初中物理 自然界中的水
一、学习目标
1. 知道自然界中水的三种状态或形成原因。
2. 能用水的三态变化解释自然界中的水循环现象。
二、重难点提示
不同状态下的水的形成原因。
考点精讲:
一、自然界中的水循环
地球上的水处于不停的运动之中,陆地和海洋表面的水通过蒸发进入大气,进入大气中的水是纯净的水。大气中的水蒸气冷却通过降水又回到陆地和海洋。
水的这种循环过程不仅是水的气态、液态、固态之间的物态变化,更重要的是使陆地上的淡水不断得到补充。
二、云、雨、雹、雪、雾、露、霜的形成
云:陆地和海洋中的水不断蒸发,空中的大量水蒸气遇到冷空气就液化成极小的水珠或凝华成极小的冰晶,大量的小水珠和小冰晶浮在高空中,就形成了云。
雨:在一定条件下,云中的小水滴和小冰晶越来越大,达到一定的程度,上升的气流无法支持,就会下落,在下落过程中,冰晶熔化成水珠,与原来的水滴一起落到地面上,就形成了雨。
雪:在冬季,当气温降到0℃以下时,云中的水蒸气凝华为小冰晶,在下落过程中周围的水蒸气与其接触而结晶,当其所受的重力足够大时,就下落到地面,这就是雪。
雹:夏季气温变化剧烈时,高空中会有冷气团存在,空气中悬浮的小冰晶在冷气团的作用下,凝固成小冰块。有些小冰块体积较大,下落过程中不能完全熔化成水,这就是冰雹。
雾:在夜间,地面附近的空气温度较低,如果空气中含有的水蒸气较多,气温足够低时,空气中的水蒸气会液化,在空中形成很多小水滴,这就是雾。
露:初秋季节,空气比较潮湿,在夜间温度下降,地面附近空气中的水蒸气在植物枝叶表面放热液化成小水滴,这就是露。
霜:到深秋和初冬季节,晚上气温可降到0℃以下,这时空气中的水蒸气在地面或植物的茎叶上放热凝华成小冰晶,这就是霜。
【推广·引申】地球表面的温度比较高,在大气层中,高度越高气温将越低,大气层以外的真空,温度只有3K左右,故地球表面的水蒸气升高时总会遇冷,若冷空气是0℃以下,则水珠会遇到冰珠便凝固成冰附在冰珠上,越是夏天,地面上的水蒸气越多,上升气流越强,这时云层越厚,因此夏天下冰雹时常发生。夏天总是下雨,冬天下雨或雪,就是气温差异造成的。
【随堂练习】地球上的水在不停地循环着:阳光晒暖了海洋,水变成水蒸气升到空中,形成暖湿气流,暖湿气流遇到冷空气后,水蒸气变成了小水滴,形成雨降落到地面。下列关于水在以上过程中发生的物态变化的说法中,正确的是( )
A. 水变成水蒸气是升华现象
B. 暖湿气流遇到冷空气后,水蒸气变成小水滴是凝华现象
C. 水变成水蒸气是汽化现象
D. 暖湿气流遇到冷空气后,水蒸气变成小水滴是凝固现象
思路分析:自然界中的水在不停地循环着,水的循环过程,实质上是水在气态、液态、固态之间的物态变化过程。我们要认清水所发生的各种物态变化:水变成水蒸气是汽化现象,水蒸气变成小水滴是液化现象。
答案:C
三、水是珍贵的资源(难点)
水,尤其是淡水,是大自然赐给人类最宝贵的资源,是人类生命的基础,是生物产生、生存和发展的必要条件。人类对水资源的过量使用超过了水资源自然更新的速度,加剧了水资源的短缺。导致严重的水危机的原因主要是:水质受到污染和过度使用水资源。
【随堂练习】关于水污染的说法正确的是( )
A. 水的污染是造成水严重缺乏的次要原因
B. 中国的饮用水源污染严重
C. 淡水污染严重,海水基本没有污染
D. 赤潮是海洋中的一种正常现象,对海洋生物环境没有负面影响
思路分析:A水的污染是造成水严重缺乏的主要原因;B我国的大部分地下水都受到不同程度的污染;C淡水污染严重,海水污染也很严重;D赤潮是海水受污染后产生的一种现象,对海洋的生态环境有很大的影响。
答案:B
四、合理利用水资源(重点)
有效、合理利用水资源的方法:
首先,人类应尽量减少水污染,并采用先进技术对污水进行处理,以便使水资源能够循环使用;
其次,要提高水的使用效率和节约用水,改变“水是取之不尽、用之不竭”的观念;
最后,要加强水资源的有效管理,制定有关节水的法规,有效地使用水资源。
【随堂练习】下列说法中正确的是( )
A. 水资源可以自然更新 B. 水资源是取之不尽,用之不竭的
C. 我国水资源丰富,不必节约用水 D. 湖泊水体富营养化,有助于水产养殖
思路分析:水资源可以自然更新,但若人类对水资源的过量使用超过水资源的自然更新速度,也会使水资源枯竭,A项对,B项错。我国是一个缺水的国家,目前,全国不论是城市,还是农村,地下水的开采都超过完全水平,缺水的矛盾已十分突出,C项错;富营养化会引发“赤潮”,使水生生物死亡,D项错。
答案:A
例题 请写出下列现象各属于哪种物态变化。
(1)洒在地上的水干了; ( )
(2)早晨有浓雾; ( )
(3)烧开水时冒的“白气”; ( )
(4)箱子里的樟脑丸,过久了会变小; ( )
(5)吃冰棒解热; ( )
(6)夏天湿衣服晾干; ( )
(7)钢水浇铸成火车轮; ( )
(8)北方冬天,窗户内常出现一层冰花; ( )
(9)用久了的灯泡钨丝比新买时细; ( )
(10)秋天早晨看到草上的露水; ( )
(11)北方冬天,树枝上出现雾凇; ( )
(12)北方冬天冰冻的衣服变干; ( )
(13)夏天打开冰箱时,看到从冰箱里冒出“白气”; ( )
(14)皮肤上擦酒精感到凉快; ( )
(15)秋天,屋顶的瓦上结了一层霜; ( )
(16)在寒冷的冬天,户外的人不断呼出“白气” ( )
(17)寒冷冬天,戴眼镜的人从外面进到暖和的房间里,镜片上“模糊一片”;( )
(18)夏天,冰棍放到玻璃杯里,玻璃杯的外壁出“汗”。 ( )
思路分析:判断物态变化的过程时,首先明确物质原来处于什么状态,现在处于什么状态,根据前面的描述,得出物态变化的名称。
答案:(1)汽化(蒸发)(2)液化(3)液化(4)升华(5)熔化(6)汽化(蒸发)(7)凝固(8)凝华(9)升华(10)液化(11)凝华(12)升华(13)液化(14)蒸发(15)凝华(16)液化(17)液化(18)液化
【高频疑点】
1. 水蒸气是无色、无味、透明的气体,用肉眼是无法看到的。“白雾”、“白烟”不是水蒸气,它们要么是“液体”,要么是“固体”的小颗粒;
2. 由于蒸发和升华,无论寒冷或炎热,空气中总是存在一些水蒸气(气态的水)。
【易错警示】
易错点1:对云、雨、雹、雪、霜等自然现象的形成把握不准
云、雨、雹、雪、雾、露、霜是空气中的水蒸气回到陆地和海洋的不同方式,对于这七种自然现象,我们应熟识其各自形成的物态变化方式,及其吸放热条件。
矫正训练:雨的形成是与自然界中水循环相关的复杂过程。地球上的水升腾到高空变成水滴,成为云的主要组成部分。当满足一定条件时,云中的水滴先后要经历转变为水蒸气、小冰晶等过程,才能形成雨落向地面。那么,从云中的水滴到降雨的过程中,水先后经历的物态变化是( )
A. 液化、汽化、凝固 B. 升华、凝华、熔化
C. 汽化、凝华、熔化 D. 液化、凝固、熔化
错解:D
正解:本题是对雨形成时所发生的物态变化方式的考查。从题目提供的信息可以看出,雨云中的水滴先要转变为水蒸气,水蒸气再转化为小冰晶,超过气流的承受能力时,小冰晶就要下降,小冰晶在下降过程中,再转化为液态的水,这样,雨在形成过程中先后所发生的物态变化是汽化、凝华、熔化,本题应选C。
错因分析:在分析雨形成所发生的物态变化时,没有把握题目就雨的形成所提供的信息,凭借直觉,妄下结论,选错了问题分析的切入点,认为雨的形成是由于地面上的水变成水蒸气,水蒸气形成云,云由小水滴和小冰晶组成,小水滴和小冰晶下降又形成雨,这样就得出错误的物态变化方式。
易错点2:对合理利用水资源的认识不到位
研究表明,地球表面上的水占有很大的面积,而真正能供我们人类生存需要的淡水资源非常少,出现了淡水资源危机,“水比油贵”,虽如此,我们也不能谈水色变,一筹莫展,应该是不能不用,而应合理使用。
矫正训练:解决日益严重的水资源危机的重要措施是节约用水。在我国这样的人口大国,节约用水意义重大。下面的节水办法不可行的是( )
A. 开发节水技术
B. 在每天的淘米、洗衣、冲厕的过程中,限量用水
C. 减少每个人每天的饮用水
D. 在农业生产中,推广喷灌技术
错解:B
正解:水资源已出现危机,我们应节约用水。节水需要开发节水技术,生活中的淘米、洗衣、冲厕要限量用水,在农业生产中,推广喷灌技术,可以减少水的蒸发、渗漏,以上主张说的都是节约用水,方法可行。水是生命之源,人的生命每天都需要适量的水来维持,而显然减少每个人每天的饮用水这种方式不可行,本题正确答案为C。
错因分析:面对各种用水主张,不加分析,认为淡水资源危机,水可以不用,人类的一些正常活动可以忽略等。殊不知,人类的生存发展一刻也离不开水,际于此,我们不能不用,而应合理使用。
同步练习:
(答题时间:10分钟)
1. 我叫小水滴,住在大海里,这天阳光晒暖了海洋,我和其他伙伴一起慢悠悠地升入高空,高空的低温使我们挤成一团,又变成了小水珠或小冰晶,联成了千姿百态的云,关于高空中变成了小水珠或小冰晶的说法正确的是( )
A. 小冰晶的形成是升华现象,需放热 B. 小冰晶的形成是凝华现象,需放热
C. 小水珠的形成是液化现象,需吸热 D. 小水珠的形成是汽化现象,需吸热
2. 寒冷的冬季,我们坐空调车会发现在汽车挡风玻璃上出现“哈气”,关于“哈气”,下面说法正确的是( )
A. “哈气”出现在挡风玻璃外壁 B. “哈气”的出现是液化现象
C. “哈气”的出现是汽化现象 D. “哈气”的形成要吸收热量
3. 一个带盖的水箱里盛有一些0℃的水和冰,把它搬到大气压强为1标准大气压,温度为0℃的教室里,一段时间后,水箱里( )
A. 都变成冰了,连水蒸气也没有 B. 都变成水了,同时有水蒸气
C. 只有水和冰 D. 冰、水和水蒸气都存在
4. 下列符号分别代表大雨、冰雹、霜冻和雾四种现象,其中主要通过凝华形成的是( )
A. 大雨 B. 冰雹 C. 霜冻 D. 雾
5. 我国西南云贵高原一带发生了百年不遇的旱灾,为了缓解旱情,多次实施了人工降雨,飞机在高空投撒干冰(固态二氧化碳),干冰进入云层迅速________为气体,使周围温度急剧下降,高空水蒸气就________成为小冰粒,最终形成降雨;为了减慢水的________,农户们用塑料膜覆盖田地,确保农作物生存(以上均填物态变化的名称)。请说出日常生活中你节约用水的一种方法:________________。
6. 假如你身处偏远海岛,缺乏生存所需的淡水怎么办?小明为你提供一种简便的海水淡化方法:在地面挖一水池,往池内灌海水,按图完成设备的安装,即可收集淡水。则:
(1)阳光照射使池内海水加快________,形成水蒸气;
(2)水蒸气在塑料膜上________形成小水滴。
7. 下图为大自然中水循环现象的示意图,江、河、湖、海以及大地表层中的水不断①变成水蒸气,当含有很多水蒸气的空气升入高空时,水蒸气的温度降低②成小水珠或③成小冰晶,大量的小水珠和小冰晶浮在高空中就形成了云,在一定条件下,云中的小水珠和小冰晶越来越大,就会下落,在下落过程中,小冰晶会④变成小水珠,与原来的水珠一起落到地面,这就形成了雨,如果水珠下落中骤然遇到0℃以下的冷空气,水珠便快速⑤成冰珠,下落时就是冰雹。
(1)请依次写出上文编号处涉及到的物态变化的名称:①________;②________;③________;④________;⑤________。
(2)上面5种物态变化中,属于吸热的是:________(填序号代码)。
答案:
1. B 解析:空气中的水蒸气在上升的过程中,遇到低温会液化成小水珠,浮于空中或降落到地面,形成云和雨,是液化现象,液化放热。
空气中的水蒸气在上升的过程中,遇到更低的温度会凝华成小冰晶,是凝华现象,凝华放热。故A、C、D不合题意,B符合题意。
2. B 解析:“哈气”是从口中呼出的温度较高的水蒸气,遇到冷的挡风玻璃液化成小水珠,附着在玻璃内表面,水蒸气液化时需要放出热量。
3. D 解析:水箱里原来盛有0℃的水和冰,把它搬到大气压强为1标准大气压,温度为0℃的教室里,由于没有温度差,所以不会发生热传递,水不会结冰,冰也不会熔化,但水可以蒸发,所以一段时间后,冰、水、水蒸气都存在。
4. C 解析:霜冻是由空气中的水蒸气遇冷直接凝华成固体,是凝华现象;雨、雾是液态的,是由空气中的水蒸气遇冷液化形成的;冰雹是由云中的小水滴或小冰晶在下落的过程中,小水珠遇冷,和小冰晶结合起来形成的,是凝固现象。
5.(1)升华;(2)凝华;(3)蒸发;(4)及时关闭水龙头。(答案不唯一)
解析:(1)固态的干冰在常温下会直接变为气态,即发生升华现象;(2)由于气温的骤降,使水蒸气迅速凝结成为小冰晶,即发生凝华现象;(3)塑料膜覆盖田地,阻断了蒸发的进行,即减慢水分的蒸发;(4)对于节约用水可从生活实际出发解答,如及时关闭水龙头、用刷碗水(或洗衣水)冲下水道等。
6. (1)蒸发;(2)液化
解析:(1)阳光照射使池内海水的温度升高,从而加快水的蒸发;(2)温度高的水蒸气上升,碰到塑料薄膜,就会液化为液态的小水滴。
7. (1)①汽化;②液化;③凝华;④熔化;⑤凝固;(2)①④
解析:(1)①水变成水蒸气,由液态变成气态,是汽化现象,需要吸热;②水蒸气变成小水珠,由气态变成液态,是液化现象,需要放热;③水蒸气变成小冰晶,由气态变成固态,是凝华现象,需要放热;④小冰晶变成小水珠,由固态变成液态,是熔化现象,需要吸热;⑤水珠变成冰珠,由液态变为固体,是凝固现象,需要放热;(2)根据(1)中的分析可知,属于吸热的是①④。