本章以自然界中的物态变化现象为切入点,系统探讨了温度、熔化与凝固、汽化与液化、升华与凝华等核心概念。通过实验观察与理论分析,揭示了物质在固态、液态、气态之间转化的规律及其能量变化,并联系实际应用(如冰箱制冷、热棒技术)和水资源保护,帮助学生理解物态变化在生活和科技中的重要意义。
一、温度与温度计
1.温度定义:表示物体冷热程度,单位为摄氏度(℃)。
2.摄氏温度规定:
- 标准大气压下,冰水混合物为0℃,沸水为100℃,中间分100等份,每份1℃。
3.温度计原理:
- 液体热胀冷缩(实验室温度计、寒暑表)。
- 特殊结构(如体温计的缩口设计,防止液体回流)。
4.温度计使用要点:
- 量程与分度值匹配;
- 玻璃泡完全浸入被测液体,不碰容器底/壁;
- 示数稳定后读数,视线与液面相平。
二、熔化和凝固
1.定义:
- 熔化:固态液态(吸热);
- 凝固:液态固态(放热)。
2.晶体与非晶体:
晶体:有固定熔点/凝固点,例如:冰、金属
非晶体:无固定熔点/凝固点,例如:石蜡、玻璃
3.实验结论:
- 晶体熔化/凝固时温度不变(如熔化曲线中的平台段);
- 非晶体温度持续变化。
4.应用:
- 冰降温(熔化吸热);
- 菜窖放水桶(凝固放热防冻)。
三、汽化和液化
1.汽化方式:
-蒸发:任何温度下,液体表面缓慢汽化(吸热);
影响因素:温度、表面积、空气流速。
-沸腾:液体内部和表面同时剧烈汽化,需达到沸点(吸热)。
2.液化方法:
- 降温(如露珠形成);
- 压缩体积(如液化石油气)。
3.实验现象:
- 水沸腾时温度不变,持续吸热;
- 纸锅烧水(沸点低于纸的着火点)。
4.应用:
- 电冰箱制冷(制冷剂汽化吸热);
- 高温蒸汽烫伤更严重(液化放热)。
四、升华和凝华
1.定义:
- 升华:固态气态(吸热,如干冰制冷、樟脑丸消失);
- 凝华:气态固态(放热,如霜、冰花形成)。
2.实验观察:
- 碘升华(加热直接变紫色气体,冷却凝华)。
五、水循环与资源保护
1.水循环过程:
三态变化构成循环(蒸发云降水径流)。
2.水资源危机:
- 淡水仅占地球总水量3%,需节约用水;
- 节水措施:改进灌溉技术、减少污染、提高意识。
六、跨学科实践:厨房中的物态变化
1.现象分析:
- 煮饺子:水沸腾吸热,持续加热温度不变;
- 锅盖“白雾”:水蒸气液化。
2.改进建议:
- 沸腾后调小火(减少燃料浪费);
- 防烫伤(避开蒸汽)。
七、实验与图像分析
-熔化/凝固曲线:晶体有平台段,非晶体无;
-沸腾曲线:温度升至沸点后保持不变;
-数据处理:用图像法(温度-时间曲线)直观总结规律。
本章通过实验探究与生活实例,系统解析了物态变化的规律及其能量交换,强调科学探究方法(如控制变量法、图像分析)的应用,并引导学生关注科技应用(如热棒技术)与环境保护,培养物理思维与社会责任感。
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