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专题五 光学、热学实验
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课标解读
01 光学实验
《义务教育初中物理课程标准(2022年版)》
光学 测量类学生必做实验 无
探究类学生必做实验 4.2.6探究光的反射定律 例6 用激光笔、平面镜、光屏及量角器等探究光的反射定律。
4.2.7探究平面镜成像的特点 例7 用蜡烛(或其他物品)、平板玻璃、刻度尺、白纸等,探究平面镜成像时,像的大小、位置、虚实等有什么特点。
4.2.8探究凸透镜成像的规律 例8 用蜡烛(或F形光源)、凸透镜、光具座、光屏等,探究凸透镜成像时,像的正倒、大小、位置、虚实等与物距的关系。
根据《义务教育初中物理课程标准(2022年版)》的要求,光学实验只有探究类学生必做实验,包括三个实验,分别是探究光的反射定律、探究平面镜成像的特点、探究凸透镜成像的规律。
1.探究光的反射定律,主要考查反射定律的四大点,即三线共面、两线分居、两角相等、光路可逆。要求学生会使用激光笔、平面镜、光屏及量角器等探究光的反射定律。
2.探究平面镜成像的特点,主要考查平面镜成像的特点,即平面镜成的像是虚像、像与物体关于镜面的对称关系。要求学生能用蜡烛(或其他物品)、平板玻璃、刻度尺、白纸等探究平面镜成像,并且知道像的大小、位置、虚实等有什么特点。
3.探究凸透镜成像的规律,主要考查凸透镜成像的规律及其应用。要求学生会用蜡烛(或F形光源)、凸透镜、光具座、光屏等,探究凸透镜成像时,像的正倒、大小、位置、虚实等与物距的关系。
课堂精讲
考点一 探究光的反射定律
1.小明利用图甲所示的器材(纸板可绕翻折)探究光的反射定律;
(1)图乙中,用激光笔沿方向入射,当入射光线与平面镜夹角为时,入射角大小为 ;再将纸板绕向后折,纸板上没有反射光线,这一步骤的目的是探究 ;
(2)图乙中,若让另一束光线沿方向射向平面镜,反射光线沿方向射出,这一现象说明 ;
(3)为了得到“反射角等于入射角”这一普遍规律,接下来的操作是 ;
(4)图丙中,保持入射光线不变,将平面镜绕入射点旋转,使入射角增大,则反射光线偏转的角度为 。
【答案】 30° 反射光线、入射光线、法线在同一平面内 在反射现象中,光路是可逆的 改变入射角的大小,多次实验 20°
【详解】(1)[1]图乙中,用激光笔沿AO方向入射,当入射光线与平面镜夹角为60°时,由于入射光线与法线的夹角为入射角,所以入射角大小为
90°-60°=30°
[2]再将纸板F绕ON向后折,纸板F与入射光线不在同一平面上,不能显示反射光线,所以此时纸板F上没有反射光线,故改变纸板F的位置,是为了探究反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
(2)[3]光线从AO入射,从OB射出,若让另一束光线沿BO方向射向平面镜,反射光线沿OA方向射出,这一现象说明在反射现象中,光路是可逆的。
(3)[4]为了得到“反射角等于入射角”这一普遍规律,接下来的操作是改变入射光线的入射角度,即改变入射角的大小,多次实验,得出实验结论。
(4)[5]如下图,保持入射光线AO不变,将平面镜绕入射点旋转,使入射角增大10°,此时入射角
∠AON′=30°+10°=40°
因为反射角等于入射角,所以转动前入射光线与反射光线的夹角
∠AOB=30°+30°=60°
转动后10°后,此时入射角
∠AON′=40°
因为反射角等于入射角,所以转动后入射光线与反射光线的夹角
∠AOB′=40°+40°=80°
则反射光线偏转的角度
∠BOB′=∠AOB′-∠AOB=80°-60°=20°
2.小明用如图所示装置探究“光的反射定律”。
(1)图甲中反射角是 度;
(2)当图甲中入射光线EO绕O点逆时针转动时,反射光线绕O点 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动;
(3)让光沿FO方向入射,发现反射光沿OE方向射出,说明在反射现象中, ;
(4)如图乙所示,小明将纸板NOF向后折,在纸板NOF上不能看到反射光线,此时反射光 (选填“仍然”或“不”)存在。
【答案】 44 顺时针 光路是可逆的 仍然
【详解】(1)[1]如图,入射光线EO与法线夹角为44度,所以入射角为44度。
(2)[2]反射角等于入射角,当图甲中入射光线EO绕O点逆时针转动时,入射角增大,反射角也增大,反射光线绕O点顺时针转动。
(3)[3]让光沿FO方向入射,发现反射光沿OE方向射出,即当光线逆着原来的反射光线入射时,反射光线会逆着原来的入射光线反射,说明在反射现象中,光路是可逆的。
(4)[4]小明将纸板NOF向后折,此时两块纸板不在同一平面内,在纸板NOF上不能看到反射光线,此时反射光仍然存在,与入射光线、法线在同一平面内。
3.小红做“探究光的反射定律”实验。
(1)如图所示,表面粗糙的纸板EF应 立在水平平面镜M上;
(2)让一束光AO紧贴纸板E射向镜面上的O点,纸板F上呈现出反射光束,此时入射角是 (填具体数值)。小红能从不同方向看到纸板E上的光束,是因为发生了 反射;
(3)以ON为轴,把纸板F向后翻折,纸板F上反射光束消失。由此可初步得出:反射光线、入射光线和法线 ;
(4)为了探究反射角与入射角的大小关系,应进行的操作是 ;
A.改变纸板与平面镜之间的夹角
B.多次改变入射角的大小
C.将入射光AO紧贴纸板F射向镜面上的O点
【答案】 竖直 60° 漫 在同一平面上 B
【详解】(1)[1]实验前,应将纸板竖直立于水平平面镜上,此时纸板与平面镜垂直,这样反射光线才可以在硬纸板上呈现。
(2)[2]由图可知,入射光线AO的法线是ON,入射角为入射光线与法线之间的夹角,则光线AO的入射角大小为
[3]小红能从不同方向看到纸板上的光束,是因为光发生了漫反射,反射光线从不同方向射出。
(3)[4]反射光线与入射光线分居在法线的两侧,接着将纸板F绕ON向后翻折,则呈现反射光线的F板和呈现入射光线的E板不在同一平面内,所以在F板上不能看到反射光,但此时反射光线的位置不发生变化,反射光线、入射光线和法线仍然在同一平面内。
(4)[5]为了探究反射角与入射角大小的关系,应该多次改变入射角的大小并测量对应的反射角,以得出普遍规律。故选B。
4.小明利用如图所示的装置探究光的反射定律,平面镜平放在水平桌面上,板E、F可以绕ON轴转动。
(1)为了看清楚板上的光路,板的材质应是 (选填“粗糙的”或“光滑的”);
(2)为了研究反射角与入射角之间关系,实验时应进行的操作是 ;
A.绕ON前后转动板E
B.绕ON前后转动板F
C.改变光线AO与ON间的夹角
D.改变光线OB与ON间的夹角
(3)让入射角等于 °时,反射光线与入射光线重合;
(4)以法线ON为轴线,将板的F面绕法线ON向后旋转,此时反射光线的位置 (选填“发生”或“不发生”)变化;纸板上 (选填“能”或“不能”)呈现反射光线,说明 。
【答案】 粗糙的 C 0 不发生 不能 反射光线、入射光线和法线在同一平面内
【详解】(1)[1]为了看清楚纸板上的光路,纸板材质应是较粗糙,使光发生漫反射,反射光线射向各个方向,都能看得清楚。
(2)[2]要探究光的反射规律,先让一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点,然后改变光束的入射方向,即改变光线AO与ON间的夹角,再量出入射角和反射角的度数,即可发现反射角和入射角关系,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)[3]反射光线与入射光线重合时,说明入射光线是垂直于镜面入射的,则入射角为0°。
(4)[4][5][6]在实验过程中,当两面硬纸板在一个平面内时,将硬纸板F向后折转一个角度后,因为入射光线不变,则反射光线的位置不发生变化,此时板的F面与E面不在同一平面内,纸板F面上不能呈现反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
考点二 探究平面镜成像的特点
5.为了探究平面镜成像的特点,小华同学准备了透明玻璃板、刻度尺、两支完全相同的蜡烛,如图所示。
(1)用透明玻璃板代替平面镜是为了便于确定像的 ,用玻璃板代替平面镜实验时,应选用 (选填“厚”或“薄”)一些的玻璃板;
(2)当蜡烛A远离玻璃板时,像的大小会 (选填“变小”“变大”或“不变”);
(3)如图甲所示,实验中若只将玻璃板水平向左平移,蜡烛所成像的位置 (选填“向左移”“向右移”或“不变”);
(4)如图乙所示,小华同学在实验中将透明玻璃板与水平桌面成45°角放置,然后将蜡烛沿水平桌面向右移动一段距离L,则两次物体到像的距离的变化量为 。
【答案】 位置 薄 不变 不变
【详解】(1)[1]为了便于确定像的位置,实验时用玻璃板来代替平面镜。
[2]玻璃板太厚,前后两个面都会成像,干扰实验,所以要选择薄一点的玻璃板。
(2)[3]平面镜所成的像与物体等大,所以当蜡烛A远离玻璃板时,像的大小不变。
(3)[4]平面镜所成的像与物体关于平面镜对称,实验中若只将玻璃板水平向左平移,没有改变物体与平面镜间的相对位置,所以蜡烛所成像的位置不变。
(4)[5]平面镜所成的像与物体关于平面镜对称,物与像的连线与镜面垂直,将透明玻璃板与水平桌面成45°角放置,令原来的物距为M,则物与像间的距离为,将蜡烛沿水平桌面向右移动一段距离L,则像沿竖直方向向下移动距离L,此时物距为M-L,则物与像间的距离为,两次物体到像的距离的变化量为。
6.小丽同学在做“探究平面镜成像特点”的实验时,将一块玻璃板竖直立在水平台上,再取两段完全相同的蜡烛A和B,点燃玻璃板前的蜡烛A,进行观察,如图所示。在此实验中:
(1)小丽选择玻璃板代替平面镜进行实验的目的是 ;
(2)蜡烛A的像是由于光射到玻璃表面发生 (填“反射”或“折射”)形成的;
(3)小丽将蜡烛A逐渐向玻璃板靠近时,蜡烛A的像将逐渐向 (填“靠近”或“远离”)璃板的方向移动;
(4)当玻璃板后面的蜡烛B与蜡烛A的像完全重合时,小丽移去蜡烛B,并在蜡烛B所在位置放一光屏,则光屏上 (填“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像,此现象说明平面镜所成的是 像(填“实”或“虚”)。
【答案】 便于确定像的位置 反射 靠近 不能 虚像
【详解】(1)[1]玻璃板既可以反射光线成像,又可以让光线透过,便于确定像的位置。
(2)[2]蜡烛A的像是平面镜成像,进入人眼的反射光线,是由于光射到玻璃表面发生反射形成的。
(3)[3]小丽将蜡烛A逐渐向玻璃板靠近时,物距变小,根据平面镜成像的特点,像距也会变小,蜡烛A的像将逐渐向靠近玻璃板的方向移动。
(4)[4][5]平面镜所成的像是反射光线反向延长线的交点,不是实际光线会聚而成的,不能在光屏上承接,属于虚像,故移去蜡烛B,并在蜡烛B所在位置放一光屏,则光屏不能承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的是虚像。
7.如图甲是小融同学探究“平面镜成像特点”的实验装置。
(1)实验中选用薄玻璃板进行实验的目的是 ;
(2)A、B两根蜡烛的大小和形状相同,这样便于验证像和物的 关系;
(3)将点燃的蜡烛A置于玻璃板前方,小融的眼睛应该在蜡烛 (选填“A”或“B”)侧观察蜡烛A的像,若发现蜡烛A的像不太清晰,通过点燃蜡烛B (选填“可以”或“不可以”)使像变清晰;
(4)实验中,若看到蜡烛A通过玻璃板成两个像,如图乙所示,其中距离观察者较近的像A'较 (选填“亮”或“暗”),较远处的像A''是蜡烛A通过玻璃板的 (选填“P”或“Q”)面成像得到的;
(5)丙图为猫咪照镜子的情境,若猫的头部位置保持不变,把镜子沿中间截成两半,将右边一半平行向后移一段距离,则左、右两半面镜子 。
A.各成半个像,合起来成一个完整的像 B.左半边镜子成完整像,右半边不成像
C.都成完整的像,但两个像在不同位置 D.都成完整的像,且两个像在同一位置
【答案】 便于确定像的位置 大小 A 不可以 亮 Q C
【详解】(1)[1]厚玻璃板两个反射面成两个相距较远的像,不易确定像的位置,故实验中应选用薄玻璃板进行实验,目的是便于确定像的位置。
(2)[2]实验中为了验证像和物体的大小关系,A、B两根蜡烛的大小和形状应相同,当B与A的像重合时可知像与物大小相等。
(3)[3][4]平面镜成的像属于光的反射,将点燃的蜡烛A置于玻璃板前方,小融的眼睛应该在蜡烛A侧观察蜡烛A的像;若发现蜡烛A的像不太清晰,若点燃蜡烛B,则周围环境亮度增大,故不可以使像变清晰。
(4)[5][6]光线射到玻璃上,要发生反射和折射,玻璃有两个表面,前表面直接反射,较亮,所以其中距离观察者较近的像较亮;根据像与物到镜面的距离相等,其中较远处的像A''是蜡烛A通过玻璃板的Q平面镜成像得到的。
(5)[7]平面镜所成的像,像和物体形状、大小相同,与平面镜的大小无关,半个平面镜仍能成完整像;平面镜左右两部分都能成完整的像,像与小猫关于镜面对称,因为其中的一半平行向后移一段距离,所以两个像的位置是不同的,故选C。
8.彤彤和上小学的弟弟随妈妈一起逛商场时,发现一面大镜子,妹妹在走向镜子的过程中对姐姐说:“姐姐,你看镜子里的我在长高耶!”为了纠正妹妹的错误认知,彤彤做了如下的实验:
(1)如图所示,彤彤找来了一块玻璃板,将白纸平铺在水玻璃板平桌面上,把玻璃板架在白纸上,并利用三角板让玻璃板与纸面 ;
(2)将两支完全相同的蜡烛A和B分别竖放在玻璃板前后,点燃蜡烛 (选填“A”或“B”),并移动蜡烛B,直至与蜡烛A的像重合,从而证明平面镜中的像和物体的大小相等;
(3)为了纠正弟弟的错误认知,彤彤多次改变蜡烛A的 (选填“左右”或“前后”)位置不同,并重新让蜡烛B与蜡烛A的像重合,从而证明了平面镜中的像的大小和物体离平面镜的距离 (选填“有关”或“无关”);
(4)做实验时,弟弟好奇的从玻璃板后面去找A蜡烛的像,可是只看到了B蜡烛,就这样弟弟不停的从玻璃两侧去找蜡烛A的像,姐姐笑着对弟弟说,这个像是一个 像,所以从玻璃板后面是看不到的,等你学了物理这门学科你就明白了;
(5)做完实验后,弟弟动了一下玻璃板,彤彤发现玻璃板后面的像在向上移动,这让彤彤联想到了小汽车的前挡风玻璃是倾斜安装的,这样做的好处是 。
【答案】 垂直 A 前后 无关 虚 见解析
【详解】(1)[1]将白纸平铺在水玻璃板平桌面上,把玻璃板架在白纸上,并利用三角板让玻璃板与纸面垂直放置,这样像不会偏上或者偏下,从而确定像的位置。
(2)[2]由于玻璃板成像不清晰,需要点燃蜡烛A,更多的光线进行反射,成像更加清晰。
(3)[3][4]从题意可知,需要探究平面镜中的像的大小和物体离平面镜的距离关系,需要改变物体离平面镜的距离,故需要多次改变蜡烛A的前后位置;多次改变蜡烛A的前后位置,像始终与物体重合,物体的大小不变,故像的大小不变,故平面镜中的像的大小和物体离平面镜的距离无关。
(4)[5]平面镜成像原理是光的反射,是逆着反射光线看到的像,是虚像,无法用光屏承接。
(5)[6]若小汽车的前挡风玻璃竖直安装,车内物体在挡风玻璃上成像而干扰驾驶员的视线,故前挡风玻璃需要倾斜安装,防止车内物体在挡风玻璃上成像而干扰驾驶员的视线。
考点三 探究凸透镜成像的规律
9.如图所示是小明和同学们探究“凸透镜成像规律”的实验情景。
(1)根据图甲可以测出该凸透镜的焦距f= cm;
(2)他们将点燃的蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,还应调整烛焰的焰心和光屏的中心位于凸透镜的 上;
(3)器材组装好后,小明移动蜡烛和光屏到如图乙所示位置时,恰好在光屏上呈现出清晰、倒立、放大的实像。保持蜡烛和光屏在光具座上的位置不动,仅将凸透镜向 移动 cm便可在光屏上得到清晰、倒立、缩小的实像;
(4)接着,小明将一块眼镜片竖直放于蜡烛和凸透镜之间,光屏上的像又变模糊了,将光屏向左移动适当距离,光屏上的像又清晰了,山此可知,该眼镜片可用于矫正 (选填“近视”或“远视”)眼。
【答案】 11.0 主光轴 右 15 远视
【详解】(1)[1]由图知,光屏上出现一个最小最亮的光斑即为凸透镜的焦点,焦点到凸透镜的距离为凸透镜的焦距为
f=61.0cm-50.0cm=11.0cm
(2)[2]为使烛焰的像呈现在光屏的中央,应调节烛焰、光屏的高度,使它们的中心在凸透镜的主光轴上。
(3)[3][4]若保持蜡烛和光屏的位置不动,移动凸透镜向右移动15cm,移到65cm刻度线处时,此时物距等于原来的像距,根据光路可逆可知,此时成的倒立、缩小的实像。
(4)[5]加镜片后将光屏向左移动适当距离后像又清晰,此时像距减小,说明镜片对光线有会聚作用,由此可知,该眼镜片是凸透镜,可用于矫正远视眼。
10.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:图甲用一束平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑。
(1)如图乙小丽改变蜡烛的位置,使其位于刻度线处,再移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的倒立、 的实像(选填“放大”、“等大”或“缩小”);实验过程中小丽将蜡烛逐渐远离凸透镜的过程中,像逐渐 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(2)小芳同学在实验中,按如图装配仪器(图中点是焦点,点是2倍焦距处),此时光屏得到了一个清晰的像,但像的位置偏高。造成这一现象的原因是小芳组装器材时没有使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 为了使像能成在光屏的中央,她应把蜡烛向 调(填“上”或“下”);调节好蜡烛的高度后,她又把蜡烛移到A点,此时光屏上的像很模糊,为了得到清晰的像,应把光屏向 移动(填“左”或“右”)。
【答案】 放大 变小 主光轴上 上 右
【详解】(1)[1]由甲可知,凸透镜的焦距为10.0cm,小丽改变蜡烛的位置,使其位于刻度线处,此时物距为15.0cm,处于一倍和两倍焦距之间,再移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的倒立、放大的实像。
[2]实验过程中小丽将蜡烛逐渐远离凸透镜的过程中,物距变大,像距会变小,像逐渐变小。
(2)[3]为了使像呈现在光屏中央,应将烛焰和光屏的中心及凸透镜中心调整至同一高度,所以像的位置偏高,是因为没有使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上。
[4]由光的直线传播和经过凸透镜光线的光线不发生偏折可知,为了使像呈现在光屏中央,应将蜡烛向上移。
[5]将蜡烛由图示位置移至A点,物距减小,像距将变大,所以应将光屏向右移。
11.在“天宫课堂”的水球实验中,小玉看到王亚平老师的倒立、缩小的像,如图甲所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。
(1)小玉找到了一个焦距未知的凸透镜,用一束平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现最小最亮的光斑,如图乙所示。则凸透镜的焦距是 ;
(2)如图丙所示,在组装器材时,将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度上,目的是 ;
(3)将凸透镜固定在刻度线处,蜡烛移动到刻度线处,移动光屏,直到出现烛焰倒立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像。利用该成像规律制成的光学仪器是 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);
(4)在(3)的基础上,更换成另一个焦距为的凸透镜,光屏上的像变模糊了,此现象与 (填“近视眼”或“远视眼”)成因相似。如果蜡烛烧久后变短了,想让像在光屏的中央,那么如何操作; 。
【答案】 12.0 使像成在光屏的中央 缩小 照相机 近视眼 见解析
【详解】(1)[1]如图,让一束平行与主光轴的光正对凸透镜照射,在凸透镜后的光屏上接收到一个最小、最亮的光斑,这个光斑是凸透镜的焦点,焦点跟光心之间的距离是凸透镜的焦距,所以凸透镜的焦距为
(2)[2]实验时,调节烛焰、透镜和光屏三者中心在同一高度,目的是使像呈现在光屏的中央。
(3)[3][4]凸透镜的焦距为,将凸透镜固定在50cm刻度线处,蜡烛移动到20cm刻度线处,物距为
成倒立、缩小的实像,其应用是照相机。
(4)[5]原来凸透镜的焦距是12.0cm,更换成另一个焦距为9cm的凸透镜,凸透镜的焦距变小,折光能力变强,像成在光屏的前方,和近视眼的成因相似。
[6]如果蜡烛烧久后变短了,所成的像在光屏的上方,想让像在光屏的中央,应该适当向下调节凸透镜或者适当向上调节蜡烛。
12.小明利用水透镜、蜡烛、光屏、光具座等器材进行了如下探究:
①实验前,将水透镜、蜡烛和光屏放置在光具座上,调整烛焰和水透镜,光屏三者的中心大致在同一高度;
②某次实验中,当蜡烛、水透镜和光屏在如图所示位置时,在光屏上恰能成清晰的像,则此时水透镜的焦距是 cm,接着固定水透镜位置不变,将蜡烛移到25cm刻度线处,要在光屏上再次看到清晰的像,应将光屏向 (选填“左”或“右”)移动;
③小明在光屏上成清晰缩小像时,用注射器往水透镜中注入适量的水,保持蜡烛、水透镜的位置不变,将光屏向左移动适当距离,光屏上再次成清晰的像,此操作是为了探究 (选填“近视眼”或“远视眼”)的成因。
【答案】 10.0 右 近视眼
【详解】②[1][2]光具座上的刻度尺分度值是1cm,测量值还要再加一位估测值,由图中可知蜡烛在20.0cm处,透镜在40.0cm处,光屏在60.0cm处,此时物距和像距分别是
此时物距等于像距,成倒立等大的实像,在二倍焦距处,所以该透镜的焦距为
当将蜡烛移动到25cm刻度线处,此时物距变小,根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”可知,像距会增大,所以将光屏向右移动。
③[3]水透镜中注入水后增大了透镜的厚度,对光的折射能力变强,焦距会减小,像会成在光屏的前方,所以应将光屏向左移动适当的距离才能再次成像,与近视眼形成原因相同。
课标解读
02 热学实验
《义务教育初中物理课程标准(2022年版)》
热学 测量类学生必做实验 4.1.3用常见温度计测量温度。 例3 用实验室温度计测量水的温度,用体温计测量自己的体温。
探究类学生必做实验 4.2.1探究水在沸腾前后温度变化的特点。 例1 用酒精灯、烧杯、温度计等,探究水在沸腾前后温度变化的特点。
根据《义务教育初中物理课程标准(2022年版)》的要求,热学实验包括两个实验,一个测量类实验,用常见的温度计测量温度;和一个探究类实验,探究水在沸腾前后温度变化的特点。
1.用常见的温度计测量温度,主要考查温度计的使用与读数。要求学生会用实验室温度计测量水的温度,用体温计测量自己的体温。
2.探究水在沸腾前后温度变化的特点,主要考查沸腾的特点,即沸腾时,持续吸热,温度保持不变。要求学生能用酒精灯、烧杯、温度计等,探究水在沸腾前后温度变化的特点。
课堂精讲
考点一 用常见温度计测量温度
13.温度是表示物体 的物理量,实验室常用的温度计是根据 的性质制成的。如图所示,为某同学测量液体温度时,温度计示数稳定的状态,则该液体的温度为 ℃。
【答案】 冷热程度 液体热胀冷缩 -18
【详解】[1][2]物理学中物体的冷热程度用温度来表示;测量温度的工具是温度计,温度计是利用液体受热体积膨胀、遇冷体积收缩的原理制成的。
[3]温度计读数时,视线应正对刻度线,不能俯视或仰视。如图,温度计的分度值为1℃,数字越向下越大,表示温度为零下温度,其示数为-18℃。
14.练习使用温度计:
(1)实验室常用的温度计是根据液体的 的规律制成的;
(2)如图甲所示温度计,读数方法 (选填“A”、“B”或“C”)会使结果偏大。如图乙所示温度计的示数是 ℃;
(3)用体温计先后测量小明、小红、小华三位同学的体温,中途未经下甩,示数相同都如图丙所示,该温度属于 (选填“正常”或“不正常”)范围。该温度 是小明的(选填“一定”、“可能”、“一定不”);
(4)如图丁所示是世界上第一支温度计﹣﹣伽利略温度计的原理图。当气温上升时,该温度计的液面是 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
【答案】 热胀冷缩 A ﹣3 不正常 一定 下降
【详解】(1)[1]实验室常用的温度计是液体温度计,液体温度计是根据液体热胀冷缩的规律制成的。
(2)[2]温度计读数时,A俯视,根据光的直线传播,会造成测量值偏大;B读数方法正确;C仰视,会造成测量值偏小;故读数方法A会使结果偏大。
[3]乙图所示的温度计,每一个大格代表10℃,每一个小格代表1℃,液柱在零刻度的下方,示数是﹣3℃。
(3)[4]体温计的每一个大格代表1℃,每一个小格代表0.1℃(即分度值为0.1℃),示数是38.5℃,人的正常体温大约是37℃左右,所以该温度属于不正常范围。
[5]先后测量小明、小红、小华三位同学的体温,中途未经下甩,示数相同说明小红、小华的体温不会高于小明的体温,示数保留的一定是小明的体温。
(4)[6]伽利略温度计的原理是根据气体热胀冷缩。当外界温度升高时,玻璃球内气体膨胀,压强增大高于瓶外大气压,使玻璃管中水位降低。
15.如图所示,可用来测沸水的温度计是 ,可离开被测物体的温度计是 (选填“甲”或“乙”)。图甲温度计的示数是 ℃。
【答案】 乙 甲 38.5
【详解】
[1][2][3]图甲为体温计,在下端有一个极细的弯管,离开人体后,遇冷收缩,使上方的液体不能够回到玻璃泡内,因此它可以离开被测物体来读数;图甲中温度计的测量范围是35℃~42℃,分度值为0.1℃,示数为38.5℃;图乙中温度计的测量范围是-20℃~100℃,分度值为1℃,因此可以判断出能够测量沸水温度的是乙温度计。
16.如图所示,体温计的测量范围是 ,它的示数为 。
【答案】 35℃~42℃ 36.5
【详解】[1]图中体温计的测量范围为35℃~42℃,其最小分度值为0.1℃。
[2]由图可知此时体温计的示数为36.5℃。
17.如图所示的体温计是根据液体 的性质制成的,测量范围为 ,最小分度值为 ,它 (选填“能”或“不能”)离开人体读数,现在的示数为 。
【答案】 热胀冷缩 35~42℃ 0.1℃ 能 37.8℃
【详解】[1]体温计是液体温度计,是根据液体的热胀冷缩的性质制成的。
[2][3]体温计的分度值为0.1℃,测量范围为35~42℃。
[4]体温计有缩口,能离开人体进行读数。
[5]体温计的分度值为0.1℃,其读数为37.8℃。
18.如图所示,水银体温计的横截面如图a,从B处看过去可看到 (选填“正立”或“倒立”)放大的水银柱,有利于准确读数,利用光学知识分析可知它成像的原理与 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)相同;如图b所示,体温计的示数为 ℃。
【答案】 正立 放大镜 37.6
【详解】[1][2]如图a所示,B处是向外凸出的圆弧形状,相当于是凸透镜,根据凸透镜成像规律可知,当物距小于焦距时成正立、放大的虚像;所以从B处看过去可看到正立、放大的水银柱,它的成像原理和生活中的放大镜相同。
[3]如图b所示,体温计的分度值是0.1℃,读数是37.6℃。
考点二 探究水在沸腾前后温度变化的特点。
19.如图甲是“观察水的沸腾”的实验装置,根据烧杯中水的情况,此时水 (选填“正在沸腾”或“还未沸腾”);图乙温度计示数为 ℃。
【答案】 正在沸腾 99
【详解】[1]如图,气泡在上升过程中逐渐变大,说明烧杯中水温上下一致,气泡在上升时水不断汽化变为水蒸气进入气泡,使气泡变大,此时水正在沸腾。
[2]如图,温度计的分度值为1℃,示数为99℃。
20.雯雯同学探究“水在沸腾前后温度变化的特点”的实验装置如图甲所示。
①为完成该实验,除如图甲中的实验器材外,还需要的测量仪器是 ;
②观察气泡可判断图甲中的水处于 (选填“沸腾前”或“沸腾时”)的状态;
③如图乙是水的温度随时间变化的关系图像,由图像可知,所测水的沸点低于100℃,说明当地气压 (选填“大于”或“小于”)1标准大气压。
【答案】 秒表 沸腾时 小于
【详解】①[1]实验中,需要记录时间,用到秒表。
②[2]图甲中,气泡逐渐变大,说明烧杯中水的温度均匀,水内部不停的汽化,产生大量的水蒸气进入气泡,气泡变大,表明此时的水处于沸腾时。
③[3]水的沸点和气压有关,气压越小,沸点越低,一个标准大气压下水的沸点是100℃,水的沸点小于100℃,说明此地的大气压低于一个标准大气压。
21.实验小组利用如图甲所示的实验装置探究“水沸腾时温度变化的特点”。
(1)需要安装的实验器材有:A.烧杯和水;B.酒精灯;C.纸板和温度计;D.铁圈和石棉网。装置如图甲所示,安装的顺序是(填写器材前的字母) ;
(2)在水温升高到90℃后,每隔1min记录一次温度计的示数,直到水沸腾并持续几分钟后停止读数,图乙为第3min时温度计的示数,请你帮她读出示数并填入表格中;
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7
温度℃ 90 92 94 98 98 98 98
(3)如图丙中A、B所示,其中 图是在第3min的气泡的变化情况;
(4)图B中的气泡越往上越小,小华认为是发生了 (填物态变化);
(5)酒精灯外焰温度约为800℃,纸的着火点约为190℃,实验时将烧杯换成纸杯行不行? ,原因是: 。
【答案】 BDAC 96 B 液化 行 水的沸点低于纸的着火点
【详解】(1)[1]为了保证用酒精灯的外焰加热,安装实验器材应按照先下而上的原则,故安装的顺序是BDAC。
(2)[2]图示温度计的分度值是1℃,液柱指在90℃上面第6个小格上,因此温度计示数为
90℃+1℃×6=96℃
(3)[3]A图气泡在上升过程中气泡体积增大,所以是沸腾时的情况;B图气泡在上升过程中,体积逐渐减小,所以是沸腾前的情况。
(4)[4]图B中气泡内的水蒸气液化为小水珠,使得体积越来越小。
(5)[5][6]水的沸点比纸的着火点低,水沸腾时温度不变,使得纸的温度总保持在100度左右,所以纸达不到着火点,烧不起来。
22.如图所示,“探究水沸腾时温度变化的特点”实验。
(1)两位同学根据观察画出的水沸腾时气泡变化示意图,正确的是 (选填“甲”或“乙”);
(2)他们用相同的酒精灯分别加热两杯热水,根据实验记录数据分别绘制了如图所示a、b两条沸腾曲线,分析图像及实验过程可知:热水的初温为 ;水沸腾时,继续加热,温度 (选填“升高”“降低”或“不变”);
(3)造成两个小组绘制出的图像不同的原因是 ;
(4)如图所示,将烧瓶中的水加热至沸腾后停止加热,迅速塞上瓶塞并倒置,然后向瓶底浇冷水,发现水重新沸腾。水重新沸腾是因为 。
【答案】 乙 90 不变 两杯水的质量不同 瓶内水蒸气温度降低液化、气压减小,水的沸点降低
【详解】(1)[1]水沸腾时,各处的水的温度相同,产生的气泡在上升过程中不断有水汽化进入气泡,同时水的压强越来越小,气泡逐渐变大,所以乙图正确。
(2)[2][3]由图像可知,加热前水的初温为90℃;水沸腾时,继续加热,水吸热但温度不变。
(3)[4]由图像可知,两个小组水的初温和末温都相同,但加热至沸腾的时间不同,原因可能是水的质量不同,质量多的加热时间更长一些。
(4)[5]水的沸点与气压有关,气压减小,沸点随之降低;将烧瓶中的水加热至沸腾后停止加热,迅速塞上瓶塞并倒置,然后向瓶底浇冷水,瓶内气体温度降低,水蒸气液化形成小水滴,瓶内气压降低,水的沸点降低,当沸点低于水的温度时水会重新沸腾。
23.同学们利用如图甲所示的实验装置探究水沸腾时温度变化的特点。
(1)在烧杯口加一个盖子,这样除了可以减少散热,还可以防止水蒸气在温度计上 (填物态变化名称),影响读取温度示数;
(2)小阳向烧杯中倒入适量的热水进行加热,他观察到水沸腾时,温度计的示数如图甲所示,则水的沸点为 ℃;
(3)图乙是小阳和小雨根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像。由图像可知,水沸腾后温度 ;将水加热到沸腾,小雨所用的时间明显比小阳用的时间要长,原因可能是 ;
(4)实验完成后,小阳取一个小烧杯装入适量沸腾的水浮在大烧杯中继续加热,如图丙,他发现大烧杯中的水持续沸腾而小烧杯中的水始终不沸腾,用温度计测量两个烧杯中的水温,发现温度相同。小阳联想到家里妈妈炖汤用的隔水炖盅,如图丙,将装有食材和水的小盅放在装水的大盅内隔水慢炖,也能将汤炖好。与普通的炖锅相比,隔水炖盅的好处有 (多选,选填序号)。
A.食材更容易炖熟 B.汤汁不易炖干
C.汤汁不会谱[pū]锅(谱锅是指汤汁中由于产生大量气泡而溢出锅外)
【答案】 液化 98 不变 小雨实验中水的质量大 BC
【详解】(1)[1]在烧杯口加一个盖子,这样除了可以减少散热,还可以防止水蒸气因遇到冷的温度计而在其表面液化,影响读取温度示数。
(2)[2]图中温度计的分度值为1℃,示数为98℃。则水的沸点为98℃。
(3)[3]由图可知,两条曲线最终都为一条与横坐标相平行的直线,说明水沸腾时温度不变。
[4]将水加热到沸腾,小雨所用的时间明显比小阳用的时间要长,原因可能是小雨实验中水的质量大,将水加热至沸腾需要吸收的热量更多。
(4)[5]A.隔水炖盅食材的温度与普通炖锅中食材的温度相同,故A不符合题意;
BC.隔水炖盅中水虽然可以达到沸点,但不能沸腾,汤汁不会谱[pū]锅,所以汤汁不易炖干,故BC符合题意。
故选BC。
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专题五 光学、热学实验
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课标解读
01 光学实验
《义务教育初中物理课程标准(2022年版)》
光学 测量类学生必做实验 无
探究类学生必做实验 4.2.6探究光的反射定律 例6 用激光笔、平面镜、光屏及量角器等探究光的反射定律。
4.2.7探究平面镜成像的特点 例7 用蜡烛(或其他物品)、平板玻璃、刻度尺、白纸等,探究平面镜成像时,像的大小、位置、虚实等有什么特点。
4.2.8探究凸透镜成像的规律 例8 用蜡烛(或F形光源)、凸透镜、光具座、光屏等,探究凸透镜成像时,像的正倒、大小、位置、虚实等与物距的关系。
根据《义务教育初中物理课程标准(2022年版)》的要求,光学实验只有探究类学生必做实验,包括三个实验,分别是探究光的反射定律、探究平面镜成像的特点、探究凸透镜成像的规律。
1.探究光的反射定律,主要考查反射定律的四大点,即三线共面、两线分居、两角相等、光路可逆。要求学生会使用激光笔、平面镜、光屏及量角器等探究光的反射定律。
2.探究平面镜成像的特点,主要考查平面镜成像的特点,即平面镜成的像是虚像、像与物体关于镜面的对称关系。要求学生能用蜡烛(或其他物品)、平板玻璃、刻度尺、白纸等探究平面镜成像,并且知道像的大小、位置、虚实等有什么特点。
3.探究凸透镜成像的规律,主要考查凸透镜成像的规律及其应用。要求学生会用蜡烛(或F形光源)、凸透镜、光具座、光屏等,探究凸透镜成像时,像的正倒、大小、位置、虚实等与物距的关系。
课堂精讲
考点一 探究光的反射定律
1.小明利用图甲所示的器材(纸板可绕翻折)探究光的反射定律;
(1)图乙中,用激光笔沿方向入射,当入射光线与平面镜夹角为时,入射角大小为 ;再将纸板绕向后折,纸板上没有反射光线,这一步骤的目的是探究 ;
(2)图乙中,若让另一束光线沿方向射向平面镜,反射光线沿方向射出,这一现象说明 ;
(3)为了得到“反射角等于入射角”这一普遍规律,接下来的操作是 ;
(4)图丙中,保持入射光线不变,将平面镜绕入射点旋转,使入射角增大,则反射光线偏转的角度为 。
2.小明用如图所示装置探究“光的反射定律”。
(1)图甲中反射角是 度;
(2)当图甲中入射光线EO绕O点逆时针转动时,反射光线绕O点 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动;
(3)让光沿FO方向入射,发现反射光沿OE方向射出,说明在反射现象中, ;
(4)如图乙所示,小明将纸板NOF向后折,在纸板NOF上不能看到反射光线,此时反射光 (选填“仍然”或“不”)存在。
3.小红做“探究光的反射定律”实验。
(1)如图所示,表面粗糙的纸板EF应 立在水平平面镜M上;
(2)让一束光AO紧贴纸板E射向镜面上的O点,纸板F上呈现出反射光束,此时入射角是 (填具体数值)。小红能从不同方向看到纸板E上的光束,是因为发生了 反射;
(3)以ON为轴,把纸板F向后翻折,纸板F上反射光束消失。由此可初步得出:反射光线、入射光线和法线 ;
(4)为了探究反射角与入射角的大小关系,应进行的操作是 ;
A.改变纸板与平面镜之间的夹角
B.多次改变入射角的大小
C.将入射光AO紧贴纸板F射向镜面上的O点
4.小明利用如图所示的装置探究光的反射定律,平面镜平放在水平桌面上,板E、F可以绕ON轴转动。
(1)为了看清楚板上的光路,板的材质应是 (选填“粗糙的”或“光滑的”);
(2)为了研究反射角与入射角之间关系,实验时应进行的操作是 ;
A.绕ON前后转动板E
B.绕ON前后转动板F
C.改变光线AO与ON间的夹角
D.改变光线OB与ON间的夹角
(3)让入射角等于 °时,反射光线与入射光线重合;
(4)以法线ON为轴线,将板的F面绕法线ON向后旋转,此时反射光线的位置 (选填“发生”或“不发生”)变化;纸板上 (选填“能”或“不能”)呈现反射光线,说明 。
考点二 探究平面镜成像的特点
5.为了探究平面镜成像的特点,小华同学准备了透明玻璃板、刻度尺、两支完全相同的蜡烛,如图所示。
(1)用透明玻璃板代替平面镜是为了便于确定像的 ,用玻璃板代替平面镜实验时,应选用 (选填“厚”或“薄”)一些的玻璃板;
(2)当蜡烛A远离玻璃板时,像的大小会 (选填“变小”“变大”或“不变”);
(3)如图甲所示,实验中若只将玻璃板水平向左平移,蜡烛所成像的位置 (选填“向左移”“向右移”或“不变”);
(4)如图乙所示,小华同学在实验中将透明玻璃板与水平桌面成45°角放置,然后将蜡烛沿水平桌面向右移动一段距离L,则两次物体到像的距离的变化量为 。
6.小丽同学在做“探究平面镜成像特点”的实验时,将一块玻璃板竖直立在水平台上,再取两段完全相同的蜡烛A和B,点燃玻璃板前的蜡烛A,进行观察,如图所示。在此实验中:
(1)小丽选择玻璃板代替平面镜进行实验的目的是 ;
(2)蜡烛A的像是由于光射到玻璃表面发生 (填“反射”或“折射”)形成的;
(3)小丽将蜡烛A逐渐向玻璃板靠近时,蜡烛A的像将逐渐向 (填“靠近”或“远离”)璃板的方向移动;
(4)当玻璃板后面的蜡烛B与蜡烛A的像完全重合时,小丽移去蜡烛B,并在蜡烛B所在位置放一光屏,则光屏上 (填“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像,此现象说明平面镜所成的是 像(填“实”或“虚”)。
7.如图甲是小融同学探究“平面镜成像特点”的实验装置。
(1)实验中选用薄玻璃板进行实验的目的是 ;
(2)A、B两根蜡烛的大小和形状相同,这样便于验证像和物的 关系;
(3)将点燃的蜡烛A置于玻璃板前方,小融的眼睛应该在蜡烛 (选填“A”或“B”)侧观察蜡烛A的像,若发现蜡烛A的像不太清晰,通过点燃蜡烛B (选填“可以”或“不可以”)使像变清晰;
(4)实验中,若看到蜡烛A通过玻璃板成两个像,如图乙所示,其中距离观察者较近的像A'较 (选填“亮”或“暗”),较远处的像A''是蜡烛A通过玻璃板的 (选填“P”或“Q”)面成像得到的;
(5)丙图为猫咪照镜子的情境,若猫的头部位置保持不变,把镜子沿中间截成两半,将右边一半平行向后移一段距离,则左、右两半面镜子 。
A.各成半个像,合起来成一个完整的像 B.左半边镜子成完整像,右半边不成像
C.都成完整的像,但两个像在不同位置 D.都成完整的像,且两个像在同一位置
8.彤彤和上小学的弟弟随妈妈一起逛商场时,发现一面大镜子,妹妹在走向镜子的过程中对姐姐说:“姐姐,你看镜子里的我在长高耶!”为了纠正妹妹的错误认知,彤彤做了如下的实验:
(1)如图所示,彤彤找来了一块玻璃板,将白纸平铺在水玻璃板平桌面上,把玻璃板架在白纸上,并利用三角板让玻璃板与纸面 ;
(2)将两支完全相同的蜡烛A和B分别竖放在玻璃板前后,点燃蜡烛 (选填“A”或“B”),并移动蜡烛B,直至与蜡烛A的像重合,从而证明平面镜中的像和物体的大小相等;
(3)为了纠正弟弟的错误认知,彤彤多次改变蜡烛A的 (选填“左右”或“前后”)位置不同,并重新让蜡烛B与蜡烛A的像重合,从而证明了平面镜中的像的大小和物体离平面镜的距离 (选填“有关”或“无关”);
(4)做实验时,弟弟好奇的从玻璃板后面去找A蜡烛的像,可是只看到了B蜡烛,就这样弟弟不停的从玻璃两侧去找蜡烛A的像,姐姐笑着对弟弟说,这个像是一个 像,所以从玻璃板后面是看不到的,等你学了物理这门学科你就明白了;
(5)做完实验后,弟弟动了一下玻璃板,彤彤发现玻璃板后面的像在向上移动,这让彤彤联想到了小汽车的前挡风玻璃是倾斜安装的,这样做的好处是 。
考点三 探究凸透镜成像的规律
9.如图所示是小明和同学们探究“凸透镜成像规律”的实验情景。
(1)根据图甲可以测出该凸透镜的焦距f= cm;
(2)他们将点燃的蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,还应调整烛焰的焰心和光屏的中心位于凸透镜的 上;
(3)器材组装好后,小明移动蜡烛和光屏到如图乙所示位置时,恰好在光屏上呈现出清晰、倒立、放大的实像。保持蜡烛和光屏在光具座上的位置不动,仅将凸透镜向 移动 cm便可在光屏上得到清晰、倒立、缩小的实像;
(4)接着,小明将一块眼镜片竖直放于蜡烛和凸透镜之间,光屏上的像又变模糊了,将光屏向左移动适当距离,光屏上的像又清晰了,山此可知,该眼镜片可用于矫正 (选填“近视”或“远视”)眼。
10.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:图甲用一束平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑。
(1)如图乙小丽改变蜡烛的位置,使其位于刻度线处,再移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的倒立、 的实像(选填“放大”、“等大”或“缩小”);实验过程中小丽将蜡烛逐渐远离凸透镜的过程中,像逐渐 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(2)小芳同学在实验中,按如图装配仪器(图中点是焦点,点是2倍焦距处),此时光屏得到了一个清晰的像,但像的位置偏高。造成这一现象的原因是小芳组装器材时没有使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 为了使像能成在光屏的中央,她应把蜡烛向 调(填“上”或“下”);调节好蜡烛的高度后,她又把蜡烛移到A点,此时光屏上的像很模糊,为了得到清晰的像,应把光屏向 移动(填“左”或“右”)。
11.在“天宫课堂”的水球实验中,小玉看到王亚平老师的倒立、缩小的像,如图甲所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。
(1)小玉找到了一个焦距未知的凸透镜,用一束平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现最小最亮的光斑,如图乙所示。则凸透镜的焦距是 ;
(2)如图丙所示,在组装器材时,将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度上,目的是 ;
(3)将凸透镜固定在刻度线处,蜡烛移动到刻度线处,移动光屏,直到出现烛焰倒立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像。利用该成像规律制成的光学仪器是 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);
(4)在(3)的基础上,更换成另一个焦距为的凸透镜,光屏上的像变模糊了,此现象与 (填“近视眼”或“远视眼”)成因相似。如果蜡烛烧久后变短了,想让像在光屏的中央,那么如何操作; 。
12.小明利用水透镜、蜡烛、光屏、光具座等器材进行了如下探究:
①实验前,将水透镜、蜡烛和光屏放置在光具座上,调整烛焰和水透镜,光屏三者的中心大致在同一高度;
②某次实验中,当蜡烛、水透镜和光屏在如图所示位置时,在光屏上恰能成清晰的像,则此时水透镜的焦距是 cm,接着固定水透镜位置不变,将蜡烛移到25cm刻度线处,要在光屏上再次看到清晰的像,应将光屏向 (选填“左”或“右”)移动;
③小明在光屏上成清晰缩小像时,用注射器往水透镜中注入适量的水,保持蜡烛、水透镜的位置不变,将光屏向左移动适当距离,光屏上再次成清晰的像,此操作是为了探究 (选填“近视眼”或“远视眼”)的成因。
课标解读
02 热学实验
《义务教育初中物理课程标准(2022年版)》
热学 测量类学生必做实验 4.1.3用常见温度计测量温度。 例3 用实验室温度计测量水的温度,用体温计测量自己的体温。
探究类学生必做实验 4.2.1探究水在沸腾前后温度变化的特点。 例1 用酒精灯、烧杯、温度计等,探究水在沸腾前后温度变化的特点。
根据《义务教育初中物理课程标准(2022年版)》的要求,热学实验包括两个实验,一个测量类实验,用常见的温度计测量温度;和一个探究类实验,探究水在沸腾前后温度变化的特点。
1.用常见的温度计测量温度,主要考查温度计的使用与读数。要求学生会用实验室温度计测量水的温度,用体温计测量自己的体温。
2.探究水在沸腾前后温度变化的特点,主要考查沸腾的特点,即沸腾时,持续吸热,温度保持不变。要求学生能用酒精灯、烧杯、温度计等,探究水在沸腾前后温度变化的特点。
课堂精讲
考点一 用常见温度计测量温度
13.温度是表示物体 的物理量,实验室常用的温度计是根据 的性质制成的。如图所示,为某同学测量液体温度时,温度计示数稳定的状态,则该液体的温度为 ℃。
14.练习使用温度计:
(1)实验室常用的温度计是根据液体的 的规律制成的;
(2)如图甲所示温度计,读数方法 (选填“A”、“B”或“C”)会使结果偏大。如图乙所示温度计的示数是 ℃;
(3)用体温计先后测量小明、小红、小华三位同学的体温,中途未经下甩,示数相同都如图丙所示,该温度属于 (选填“正常”或“不正常”)范围。该温度 是小明的(选填“一定”、“可能”、“一定不”);
(4)如图丁所示是世界上第一支温度计﹣﹣伽利略温度计的原理图。当气温上升时,该温度计的液面是 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
15.如图所示,可用来测沸水的温度计是 ,可离开被测物体的温度计是 (选填“甲”或“乙”)。图甲温度计的示数是 ℃。
16.如图所示,体温计的测量范围是 ,它的示数为 。
17.如图所示的体温计是根据液体 的性质制成的,测量范围为 ,最小分度值为 ,它 (选填“能”或“不能”)离开人体读数,现在的示数为 。
18.如图所示,水银体温计的横截面如图a,从B处看过去可看到 (选填“正立”或“倒立”)放大的水银柱,有利于准确读数,利用光学知识分析可知它成像的原理与 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)相同;如图b所示,体温计的示数为 ℃。
考点二 探究水在沸腾前后温度变化的特点。
19.如图甲是“观察水的沸腾”的实验装置,根据烧杯中水的情况,此时水 (选填“正在沸腾”或“还未沸腾”);图乙温度计示数为 ℃。
20.雯雯同学探究“水在沸腾前后温度变化的特点”的实验装置如图甲所示。
①为完成该实验,除如图甲中的实验器材外,还需要的测量仪器是 ;
②观察气泡可判断图甲中的水处于 (选填“沸腾前”或“沸腾时”)的状态;
③如图乙是水的温度随时间变化的关系图像,由图像可知,所测水的沸点低于100℃,说明当地气压 (选填“大于”或“小于”)1标准大气压。
21.实验小组利用如图甲所示的实验装置探究“水沸腾时温度变化的特点”。
(1)需要安装的实验器材有:A.烧杯和水;B.酒精灯;C.纸板和温度计;D.铁圈和石棉网。装置如图甲所示,安装的顺序是(填写器材前的字母) ;
(2)在水温升高到90℃后,每隔1min记录一次温度计的示数,直到水沸腾并持续几分钟后停止读数,图乙为第3min时温度计的示数,请你帮她读出示数并填入表格中;
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7
温度℃ 90 92 94 98 98 98 98
(3)如图丙中A、B所示,其中 图是在第3min的气泡的变化情况;
(4)图B中的气泡越往上越小,小华认为是发生了 (填物态变化);
(5)酒精灯外焰温度约为800℃,纸的着火点约为190℃,实验时将烧杯换成纸杯行不行? ,原因是: 。
22.如图所示,“探究水沸腾时温度变化的特点”实验。
(1)两位同学根据观察画出的水沸腾时气泡变化示意图,正确的是 (选填“甲”或“乙”);
(2)他们用相同的酒精灯分别加热两杯热水,根据实验记录数据分别绘制了如图所示a、b两条沸腾曲线,分析图像及实验过程可知:热水的初温为 ;水沸腾时,继续加热,温度 (选填“升高”“降低”或“不变”);
(3)造成两个小组绘制出的图像不同的原因是 ;
(4)如图所示,将烧瓶中的水加热至沸腾后停止加热,迅速塞上瓶塞并倒置,然后向瓶底浇冷水,发现水重新沸腾。水重新沸腾是因为 。
23.同学们利用如图甲所示的实验装置探究水沸腾时温度变化的特点。
(1)在烧杯口加一个盖子,这样除了可以减少散热,还可以防止水蒸气在温度计上 (填物态变化名称),影响读取温度示数;
(2)小阳向烧杯中倒入适量的热水进行加热,他观察到水沸腾时,温度计的示数如图甲所示,则水的沸点为 ℃;
(3)图乙是小阳和小雨根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像。由图像可知,水沸腾后温度 ;将水加热到沸腾,小雨所用的时间明显比小阳用的时间要长,原因可能是 ;
(4)实验完成后,小阳取一个小烧杯装入适量沸腾的水浮在大烧杯中继续加热,如图丙,他发现大烧杯中的水持续沸腾而小烧杯中的水始终不沸腾,用温度计测量两个烧杯中的水温,发现温度相同。小阳联想到家里妈妈炖汤用的隔水炖盅,如图丙,将装有食材和水的小盅放在装水的大盅内隔水慢炖,也能将汤炖好。与普通的炖锅相比,隔水炖盅的好处有 (多选,选填序号)。
A.食材更容易炖熟 B.汤汁不易炖干
C.汤汁不会谱[pū]锅(谱锅是指汤汁中由于产生大量气泡而溢出锅外)
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