八年级物理熔化和凝固的条件.docVIP

学科：物理 教学内容：探究熔化和凝固的条件探究目标1.知识与技能 知道物质的固态和液态之间是可以相互转化的；知道晶体、非晶体熔化与凝固规律.2.过程与方法 知道区分晶体、非晶体的一般方法；了解图像是表示物理过程的一种方法.3.情感、态度与价值观 能乐于探索自然现象；善于观察、实验与交流.探究指导物理宫殿1.熔化（melting）与凝固（solidification）物质由固态变为液态的过程，称为熔化；物质由液态变为固态的过程，称为凝固.说明 熔化与溶化不同，前者表示物质从固态到液态，后者表示物质溶化在溶剂中的过程.2.物质的熔化、凝固规律固体物质分类晶体非晶体吸热与放热熔化吸热凝固放热熔化吸热凝固放热温度变化规律熔化、凝固的过程温度不变熔化、凝固时温度也在变化熔化图像凝固图像3.常见的晶体有金属、海波、冰、固态酒精、固态氧、固态氢、固态氮等，常见的非晶体有蜂蜡、沥青、松香、玻璃等【例1】 (2004江西南昌市)如图1.3-1所示是海波的熔化图像，根据该图像能够获得的合理信息有：图1.3-1信息一：海波的初温为25；信息二：；信息三：.思路与技巧 此题考查熔化图像的知识.分析图像可知，海波的熔化有一定的熔化温度（有一段平行于时间轴的线段），所以海波是晶体，其熔化时的温度即熔点是48.答案 海波是晶体 海波的熔点是48.说明 （1）图像法是处理实验数据的一种方法；（2）画图像应知道横坐标、纵坐标表示什么物理量；（3）图像中每一点代表的物理意义.【例2】 冬天穿棉衣可以有效阻止人体热量向外散发，使人感到暖和，而棉衣自身并不发热.据说法国准备生产一种夹克，其衣料纤维中添加了一种微胶囊，这种胶囊所含物质在常温下呈液态，温度降低时会结晶，人们穿上它，气温较高时感到凉爽，气温降低时感到温暖.这种服装能够调节温度的原因是什么？思路与技巧 在环境温度变化时，胶囊内的材料经历了熔化吸热和凝固放热两个过程，从而使人体的温度没有发生较大变化.答案 衣服内胶囊中的物质，在温度升高时熔化吸热，使人的温度不致升得太高；在温度降低时凝固放热，使人的温度不致降得太多，从而起到调节人体温度的作用.【例 3】 固体熔化为什么要吸热？思路与技巧 在固体中，分子间的联系非常紧密，整块固体的分子就像一个整体，每个分子只能在自己的固有位置附近振动，如图1.3-2.加热时，晶体吸收热量，使分子振动得越来越快.当能量足够大时，有些分子运动剧烈，以致脱离开它的固有位置，而在整体中运动.这时，熔化就开始了.答案 固体分子吸热后，分子运动加快，以致脱离开它的固有位置，运动到其他分子间，从而使固体熔化成液体.图1.3-24.熔点（melting point）与凝固点晶体物质熔化不变的温度叫熔点.晶体溶液凝固不变的温度叫凝固点.说明 （1）同种晶体其熔点与凝固点相同；（2）熔点是区分晶体与非晶体的重要参数；（3）晶体的熔点跟晶体的纯度、加在晶体上的压强有关；（4）晶体能否熔化决定两个要素：一是吸热；二是温度应上升到熔点.【例 4】 如图 1.3-3所示，烧杯与试管中均放有冰块，用酒精灯加热烧杯底部，在烧杯内冰块逐渐熔化成水的过程中（ ）图1.3-3A.试管内冰块不会熔化B.试管内冰块会熔化一部分C.烧杯内水温保持0D.烧杯内水温高于0思路与技巧 冰块熔化要同时满足两个条件：吸热且温度达到0，这两个条件缺一不可.当烧杯底被加热后，其温度高于冰块温度，杯底部冰块将吸热并开始熔化，烧杯中出现冰水混合状态，但其温度仍保持0.因试管中冰块温度也为0，它们之间不存在温度差，无热传递发生.所以试管中冰块不会熔化.答案 A、C.说明 晶体只在熔点熔化，且在熔化时是由固态变成液态，但温度不变.只有当相接触的两个物体存在温度差时，才会有由高温物体向低温物体的热传递，温度相同的两个物体间，是不会出现相互吸热、放热现象的.【例5】 根据下表中所列出的几种物质的熔点，判断下列说法是否正确.物质名称固态水银金铜钢钨固态氢固态氦熔点()-391064108313003410-259-272（1）电灯泡的灯丝用钨制成，不会熔化；（2）纯金掉在钢水中不会熔化；（3）水银温度计在-40时已无法使用；（4）在-265时氢气是固态.思路与技巧 当物体温度达到熔点，并能继续吸热，就能熔化.如金的熔点是1064，常温下金处于固态，温度升至1064，且继续吸热就熔化了.物体温度高于熔点处于液态，低于熔点处于固态，等于熔点时可能处于固态、液态或固液共存.答案 （1）正确.白炽灯丝正常发光时的温度约为2000左右，而钨的熔点是3410，故灯丝工作时不会熔化（2）错误.钢的熔点是1300，钢水的温度高于1300，而固态金的最高温度（即熔点）为1064，故纯金掉入钢水中会熔化（3）正确.水银的凝固点是-39，在-40时水银呈固态，而水银温度计是利用液体热胀冷缩的性质工作的，故在-40时水银温度计不能工作（4）正确.固态氢的熔点是-259，-265低于熔点，这时氢呈固态.说明 进行材料选择时，熔点、凝固点是重要的参考要素之一.【例6】 为了研究熔化、凝固现象，小明给某种物质加热，然后再让该物质在空气中冷却，每1分钟记录一次温度.下表列出了他的记录数据：时间(min)012345678910温度（）7476787980808080818284时间(min)1314151617181920212223温度（）8683818080808079787674由上表数据得出的初步结论是（写两种即可）：（1）；（2）.思路与技巧 由实验记录数据可以看出，该物质的温度变化先后经历了升温、温度不变、升温、降温、温度不变、降温六个阶段，根据题中条件在013min是熔化现象，1323min是凝固现象，在熔化过程中体现出吸热、温度不变的特征；在凝固过程中体现出放热、温度不变的特征.答案 （1）该物质是晶体 （2）熔点是80 （3）该物质的熔点和凝固点相同 （4）熔化时吸热温度不变 （5）凝固时放热温度不变.5.科学探究的几个要素第一：提出问题.其实就是探究什么；第二：猜想与假设.实质是根据生活经验对提出的问题进行猜想；第三：制定计划与设计实验.实质就是怎样探究；第四：进行实验与收集数据.实质就是实验过程；第五：分析与论证.就是对现象、数据归纳总结；第六：结论与评估.就是得出结论以及对该探究进行反思.第七：交流与合作.实质是对探究做出简单的报告.探究体验问题情景 小玉漫步在雪后的海边，发现道路上的水都结了冰，但海水却没有结冰.她想到水的凝固点是否与水中含盐量的多少有关呢？猜一猜 含盐越多凝固点越（高/低）；做一做 设计实验：主要器材和装置：箱门透明的冰箱，三只烧杯，足量水，一些盐，三支温度计.实验步聚：在杯中装相同质量的水，分别加质量的盐； 将烧杯置于； 观察温度计，记录的温度.下表是某组同学记录的数据.含盐量5%10%15%凝固点/-1-3-6议一议 通过分析上述数据，你可初步得出的结论是：.探究点拨 想一想，自己的探究过程和探究结果是否合理，猜想与所得的结果间是否有差异.注意发现新问题，吸取教训改进探究方案.聊天室话题：人在冰面上为什么容易滑动？胖胖：老师，运动员为什么在冰面上比在地面上运动更轻松流畅？老师：同学们在生活中有这样的体会，人在刚拖的地板砖上容易滑倒，是因为地板有水；运动员在冰面上能轻松滑动也是因冰面上有水.胖胖：温度低于0时，冰面上的水是怎样产生的呢？老师：你看滑冰运动员脚下穿的是带冰刀的鞋（如图1.3-4）冰刀作用在冰面上，产生很大压强，使冰的熔点降低很多，冰刀接触的冰熔化成水，水有利于冰鞋的滑动.雪地上滚雪球越滚越大也是这个道理.当挤压雪时，因压强增大冰的熔点降低，部分雪熔化；当松开后熔化成的水迅速凝固，这样循环下去所以雪球越滚越大.胖胖：这个议论使我明白熔点跟压强有关，增大压强可降低熔点.同时我也知道了钢丝穿过冰块而不留痕迹的原因（如图 1.3-5）. 图1.3-4 冰刀鞋图1.3-5 无缝的冰砖快乐套餐1.用钢浇铸铜像的过程，发生的物态变化是（ ）A.一个凝固过程B.一个熔化过程C.先熔化后凝固D.先凝固后熔化2.在图 1.3-6四个图像中，表示海波熔化的图像是（ ）图1.3-63.水的“自白”：我是水，我现在的体温如图1.3-7所示，并且我还在放热.请你告诉我，我现在的体温是，我正在（填“熔化”或“凝固”）.图1.3-74.在日常生活中熔化吸热、凝固放热给我们带来不利影响的事例有、.5.上物理课复习时，老师写下一副热学对联，上联是“杯中冰水，水结冰冰温未降”；下联是“盘内水冰，冰化水水温不升”.对联中包含的物态变化是和，反映的一个共性是.6.甲、乙两个试管中装有白色粉末状的物质，要判断哪个试管中装的是晶体，哪个试管中装的是非晶体，张海采用如图1.3-8装置，对两试管分别加热，并绘制出图像.（1）图1.3-9中，是晶体，是非晶体（填“甲”或“乙”）；图1.3-8 图1.3-9（2）实验中将试管放人水中加热，它的好处是，为达到这个目的还应采取的措施有：.7.冬季，菜农贮菜时，常在菜窖里放几桶水如图 1.3-10甲，这利用了.高烧的病人常用冰袋降温（如图1.3-10乙），这利用了.图1.3-108.根据最新的天气预报，晚上气温将继续下降，这可急坏了橘子场主，因为严寒的天气可能毁掉一年的收获.怎么办？农场主只好吩咐他的工人给橘子树喷水，随着气温降低，水结成了冰（如图1.3-11），橘子保住了.请你说说农场主这样做的物理原理.图1.3-119.当我们买来冻鱼、冻鸡、冻肉等食品时，为了化开冰把它放在凉水中浸泡.泡到相当长时间，就会发现冻鱼外面结了一层冰.当这层冰的厚度不再增加时，揭掉鱼身的冰层可见到鱼已化冻，有人把这种现象说成是“冷水拔冰”.请你解释为什么要用冷水而不用热水？10.在一标准大气压下冰水混合物的温度一定为0吗？请设计实验用温度计测一测，并说明理由.11.随看生活水平的提高，热疗已走进我们的生活，如家里的“热敷”（如图1.3-12）.市面上的“足疗”、体育场上的“蜡浴”.其中“蜡浴”就是将熔化的蜡用刷子刷在肿胀部位，一段时间后，肿胀消失，疼痛减轻.请问“蜡浴”运用了什么物理原理？图1.3-1212.为了从酒精和水的混合溶液中分离水和酒精，张明同学依据已学过的知识，提出了一种方案.依据水和酒精凝固点不同可将水和酒精分开.为此，他利用家中电冰箱的冷冻室做了如下实验：他将配有不同比例的水和酒精的混合物放入冷冻室中，并用温度计监测混合液的温度，定时观察，他所测的数据和观察到的现象如下表：酒精（mL）水(mL)酒精/混合液（V/V）观察现象12.512.51/2-8未发现凝固12.5501/4-8未发现凝固12.5751/6-8混合液开始凝固，酒精并未从水中分离12.53701/30-6混合液开始凝固，酒精并未从水中分离出来12.57501/60-4混合液开始凝固，酒精并未从中分离出来说明：所用冰箱的冷冻室的最低温度为-8.（1）请你仔细看一看表中的数据和记录的现象，张明同学是否能将水和酒精从混合液中分开？（2）在水中添加酒精对水的凝固点有何影响？（3）这个结论在实际中有何应用？13.（海口实验区中考题）关于“纯水和盐水哪一个结冰更快”这一问题，小红作出了如下猜想：纯水可能比盐水结冰更快.利用家中冰箱和其他器材，请你设计实验对小红的猜想加以验证.14.在做研究某物质熔化时的规律的实验时得出如下数据： 加热时间（分）0246810121416182022温度（）646872768080808084889296则由上表可知：（1）此物质一定属于体（填“非晶体”或“晶体”）；（2）此物质的熔点是，开始加热8分钟时，物质处于态；（3）在图1.3-13中用笔线画出温度随时间变化的图线：图 1.3-1315.阅读材料冰冻豆腐寒冷的冬天，吃上一碗热乎乎的“冻豆腐”，那真算得上是一种别具风味的美菜.豆腐本来是光滑细嫩的，冰冻之后，它的模样为什么会变得像泡沫塑料呢？豆腐的内部有无数的小孔，这些小孔大小不一，有的互相连通，有的闭合成一个个小的容器，这些小孔里面充满了水分，我们知道，水有一种奇异的性质：在4时，它的密度最大，体积最小；到0时，结成冰，这时体积不是缩小而是胀大了，比常温水的体积要大10左右.当豆腐的温度降到0以下时，里面的水分结成冰，原来的小孔便被冰撑大了，整块豆腐就被挤压成网络形状.等到冰融化成水从豆腐里跑掉以后，就留下数不清的孔洞，使豆腐变得像泡沫塑料一样，冻豆腐经过烹饪，这些孔洞里都灌进了汤汁，吃起来不但富有弹性，而且味道也格外鲜美可。近年来，工业生产上出现了一种巧妙的新工艺“冰冻成型”，也是冰冻膨胀原理的应用，办法是：根据零件的形状用强度很大的金属，做一个凹形的阴模和一个凸形的阳模，把要加工的金属板放在这两个模的中间，在阳模和密闭的外壳之间，灌满4左右的水，然后把这个装置冷却到0以下.这时，由于水结冰，体积变大，所产生的巨大力量把阳模压向阴模，便会把金属板压成一定形状的部件.由于水在4时，密度最大，体积最小，水温低于4时体积反而增大，所以，在4时水就不再上下对流了，因此，到了冬季，寒冷地区的江河湖泊，表面上虽然结了厚厚的冰层，但下面的水的温度却保持在4左右，这就给水生物创造了生存的环境.冰冻也会给人们带来危险，它能使水缸冻破，自来水管冻裂.因此在冬季来临的时候，要及时做好保暖防冻工作.回答下列问