什么形态？（固态）（2）它从哪里来？（来自空气中的水蒸气）（3）水蒸气原来是什么形态？（气态）（4）在这个过程中，水蒸气经历了什么变化？（由气态直接变成固态）它有没有先变成液态水？（没有，因为金属片很冷，温度低于0℃，液态水会直接凝固，而我们观察到的是直接从气态形成的固态冰晶）（5）这个变化过程需要什么条件？（遇冷，放出热量）

5.6.归纳定义：在教师引导下，学生归纳出凝华的概念：物质从气态直接变成固态的过程叫做凝华。并总结出凝华放热的特点。板书：凝华：气态→固态，放热。【高频考点】

7.探究点二：认识升华——樟脑丸变小（实验探究，迁移深化）

1.8.逆向思考：教师引导学生逆向思考：“既然气态可以直接变成固态，那么固态是否也可以直接变成气态呢？”结合课前提到的樟脑丸变小现象，提出猜想。

2.9.分组实验2【重要】【难点】：这是本节课最核心的实验，难点在于排除碘是否先熔化再汽化的干扰。教师指导学生进行以下操作：【重要】

a.取少量碘颗粒放入试管底部。

b.用试管夹夹住试管，在酒精灯火焰上缓缓加热试管底部（强调安全，不要对准人）。

c.仔细观察试管中出现的现象，尤其是碘颗粒的状态变化和试管壁上的情况。

d.停止加热，让学生观察冷却过程中试管壁上的变化。

3.10.观察与记录：学生观察到加热时，碘颗粒逐渐减少，同时试管上部出现了紫色的碘蒸气，试管内壁并没有出现液态碘。停止加热后，紫色的碘蒸气直接在内壁上附着，形成紫黑色的碘颗粒。【基础】

4.11.深度追问，突破难点：【难点】教师针对核心问题进行追问：“如何证明碘是由固态直接变成气态，而没有经过液态阶段？”引导学生讨论，提出可能的方法。教师可提示：“我们在加热时，试管底部温度最高，如果碘熔化，我们会看到液态碘。大家看到了吗？试管壁上出现的是液态碘还是气态碘直接凝华成的固态碘？”引导学生认识到，固态和气态之间的转化可以直接发生。同时，可以引导学生观察常温下樟脑丸的变化，虽然没有加热，但它也在缓慢地变少，同样是升华现象，说明升华可以在任何温度下发生，只是快慢不同。

5.12.归纳定义：引导学生自己总结升华的概念：物质从固态直接变成气态的过程叫做升华。并推理出升华需要吸热。板书：升华：固态→气态，吸热。【高频考点】

6.13.微观解释：教师利用动画或示意图，从分子动理论角度进行简要解释：【重要】固态物质中，分子只能在平衡位置附近振动。当吸收热量（升华）或外界对其做功（凝华），分子的能量增加或减少，当能量足够大时，分子可以挣脱其他分子的吸引，直接逸散到空气中成为气态分子；反之，气态分子能量减小，被吸引直接回到固态晶格中，释放热量。这强化了物态变化的微观本质。

（三）比较辨析，构建体系（约8分钟）【重要】

1.列表比较：教师引导学生，将所学过的六种物态变化进行系统梳理和比较。让学生以小组为单位，用思维导图或表格的形式，从“变化方向”、“变化条件（吸/放热）”、“举例”三个方面进行归纳。

2.概念辨析【高频考点】【难点】：教师出示一组生活中容易混淆的现象，引导学生辨析：

1.3.“舞台上喷出的‘白雾’是干冰升华形成的二氧化碳气体吗？”（引导学生理解：干冰升华吸热，使周围空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水珠，看起来像“白雾”，是液化现象，而非升华的直接产物。）

2.4.“冬天冰冻的衣服变干了，是熔化还是汽化？”（引导学生分析：冰直接变成水蒸气，是升华。）

3.5.“霜和露的形成有何不同？”（霜是水蒸气凝华，露是水蒸气液化。）

4.6.“灯泡用久了内壁为什么会变黑？”（引导学生分析：钨丝先升华，后凝华在灯泡内壁上。）

通过这种辨析，帮助学生准确区分不同物态变化，构建清晰的知识网络。

（四）联系生活，学以致用（约8分钟）【高频考点】【热点】

1.干冰的妙用：教师进行演示实验。【基础】

1.2.将一块干冰放入盛有少量热水的透明广口瓶中，瓶口用涂有洗洁精水的玻璃片盖住。学生立即看到瓶中充满了白色烟雾，并且玻璃片边缘吹起了气泡，形成一个大泡泡。

2.3.教师引导学生解释现象：干冰（固态二氧化碳）升华，变成气态二氧化碳，从水中冒出，形成大量气泡；升华过程剧烈吸热，使周围空气温度降低，水蒸气遇冷液化，形成“白雾”。泡泡里主要是二氧化碳气体和液化的小水珠。

3.4.拓展讨论：让学生列举干冰在生产生活中的应用，如人工降雨（介绍其原理：干冰升华吸热，使高空云层中的水蒸气遇冷凝华成冰晶或液化成小水滴）、冷藏运输、制造舞台效果、食品保鲜等。结合安徽农业大省的特点，可以讨论干冰在农产品保鲜储存中的应用前景。

5.自然奇观的解释：回归课前的黄山雾凇，让学生运用今天所学知识进行完整解释：【基础】“黄山雾凇是空气中的水蒸气在寒冷的夜晚，直接凝华在树枝等物体上形成的固态冰晶。这个过程需要放出大量的热。”

6.跨学科融合【跨学科视野】：引导学生从语文学科的角度，寻找描写升华、凝华现象的古诗词或成语，如“露从今夜白，月是故乡明”（露是液化），“北国风光，千里冰封，万里雪飘”（雪是凝华），“冰冻三尺非一日之寒”（凝固）等，将物理与文学联系起来，感受中华文化的博大精深。也可从地理学科角度，分析不同气候条件下物态变化现象的差异。

（五）课堂小结，巩固提升（约3分钟）

1.知识梳理：请学生代表带领全班同学，回顾本节课的核心内容：

1.2.两个概念：升华、凝华。

2.3.两条规律：升华吸热、凝华放热。

3.4.一个关键：区分“直接”转化。

4.5.一组应用：解释生活现象，了解科技应用。

6.思维升华：强调物质形态的变化，其根本原因是分子间作用力和分子能量的变化。正是能量的转移和转化，驱动着自然界丰富多彩的物质循环。

（六）布置作业，延伸拓展（约2分钟）

1.基础性作业【基础】：完成配套练习册中关于升华和凝华的基础题目。

2.实践性作业【重要】：请同学们课后观察并记录家中的物态变化现象，至少找出一个升华和一个凝华的实例，并尝试用所学知识向家人解释。下节课分享。

3.探究性作业【跨学科视野】【热点】：查阅资料，了解“人工增雨（雪）”在安徽的应用情况，撰写一篇不少于300字的科普小短文，说明其物理原理及其对当地农业生产、生态环境的积极影响。

六、板书设计

第四章物质的形态及其变化

第4节升华和凝华

一、升华

1.定义：物质从固态直接变成气态的过程。

2.特点：吸热

3.实例：樟脑丸变小、冰冻衣服变干、碘升华、干冰制造舞台效果、灯丝变细

二、凝华

1.定义：物质从气态直接变成固态的过程。

2.特点：放热