資源簡介

（3）探究固體熔化時溫度的變化規(guī)律
人教版物理八年級上冊回歸課本實驗
課本實驗再現(xiàn)
一、提出問題
不同的物質(zhì)在由固態(tài)變成液態(tài)的過程中，溫度的變化規(guī)律相同嗎？
二、猜想與假設(shè)
（1）不同的物質(zhì)在由固態(tài)變成液態(tài)的過程中，溫度的變化規(guī)律相同；
（2）不同的物質(zhì)在由固態(tài)變成液態(tài)的過程中，溫度的變化規(guī)律不同
三、設(shè)計實驗
1.研究海波（硫代硫酸鈉）和石蠟的熔化過程。分別取適量的海波和石蠟（研碎），對它們進(jìn)行加熱，測出加熱過程中的溫度，觀察熔化的情況，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)繪制圖像，比較二者熔化時溫度的變化規(guī)律。
2.實驗器材：鐵架臺、酒精燈、溫度計、石棉網(wǎng)、燒杯、試管、鐘表、海波、石蠟、水等.實驗裝置如圖所示。
四、進(jìn)行實驗與收集證據(jù)
（1）在兩個分別盛有海波和石蠟的試管中各插入一支溫度計，再將試管放在盛水的燒杯中，使試管均勻受熱.
（2）用酒精燈外焰對燒杯緩慢加熱，觀察海波和石蠟的變化情況，以及溫度計示數(shù)的變化.
（3）待海波的溫度升至40℃、石蠟的溫度升至50℃，每隔1min記錄一次溫度計的示數(shù)，在海波和石蠟完全熔化后再記錄3～4次．?dāng)?shù)據(jù)記錄如表所示
表1 海波熔化時溫度、狀態(tài)隨時間變化情況的記錄表：
時間/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
海波的溫度/℃ 10 42 44 46 48 48 48 48 48 48 50 53 56
5狀態(tài) 固態(tài) 固液共存態(tài) 液態(tài)
表2 石蠟熔化時溫度、狀態(tài)隨時間變化情況的記錄表
時間/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
石蠟的溫度/℃ 52 55 58 61 62 63 64 65 66.5 69 72 74 76
狀態(tài) 固態(tài) 粘稠狀態(tài) 液態(tài)
五、分析與論證
（1）以方格紙上的縱軸表示溫度，橫軸表示時間，將表1、表2中的數(shù)據(jù)分別在兩方格紙上描點，然后再將所有的點用平滑的曲線連起來，得到海波和石蠟溫度隨時間變化的圖像，如圖所示.
（2）分析圖像．
海波的圖像上有兩個轉(zhuǎn)折點，第一個轉(zhuǎn)折點B（4,48）海波開始熔化，此時的溫度為48℃；第二個轉(zhuǎn)折點C（9,48）熔化結(jié)束，海波由固態(tài)完全變?yōu)橐簯B(tài).
根據(jù)海波熔化圖像的特征，可將整個過程分為三段：AB段、BC段和CD段.結(jié)合實驗數(shù)據(jù)可以看出：
①AB段-海波的狀態(tài)是固態(tài)，這段時間海波吸熱，溫度不斷升高；
②BC段-海波的狀態(tài)是固液共存態(tài)（既有已熔化的液態(tài)海波，也有還未熔化的固態(tài)海波），這段時間海波吸熱熔化，但溫度保持為48℃；
③CD段-海波完全變?yōu)橐簯B(tài)，這段時間海波吸熱，溫度不斷升高.但分析石蠟的圖像可知石蠟的情況與海波不同：隨著加熱時間的增加，石蠟由固態(tài)慢慢地變軟、變稠、變稀，逐漸熔化為液態(tài)，整個熔化過程石蠟不斷吸熱，溫度也逐漸升高
六、實驗結(jié)論
（1）物質(zhì)在熔化過程中都要吸收熱量．
（2）不同的物質(zhì)在熔化過程中溫度的變化規(guī)律不同．有的物質(zhì)（如海波）在熔化過程中雖然繼續(xù)吸熱，但溫度保持不變；有的物質(zhì)（如石蠟）在熔化過程中先變軟，后變稀，最后變?yōu)橐簯B(tài)，且隨著加熱時間的延續(xù)溫度逐漸升高。
拓展訓(xùn)練
1.“奮斗者”號載人潛水器的殼體使用了我國自主硏發(fā)的新型高強(qiáng)、高韌鈦合金。金屬鈦是一種晶體，其熔化時溫度隨時間變化的圖像為圖中的( )
A. B. C. D.
2.如圖甲所示是小聰同學(xué)“探究固體的熔化過程”的實驗裝置圖，圖乙是他描繪出的溫度隨時間變化的圖像，則下列說法正確的是( )
A.燒杯內(nèi)的水溫度升高，含有的熱量也隨之增多
B.兩點的溫度相同，具有的內(nèi)能也相同
C.該物質(zhì)液態(tài)的比熱容大于固態(tài)時的比熱容
D.隨著酒精燈中酒精量的減少，酒精的熱值也在減小
3.如圖是海波的熔化圖像.從圖像中獲得的信息正確的是( )
A.海波的熔點是48 ℃ B.海波在段不吸也不放熱
C.海渡在段是氣態(tài) D.海波熔化時間是12 min
4.如圖所示是“探究某物質(zhì)熔化和凝固規(guī)律”的實驗圖像，下列說法正確的是( )
A.在時，該物質(zhì)處于固液共存狀態(tài)
B.在段，該物質(zhì)不吸熱
C.該物質(zhì)的凝固點是45℃
D.該物質(zhì)凝固過程持續(xù)了5 min
5.某同學(xué)在探究“海波熔化時溫度與時間的關(guān)系”的實驗中，記了如下信息，完成下列問題。
加熱時間/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
溫度(℃) 40 44 46 47 48 48 48 48 48 50 54
狀態(tài) 固態(tài) 固液共存 液態(tài)
(1)記錄實驗數(shù)據(jù)見表格，請在方格紙上畫出溫度與時間的關(guān)系圖象；
(2)實驗中判斷固體熔化的根據(jù)是______；
A.看溫度計示數(shù)是否保持不變
B.觀察裝海波的試管里是否有液體出現(xiàn)
(3)根據(jù)圖象可得出的探究結(jié)論是：海波熔化時，______；
(4)根據(jù)圖象，還可得出海波熔化前溫度與時間的關(guān)系是：______；
(5)另一小組同學(xué)用質(zhì)量為的該晶體做實驗，繪制的晶體溫度隨時間變化的部分圖象如圖中的a，若用質(zhì)量為的該晶體做實驗，得到的圖象可能是圖中的______(選填“b”、“c”或“d”)。
6.在探究“冰熔化時溫度的變化規(guī)律”實驗中：
(1)實驗時所用溫度計是根據(jù)液體的______性質(zhì)制成的；
(2)為了使試管中的冰受熱均勻，且便于記錄各時刻的溫度值，小明應(yīng)選用______(選填“甲”或“乙”)裝置來進(jìn)行實驗；
(3)該實驗應(yīng)選用______(選填“大冰塊”或“碎冰塊”)來進(jìn)行實驗，效果更好些；
(4)如圖丙所示，是小明根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的加熱時溫度隨時間變化的圖象，分析圖象可知，冰是______(選填“晶體”或“非晶體”)，在第8min時，物質(zhì)處于______狀態(tài)；
(5)通過實驗可知，冰熔化過程中溫度______，但要繼續(xù)______熱；
(6)小明在總結(jié)實驗結(jié)論時推斷：如果一直加熱下去(燒杯中水不燒干)，試管中的水將會沸騰。你認(rèn)為他的推論______(選填“正確”或“不正確”)；原因是______。
答案以及解析
1.答案：B
解析：題目信息給出金屬鈦是晶體，物態(tài)變化為熔化，晶體熔化的特點是：達(dá)到熔點繼續(xù)吸熱，溫度不變。選項A，沒有固定熔點，錯誤；選項B符合前述分析，正確；選項C、D，溫度隨時間降低，錯誤。
2.答案：C
解析：A.熱量是過程量，不能說含有熱量，故A項錯誤；
B.圖中的段是熔化過程，不斷吸收熱量，溫度不變，但內(nèi)能增大，故物體在B點的內(nèi)能小于在C點的內(nèi)能，故B項錯誤；
C.由圖像知，整個吸熱過程中，相同質(zhì)量的晶體在固態(tài)時吸收相等的熱量時溫度上升的快， 在液態(tài)時吸收相等的熱量時溫度上升的慢，在相同條件下，物質(zhì)比熱容越大，溫度上升的越慢，則該物質(zhì)在液態(tài)時的比熱容大于固態(tài)時的比熱容，故C項正確；
D.因為物質(zhì)的熱值是酒精的特性，隨著酒精燈中酒精量的減少，酒精的種類和狀態(tài)沒變，所以熱值不變，故D項錯誤。
故選C。
3.答案：A
解析：A.由圖像知道，段是海波的熔化過程，由于此過程不斷吸熱，溫度保持48 ℃不變，說明海波的熔點為48 ℃，故A正確；
B.海波在段雖然溫度保持不變，但不斷吸收熱量，故B錯誤；
C.海波在段已完全熔化完，為液態(tài)，故C錯誤；
D.海波從第6 min開始熔化，到第12 min完全熔化完，海波熔化時間是：，故D錯誤.
4.答案：C
解析：由圖可知，有一段時間物質(zhì)吸收熱量溫度不變，所以該物質(zhì)是晶體，從第3 min開始熔化，到第6 min結(jié)束，故在時，熔化已經(jīng)完成，該物質(zhì)處于液態(tài)，故A錯誤;在段，該物質(zhì)不斷吸熱，但溫度不變，故B錯誤；該物質(zhì)的熔點和凝固點相同，都是45℃，故C正確：該物質(zhì)從第12 min開始凝固，到第15 min凝固結(jié)束，該物質(zhì)凝固過程持續(xù)了3 min,故D錯誤。
5.答案：(1)
(2)B
(3)吸收熱量，溫度保持不變
(4)隨著時間的增加，溫度逐漸升高且升高的越來越慢
(5)c
解析：(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù)，描點連線，得出圖象，如圖所示：
(2)物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)為熔化，實驗中判斷海波熔化的依據(jù)是出現(xiàn)液態(tài)海波，故B正確。
(3)根據(jù)圖象可得出的探究結(jié)論是：海波熔化時，隨著時間的增加，不斷吸熱，溫度保持不變。
(4)根據(jù)圖象，還可得出海波熔化前溫度與時間的關(guān)系是隨著時間的增加，溫度逐漸升高且升高的越來越慢。
(5)另一組同學(xué)實驗時晶體不變，即晶體的熔點不變，仍為48℃，質(zhì)量大的溫度達(dá)到熔點，吸熱較多，需要的時間長，由于，則質(zhì)量大的對應(yīng)的熔化圖象為c。
6.答案：(1)熱脹冷縮
(2)乙
(3)碎冰塊
(4)晶體；固液共存
(5)不變；吸
(6)不正確；試管中的水和燒杯中的水均可達(dá)到沸點，但試管中的水達(dá)到沸點后無法繼續(xù)吸熱，所以不會沸騰
解析：(1)實驗時所用溫度計是液體溫度計，其原理是液體的熱脹冷縮。
(2)為了使試管中的冰受熱均勻，所以采用水浴法加熱，不僅能使試管中的物質(zhì)受熱均勻，而且物質(zhì)的溫度上升速度較慢，便于及時記錄各個時刻的溫度，故選擇乙裝置。
(3)該實驗應(yīng)選用碎冰塊來進(jìn)行實驗，這樣受熱均勻，效果較好。
(4)冰在熔化過程中吸熱但是溫度保持不變，所以冰是晶體；第8min時冰處于熔化過程中，所以為固液共存態(tài)。
(5)由實驗可知，冰在熔化過程中，不斷吸熱，溫度保持不變。
(6)當(dāng)大燒杯中的水沸騰后，盡管不斷吸熱，但燒杯中的水溫度不再升高，保持水的沸點溫度不變；小試管中的水從大燒杯中吸熱，溫度達(dá)到水的沸點后，就和燒杯中的水的溫度一樣，就不能從燒杯中繼續(xù)吸熱，這時雖然達(dá)到了沸點，但不能吸收熱量，所以不會沸騰，故小明的推論是錯誤的。

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