初中物理生活化教学案例——以八年级上册第三章第四节“升华和凝华”为例

文| 张海军

一、教学背景

在八年级第四章物态变化第四节的“升华和凝华”中，教师可以从学生真实的生活情境中挖掘生活化的课程资源，以“升华和凝华”为切入点进行教学。本节课是熔化、凝固、汽化和液化的延续，通过现象、分析、现象（实践）的过程，让学生全面了解物质形态的六种变化。基于此，教师需要不断创新教学方式，创设生活化情境、组织生活活动等，引导他们从多维度、多层面认识和理解物理知识。

二、教学过程

（一）趣味导入——“以疑启思”

教师：同学们，在开始新课之前，我们先来看一张图片。（展示雪、树挂的图片）

教师：这是什么现象呢？

学生：这是雪和树挂。

教师：非常好，这些都是我们生活中常见的物态变化现象。你们知道这些现象是怎么形成的吗？

学生A：雪花应该是空气中的水汽直接凝结成的。

学生B：树挂是细微的冰晶或霜状物质，附着在物体表面，这种情况只有在低温环境下才会发生。

教师：这些现象并不是我们之前学过的熔化、凝固、汽化或液化。那么，这说明固态和气态之间是不是也能直接转化呢？

学生：应该可以，这种转化不需要经过液态的过渡。

教师：是的，固态和气态之间可以直接转化，就像刚刚我们提到的雪和树挂，它们是直接从气态变成固态，所以它们发生了凝华现象。与凝华现象相对应的则是升华现象。今天我们所学的内容就是这两种物态变化，让我们一起探索固态和气态之间直接转化的奥秘吧！

（二）多维观察——“舞动的精灵”

教师：同学们，在日常生活中，你们还见过哪些升华和凝华现象呢？是怎么确定的呢？

（学生讨论交流）

学生A：我见过冰雕……

学生B：我见过干冰……

教师：其实生活中有很多的升华和凝华现象。只是以前同学们并没有对这一知识进行专项学习，所以没有留心关注。现在，老师要展示一些常见的升华和凝华现象图片，让我们一起欣赏吧！

（展示生活中常见的升华和凝华现象图片，如冰雕、干冰、霜、窗花等）

学生：老师，图片中的冰雕虽然很漂亮，但是在变小！

教师：那你们说一说变小的原因是什么呢？

学生：应该是升华。

教师：是的，冰雕变小是因为固态的冰通过升华直接变成气态的水蒸气，物质由固态直接变为气态叫升华。

学生：老师，干冰是怎么形成的？

教师：干冰是固态的二氧化碳通过升华直接变成气态的二氧化碳，它的温度非常低，所以可以用来做制冷剂。

学生：老师，霜是怎么形成的？

教师：霜是空气中的水蒸气碰到冷的物体表面变成的固态小冰晶，同学们说一说霜是什么现象呢？

学生：霜从水蒸气变成固态小冰晶，而没有经过液态环节，那么应该是凝华。

教师：不错，分析得很对。

学生：所以窗花也是凝华现象。

教师：没错，窗花是空气中的水蒸气碰到冷的窗户变成的固态小冰晶。它直接从气态转化为固态，所以也是凝华现象。

教师：同学们，通过生活中的观察，我们发现升华和凝华现象无处不在。这些“舞动的精灵”为我们的生活增添了许多美景和神奇之处。

（三）实验探索——“魔法学校”

教师：同学们，我们已经观察到很多生活中的升华和凝华现象。接下来，我们将通过实验来探索这两种物态的变化。首先，我们来做一个干冰实验。

（进行干冰实验，让学生观察干冰升华现象，以及升华时吸热导致的温度变化）

学生：老师，为什么干冰放在手心上会觉得凉凉的？

教师：这是因为干冰在升华过程中会吸收大量的热，导致手心温度降低，所以我们会觉得凉凉的。

学生：老师，那干冰升华成什么了？

教师：干冰升华后变成气态的二氧化碳。它是无色无味的，而且比空气重，所以会向下飘散，因此我们会看到白色的气体从干冰上冒出来。

学生：老师，我也想试试把干冰放在不同的地方，看看会有什么变化。

教师：你可以课后尝试一下，然后把观察到的现象记录下来。接下来，我们要设计一个实验，用来观察碘的升华和凝华现象。

（设计一个用碘作为实验材料的实验。这个环节可以让学生亲自动手操作，体验碘从固态直接变为气态，再变为固态的过程，从而深入理解升华的概念）

实验步骤：

（1）准备材料：烧杯、酒精灯、灌有冷水的烧瓶、碘晶体、三脚架、石棉网。

（2）在烧杯中加入少量（约0.5g）碘晶体。

（3）将烧瓶灌入适量的冷水，并将其倒置在烧杯上方，瓶口与烧杯口紧密接触，形成封闭系统。

（4）在烧杯底部放置一块石棉网，并用酒精灯微微加热烧杯。

（5）观察烧杯中紫色的碘蒸气生成。

（6）停止加热后，将烧瓶从烧杯上移开，观察烧瓶外壁是否有碘的晶体生成。

学生：老师，为什么用酒精灯微微加热烧杯底部？

教师：这是因为酒精灯的热量容易控制，我们可以慢慢增加烧杯的温度，从而观察碘在不同温度下的变化。

学生：老师，碘会变成什么样子呢？

教师：这个问题就让我们在观察中揭秘吧！

（学生分组实验，观察并记录实验现象）

学生：老师，我看到碘在烧杯底部慢慢变成紫色的气体，那是碘升华了。

学生：当停止加热之后，我看到紫色的气体又变成固体的碘，这是凝华现象。

教师：同学们观察得很仔细，碘在实验中分别发生了升华和凝华现象。通过这个实验，我们希望大家能够深刻地理解这两种物态变化。

（四）原理揭示——“揭秘时刻”

教师：我们先来了解一下升华和凝华的原理。升华是物质从固态直接变成气态的过程，这个过程需要吸收大量的热。而凝华是物质从气态直接变成固态的过程，这个过程需要放出大量的热。这两个过程是相反的，一个是吸热，一个是放热。

学生：老师，为什么升华要吸收热，而凝华要放出热呢？

教师：这是因为物质的分子总是在不停地运动，当分子间的相互作用力较弱时，分子就有足够的能量脱离固态，变成气态，这个过程需要吸收热量。而当分子获得足够的能量时，它们会结合得更紧密，从而形成固态，这个过程需要释放热量。

学生：老师，那怎样才能发生升华和凝华现象呢？

教师：升华和凝华需要满足一定的条件。一般来说，升华需要物质具有较高的升华点，这样才能在常温下保持固态。而凝华则需要空气中的水蒸气达到饱和状态，这样水蒸气才能直接在固体表面凝结成小冰晶。

教师：这里有一些图片和实验，可以帮助我们更好地理解升华和凝华的过程和条件。

（多媒体展示干冰图片和冷冻技术实验）

学生：老师，这张图片里的干冰为什么会产生那么多烟雾？

教师：这是因为干冰在升华过程中吸收了大量的热量，导致周围的空气温度降低，空气中的水蒸气遇到冷空气会凝结成小水滴，形成白色的烟雾。

学生：老师，冷冻技术是怎么保存食品的？

教师：冷冻技术利用了升华的原理。在冷冻过程中，食品中的水分会升华成水蒸气，从而在食品表面形成一层薄薄的冰晶。这层冰晶可以防止食品腐坏，从而达到保存食品的目的。

教师：生活中还有很多地方用到升华和凝华现象。你们还能够举出哪些例子呢？

学生：干冰可以用于人工降雨，它是通过升华吸热，使空气中的水蒸气凝结成水滴，从而形成降雨。

学生：凝华现象在生活中也有很多应用。比如，用久的电灯泡会从透明变成黑色，是在电灯泡工作时发热，而钨丝受热升华形成的钨蒸气又在灯泡壁遇冷凝华成极薄的一层固态钨。

教师：非常好。今天我们探讨了升华和凝华的原理、过程和条件，并了解了它们在生活中的应用。希望大家能够把这些知识运用到日常生活中，用心去观察和探索，从中发现更多的物理奥秘！

（五）创意实践——“魔法手工”

教师：同学们，我们已经学习了升华和凝华的原理和应用。接下来，我们要发挥想象力，用生活中的材料制作一些与升华和凝华相关的工艺品。

学生：老师，我想到一个好主意，我可以用干冰制作烟雾特效。

教师：这个想法也很棒。干冰就是二氧化碳的固体形式，它在常温下会直接升华为气体，形成云雾效果。你们还有其他想法吗？

学生：老师，我们还可以用樟脑丸来制作防虫香包。

教师：这个创意非常好。樟脑丸就是通过升华来驱虫的。还有吗？

学生：……

教师：同学们，希望你们能利用学到的知识制作出更多有趣的工艺品。不要忘了在这个过程中仔细观察，并把你们的发现和收获记录下来。

（六）课堂小结——“智慧结晶”

教师：同学们，通过本节课的学习，我们深入了解了升华和凝华现象。请大家回顾一下，升华是物质从固态直接变为气态的过程，而凝华则是物质从气态直接变为固态的过程。

学生：是的，生活中的很多现象都与升华和凝华密切相关，我们还可以运用这一原理制作工艺品，真是太神奇了！

教师：没错！物理原理与日常生活紧密相连。希望大家能够运用所学知识解决实际问题，为我们的生活增添更多色彩！

三、教学反思

本节课是针对固态和气态之间的物态变化——升华和凝华现象进行的教学。首先，通过趣味导入环节，展示生活中常见的雪花和树挂图片，激发学生对升华和凝华现象的兴趣。接着，通过多维观察环节让学生欣赏生活中常见的升华和凝华现象图片。在此基础上设计了实验环节，主要开展了干冰实验和碘实验。在干冰实验中，我主要让学生亲自动手操作，观察干冰升华现象，以及升华时吸热导致的温度变化。其次，通过设计用碘作为材料的实验活动，让学生观察碘在不同温度下的变化。学生分组实验，观察并记录实验现象。再次，通过讲解升华和凝华的原理、过程和条件，使学生对这两种物态变化有了更深入的认识。同时还列举了一些生活中的例子，让学生将所学知识运用到日常生活中，发现更多的科学奥秘。最后，创意实践环节要求学生利用生活中的材料制作与升华和凝华相关的工艺品。

然而，在教学实施过程中仍存在一些问题和不足，如对课堂节奏的把控还有待加强，部分实验操作可能会受到外部因素的影响。此外，在创意实践环节，部分学生由于缺乏一定的创新和动手能力，可能无法很好地完成作品。针对以上问题，我认为可以在以下几个方面进行改进：首先，加强教学组织管理，提高课堂节奏的把控能力，确保教学活动的顺利进行；其次，优化实验设计，尽量减少外部因素的干扰，使实验现象更加明显，提高学生的观察效果；最后，针对创意实践环节，提供更多的参考示例，激发学生的创意灵感。