中考熱學(xué)圖像題解析

崔勝春

圖像通常反映一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化關(guān)系，特點(diǎn)是形象、直觀、簡潔和概括力強(qiáng)，能以數(shù)學(xué)之“形”，揭示物理之“質(zhì)”，在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、探究規(guī)律方面具有不可替代的作用。在中考試卷中，通過圖像考查學(xué)生的相關(guān)能力早已成為一種趨勢，更是各地的命題熱點(diǎn)。下面結(jié)合近兩年中考試題中解決“熱學(xué)”問題的圖像題，了解這類題型的特點(diǎn)和解決方法，以便在平時(shí)的教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生提高閱讀圖像、分析圖像以及從圖像中提取有效信息的能力。

一、熔化和凝固圖像

例1（2017山東泰安考題） 如圖所示，四幅圖像中能反映晶體凝固特點(diǎn)的是（ ?）

解析：晶體有一定的熔點(diǎn)，即在凝固過程中不斷放熱且溫度不變，圖線有平直的一段。A選項(xiàng)中圖線處于上升的趨勢，因此應(yīng)屬于熔化圖像，同時(shí)在一段時(shí)間內(nèi)不斷吸熱，但溫度不變，因此是晶體的熔化圖像;B選項(xiàng)的圖像在整個(gè)過程中溫度一直在下降，沒有固定不變的溫度，因此屬于非晶體凝固圖像;C選項(xiàng)中的圖像在整個(gè)過程中溫度一直上升，并且沒有固定不變的溫度，屬于非晶體的熔化圖像;D選項(xiàng)中的圖像隨時(shí)間整體有下降趨勢，屬于凝固圖像，并且有固定不變的溫度，即有一段圖線與時(shí)間軸平行，為晶體的凝固圖像。

答案：D。

簡評：這是一道識圖題，這類題的特點(diǎn)是大致給定相應(yīng)的關(guān)系圖像，沒有具體的數(shù)據(jù)，需要通過圖像的變化來判斷是熔化還是凝固圖像，是晶體還是非晶體等。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生明確圖像所表達(dá)的物理意義并給出解決辦法，即觀察溫度隨時(shí)間的整體變化是升高還是降低，即圖線處在上升還是下降狀態(tài)，來判斷圖像是熔化還是凝固圖像;通過觀察圖像中是否用與時(shí)間軸平行的直線判斷晶體、非晶體。

識圖類試題比較考驗(yàn)學(xué)生對圖像特征的分析、掌握能力，根據(jù)溫度隨時(shí)間的變化情況可以確定物質(zhì)的類別，熔化還是凝固，教師在平時(shí)的教學(xué)中應(yīng)注重科學(xué)方法的滲透，例如可以運(yùn)用比較法來解決這類圖像問題。

例2（2018貴州六盤水考題）下圖是海波的熔化圖像，下列說法中正確的是（）。

A.海波的熔點(diǎn)是48℃

B.海波在BC段沒有吸收熱量

C.在第6分鐘時(shí)海波已全部熔化

D.海波在CD段是氣態(tài)

解析：此題給出了海波的熔化圖像，主要考查學(xué)生對圖像和數(shù)據(jù)的分析能力。從熔化圖像特點(diǎn)可看出海波為晶體， BC段為晶體的熔化過程，對應(yīng)溫度為熔點(diǎn)，是48℃;BC段雖然溫度不變，但仍要吸熱;第6分鐘時(shí)溫度達(dá)到了熔點(diǎn)，海波開始熔化;海波到達(dá)C點(diǎn)時(shí)剛好全部熔化，因此CD段處于液態(tài)。

答案：A。

簡評：在給定圖像上標(biāo)注具體的數(shù)據(jù)，可結(jié)合圖像的變化分析判斷出熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)、熔化和凝固時(shí)間等，對圖像進(jìn)行分段研究，能夠判斷出物質(zhì)的狀態(tài)。教師在平時(shí)的教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生學(xué)會解決問題的方法，弄清坐標(biāo)中點(diǎn)、線的位置、含義，如坐標(biāo)系中的任意一點(diǎn)表示的是物理過程中的某一狀態(tài)，反映的是兩個(gè)物理量之間的對應(yīng)關(guān)系。

此類試題考查對熱學(xué)圖像的分析和解讀。教師在教學(xué)中應(yīng)以教材為主，夯實(shí)基礎(chǔ)，針對圖像進(jìn)行深度解讀和挖掘，可以設(shè)計(jì)相關(guān)練習(xí)，比如在區(qū)分出熔化和凝固圖像、晶體和非晶體的基礎(chǔ)上，增加不同段狀態(tài)、熔點(diǎn)、時(shí)間等問題分析，熟練通過時(shí)間與各段對應(yīng)的狀態(tài)等關(guān)系理解分析圖像。

二、沸騰圖像

例3（2018湖北荊州考題）圖甲、圖乙是小明、小紅兩名同學(xué)探究“水的沸騰”的實(shí)驗(yàn)裝置，他們所用的器材規(guī)格完全相同。

圖丙是兩名同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的水溫隨時(shí)間變化的圖像。

①由圖像可知，實(shí)驗(yàn)室當(dāng)時(shí)的大氣壓 ? ? ? ?（選填“高于”、“低于”或“等于”）1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

②若小明和小紅所選水的質(zhì)量分別為m1、m2，根據(jù)圖像丙分析可知m1 ? ? m2（選填“>”、“<”或“=”）。

解析：此題涉及液體沸騰圖像，要從液體沸騰的圖像中找出相應(yīng)的信息，應(yīng)該關(guān)注到橫坐標(biāo)代表時(shí)間，縱坐標(biāo)代表溫度，首先從拐點(diǎn)入手。圖像的拐點(diǎn)所對應(yīng)的時(shí)間開始沸騰，此時(shí)對應(yīng)的溫度為沸點(diǎn)98℃，雖然不斷吸熱，但溫度保持不變，該過程是水的沸騰過程。

又因?yàn)?標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100℃，根據(jù)氣壓越低沸點(diǎn)越低可知，此時(shí)大氣壓小于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。二者初溫相同，用相同的酒精燈加熱，小紅的加熱時(shí)間長，則小紅的水質(zhì)量大，即m1

答案：①低于;②<。

簡評：這類命題往往出現(xiàn)在熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中，通過識圖、析圖、繪圖等多種形式考查學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析、處理能力。研究水的溫度隨時(shí)間變化關(guān)系的關(guān)鍵是要找到關(guān)鍵點(diǎn)，即拐點(diǎn)及平行線，如果圖像中出現(xiàn)多個(gè)圖線時(shí)，要判斷初溫、質(zhì)量、沸點(diǎn)等物理量是否相同。有通過時(shí)間圖線比較質(zhì)量大小、通過沸點(diǎn)圖線比較氣壓大小等多種考查方式。針對此類問題，教師應(yīng)在平時(shí)的教學(xué)中重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生分析圖像的能力。

三、吸放熱圖像

例4（2018四川達(dá)州考題）右圖為小李同學(xué)在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下探究某物質(zhì)熔化時(shí)溫度隨時(shí)間變化的圖像，第6min時(shí)的內(nèi)能 ? ? 第8min時(shí)的內(nèi)能（選填“大于”、“等于”或“小于”）;該物質(zhì)在CD段的比熱容是AB段比熱容的 ? ?倍（被加熱物質(zhì)的質(zhì)量和吸、放熱功率不變）。

解析：教師首先引導(dǎo)學(xué)生明確橫縱坐標(biāo)所代表的物理量，觀察圖像，發(fā)現(xiàn)溫度隨著時(shí)間的變化情況。溫度不斷增加，說明是晶體的熔化過程，晶體不斷吸收熱量，內(nèi)能增加，在第6min時(shí)的內(nèi)能小于第8min時(shí)的內(nèi)能。針對第二問，教師可引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用控制變量法進(jìn)行分析，例如以加熱4min為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)圖中坐標(biāo)信息可知，該物質(zhì)在AB段溫度升高10℃，在CD段溫度升高5℃，加熱時(shí)間都是4min，則該物質(zhì)在AB段吸熱與CD段吸熱相等，根據(jù)Q=cm△t可得，在質(zhì)量和吸熱時(shí)間相同的條件下，比熱容和升高溫度成反比，因?yàn)樯邷囟戎葹?：1，則比熱容之比為1：2，所以該物質(zhì)在CD段的比熱容是AB段比熱容的2倍。

答案：（1）小于;（2）2。

簡評：此類熱學(xué)圖像題的特點(diǎn)是給定物質(zhì)的吸熱情況圖線，通過對斜率等數(shù)據(jù)的分析，判斷或比較相應(yīng)的變化，涉及讀圖、析圖、計(jì)算能力，重點(diǎn)考查對物理方法的運(yùn)用和對吸放熱公式的運(yùn)用。解決這類問題的關(guān)鍵是找到變量與不變量。

總之，熱學(xué)圖像問題在中考中占有重要的地位，主要涉及溫度-時(shí)間關(guān)系圖像，不僅僅會對某個(gè)知識點(diǎn)進(jìn)行考查，也常與其他知識綜合起來進(jìn)行考查。教師在平時(shí)的教學(xué)中要善于引導(dǎo)學(xué)生分類歸納解決問題的方法，讓學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真審題、仔細(xì)分析圖像的習(xí)慣，使學(xué)生懂得如何找出圖像中的隱含條件，善于利用圖像的交點(diǎn)坐標(biāo)及變化趨勢等信息破題。只有充分理解并合理利用物理圖像，才能更好地解決此類問題。教師在教學(xué)的過程中不僅要關(guān)注學(xué)生知識體系的形成，還要培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??編輯/王一鳴 E-mail：51213148@qq.com