巧用图像认知物态变化规律

时间:2022-10-30 09:13:55

八年级的学生由于刚接触物理图像,由于“超前”的数学知识造成对图像的各种含义还未能全面了解,特别是纵轴和横轴的函数关系,因此一般从图像纵轴和横轴所反映的数值关系、图像的形状走向特点对物理规律进行探究,更有利于学生对知识的接受。在八年级物理《物态变化》一章中常见的图像有:温度-时间(T-t)图像,它可以用来表达固体熔化、液体凝固与液体沸腾,如何通过这几类图像来认知物态变化规律,以下作分类图解说明:

一、熔化的温度―时间图像

(一)晶体熔化图像

图1为某晶体的熔化图像,AB阶段该物质吸收热量,温度逐渐上升,处于固态;当温度升到t0时,开始熔化,t0为该晶体的熔点,整个BC阶段为熔化过程,虽继续吸收热量,但温度保持不变,整个熔化过程为固液并存态;CD阶段该物质已熔化为液态,继续加热,温度再次逐渐上升。

反映的物理规律:晶体在熔化过程中要继续吸收热量,但温度保持不变,整个熔化过程为固液并存态。

图像走向特点:图像由低到高的走向,中间有一段与横轴(时间轴)平行的线段。

(二)非晶体熔化图像

图2为某非晶体的熔化图像,整个过程一直吸热,温度持续上升,没有温度保持不变的过程,即没有熔点。可以比较出,晶体与非晶体的区别是晶体有熔点,而非晶体没有熔点。

反映的物理规律:非晶体在熔化过程中要继续吸收热量,温度持续上升。

图像走向特点:图像是一条不断上升的曲线

【例析1】如图3是某种晶体熔化时温度随时间变化的图像。由图可知晶体的熔点是( )

A.40℃ B.44℃ C.48℃ D.52℃

考点:晶体的熔化和凝固图像。

解析:由图像知,该物质在熔化过程中,温度保持48℃不变,所以该物质为晶体。并且熔点为48℃。故选C。

点评:此题主要考查了晶体的熔化图像,要学会从图像中找出与晶体有关的信息。学会观察分析物质熔化或凝固图像走向特点:中间有一段与横轴(时间轴)平行的线段。关键是掌握晶体的熔化特点:吸热但温度保持不变。

【例析2】如图4是A、B两种物质的熔化图像。由图可知_____(填“A”或“B”)物质是晶体,其熔点是_____℃。

考点:晶体的熔化和凝固图像。

解析:通过图像判断晶体与非晶体时,重点观察A、B两线条的走向及是否有一段时间物质吸热,但温度不再升高,这说明此时这种物质达到了熔点,正在熔化,此时对应的温度就是这种物质的熔点。比较图像A和B可知,A物质有一段时间吸热但温度不再升高,而B物质边吸热、温度边升高,说明A是晶体,其中温度不变的一段所对应的温度80℃就是这种物质的熔点。故答案为:A;80。

点评:在辨别晶体与非晶体熔化的图像时,找出有代表性的时间点和温度点是关键,把握二者的主要区别,才能做出相应的判断。

二、凝固的温度―时间图像

(一)晶体凝固图像

为某晶体的凝固图像,初始DE阶段该物质放出热量,温度逐渐下降,整个阶段该物质处于液态;当温度下降到t0时,开始凝固,t0为该晶体的凝固点,EF阶段为凝固过程,虽继续放出热量,但温度保持不变,整个凝固过程为固液混合态;FG阶段该物质已凝固为固态,继续放热,温度再次下降。对于同一晶体而言,熔点和凝固点相同。

反映的物理规律:晶体在凝固过程中要继续放出热量,但温度保持不变,整个凝固过程为固液并存态。

图像走向特点:图像由高到低的走向,中间有一段与横轴(时间轴)平行的线段。

(二)非晶体凝固图像

反映的物理规律:非晶体在凝固过程中要放出热量,温度持续下降。

图像走向特点:图像是一条不断下降的曲线。

【例析3】如图7所示的是某种物质发生物态变化过程中温度――时间图象。该物态变化过程可能是( )

A.水的凝固过程 B.海波的凝固过程

C.玻璃的凝固过程 D.蜡的凝固过程

考点:熔化和凝固的温度―时间图象。

解析:根据原图的曲线走向,可以首先判断出此图是某物体的凝固过程,在温度变化过程中,有一条平行于横轴(时间)的线段,说明在此段时间内温度没有发生变化,所以此时间的温度值即为该物体的凝固点,而只有晶体才有凝固点,由图可知,此晶体的凝固点大约为48℃。故选B。

点评:(1)此题不但要根据图象判断出是熔化还是凝固现象,还要了解海波是晶体有凝固点而蜡是非晶体没有凝固点。(2)在凝固过程中,要注意,当物体的温度达到凝固点时,虽然此过程仍然是放热过程,但是温度不会发生变化。

三、沸腾的温度―时间图像

图8为某液体的沸腾图像,液体在加热的过程中温度逐渐上升,达到t0时开始沸腾,温度t0为该液体的沸点,液体沸腾后虽不断吸热但温度却保持不变

反映的物理规律:液体沸腾要不断吸热,但温度保持不变。

图像走向特点:图像由低到高的走向,后面是一段与横轴(时间轴)平行的线段。

【例析4】如图9所示是甲、乙两种液体在吸热过程中温度随时间变化的图象。由图象可知:液体 乙首先沸腾,该液体的沸点是_______;两图象在A点相交,该点表示的物理意义是_______开始记时两液体的初温相同,都是40℃

考点:沸腾及沸腾条件。

解析:(1)正确了解温度随时间变化的图象的横坐标和纵坐标的物理含义。(2)液体沸腾的特点:不断吸收热量,温度保持不变。

由图象走向可知,乙液体首先达到吸热、温度保持不变的状态,即液体乙首先沸腾,且沸点是80℃;A点的加热时间为零,纵坐标表示液体的温度是开始加热计时的液体的温度;所以两图象在A点相交,表示的物理意义是开始记时两液体的初温相同,都是40℃。故答案为:乙;80;开始记时两液体的初温相同,都是40℃。

点评:本题考查学生由图象获取知识的能力,考查液体沸腾的规律,能熟练用图形解释物理问题

【例析5】小美同学对冰加热,她将冰熔化成水直到沸腾的过程,绘制成如图10所示的温度随时间变化的图像,下列分析正确的是( )

A.图像中的DE段是冰的熔化过程

B.AB、CD段物质在吸热,BC、DE段物质没有吸热

C.水的凝固点是O℃

D.BC段物质的温度保持不变,内能不变

考点:沸腾及沸腾条件

解析:图像中AB段表示冰吸热升温,而BC段才是冰的熔化过程;AB、CD段物质在吸热,BC是冰的熔化过程、DE段是水的沸腾过程,都要吸热;从图像走向可以看出,冰熔化时温度一直保持在0℃,说明冰是晶体,其液态是水,水的凝固点是O℃;D、BC段是冰的熔化过程,物质的温度保持不变,内能增加。故选C。

点评:该题把晶体的熔化和沸腾图像放到一个坐标系中,全面考查了学生从图像中获取信息的能力。

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