《温度与物态变化》《内能与热机》实验,探究专题2013、10
1、在学习物体的热胀冷缩时
（1）晓丽收集到如下的信息：
自行车车胎气打得太足，在阳光下容易爆裂 铁轨之间要留缝隙，否则天热易变形 加热装满冷水的水壶，水会从壶中溢出 乒乓球瘪进去一块，把它浸入开水里烫一下会重新鼓起来 从这些信息，你可以得到如下结论：
许多物体，在 时，体积会增大，这种现象叫做物体的热膨胀，它可以发生在下列何种状态的物质中 （ ）
A．固体、液体 B．液体、气体 C．固体、气体 D．固体、液体、气体 （2）概念建构探究：
不同物质的热膨胀程度不同，这可以用体膨系数β来表示。单位体积的某种物质，温度升高1℃时体积的变化叫做这种物质的体膨系数。下面是在压强不变时，某些固体、液体在接近室温时的体膨系数： 物质 铝 钢 铜 β/℃ 7.2×10 3.6×10 4.2×10 -5-5-5-1熔点/℃ 660 1300-1400 1083
物质 乙醇 甘油 水银 β/℃ 75 ×10 49×10 18×10 -5-5-5-1问题一：由上述表格看出，金属的熔点越 ，体膨系数就越 。 问题二：一般来讲，液体的体膨系数远比固体的体膨系数 。
问题三：请写出体膨系数β的数学表达式，并说明其中各个字母分别表示什么量： ①表达式： ； ②各个字母所表示的量： 。
2、 俗语说“响水不开，开水不响”。开水真的不响吗?小明想对此进行研究，得到了爸爸的支持，小明用圆底铁锅在燃气灶上烧水进行实验。他用温度计、数字声级计(测量声音强弱的仪器)、秒表分别测量锅内水的温度、锅旁声音的强弱以及加热时间。测量结果如下表： 时间/min 水温t/℃ 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 21 40 60 70 80 85 90 95 ? ? 声强37.5 级/dB 38.0 40.5 43.4 46.8 52.9 54.4 55.2 52.8 52.8 52.8 现象 水面有有小气少量气上升气大量气无气泡 无气泡 气泡形泡产生 泡上升 泡增多 泡上升 成 更多小气泡形沸腾 成，水变浑浊 沸腾 沸腾
(1)其中第10—13min水持续沸腾，这段时间温度计的示数如图18所示，可知水的沸点为___________℃，此时外界气压_________1标准大气压。(填“等于”、“高于”或“低于”)
(2)由实验数据分析可以得出水沸腾的规律是：___________________________。
(3)分析以上信息，可知温度为_________℃时，响度最大。你认为以下关于“响水不开，开水不响”的理解正确的是_________ (填“甲”或“乙”)。
甲：声音大的时候，水并不开，等声音不响了，水就开了；
乙：开水并非不响，只是相对于最响的时候，声音略小一些而已。
3、晶体在熔化过程中要不断地吸收热量，小华由此提出问题：晶体熔化过程中吸收热量的与哪些因素有关？他的猜想是：
猜想一：晶体熔化过程中吸收热量的多少可能与晶体的种类有关。 猜想二：晶体熔化过程中吸收热量的多少可能与晶体的质量有关。
为了验证猜想一，他选择了a、b两种不同的晶体进行实验，其探究过程如下：
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（1）取一定质量的晶体a，用如图19甲所示的装置加热，得到了熔化时温度随时间变化的图象如图19乙所示，甲图中温度计的示数是 ℃,此时该晶体处于 （选填“固态”、“液态”或“固液共存”）。乙图中晶体a 的熔化过程大约持续的时间ta= min。
（2）为了探究猜想一，应控制b和a的 相同，用同样的实验装置加热，记下熔化过程所用的时间tb。
（3）比较ta和tb，若ta和tb不相等，则说明猜想一是 （选填“正确”或“错误”）的。 （4）实验过程中，小华发现，无论加热时间多久，温度计的示数都不会超过100℃，主要的原因是： 。
4、炎热的夏季，家中的蜡烛、柏油路上的沥青会变软。而冰块熔化时，没有逐渐变软的过程。由此推测，不同物质熔化时，温度的变化规律可能不同，我们选用碎冰和碎蜡研究物质的熔化过程。为让碎冰和碎蜡均匀和缓慢地熔化，我们把碎冰放到盛有温水烧杯中，把碎蜡放到盛有热水的烧杯中分别进行实验并记录数据，实验装置如图16所示。
（1）图17是 （填“冰”或“蜡”）的温度随时间变化的图像。图18所示温度计显示的是蜡某时刻的温度，它的示数是 ℃。
（2）在冰和蜡熔化过程中，如果将试管从烧杯拿出来，冰和蜡停止熔化。将试管放回烧杯后，冰和蜡又继续熔化。说明固体熔化时需要 。
（3）如果让你自己实验探究冰和蜡熔化时温度的变化规律，你在实验中会想到注意哪些问题呢？请你至少写出一条注意事
项。 。
5、黑龙江是一个农业大省.某科技活动小组对省农场进行调研时发现：西瓜在不同季节上市价格差别很大，他们通过查阅资料和实地考察知道：我省早春土壤的平均温度较低，不适宜西瓜的生长，瓜农们采用覆盖透明塑
料薄膜的方法来提高土壤的温度.请你设计实验方案来验证这种做法的有效性. （1）你选用的器材，除了足够的泥土外，还需 ____________ . （2）简述实验步骤：___________________________
（3）请你用物理知识说明透明塑料薄膜能提高土壤温度的道理（两点即可）.① ② ______ ________ .
6、如图甲、乙所示是小明探究“冰的熔化”和“水的沸腾”实验装置，如图丙所示是她根据实验数据绘出的冰熔化时的温度﹣时间关系图象．
（1）在探究“冰的熔化”实验（甲图）中，将装有冰的试管放入盛有水的烧杯中加热，试管在水中的深度要适当．其“适当”的含义是 ．
（2）比较两个实验装置，图乙所示的烧杯中水的质量较少，这样设计的好处是 ．水沸腾时的温度如图乙所示，则水的沸点是 ℃． （3）实验中，“冰在熔化时”和“水在沸腾时”这两个过程的相同的特点是 和 ．
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7、由于怕饭菜太烫，来不及冷却而影响小明的早餐，妈妈总是很早 就起床了。为了让妈妈多睡一会儿，小明就想找到一种让物体快速冷却的方法。为此小明进行了如下的探究：
小明注意到妈妈是把饭菜放在空气中冷却的，而厨房中适合用来冷却的另一种物质就是水。水和空气哪个的导热性能好呢？为此小明用两个相同的牛奶瓶，都装入热牛奶，一个放在温度与室温相同的水中，另一个就放在空气中，为了尽量减少其他因素的影响，他把两个瓶都用木块垫起来，放在同一个桌面上．如图所示．实验时他每隔一定的时间记录一次甲、乙两温度计的示数，得到的数据如下表：
时间/min 甲的示数/℃ 乙的示数/℃ 0 70 70 2 60 66 4 53 61 6 47 58 8 42 55 10 39 52 12 37 50 14 35 48 16 34 46 18 33 44 (1)对甲、乙两个瓶中的牛奶，除了温度相同外小明要控制它们哪些量相同？ ； (2)小明通过实验，得到的正确结论是什么？ ；
(3)进一步分析表中甲的示数，小明又发现，在冷却过程中，牛奶冷却的快慢前后并不一致，是越来越_______的。小明想用“冷却速度”(用字母V代表)来定量表示冷却的快慢程度，请你给物理量下个定义：_____________________________叫做冷却速率。
(4)小明又仔细分析了冷却速度变小的原因，认识到这是因为牛奶冷却的快慢还会受到____________________的影响。
(5)根据(4)中的分析，小明终于找到了一个用水使物 体快速冷却的办法，并且举一反三，明白了工业生产中使用流水喷淋法冷却高温物体的好处：
①
____________________________________；②
_____________________________ 。
8、某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见下表）。 （1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定 的位置，再调整固定 的位置（选填“A”或“B”）。
（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的 、 。
（3）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热传值较大的是 。
（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并记录的数据、利用公式Q吸＝cm（t-t0）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？ ，为什么？ 。 9、近期某地电价0．6元／度，液化石油气每罐(内装液化石油气15 ㎏)100元，木炭5元/㎏。液化石油气的热值为4.2×l07J／㎏，木炭的热值为3.4×107 J／㎏。使用上述三种能源，理论上_____________最便
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宜.实际上各种能源使用的效率差别较大。这三种能源在家庭日常生活中哪种更经济呢?小明制定了探究计划。除上述三种能源外，所需物品如下：烧水锅(容积20 L)、电炉(220 V，1500 W)、液化石油气炉、炭炉、温度计、停表、天平、电子秤。
小明首先选择电能探究，他的探究设计如下。
(1)把盛满水的烧水锅放在电炉上，用停表测量加热时间t，用公式________ 算出消耗的电能，再算出所需的电费M.
(2)用温度计测量加热时间内水的温度变化Δt,计算的值。表示
____________________________________________________________. 请你在液化石油气和木炭中选择一种，帮助小明完成探究设计。 (3)把盛满水的烧水锅放在________________。 (4)用温度计测量____________水的温度变化Δt。计算
的值。
(5)比较两种能源的的值。
10、用图的实验装置探究烧杯内的某种物质熔化时温度的变化规律（烧杯内物质在相同时间内吸收的热量相同） （1）某时刻温度计示数如图,,此刻杯内物质温度是_______。
（2）根据实验数据描出加热过程中杯内物质的温度随时间变化图象如图6，该物质的熔点是_______。 （3）t2时刻，该物质处于_______态（选填“固”、“液”或“固、液混合”）。 （4）t2与t3相比，______时刻杯内物体内能较大。
（5）已知0～t1与t5～t6的时间相等，从图可知两段时间内温度升高不同，由此可以判断：这种物质固态时的比热容 液态时的比热容（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
11、由于怕饭菜太烫，来不及冷却而影响小明的早餐，妈妈总是很早就起床了。为了让妈妈多睡一会儿，小明就想找到一种让物体快速冷却的方法。为此小明进行了如下的探究：小明注意到妈妈是把饭菜放在空气中冷却的，而厨房中适合用来冷却的另一种物质就是水。水和空气哪个的导热性能好呢？为此小明用两个相同的牛奶瓶，都装入热牛奶，一个放在温度与室温相同的水中，另一个就放在空气中，为了尽量减少其他因素的影响，他把两个瓶都用木块垫起来，放在同一个桌面上，如图10-5所示。实验时他每隔一定的时间记录一次甲、乙两温度计的示数，得到的数据如下表：
时间/min 0 2 60 66 4 53 61 6 47 58 8 42 55 10 39 52 12 37 50 14 35 48 16 34 46 18 33 44 甲的示数/℃ 70 乙的示数/℃ 70
（1）对甲、乙两个瓶中的牛奶，小明要控制它们哪些量相同？ ； （2）小明通过实验，得到的正确结论是什么？ ；
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（3）进一步分析表中甲的示数，小明又发现，在冷却过程中，牛奶冷却的快慢前后并不一致，是越来越 的。小明想用“冷却速度”（用字母V代表）来定量表示冷却的快慢程度，请你给物理量下个定义：_____________________________叫做冷却速率。
（4）小明又仔细分析了冷却速度变小的原因，认识到这是因为牛奶冷却的快慢还会受到________的影响。
（5）根据（4）中的分析，小明终于找到了一个用水使物体快速冷却的办法，并且举一反三，明白了工业生产中使用流水喷淋法冷却高温物体的好处：① ；② 。
12、实验探究和推理都是科学研究的基本方法比如科学猜想，往往是以一定的事实和已有知识为依据，通过推理而提出来的
（1）用放大镜观察素描炭笔的笔迹，观察到微小的颗粒；麦粒碾成面粉，面粉揉成面团??大量类似事实，为我们想象物质的结构模型提供了依据，终于认识到：是由大量分子构成的．向冷、热不同的清水中各滴一滴墨水．观察到墨水扩散的快慢不一样??大量类似现象使我们推想到：分子无规则运动的快慢与_______有关 （2）物理学把“物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能”，请你根据这个意思，结合所学知识，就“影响物体内能大小的因素”提出合理猜想、给出推理性结论、说明推理依据（参照示例）： 示例：①物体内能的大小可能与物体的温度有关。推理性结论；一个物体的温度越高，内能越大。推理依据：温度越高，分子运动越快，分子动能越大
②物体内能的大小还可能与物体的______________有关．推理性结论：_______;推理依据：_______.
（3）由于推理性结论具有一定的事实和理论依据，所以在科学研究中，有时就运用它来初步解释相关问题——同学们也来尝试一下：
在图中，（a）杯中水量较少、（b）（c）（d）的水量相同．根据问题（2）中所得的推理性结论，比较各杯中水的内能的大小：
①______________杯中水的内能最大，因为______________. ②______________两杯中水的内能不好比较，因为_______. 13、某实验小组利用如图27所示的实验装置粗略测量蜡烛的热值q，图中A为穿有小木棍的容器（内装有水），B为下部开了许多通气孔的罩子。
（1）观察实验装置可知，实验小组同学是通过测
量 间接测量蜡烛燃烧放出的热量；
（2）要完成本实验，除了图中的实验器材，还必需的测量工具是 和 ；
（3）某次实验测得的数据如下表，则粗略测得这支蜡烛的热值q = J/kg。
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《温度与物态变化》《内能与热机》实验,探究专题2013、10
