在初中物理的學(xué)習(xí)旅程中，熱學(xué)實(shí)驗(yàn)一直是大家既感興趣又倍感頭疼的部分。晶體熔化和水的沸騰這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，看似簡(jiǎn)單，可一旦出現(xiàn)在考試題目中，卻難倒了不少同學(xué)。別擔(dān)心，今天就帶大家深入剖析這兩道熱學(xué)實(shí)驗(yàn)題，讓你輕松掌握解題的思路與方法，以后再遇到這類題目，都能游刃有余！
先來說說 “觀察水的沸騰現(xiàn)象” 這個(gè)實(shí)驗(yàn)題。
當(dāng)我們第一眼看到實(shí)驗(yàn)裝置圖時(shí)，要在腦海里迅速構(gòu)建起整個(gè)實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)景。酒精燈在下面 “火力全開” 地加熱，就像給燒杯里的水不斷 “輸送能量”。而溫度計(jì)呢，就像一個(gè) “小衛(wèi)士”，時(shí)刻監(jiān)測(cè)著水的溫度變化。
第一問，讓我們確定水的沸點(diǎn)并選擇合適的溫度計(jì)。這就好比我們?nèi)ベI衣服，得根據(jù)自己的身材尺碼來選?？礈囟扔?jì)示數(shù)的時(shí)候，一定要仔細(xì)，就像找自己衣服合適的尺碼一樣，找到液柱對(duì)應(yīng)的刻度。從圖乙中，我們能清楚看到，水沸騰時(shí)溫度計(jì)的示數(shù)是 99℃，所以水的沸點(diǎn)就是它啦。那為什么要選水銀溫度計(jì)呢？想象一下，如果選了酒精溫度計(jì)，水還沒沸騰呢，酒精就先 “受不了” 沸騰了，那還怎么準(zhǔn)確測(cè)量水的溫度呀？而水銀溫度計(jì)的 “耐高溫” 本領(lǐng)很強(qiáng)，它的沸點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水的沸點(diǎn)，所以能穩(wěn)穩(wěn)地完成測(cè)量任務(wù)。
接著看第二問，關(guān)于水沸騰過程的特點(diǎn)。水沸騰的時(shí)候，就像是一場(chǎng)熱鬧的 “泡泡派對(duì)”。水不斷吸收熱量，就像我們不斷吃東西補(bǔ)充能量，但它的溫度卻很 “固執(zhí)”，始終保持不變。再看看水中的氣泡，沸騰時(shí)的氣泡，從水底往上冒，而且越變?cè)酱螅拖裎覀兇禋馇?，越吹越大一樣。這是因?yàn)樗椎膲毫Υ?，到了水面壓力變小，氣泡?“膨脹” 了，所以圖丙中的 A 就是沸騰時(shí)氣泡的樣子。而沸騰前的氣泡呢，上升過程中會(huì)變小，就好像氣球漏氣了一樣，這是因?yàn)樯厦娴乃疁氐?，氣泡里的水蒸氣遇冷又變成了水?/p>
第三問，把酒精燈撤掉后，水還會(huì)沸騰一會(huì)兒。這就像我們跑步，雖然不使勁往前跑了，但因?yàn)橛袘T性還會(huì)往前沖一段距離。水也是這樣，酒精燈雖然不加熱了，可石棉網(wǎng)的溫度還很高，它就像一個(gè) “余熱小倉(cāng)庫(kù)”，能繼續(xù)給水提供熱量，所以水還能再沸騰一小會(huì)兒。
第四問，要縮短水加熱到沸騰的時(shí)間。其實(shí)方法有不少呢。比如，我們可以少加點(diǎn)水，就像要裝滿一個(gè)杯子，水少點(diǎn)肯定就裝得快呀。還可以一開始就用溫度高一點(diǎn)的水，這樣離沸騰的溫度更近，加熱時(shí)間自然就短啦。另外，給燒杯加個(gè)蓋子，就像給鍋蓋上鍋蓋，能減少熱量跑出去，讓水更快達(dá)到沸騰溫度。
再瞧瞧 “探究冰熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律” 這道實(shí)驗(yàn)題。
實(shí)驗(yàn)裝置的安裝順序是從下到上，這是為啥呢？就好比蓋房子，得先打好地基，再往上蓋樓。先把酒精燈放好，再根據(jù)酒精燈的高度去調(diào)整其他器材的位置，這樣會(huì)方便很多。要是先裝上面的，發(fā)現(xiàn)下面不合適，再調(diào)整就麻煩了。
“水浴法” 加熱可是這個(gè)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)小妙招。把裝著冰的試管放在水里加熱，冰就像泡在溫暖的 “溫泉” 里，受熱均勻，不會(huì)有的地方熱得快，有的地方熱得慢。而且升溫也比較慢，這樣我們就有足夠的時(shí)間去記錄溫度，不會(huì)手忙腳亂。實(shí)驗(yàn)中看到的 “白氣”，就像冬天我們嘴里呼出的白霧，是水蒸氣遇冷變成小水滴形成的，這就是液化現(xiàn)象。
看看溫度隨時(shí)間變化的圖像，有一段水平的線段特別關(guān)鍵。這說明在這個(gè)過程中，冰雖然在不斷 “吃” 熱量，可溫度卻沒變化，這就表明冰是晶體。晶體熔化是有條件的，首先要達(dá)到它的熔點(diǎn)，就像要打開一扇門得先找到鑰匙，然后還得繼續(xù)吸收熱量，才能熔化。
0 - 2min 和 5 - 6min 加熱時(shí)間一樣，那就說明吸收的熱量是相同的。但 0 - 2min 冰升溫比 5 - 7min 快，這就像兩個(gè)飯量一樣的人，一個(gè)長(zhǎng)得快，一個(gè)長(zhǎng)得慢。冰和水在質(zhì)量和吸收熱量一樣的情況下，冰升溫快是因?yàn)楸?“長(zhǎng)溫度” 的能力比水弱一些。而且要記住，冰熔化前后，質(zhì)量是不會(huì)變的，就像一塊巧克力，不管是固體還是融化成液體，它的量是一樣的。
同學(xué)們?cè)谧鰺釋W(xué)實(shí)驗(yàn)題的時(shí)候，一定要把實(shí)驗(yàn)過程在腦海里清晰地呈現(xiàn)出來，理解每個(gè)步驟的目的和作用。這樣，不管題目怎么變，都能抓住關(guān)鍵去解題。
很多同學(xué)都有這樣的經(jīng)歷，做了大量的題，可遇到類似的題目還是會(huì)出錯(cuò)。這是因?yàn)闆]有真正重視錯(cuò)題。研究錯(cuò)題，其實(shí)是提升成績(jī)的關(guān)鍵一步。每一道錯(cuò)題，都像是一個(gè)小警報(bào)，在提醒我們知識(shí)上有漏洞。通過分析錯(cuò)題，我們能知道是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解不夠深入，還是對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析出現(xiàn)偏差，又或是答題時(shí)粗心大意。只有找到問題的根源，才能有針對(duì)性地去彌補(bǔ)，下次遇到同樣類型的題目，就不會(huì)再掉進(jìn) “陷阱” 里了。
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