2022年中考物理实验专题4：热学（PPT课件）

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实验专题4 热 学类型1 物态变化（沸腾、熔化和凝固）类型2 比热容（探究吸热能力）类型3 热值类型4 内能
1、探究“水的沸腾”实验
【实验器材】：铁架台、酒精灯、火柴、石棉网、烧杯、中心有孔的纸板、温度计、水、秒表【实验装置】：【实验步骤】：①按装置图安装实验仪器；②用酒精灯给水加热并观察；③当水温接近90℃时每隔1min 记录一次温度，并观察水的沸腾现象。④完成水沸腾时温度和时间关系的曲线。【实验现象】水沸腾时的现象：剧烈的汽化现象，大量的气泡上升、变大，到水面破裂，里面的水蒸气散发到空气中。虽继续加热，它的温度不变。3.沸点：液体沸腾时的温度。4.液体沸腾的条件：（1）温度达到沸点；（2）继续吸收热量。【实验补充】（1）液体沸腾需要一定的温度，在标准大气压下不同的液体沸点不同。（2）液体沸腾前吸收热量温度升高，沸腾后吸收热量温度保持不变。（3）液体的沸点还与大气压有关，气压越高液体的沸点越高，高压锅就是利用了这一原理。（4）蒸发和沸腾的异同：
【考点方向】：1、水沸腾的条件：达到沸点，继续吸热。2、由图像描点，水沸腾时特点：温度不变，继续吸热。3、开始加热到沸腾时间过长，改进：①用温水；②减少水的质量；4、石棉网作用：使烧杯底部受热均匀。5、酒精灯拿开后，沸腾继续，原因：石棉网有余热，水断续吸热；6、水沸点98℃，原因：水的沸点随气压的减小而降低，所以可能是周围环境的大气压小于一标准大气压。7、沸水降温至室温，温度变化特点：先快后慢。8、若无论加热多长时间，水都不能沸腾，原因：火力太小，吸收热量小于热损失。9、安装装置时顺序：自下而上。10、水沸腾前，烧杯内上升的气泡是由大变小的，因为水沸腾时，烧杯内上升的气泡由小变大，因为上升过程中，水对气泡压强变小。11、烧杯的纸盖上留有两个小孔，穿过温度计的那个孔作用：固定温度计。另外一个孔的作用是使水面上方大气压强与外界相同，使水的沸点测量值更准确；若不留小孔对实验结果产生的影响是如果没有小孔，会使里面气压增大，测出的水的沸点偏高。02
例题（1）图甲实验装置的组装顺序应为___________（选填“自上而下”或“自下而上”）。其中石棉网的作用是________________。带孔硬纸板的作用是________________。（2）实验中某次温度计的示数如图乙，为________℃。根据实验数据绘制的水的温度随加热时间变化的图像如图丙，由图可知本实验中水的沸点为_____℃。在0-2min内时，烧杯内的水________（选填吸收/放出）热量，温度________（选填不变/升高/降低）。2-3min内水________（选填吸收/放出）热量。（3）实验中发现温度计上部出现许多小水珠，这些小水珠是___________形成的。实验过程中沸腾前观察到烧杯内的气泡在上升过程中________；声音比沸腾后________。（4）该实验可以得出水沸腾的条件是________、________。（5）撤去酒精灯后，水仍能继续沸腾一小段时间，其原因是_________________。（6）同学们在做实验时，最后发现每一小组测量的水的沸点都低于100℃，则水的沸点可能与________有关。（7）实验结束后，有一个小组发现同样初温的水达到沸腾的时间比其他几个小组要长，你的改进措施是？
【答案】 （1）自下而上；使烧杯受热均匀；减少热量散失，缩短加热时间 ，同时固定温度计位置 。（2）92；98；吸收；升高；吸收；（3）水蒸气液化 ；沸腾前烧杯内的气泡上升过程中逐渐变小；声音越来越大。（4）达到沸点、继续吸热。（5）石棉网的温度仍高于水的沸点，水能继续吸热；（6）气压。（7）减少水杯里的水的量（质量）
例题 小李同学为进一步探究液体沸腾规律，设计了如图所示的实验装置。烧杯与试管内分别装入适量的水，甲、乙温度计分别测量烧杯和试管中水的温度。（1）安装该实验装置的顺序是______________（选填“自上而下”或“自下而上”）。（2）点燃酒精灯时，打开灯帽，可闻到淡淡的酒精味，这是______________现象，说明液态酒精发生______________（填物态变化名称）。（3）当甲温度计的示数达到99℃时，烧杯中的水开始沸腾，说明当时大气压可能______________（选填“高于”、“低于”或“等于”）1标准大气压。（4）当乙温度计示数达到99℃后，示数保持不变，但试管中的水始终没有沸腾，其原因是______________。（5）当小李同学在烧杯的水中加入少量的食盐后，发现试管中的水能够沸腾，说明加入食盐后水的沸点______________（选填“升高”、“降低”或“不变”）。
【答案】（1）自下而上；（2）扩散；汽化；（3）低于；（4）试管的水达到沸点后不能继续吸热；（5）升高。
例题 小明分别采用图甲、乙所示的实验装置探究烛蜡、冰的熔化特点。（1）组装甲装置时，A、B两部件中应先固定___________部件；探究时采用“水浴法”而不直接用酒精灯加热除了能减缓升温速度，还能使试管___________；（2）图乙中温度计的示数为___________℃；（3）根据实验数据作出两者温度随时间变化的图象（如图丙），其中蜡烛的图象是图___________（①/②）；图①中bc段对应的时间内，试管里物质的内能___________（变大/变小/不变）。
故答案为：（1）B；受热均匀；（2）﹣4；（3）②；变大。
2、探究熔化和凝固规律
例题 在学习“熔化和凝固”时，各小组实验器材如图有铁架台、酒精灯、铁圈、石棉网、温水、铁夹、烧杯、试管、碎冰、海波、石蜡和温度计等． （1）请帮甲小组完成实验过程． a．观察温度计的量程和分度值，选择合适的温度计． b．把-5℃左右的适量碎冰放入试管中，注意把温度计插在碎冰中时，不要碰到容器底或容器壁，再把试管插在烧杯里的水中加热，水温30℃左右，水量适当．探究冰的熔化． c．每隔30s读取一次温度计示数，同时记录冰的物态． （2）在c操作中，读取温度计示数时有哪些注意事项？ （写出两条）答：①待示数稳定后再读数②读数时感温泡要继续留在被测液体当中，视线与温度计液柱上表面相． （3）善于发现问题的小文在试验中注意到，冰开始熔化时，温度计的液柱不动了，温度计还没有坏，这说明：冰（晶体）熔化时，温度不变． （4）乙小组用海波实验时发现：将装海波的试管从热水中拿出，海波不继续熔化了，将试管放入热水中，海波又能继续熔化．说明：海波（晶体）熔化吸热．
例题 小锋同学利用图1所示的装置做探究物质的熔化和凝固实验时： （1）先将固体压碎成粉末或小颗粒，放入试管中再放到盛水的烧杯中加热，这样做是为了 ； （2）在图2所示的三种观察温度计示数的方法中只有B是正确的；如果按A所示的方法读取温度数据，则读出的温度值将比实际的要 ； （3）图3记录了在加热过程中，被研究物质的温度随时间变化的情况，通过分析可以知道，这种物质属于 （选填“晶”或“非晶”），它的熔点是 ，实验的熔化过程经历了 时间．
答案为：（1）让固体物质均匀受热；（2）B，大；（3）晶；50；15．
例题 在“探究晶体熔化和凝固规律”的实验中，绘制出了如图所示的图象．（1）图中，海波的熔化过程是________段（用图中字母表示），此过程中海波________热（选填“吸”或“放”）．（2）图中，海波在D点是________态，在G点是________态（均选填“固”或“液”）．（3）为了探究不同晶体熔化时吸收的热量是否相同，在相同的烧杯中分别装上80g的冰和萘，用________的酒精灯加热（选填“相同”或“不同”），测出它们熔化过程所用的时间如表．由此可知，质量相同的不同晶体熔化时吸收的热量是________的（选填“相同”或“不同”）
答案：BC 吸 固 相同 不同
【实验目的】：比较不同物质的吸热能力【实验器材】：相同的酒精灯2个 、 烧杯（80ml、分别盛60g的水和食用油）2个、 温度计2 支 、 铁架台2个、 石棉网2个 、 火柴、 机械停表（秒表）【实验装置】：【实验步骤】：①在两个铁架台的底座上各放一个规格相同的酒精灯，调好铁圈的高度，将石棉网放在铁圈上。②将盛有等质量的水和食用油的烧杯分别放在石棉网上。③将两支温度计分别挂在铁架台的支架上，并将玻璃泡全部浸入液体中，读出此时水和食用油的初温度，填入表中。④点燃酒精灯，同时对水和食用油加热，加热时间均为6分钟，停止加热前分别读出水和食用油的末温度，填入表中。【实验结论】：质量相同的水和食用油吸收相同的热量，__食用油__的温度升高的较大。
【考点方向】：1、实验方法：控制变量法 转换法（通过温度变化快慢来反映吸热能力的强弱；）2、实验液体的选择：质量相同的不同液体3、选择相同的热源目的是：以保证相同加热时间释放的热量相同。4、使用电加热器代替酒精灯的好处：易于控制产生热量的多少。5、实验中不断搅拌的目的：使液体受热均匀。6、描述物体吸热能力的物理量是：比热容7、结论：相同质量的不同物体，吸收相同的热量后升高的温度不同，比热容大的升高的温度低。8、做哪些实验还能用的此实验器材？答：水的沸腾实验；焦耳定律（探究电流产生的热量与哪些因素有关）。9、实验中，物质吸收热量的多少是通过加热时间 来控制的。10、用两个酒精灯分别给两种物质加热有什么缺点？难以保证两种物质在相同的时间内吸收的热量相同。
例题 某班同学利用图甲所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。（1）在图甲中除了所给的实验器材外，还需要的测量工具有天平和___________。加热过程中，水和煤油吸收热量的多少是通过________________来判断的；该实验方法叫_________________。（2）实验过程中该同学使用玻璃棒轻轻地搅拌液体目的是：______________________；温度计在放置时玻璃泡要与液体______________________。（3）实验中第1、2两个小组记录的实验数据如下表，通过分析实验数据，能够得出的结论是：_____________。并说出生活中利用此性质的可以作为_________使用。
（4）图乙是第1组同学绘制的“吸收热量一时间”和“温度一时间”图像，能正确描述该实验真实情况的图像是___________（选填序号）。（5）使质量相同的水升高相同的温度，加热时间应该相同，但1、2两组的同学在交流实验数据时发现：第1小组的加热时间明显偏长，其原因可能是______________________。（6）这两组同学对图甲的装置进行了改进，将分别装有水和煤油的试管放在同一个烧杯中用水加热，如图丙所示，而不是用两个酒精灯分别加热，这样做的是_________________（7）同班其他小组也作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图象如图。由图可知，杯中的水和煤油，升高相同的温度时，吸收的热量_________（填“相同”或“不相同”），计算出煤油的比热容是___________J/（kg℃）。[c水＝4.2×103J/（kg℃）]。
【答案】（1）秒表；加热时间长短；转换法。（2）使液体受热均匀；充分接触。（3）质量相同的水和煤油升高相同温度，吸收的热量不同（或质量相同的水和煤油升高相同温度，水吸热的热量多；把水作为冷却液使用。（4）C；（5）酒精灯的火焰大小不同；（6）在相同时间内使水和煤油吸收的热量相同。（7）不相同；2.1×103。
例题 在探究不同物质吸热升温的现象实验中∶(1)小强将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图1所示，则他应将平衡螺母向______端调节；调节天平平衡后，为称取质量相等的沙子和水，小强将装有沙子和水的相同烧杯分别放在天平的左、右托盘上，称取完成后，天平平衡时的场景如图2所示，则小强在称取中存在的问题是____________(2)小强组装的实验装置如图3所示，他在器材安装中的一处错误是____________(3)实验中某时刻温度计的示数如图4所示，其读数为____________℃(4)实验结東后，小强根据图5所示的温度随时间变化图像，用三种方法来比较沙子和水吸热升温的快慢，从而建立比热容的概念∶①在相同的时间t内比较温度变化△T；②在相同的温度变化△T内比较时间t；③若△T和t均不同，则可用______来比较沙子和水吸热升温的快慢。在初中物理中，比较物体______的快慢时也用到了上述方法。
【答案】(1)右； (2)游码未在左端零刻度线处； (3)温度计安装位置偏高（或温度计玻璃泡未能与水充分接触）； (4)35；(5)△T/t（或t/△T）； (6)运动（或做功）；
例题 在研究”不同物质的温度变化与吸热关系”实验中，取质量和初温都相同的甲乙两种液体，分别装入相同烧杯中，用相同的加热器加热，如图A所示。（1）图B为某时刻的温度，其示数为____________℃。（2）分析图C可知，吸收相同热量，_______液体升温更高；_______液体更适合作汽车发动机的冷却液。（3）若甲、乙液体从图C所示的初温分别升高到40℃和35℃，吸收热量之比为2：1，则甲、乙液体的比热容之比为__________。
【答案】（1）39；（2）乙； 甲； （3）3：2。
例题 利用图中的装置探究水和煤油的吸热情况，在两个相同的烧瓶中分别接入电阻丝，装入质量和初温都相同的水和煤油，分别插入温度计。（1）装置中电阻丝的阻值应__________（填“相等”或“不相等”），实验中用__________来反映液体吸收热量的多少，按照下表中的数据，请计算出煤油的比热容是__________J/（kg·℃）。 （2）夏天，海边昼夜温差变化小，这是因为水的__________大。（3）在烧瓶中重新填装质量和初温都相同的煤油，接入阻值不同的电阻丝，此装置就可以探究电流通过导体产生的热量与____________________的关系。
【答案】（1）相等；加热时间；2.1×10；（2）比热容；（3）电阻。
热值这个概念是针对燃料来说的，燃料燃烧的过程是化学能转变为内能的过程。所谓燃料的热值是指某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量（体积）之比。 热值的表示符号：q; 热值的单位：焦 /千克 ( J/kg )；焦 /立方米 （ J/m3 ）热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧等因素均无关。（1）固体或液体燃料：Q放 = mqQ表示燃料完全燃烧释放的热量；ｑ表示燃料的热值；m表示燃料的质量（2）气体燃料：Q放 = VqQ表示燃料完全燃烧释放的热量；ｑ表示燃料的热值；v表示燃料的体积
例题 小明自己设计实验探究煤油和菜籽油的热值大小关系。实验时他组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度(见下表)(1)在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是(甲图中)：先调整固定______的位置，再调整固定_____的位置。(均选填“A”或“B”)(2)为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间、____和________；(3)分析表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是______，理由是______________________。
答案：B A 水的质量 水的初温 煤油 甲杯中温度计的示数变化更大
例题 为了比较酒精和碎纸的热值大小，小明选择了两套完全相同的实验装置如图所示，先将燃烧皿内装了质量相同的酒精和碎纸片，再分别同时给质量和初温相同的水加热，最后比较相同时间内水升高的温度．为正确完成实验，请你解答下列问题： （1）实验装置的组装顺序应该是____________（选填“由上到下”或“由下到上”）；此实验是通过比较__________________的变化，来比较燃料热值的大小．（2）在题干叙述的操作过程中存在的主要错误是____________________，按正确的操作，除了图示装置还需要的一个测量器材是___________．（3）即使按照正确方法进行实验后，也只能比较两种燃料热值的大小，而不能计算出准确的热值，这是因为________________________（只写一种原因即可）．
例题 某实验小组利用如图所示的实验装置粗略测量蜡烛的热值q，图中A为穿有小木棍的容器（内装有水），B为下部开了许多通气孔的罩子． （1）观察实验装置可知，实验小组同学是通过测量___________________间接测量蜡烛燃烧放出的热量； （2）要完成本实验，除了图中的实验器材，还必需的测量工具是_____和_____； （3）某次实验测得的数据如下表，则粗略测得这支蜡烛的热值q=________J/kg（质量为m的燃料完全燃烧放出的热量是Q=mq．c水=4.2×103 J/（kg?℃））（4）本实验测出的热值会比真实值更______，造成这一偏差的原因是______（写一条即可）．
答案：A容器中水升高的温度和水的质量 温度计 天平 1.575×107 小 蜡烛燃烧放出的热量没有被水完全吸收
一、基础知识：1.物质的构成：一切常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。2.分子很小：小到只能用电子显微镜才能观察到，用肉眼和普通光学显微镜无法看到，或者说能够用肉眼看到的都不能被叫做分子。分子的量级：10的负10次方米。3.分子数量非常大：1立方米水中约有3.3×10的22次方m个分子4.分子间有间隙：不同液体相互混合后总体积变小，固体、气体被压缩后体积变小，说明分子间有间隙。5.扩散现象（1）定义：不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象。（2）说明：①分子在不停地做无规则运动；②分子间有间隙。（3）判断扩散现象方法：①从宏观物体和分子（微观）的区别分析；②从是自发的运动还是受外力的运动的角度分析（注：常见的能够肉眼看到的自然现象不属于扩散现象）6.分子的热运动（1）定义：因为分子的无规则运动与温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动。（2）结论：物体温度越高，分子运动越剧烈。7.分子间的作用力分子间同时存在引力和斥力，不同情况下对外表现的力也不同，可以利用弹簧连着的小球类比分析分子间的作用力（也可以简化理解为：近斥远引）。
分子热运动实验探究：物质的扩散分别用空气和二氧化氮（气体扩散实验）如下图、水和硫酸铜溶液（液体扩散实验）如下图、铅块和金块（固体扩散实验）如下图进行试验，放置一定时间后，现象分别为颜色变均匀、颜色变均匀、两种物质相互渗入一定深度，通过以上实验得出结论：气体、液体和固体在相互接触时，彼此都能进入对方的现象，说明分子在做无规则运动。
例题 如图是探究气体扩散现象的实验，抽掉玻璃板后，过一会儿将观察到的现象是红棕色的二氧化氮气体充满整个容器，说明：气体分子在不停地做无规则运动（注意：两个瓶子的位置不能互换，因为二氧化氮的密度比空气大，若互换，实验现象会受重力的影响）要使实验具有说服力，正确的做法是将容器倒置（把盛有空气的容器瓶放在上方）．例题 将一匙白糖慢慢加入满满的一杯水里，糖熔化，整杯水变甜了，可是水却没有溢出来，这是为什么？
答案：糖放入水中变没有了，是因为发生了扩散现象，说明分子在不停地运动；糖放入后水没有溢出，是因为分子间存在着空隙，糖分子和水分子分别进入了对方分子的空隙中，使得水和糖混合后的总体积变小了．
例题 在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小粒硝化棉，把活塞迅速压下去，如图所示．请回答： （1）观察到的现象是什么？ （2）产生这种现象的原因是什么？ （3）这种现象说明了什么？例题 如图，烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，空气推动塞子时，空气对瓶塞 ，瓶塞跳出后，瓶内上方有 出现．说明瓶内温度 ，内能 ．在其过程中能量的转化是 转化为 ．
2、做功改变物体的内能
答案：做功；水雾（或白气）；降低；减小；内能；机械能．
（1）观察到的现象是：玻璃筒内的硝化棉燃烧起来了． （2）产生该现象的原因是：活塞压缩空气做功，使空气的内能增加，温度升高，达到硝化棉的燃点便燃烧起来． （3）该现象说明：对物体做功可以改变物体的内能
（1）将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两块铅就会结合起来，甚至下面吊一个重物都不能把它们拉开，如图所示，说明：分子之间存在引力（2）将悬挂在弹簧测力计下的玻璃板下表面接触水面，用力向上拉起时弹簧测力计的示数会变大，说明：分子之间存在引力（3）封住注射器针管内的空气，很难压缩针筒，说明：分子之间存在斥力例题 小雪同学在探究分子间的作用力时，在注射器筒内先吸入适量的水，推动活塞将筒内空气排除后，用手指堵住注射器嘴，再用力推活塞，如图所示，结果她发现筒内水的体积几乎未改变，这一实验表明了什么？
3、探究分子间的作用力
答案：在注射器筒内先吸入适量的水，推动活塞降筒内空气排除后，用手指堵住注射器嘴，再用力推活塞，发现筒内水的体积几乎未改变，这是因为分子间存在着相互作用的斥力．