第三章 物态变化 第2节 熔化和凝固 探究固体熔化时温度的变化规律 学案（含解析） 人教版（2024）物理八年级上册

（3）探究固体熔化时温度的变化规律
人教版物理八年级上册回归课本实验
课本实验再现
一、提出问题
不同的物质在由固态变成液态的过程中，温度的变化规律相同吗？
二、猜想与假设
（1）不同的物质在由固态变成液态的过程中，温度的变化规律相同；
（2）不同的物质在由固态变成液态的过程中，温度的变化规律不同
三、设计实验
1.研究海波（硫代硫酸钠）和石蜡的熔化过程。分别取适量的海波和石蜡（研碎），对它们进行加热，测出加热过程中的温度，观察熔化的情况，根据记录的数据绘制图像，比较二者熔化时温度的变化规律。
2.实验器材：铁架台、酒精灯、温度计、石棉网、烧杯、试管、钟表、海波、石蜡、水等.实验装置如图所示。
四、进行实验与收集证据
（1）在两个分别盛有海波和石蜡的试管中各插入一支温度计，再将试管放在盛水的烧杯中，使试管均匀受热.
（2）用酒精灯外焰对烧杯缓慢加热，观察海波和石蜡的变化情况，以及温度计示数的变化.
（3）待海波的温度升至40℃、石蜡的温度升至50℃，每隔1min记录一次温度计的示数，在海波和石蜡完全熔化后再记录3～4次．数据记录如表所示
表1 海波熔化时温度、状态随时间变化情况的记录表：
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
海波的温度/℃ 10 42 44 46 48 48 48 48 48 48 50 53 56
5状态 固态 固液共存态 液态
表2 石蜡熔化时温度、状态随时间变化情况的记录表
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
石蜡的温度/℃ 52 55 58 61 62 63 64 65 66.5 69 72 74 76
状态 固态 粘稠状态 液态
五、分析与论证
（1）以方格纸上的纵轴表示温度，横轴表示时间，将表1、表2中的数据分别在两方格纸上描点，然后再将所有的点用平滑的曲线连起来，得到海波和石蜡温度随时间变化的图像，如图所示.
（2）分析图像．
海波的图像上有两个转折点，第一个转折点B（4,48）海波开始熔化，此时的温度为48℃；第二个转折点C（9,48）熔化结束，海波由固态完全变为液态.
根据海波熔化图像的特征，可将整个过程分为三段：AB段、BC段和CD段.结合实验数据可以看出：
①AB段-海波的状态是固态，这段时间海波吸热，温度不断升高；
②BC段-海波的状态是固液共存态（既有已熔化的液态海波，也有还未熔化的固态海波），这段时间海波吸热熔化，但温度保持为48℃；
③CD段-海波完全变为液态，这段时间海波吸热，温度不断升高.但分析石蜡的图像可知石蜡的情况与海波不同：随着加热时间的增加，石蜡由固态慢慢地变软、变稠、变稀，逐渐熔化为液态，整个熔化过程石蜡不断吸热，温度也逐渐升高
六、实验结论
（1）物质在熔化过程中都要吸收热量．
（2）不同的物质在熔化过程中温度的变化规律不同．有的物质（如海波）在熔化过程中虽然继续吸热，但温度保持不变；有的物质（如石蜡）在熔化过程中先变软，后变稀，最后变为液态，且随着加热时间的延续温度逐渐升高。
拓展训练
1.“奋斗者”号载人潜水器的壳体使用了我国自主硏发的新型高强、高韧钛合金。金属钛是一种晶体，其熔化时温度随时间变化的图像为图中的( )
A. B. C. D.
2.如图甲所示是小聪同学“探究固体的熔化过程”的实验装置图，图乙是他描绘出的温度随时间变化的图像，则下列说法正确的是( )
A.烧杯内的水温度升高，含有的热量也随之增多
B.两点的温度相同，具有的内能也相同
C.该物质液态的比热容大于固态时的比热容
D.随着酒精灯中酒精量的减少，酒精的热值也在减小
3.如图是海波的熔化图像.从图像中获得的信息正确的是( )
A.海波的熔点是48 ℃ B.海波在段不吸也不放热
C.海渡在段是气态 D.海波熔化时间是12 min
4.如图所示是“探究某物质熔化和凝固规律”的实验图像，下列说法正确的是( )
A.在时，该物质处于固液共存状态
B.在段，该物质不吸热
C.该物质的凝固点是45℃
D.该物质凝固过程持续了5 min
5.某同学在探究“海波熔化时温度与时间的关系”的实验中，记了如下信息，完成下列问题。
加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
温度(℃) 40 44 46 47 48 48 48 48 48 50 54
状态 固态 固液共存 液态
(1)记录实验数据见表格，请在方格纸上画出温度与时间的关系图象；
(2)实验中判断固体熔化的根据是______；
A.看温度计示数是否保持不变
B.观察装海波的试管里是否有液体出现
(3)根据图象可得出的探究结论是：海波熔化时，______；
(4)根据图象，还可得出海波熔化前温度与时间的关系是：______；
(5)另一小组同学用质量为的该晶体做实验，绘制的晶体温度随时间变化的部分图象如图中的a，若用质量为的该晶体做实验，得到的图象可能是图中的______(选填“b”、“c”或“d”)。
6.在探究“冰熔化时温度的变化规律”实验中：
(1)实验时所用温度计是根据液体的______性质制成的；
(2)为了使试管中的冰受热均匀，且便于记录各时刻的温度值，小明应选用______(选填“甲”或“乙”)装置来进行实验；
(3)该实验应选用______(选填“大冰块”或“碎冰块”)来进行实验，效果更好些；
(4)如图丙所示，是小明根据实验数据作出的加热时温度随时间变化的图象，分析图象可知，冰是______(选填“晶体”或“非晶体”)，在第8min时，物质处于______状态；
(5)通过实验可知，冰熔化过程中温度______，但要继续______热；
(6)小明在总结实验结论时推断：如果一直加热下去(烧杯中水不烧干)，试管中的水将会沸腾。你认为他的推论______(选填“正确”或“不正确”)；原因是______。
答案以及解析
1.答案：B
解析：题目信息给出金属钛是晶体，物态变化为熔化，晶体熔化的特点是：达到熔点继续吸热，温度不变。选项A，没有固定熔点，错误；选项B符合前述分析，正确；选项C、D，温度随时间降低，错误。
2.答案：C
解析：A.热量是过程量，不能说含有热量，故A项错误；
B.图中的段是熔化过程，不断吸收热量，温度不变，但内能增大，故物体在B点的内能小于在C点的内能，故B项错误；
C.由图像知，整个吸热过程中，相同质量的晶体在固态时吸收相等的热量时温度上升的快， 在液态时吸收相等的热量时温度上升的慢，在相同条件下，物质比热容越大，温度上升的越慢，则该物质在液态时的比热容大于固态时的比热容，故C项正确；
D.因为物质的热值是酒精的特性，随着酒精灯中酒精量的减少，酒精的种类和状态没变，所以热值不变，故D项错误。
故选C。
3.答案：A
解析：A.由图像知道，段是海波的熔化过程，由于此过程不断吸热，温度保持48 ℃不变，说明海波的熔点为48 ℃，故A正确；
B.海波在段虽然温度保持不变，但不断吸收热量，故B错误；
C.海波在段已完全熔化完，为液态，故C错误；
D.海波从第6 min开始熔化，到第12 min完全熔化完，海波熔化时间是：，故D错误.
4.答案：C
解析：由图可知，有一段时间物质吸收热量温度不变，所以该物质是晶体，从第3 min开始熔化，到第6 min结束，故在时，熔化已经完成，该物质处于液态，故A错误;在段，该物质不断吸热，但温度不变，故B错误；该物质的熔点和凝固点相同，都是45℃，故C正确：该物质从第12 min开始凝固，到第15 min凝固结束，该物质凝固过程持续了3 min,故D错误。
5.答案：(1)
(2)B
(3)吸收热量，温度保持不变
(4)随着时间的增加，温度逐渐升高且升高的越来越慢
(5)c
解析：(1)根据表格数据，描点连线，得出图象，如图所示：
(2)物质由固态变为液态为熔化，实验中判断海波熔化的依据是出现液态海波，故B正确。
(3)根据图象可得出的探究结论是：海波熔化时，随着时间的增加，不断吸热，温度保持不变。
(4)根据图象，还可得出海波熔化前温度与时间的关系是随着时间的增加，温度逐渐升高且升高的越来越慢。
(5)另一组同学实验时晶体不变，即晶体的熔点不变，仍为48℃，质量大的温度达到熔点，吸热较多，需要的时间长，由于，则质量大的对应的熔化图象为c。
6.答案：(1)热胀冷缩
(2)乙
(3)碎冰块
(4)晶体；固液共存
(5)不变；吸
(6)不正确；试管中的水和烧杯中的水均可达到沸点，但试管中的水达到沸点后无法继续吸热，所以不会沸腾
解析：(1)实验时所用温度计是液体温度计，其原理是液体的热胀冷缩。
(2)为了使试管中的冰受热均匀，所以采用水浴法加热，不仅能使试管中的物质受热均匀，而且物质的温度上升速度较慢，便于及时记录各个时刻的温度，故选择乙装置。
(3)该实验应选用碎冰块来进行实验，这样受热均匀，效果较好。
(4)冰在熔化过程中吸热但是温度保持不变，所以冰是晶体；第8min时冰处于熔化过程中，所以为固液共存态。
(5)由实验可知，冰在熔化过程中，不断吸热，温度保持不变。
(6)当大烧杯中的水沸腾后，尽管不断吸热，但烧杯中的水温度不再升高，保持水的沸点温度不变；小试管中的水从大烧杯中吸热，温度达到水的沸点后，就和烧杯中的水的温度一样，就不能从烧杯中继续吸热，这时虽然达到了沸点，但不能吸收热量，所以不会沸腾，故小明的推论是错误的。