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    巧用圖像認知物態(tài)變化規(guī)律

    2013-09-19 08:53:54張堅中
    中小學教學研究 2013年2期
    關鍵詞:凝固點熔點圖象

    張堅中

    (廣州市第113中學,廣東 廣州 510000)

    八年級的學生由于剛接觸物理圖像,由于“超前”的數(shù)學知識造成對圖像的各種含義還未能全面了解,特別是縱軸和橫軸的函數(shù)關系,因此一般從圖像縱軸和橫軸所反映的數(shù)值關系、圖像的形狀走向特點對物理規(guī)律進行探究,更有利于學生對知識的接受。在八年級物理《物態(tài)變化》一章中常見的圖像有:溫度-時間(T-t)圖像,它可以用來表達固體熔化、液體凝固與液體沸騰,如何通過這幾類圖像來認知物態(tài)變化規(guī)律,以下作分類圖解說明:

    一、熔化的溫度—時間圖像

    (一)晶體熔化圖像

    圖1為某晶體的熔化圖像,AB階段該物質吸收熱量,溫度逐漸上升,處于固態(tài);當溫度升到t0時,開始熔化,t0為該晶體的熔點,整個BC階段為熔化過程,雖繼續(xù)吸收熱量,但溫度保持不變,整個熔化過程為固液并存態(tài);CD階段該物質已熔化為液態(tài),繼續(xù)加熱,溫度再次逐漸上升。

    反映的物理規(guī)律:晶體在熔化過程中要繼續(xù)吸收熱量,但溫度保持不變,整個熔化過程為固液并存態(tài)。圖像走向特點:圖像由低到高的走向,中間有一段與橫軸(時間軸)平行的線段。

    (二)非晶體熔化圖像

    圖2為某非晶體的熔化圖像,整個過程一直吸熱,溫度持續(xù)上升,沒有溫度保持不變的過程,即沒有熔點。可以比較出,晶體與非晶體的區(qū)別是晶體有熔點,而非晶體沒有熔點。

    圖1

    反映的物理規(guī)律:非晶體在熔化過程中要繼續(xù)吸收熱量,溫度持續(xù)上升。

    圖像走向特點:圖像是一條不斷上升的曲線

    【例析1】如圖3是某種晶體熔化時溫度隨時間變化的圖像。由圖可知晶體的熔點是( )

    圖2

    圖3

    A.40℃ B.44℃ C.48℃ D.52℃

    考點:晶體的熔化和凝固圖像。

    解析:由圖像知,該物質在熔化過程中,溫度保持48℃不變,所以該物質為晶體。并且熔點為48℃。故選C。

    點評:此題主要考查了晶體的熔化圖像,要學會從圖像中找出與晶體有關的信息。學會觀察分析物質熔化或凝固圖像走向特點:中間有一段與橫軸(時間軸)平行的線段。關鍵是掌握晶體的熔化特點:吸熱但溫度保持不變。

    【例析2】如圖4是A、B兩種物質的熔化圖像。由圖可知 _____(填“A”或“B”)物質是晶體,其熔點是_____℃。

    圖4

    考點:晶體的熔化和凝固圖像。

    解析:通過圖像判斷晶體與非晶體時,重點觀察A、B兩線條的走向及是否有一段時間物質吸熱,但溫度不再升高,這說明此時這種物質達到了熔點,正在熔化,此時對應的溫度就是這種物質的熔點。比較圖像A和B可知,A物質有一段時間吸熱但溫度不再升高,而B物質邊吸熱、溫度邊升高,說明A是晶體,其中溫度不變的一段所對應的溫度80℃就是這種物質的熔點。故答案為:A;80。

    點評:在辨別晶體與非晶體熔化的圖像時,找出有代表性的時間點和溫度點是關鍵,把握二者的主要區(qū)別,才能做出相應的判斷。

    二、凝固的溫度—時間圖像

    (一)晶體凝固圖像

    圖5

    圖5為某晶體的凝固圖像,初始DE階段該物質放出熱量,溫度逐漸下降,整個階段該物質處于液態(tài);當溫度下降到t0時,開始凝固,t0為該晶體的凝固點,EF階段為凝固過程,雖繼續(xù)放出熱量,但溫度保持不變,整個凝固過程為固液混合態(tài);FG階段該物質已凝固為固態(tài),繼續(xù)放熱,溫度再次下降。對于同一晶體而言,熔點和凝固點相同。

    反映的物理規(guī)律:晶體在凝固過程中要繼續(xù)放出熱量,但溫度保持不變,整個凝固過程為固液并存態(tài)。圖像走向特點:圖像由高到低的走向,中間有一段與橫軸(時間軸)平行的線段。

    (二)非晶體凝固圖像

    圖6為某非晶體的凝固圖像,整個過程一直放熱,溫度持續(xù)下降,沒有溫度保持不變的過程,即沒有凝固點。

    圖6

    反映的物理規(guī)律:非晶體在凝固過程中要放出熱量,溫度持續(xù)下降。

    圖像走向特點:圖像是一條不斷下降的曲線。

    【例析3】如圖7所示的是某種物質發(fā)生物態(tài)變化過程中溫度——時間圖象。該物態(tài)變化過程可能是( )

    圖7

    A.水的凝固過程 B.海波的凝固過程

    C.玻璃的凝固過程 D.蠟的凝固過程

    考點:熔化和凝固的溫度—時間圖象。

    解析:根據原圖的曲線走向,可以首先判斷出此圖是某物體的凝固過程,在溫度變化過程中,有一條平行于橫軸(時間)的線段,說明在此段時間內溫度沒有發(fā)生變化,所以此時間的溫度值即為該物體的凝固點,而只有晶體才有凝固點,由圖可知,此晶體的凝固點大約為48℃。故選B。

    點評:(1)此題不但要根據圖象判斷出是熔化還是凝固現(xiàn)象,還要了解海波是晶體有凝固點而蠟是非晶體沒有凝固點。(2)在凝固過程中,要注意,當物體的溫度達到凝固點時,雖然此過程仍然是放熱過程,但是溫度不會發(fā)生變化。

    三、沸騰的溫度—時間圖像

    圖8為某液體的沸騰圖像,液體在加熱的過程中溫度逐漸上升,達到t0時開始沸騰,溫度t0為該液體的沸點,液體沸騰后雖不斷吸熱但溫度卻保持不變反映的物理規(guī)律:液體沸騰要不斷吸熱,但溫度保持不變。

    圖8

    圖像走向特點:圖像由低到高的走向,后面是一段與橫軸(時間軸)平行的線段。

    【例析4】如圖9所示是甲、乙兩種液體在吸熱過程中溫度隨時間變化的圖象。由圖象可知:液體乙首先沸騰,該液體的沸點是_______;兩圖象在A點相交,該點表示的物理意義是_______開始記時兩液體的初溫相同,都是40℃

    圖9

    考點:沸騰及沸騰條件。

    解析:(1)正確了解溫度隨時間變化的圖象的橫坐標和縱坐標的物理含義。(2)液體沸騰的特點:不斷吸收熱量,溫度保持不變。

    由圖象走向可知,乙液體首先達到吸熱、溫度保持不變的狀態(tài),即液體乙首先沸騰,且沸點是80℃;A點的加熱時間為零,縱坐標表示液體的溫度是開始加熱計時的液體的溫度;所以兩圖象在A點相交,表示的物理意義是開始記時兩液體的初溫相同,都是40℃。故答案為:乙;80;開始記時兩液體的初溫相同,都是40℃。

    點評:本題考查學生由圖象獲取知識的能力,考查液體沸騰的規(guī)律,能熟練用圖形解釋物理問題

    【例析5】小美同學對冰加熱,她將冰熔化成水直到沸騰的過程,繪制成如圖10所示的溫度隨時間變化的圖像,下列分析正確的是( )

    圖10

    A.圖像中的DE段是冰的熔化過程

    B.AB、CD段物質在吸熱,BC、DE段物質沒有吸熱

    C.水的凝固點是O℃

    D.BC段物質的溫度保持不變,內能不變

    考點:沸騰及沸騰條件

    解析:圖像中AB段表示冰吸熱升溫,而BC段才是冰的熔化過程;AB、CD段物質在吸熱,BC是冰的熔化過程、DE段是水的沸騰過程,都要吸熱;從圖像走向可以看出,冰熔化時溫度一直保持在0℃,說明冰是晶體,其液態(tài)是水,水的凝固點是O℃;D、BC段是冰的熔化過程,物質的溫度保持不變,內能增加。故選C。

    點評:該題把晶體的熔化和沸騰圖像放到一個坐標系中,全面考查了學生從圖像中獲取信息的能力。

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