巧用圖像認知物態(tài)變化規(guī)律

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。