第八单元 水的三态变化
自然（科教版）教材编写组 张 军
单元概述
本单元的设计从知识的角度是通过一组学生实验活动，使学生初步了解水的三态变化及其条件，初步认识气态的水（水蒸气）、固态的水（冰）的一般性质，初步知道蒸发、沸腾、凝结等相关知识。从能力的角度主要侧重于培养学生动手操作的实验能力和方法，学会用简单的实验用品设计完成一个实验并能记录实验的现象，归纳实验的结论。此外还培养学生具有一定的逻辑推理和判断能力，学会有意识地控制实验中的相关因素，懂得对比实验的意义和要求。第一课时主要解决冰与水之间地可逆性变化，第二课时介绍水变成水蒸气地条件，第三课时主要是讲水蒸气怎样变成水。可见本单元的主线是探究事物的各种变化，而水的三态是探究活动的载体。教学中教师要明确每个主题探究活动的主线和目的。
单元教学目标
1. 2. 3. 4.
通过一组实验活动，使学生初步了解水的三态特征以及相互间变化的条件。 通过实验初步认识冰的一般性质。
通过自主设计并完成一组对比实验，初步了解蒸发的快慢与哪些因素有关。 初步培养学生利用简单实验器材设计小实验的能力。
单元教学活动结构图及设计说明
第1课 冰与水（对应教材P67 ~ P68 ）
本课说明
本课是研究水的三态的第一步即固态的水----冰。首先通过观察冰，让学生能够较为科学的描述冰的特征，了解冰的基本性质，然后通过化冰和制冰两个实验，进一步了解冰与水的区别与联系，体会冰与水之间的变化所需要的基本条件。从事物变化的角度来说，在本课的知识中首次出现了“可逆变化”的内容既水可以变成冰，冰也能变成水。通过活动希望能使学生初步体会到有些事物的变化是可逆的而不全是单向的，为帮助学生最终形成水的三态变化的概念图打下基础。然而在教学中教师应避免出现这种概念化的名词。
化冰活动学生有一定的经验，因此活动中教师并不需要多指导，但因为活动的器具较多，所以特别要关心安全问题。
自己动手制冰是学生很感兴趣的活动。因为以往要得到冰，一是直接从自然界得到，再有就是用冰箱制取冰块，用冰块和食盐也能制冰学生没有经验，这个活动是为了让学生能够更感性的观察到水变成冰的过程，但是因为整个活动的时间较长，教师要做好指导，首先要让学生了解食盐和冰块混合后可以进一步降低温度，可以使小试管内的水更快的凝结，同时还要告诉学生，用这种方法制冰由于温度和时间的限制，不能制出像冰箱里的冰块那样坚硬
的冰。
在制冰过程中测量水温，是为了让学生进一步体会降低温度是水转化成冰的条件，同时要让学生得出冰点温度。所谓冰点是一个临界温度，在冰到水的变化中，温度高于冰点，冰开始变成水，同样在水变成冰的过程中温度低于冰点，水开始结成冰，但这时主要还是液体，因此要告诉学生，并不是达到冰点，水就立刻变成冰了，还需要一个不断降温的过程。
本课教学目标
1．通过实验初步了解冰的一般性质。
2．初步了解冰与水之间是可以相互变化的。
3．通过实验知道在一般情况下，水在0℃时开始变成冰，这个温度就是水的冰点。 4．初步培养学生认真观察、记录实验现象的方法和能力。
教学建议
冰是学生比较熟悉的物品，对这部分的教学可以放手让学生充分活动。教师则在一旁起纠偏的作用例如冰究竟是无色的还是白色的；冰和雪是一种东西吗等。
化冰游戏前提是冰块的大小要相同，不然没有可比性，所以事先教师用冰格制取同样大小的冰块。如果用开水或其它物品给冰块加热时一定要注意安全。
在制冰活动开始前，教师要将实验的要求和简单原理向学生介绍清楚。大烧杯中的冰块要尽量小一点，但不能是已经融化的，便于小试管的插入，冰和食盐混合时食盐不要太多，大概50克左右即可。小试管中的水位大致在四分之一左右，不要太多。测量小试管中的水温，选用的温度计要尽可能细一些，测量时只要将温度计的玻璃泡浸入水面即可。
需要告诉学生的是，小试管中最终只能形成一层薄冰，不能完全结成冰块，因为温度还不够低。
第2课 水到哪里去了（对应教材P69 ~ P80 ）
本课说明
本课的研究重点是让学生理解液态的水能够转化为气态的水蒸气。这种转化的过程学生并不陌生，因为沸腾就是一个非常直观的转化过程，人人都知道，水烧开了就变成了水蒸气，但是这仅仅是一个方面，而且水蒸气又并非是我们看到的样子，这些内容都是本课在知识上的重点和难点。教师首先要帮助学生通过观察、实验等方法掌握蒸发、沸腾、水蒸气的特征等基本概念。然而，本课的真正重点是让学生通过设计和完成一组对比实验来探究水蒸发快慢的原因。这是对学生学习能力上的要求和培养，以往学生的活动更多的是按图索骥，依葫芦画瓢，而这个活动却是要学生自己动手设计，对学生实验能力要求很高。首先学生要明确实验的目的，研究手帕干的快慢目的是为了研究蒸发的快慢，然后要学生提出方案，就是准备怎么做，用什么工具和材料，最后还要记录实验的现象，写出自己的发现和结论。这个过程几乎就是一个完整的科学探究过程。此外因为是对比实验，所以就要学会控制实验的可变
因素，教师要有意识的在这方面加以引导和提示。本课的最终目的不是仅仅为了得出蒸发快慢的三种原因，而是培养学生进行独立探究和动手实验的能力，因此要鼓励学生积极思维。在活动中还要求学生填写一份类似于实验报告的记录单，这也是学生第一次接触，活动中教师用给予必要的指导。
本课教学目标
1．通过实验初步了解水的蒸发与沸腾现象。
2．通过自主设计并完成一组对比实验，初步了解蒸发的快慢与哪些因素有关。 3．初步培养学生学会用实验报告记录实验过程的能力。
教学建议
水能变成水蒸气这个知识根据已有的生活经验学生是很容易理解的，但是水在常温下也能变成水蒸气，这个知识有的学生就比较模糊了，尽管学生知道冬天湿衣服也会凉干。因此教学时首先要把蒸发的概念讲清楚。可以通过一些简单的实验让学生直观的进行观察，例如将水写在黑板上，不一会水就消失了。这个简单的实验其实内含了两个重要的概念，其一，让学生发现水变成水蒸气不一定需要加热，在常温下也可以。其二，可以引导学生思考在水变成水蒸气的过程中你看到水蒸气了吗，由此引出水蒸气的特征是无色无味的，与我们看到的白汽是不同的。水蒸气的性质也是本课的一个难点，在教学中既不要把白汽与水蒸气混为一谈，也不要一味强调两者的区别。
第二个环节是加热试管中的水，观察水位的变化，这个内容学生就更容易理解。需要告诉学生的是沸腾也是蒸发的一种形式。教材中没有出现沸腾和沸点的知识，教师要适当加以补充。教师在教学中也可以将这部分内容先上，从易到难。先做沸腾的实验，再讲常温下的蒸发。
第三部分研究蒸发快慢与什么有关是本课的重点。做任何一个实验前都应该让学生明确实验得目的，这一点非常重要。教师在指导学生设计和操作对比实验前要把要求介绍清楚。要让学生明确“干得快”说明什么，“干得慢”又说明什么。每组学生只要做一个方面就可以了。对于有困难的学生可以让他们按照教材中的提示选择一种实验。
填写实验记录单是本活动最重要的一个内容，其意义远远超出实验本身，因此教师要花一定的时间进行指导，尤其是对比实验的要求，必须让学生知道哪些条件应该一样，这样实验的结论才具有科学性。
第3课 抓住“水蒸汽”（对应教材P71 ~ P72 ）
本课说明
本课既要让学生了解有关凝结的知识，又是对整个单元的总结。课文的第一部分启发学生思考日常生活中水蒸气凝结的各种现象，如浴室的瓷砖和镜子上容易积水珠，茶杯盖子上的水等。在教材中没有出现水凝结的实验，在教学时教师可以补充一个水蒸气遇冷凝结成水
的演示实验，给学生更为直观的感受。第二部分是测量水的凝点的实验，让学生进一步体会到水蒸气是在遇冷的情况下才会变成液态的水。由于水蒸气的凝点与测量时的气温以及空气湿度有关，因此教师最好课前先做一次，做到心中有数。最后的水的三态关系图是为了帮助学生梳理本单元知识，教学时可以请学生自己加以整理，把这张图补充完整。通过小结让学生进一步了解冰、水、水蒸气三者间的关系和变化条件。虽然在教材中没有出现凝华和升华的概念，但是在水的三态关系图中是不能避免的，如果在教学中出现这些问题，也应该予以适当介绍，但不要出现专用名词，只要告诉学生冰能直接转化成水蒸气，水蒸气也能直接转化成冰。
本课教学目标
1． 通过实验初步了解水蒸气遇冷会凝结成水，并学会测量水的凝点。 2． 能用凝结的知识解释生活中的一些常见现象。
3．通过对知识的梳理进一步了解水的三态特征以及相互间变化的条件。
教学建议
尽管教材中没有关于水蒸气凝结的实验内容，教师在教学时可以补充这个实验，让学生有一个较为直观的体会。在介绍空气中的水蒸气遇冷凝结成水的条件时，要告诉学生除了温度这个条件，还与空气中水蒸气的含量既湿度有关，所以在潮湿的天气里，墙壁上经常会有水珠出现，而不一定是天气冷的时候。
测量水的凝结点目的是为了使学生更深刻的体会水的三态变化的条件。因为凝点的温度还与其它因数有关，所以在教学时不要强调具体数字，而应该重视整个实验的过程，学生是否能按照要求完成实验并做好相应的记录，这是对学生能力培养的重要方面。
要提醒学生在测量水温时要相互配合，因为当金属罐里加入冰块后，水温在一段时间里是在不断下降的，而罐壁上出现小水珠是在水温变化过程中的某一点，所以实验时两个同学要配合好。
为了便于教学，建议教师课前制作一个完整的水的三态关系图，最好是逐步出示，学生说到什么出示什么，这样可以更好的帮助学生输理相关知识。
在梳理知识的过程中学生可能会提出冰和水蒸气之间的转变，这就是升华与凝华的知识，在教材中没有提及，教师可以适当进行介绍，也可以引导学生自己去查阅有关资料后再进行讨论。
单元评价建议
本单元的评价可以在第三课时的活动三中同时进行，让学生把书上的插图加上变化的条件补充完整。然后再进行学生互评和集体交流。如果学生在作图中没有将冰和水蒸气之间联系起来，或写不出变化的条件，教师也应给予鼓励。
课程资源
1、露点 露点是指空气中的水蒸气凝结并形成小水滴时的温度。
向金属罐中倒入水并加上冰，慢慢地搅拌。把温度计放入罐中观察罐的外壁何时生出水气。在水气生成的那一刻，温度计上所标出的温度就是露点。这一温度可以是不同的，主要取决于空气中湿度的大小。
如果你不断地搅拌并加入一点盐再加入一点冰，罐的外壁的水气就会冻结，形成了霜。这是因为盐降低了冰点。
2、升华与凝华 固态物质直接变换成气体，这种现象叫升华。升华的过程中物质不是先变
成液体状态再转变成气体，而是直接变化的。由气体直接变换成固体物质，这种现象叫凝华，同样凝华过程中也不会出现液体状态。
3、水蒸发快慢的条件与原因
水蒸发时，水的温度越高、暴露面越大、水面附近的蒸汽密度越小则蒸发得越快。温度高，水分子得运动速度就快，就有更多得分子可以克服它周围分子的引力跑到空气中去。暴露面积大就意味着水与空气的接触面积大，从液面飞出的水分子就越多，蒸发就越快。从水面逸出的分子有时碰到空气分子或其他水分子会被撞回来重新进入液体。因此水面附近的蒸汽密度越小，也就是空气中的水分子越少，从水面逸出的水分子的碰撞的机会就越少，再被撞回到液体的机会就减少，蒸发就快。如果水面上有空气流动，就是有风，那么水面上的水分子就被不断赶跑，那么蒸发自然就更快了。
教学札记
第八单元 水的三态变化
自然（科教版）教材编写组 张 军
单元概述
本单元的设计从知识的角度是通过一组学生实验活动，使学生初步了解水的三态变化及其条件，初步认识气态的水（水蒸气）、固态的水（冰）的一般性质，初步知道蒸发、沸腾、凝结等相关知识。从能力的角度主要侧重于培养学生动手操作的实验能力和方法，学会用简单的实验用品设计完成一个实验并能记录实验的现象，归纳实验的结论。此外还培养学生具有一定的逻辑推理和判断能力，学会有意识地控制实验中的相关因素，懂得对比实验的意义和要求。第一课时主要解决冰与水之间地可逆性变化，第二课时介绍水变成水蒸气地条件，第三课时主要是讲水蒸气怎样变成水。可见本单元的主线是探究事物的各种变化，而水的三态是探究活动的载体。教学中教师要明确每个主题探究活动的主线和目的。
单元教学目标
1. 2. 3. 4.
通过一组实验活动，使学生初步了解水的三态特征以及相互间变化的条件。 通过实验初步认识冰的一般性质。
通过自主设计并完成一组对比实验，初步了解蒸发的快慢与哪些因素有关。 初步培养学生利用简单实验器材设计小实验的能力。
单元教学活动结构图及设计说明
第1课 冰与水（对应教材P67 ~ P68 ）
本课说明
本课是研究水的三态的第一步即固态的水----冰。首先通过观察冰，让学生能够较为科学的描述冰的特征，了解冰的基本性质，然后通过化冰和制冰两个实验，进一步了解冰与水的区别与联系，体会冰与水之间的变化所需要的基本条件。从事物变化的角度来说，在本课的知识中首次出现了“可逆变化”的内容既水可以变成冰，冰也能变成水。通过活动希望能使学生初步体会到有些事物的变化是可逆的而不全是单向的，为帮助学生最终形成水的三态变化的概念图打下基础。然而在教学中教师应避免出现这种概念化的名词。
化冰活动学生有一定的经验，因此活动中教师并不需要多指导，但因为活动的器具较多，所以特别要关心安全问题。
自己动手制冰是学生很感兴趣的活动。因为以往要得到冰，一是直接从自然界得到，再有就是用冰箱制取冰块，用冰块和食盐也能制冰学生没有经验，这个活动是为了让学生能够更感性的观察到水变成冰的过程，但是因为整个活动的时间较长，教师要做好指导，首先要让学生了解食盐和冰块混合后可以进一步降低温度，可以使小试管内的水更快的凝结，同时还要告诉学生，用这种方法制冰由于温度和时间的限制，不能制出像冰箱里的冰块那样坚硬
的冰。
在制冰过程中测量水温，是为了让学生进一步体会降低温度是水转化成冰的条件，同时要让学生得出冰点温度。所谓冰点是一个临界温度，在冰到水的变化中，温度高于冰点，冰开始变成水，同样在水变成冰的过程中温度低于冰点，水开始结成冰，但这时主要还是液体，因此要告诉学生，并不是达到冰点，水就立刻变成冰了，还需要一个不断降温的过程。
本课教学目标
1．通过实验初步了解冰的一般性质。
2．初步了解冰与水之间是可以相互变化的。
3．通过实验知道在一般情况下，水在0℃时开始变成冰，这个温度就是水的冰点。 4．初步培养学生认真观察、记录实验现象的方法和能力。
教学建议
冰是学生比较熟悉的物品，对这部分的教学可以放手让学生充分活动。教师则在一旁起纠偏的作用例如冰究竟是无色的还是白色的；冰和雪是一种东西吗等。
化冰游戏前提是冰块的大小要相同，不然没有可比性，所以事先教师用冰格制取同样大小的冰块。如果用开水或其它物品给冰块加热时一定要注意安全。
在制冰活动开始前，教师要将实验的要求和简单原理向学生介绍清楚。大烧杯中的冰块要尽量小一点，但不能是已经融化的，便于小试管的插入，冰和食盐混合时食盐不要太多，大概50克左右即可。小试管中的水位大致在四分之一左右，不要太多。测量小试管中的水温，选用的温度计要尽可能细一些，测量时只要将温度计的玻璃泡浸入水面即可。
需要告诉学生的是，小试管中最终只能形成一层薄冰，不能完全结成冰块，因为温度还不够低。
第2课 水到哪里去了（对应教材P69 ~ P80 ）
本课说明
本课的研究重点是让学生理解液态的水能够转化为气态的水蒸气。这种转化的过程学生并不陌生，因为沸腾就是一个非常直观的转化过程，人人都知道，水烧开了就变成了水蒸气，但是这仅仅是一个方面，而且水蒸气又并非是我们看到的样子，这些内容都是本课在知识上的重点和难点。教师首先要帮助学生通过观察、实验等方法掌握蒸发、沸腾、水蒸气的特征等基本概念。然而，本课的真正重点是让学生通过设计和完成一组对比实验来探究水蒸发快慢的原因。这是对学生学习能力上的要求和培养，以往学生的活动更多的是按图索骥，依葫芦画瓢，而这个活动却是要学生自己动手设计，对学生实验能力要求很高。首先学生要明确实验的目的，研究手帕干的快慢目的是为了研究蒸发的快慢，然后要学生提出方案，就是准备怎么做，用什么工具和材料，最后还要记录实验的现象，写出自己的发现和结论。这个过程几乎就是一个完整的科学探究过程。此外因为是对比实验，所以就要学会控制实验的可变
因素，教师要有意识的在这方面加以引导和提示。本课的最终目的不是仅仅为了得出蒸发快慢的三种原因，而是培养学生进行独立探究和动手实验的能力，因此要鼓励学生积极思维。在活动中还要求学生填写一份类似于实验报告的记录单，这也是学生第一次接触，活动中教师用给予必要的指导。
本课教学目标
1．通过实验初步了解水的蒸发与沸腾现象。
2．通过自主设计并完成一组对比实验，初步了解蒸发的快慢与哪些因素有关。 3．初步培养学生学会用实验报告记录实验过程的能力。
教学建议
水能变成水蒸气这个知识根据已有的生活经验学生是很容易理解的，但是水在常温下也能变成水蒸气，这个知识有的学生就比较模糊了，尽管学生知道冬天湿衣服也会凉干。因此教学时首先要把蒸发的概念讲清楚。可以通过一些简单的实验让学生直观的进行观察，例如将水写在黑板上，不一会水就消失了。这个简单的实验其实内含了两个重要的概念，其一，让学生发现水变成水蒸气不一定需要加热，在常温下也可以。其二，可以引导学生思考在水变成水蒸气的过程中你看到水蒸气了吗，由此引出水蒸气的特征是无色无味的，与我们看到的白汽是不同的。水蒸气的性质也是本课的一个难点，在教学中既不要把白汽与水蒸气混为一谈，也不要一味强调两者的区别。
第二个环节是加热试管中的水，观察水位的变化，这个内容学生就更容易理解。需要告诉学生的是沸腾也是蒸发的一种形式。教材中没有出现沸腾和沸点的知识，教师要适当加以补充。教师在教学中也可以将这部分内容先上，从易到难。先做沸腾的实验，再讲常温下的蒸发。
第三部分研究蒸发快慢与什么有关是本课的重点。做任何一个实验前都应该让学生明确实验得目的，这一点非常重要。教师在指导学生设计和操作对比实验前要把要求介绍清楚。要让学生明确“干得快”说明什么，“干得慢”又说明什么。每组学生只要做一个方面就可以了。对于有困难的学生可以让他们按照教材中的提示选择一种实验。
填写实验记录单是本活动最重要的一个内容，其意义远远超出实验本身，因此教师要花一定的时间进行指导，尤其是对比实验的要求，必须让学生知道哪些条件应该一样，这样实验的结论才具有科学性。
第3课 抓住“水蒸汽”（对应教材P71 ~ P72 ）
本课说明
本课既要让学生了解有关凝结的知识，又是对整个单元的总结。课文的第一部分启发学生思考日常生活中水蒸气凝结的各种现象，如浴室的瓷砖和镜子上容易积水珠，茶杯盖子上的水等。在教材中没有出现水凝结的实验，在教学时教师可以补充一个水蒸气遇冷凝结成水
的演示实验，给学生更为直观的感受。第二部分是测量水的凝点的实验，让学生进一步体会到水蒸气是在遇冷的情况下才会变成液态的水。由于水蒸气的凝点与测量时的气温以及空气湿度有关，因此教师最好课前先做一次，做到心中有数。最后的水的三态关系图是为了帮助学生梳理本单元知识，教学时可以请学生自己加以整理，把这张图补充完整。通过小结让学生进一步了解冰、水、水蒸气三者间的关系和变化条件。虽然在教材中没有出现凝华和升华的概念，但是在水的三态关系图中是不能避免的，如果在教学中出现这些问题，也应该予以适当介绍，但不要出现专用名词，只要告诉学生冰能直接转化成水蒸气，水蒸气也能直接转化成冰。
本课教学目标
1． 通过实验初步了解水蒸气遇冷会凝结成水，并学会测量水的凝点。 2． 能用凝结的知识解释生活中的一些常见现象。
3．通过对知识的梳理进一步了解水的三态特征以及相互间变化的条件。
教学建议
尽管教材中没有关于水蒸气凝结的实验内容，教师在教学时可以补充这个实验，让学生有一个较为直观的体会。在介绍空气中的水蒸气遇冷凝结成水的条件时，要告诉学生除了温度这个条件，还与空气中水蒸气的含量既湿度有关，所以在潮湿的天气里，墙壁上经常会有水珠出现，而不一定是天气冷的时候。
测量水的凝结点目的是为了使学生更深刻的体会水的三态变化的条件。因为凝点的温度还与其它因数有关，所以在教学时不要强调具体数字，而应该重视整个实验的过程，学生是否能按照要求完成实验并做好相应的记录，这是对学生能力培养的重要方面。
要提醒学生在测量水温时要相互配合，因为当金属罐里加入冰块后，水温在一段时间里是在不断下降的，而罐壁上出现小水珠是在水温变化过程中的某一点，所以实验时两个同学要配合好。
为了便于教学，建议教师课前制作一个完整的水的三态关系图，最好是逐步出示，学生说到什么出示什么，这样可以更好的帮助学生输理相关知识。
在梳理知识的过程中学生可能会提出冰和水蒸气之间的转变，这就是升华与凝华的知识，在教材中没有提及，教师可以适当进行介绍，也可以引导学生自己去查阅有关资料后再进行讨论。
单元评价建议
本单元的评价可以在第三课时的活动三中同时进行，让学生把书上的插图加上变化的条件补充完整。然后再进行学生互评和集体交流。如果学生在作图中没有将冰和水蒸气之间联系起来，或写不出变化的条件，教师也应给予鼓励。
课程资源
1、露点 露点是指空气中的水蒸气凝结并形成小水滴时的温度。
向金属罐中倒入水并加上冰，慢慢地搅拌。把温度计放入罐中观察罐的外壁何时生出水气。在水气生成的那一刻，温度计上所标出的温度就是露点。这一温度可以是不同的，主要取决于空气中湿度的大小。
如果你不断地搅拌并加入一点盐再加入一点冰，罐的外壁的水气就会冻结，形成了霜。这是因为盐降低了冰点。
2、升华与凝华 固态物质直接变换成气体，这种现象叫升华。升华的过程中物质不是先变
成液体状态再转变成气体，而是直接变化的。由气体直接变换成固体物质，这种现象叫凝华，同样凝华过程中也不会出现液体状态。
3、水蒸发快慢的条件与原因
水蒸发时，水的温度越高、暴露面越大、水面附近的蒸汽密度越小则蒸发得越快。温度高，水分子得运动速度就快，就有更多得分子可以克服它周围分子的引力跑到空气中去。暴露面积大就意味着水与空气的接触面积大，从液面飞出的水分子就越多，蒸发就越快。从水面逸出的分子有时碰到空气分子或其他水分子会被撞回来重新进入液体。因此水面附近的蒸汽密度越小，也就是空气中的水分子越少，从水面逸出的水分子的碰撞的机会就越少，再被撞回到液体的机会就减少，蒸发就快。如果水面上有空气流动，就是有风，那么水面上的水分子就被不断赶跑，那么蒸发自然就更快了。
教学札记