初中物理热学实验详解：5个经典实验操作与评估

初中物理热学实验详解：5个经典实验操作与评估

实验01：用温度计测量水温

实验操作：

1. 观察温度计的量程和分度值。
2. 将温度计的玻璃泡全部浸没水中，且不要碰到容器底或容器壁。
3. 温度计浸入被测液体后要稍微等一会儿，待温度计的示数稳定后再读数。
4. 读数时温度计的玻璃泡要继续留在被测液体中，视线要与温度计中液柱的液面相平。

实验02：影响蒸发快慢的因素

实验操作：

1. 将同样的胡萝卜分别晾晒在室内和室外无风的地方，比较胡萝卜变干所用时间。
2. 将同样的胡萝卜切开晾和不切开晾在室外同一地方，比较胡萝卜变干所用时间。
3. 将同样的胡萝卜分别晾晒在室外同样阳光下有风吹和无风吹的地方，比较胡萝卜变干所用时间。

现象：

1. 室外的胡萝卜变干用时短；
2. 切开的胡萝卜变干用时短；
3. 晾在有风地方的胡萝卜变干用时短。

结论：
这些现象说明液体蒸发快慢与液体的温度、液体的表面积、液体表面的空气流速有关。

实验03：液化放热

实验操作：

1. 先用温度计测出容器B中的水温，再将试管A放入容器B中，让烧瓶内的水沸腾时产生的水蒸气通入试管A中，水蒸气在试管中遇冷会液化成水。过一段儿时间，再测最容器B中的水温。

现象：
容器B中水温升高

结论：
液化过程放出热量。

实验评估：
该实验中容器B水温升高也可能是A中水导致的。要证明液化放热还需设计一个对比实验。

实验04：碘的升华、凝华

实验操作：

1. 在烧瓶中放入固态碘，将烧瓶口用玻璃片盖住，对烧瓶微微加热，观察发生的现象。
2. 密封的锤形玻璃泡（碘锤）内装有少量碘颗粒，将玻璃泡浸入开水中，观察碘的状态变化。将玻璃泡从水中取出，仔细观察冷却过程中碘的状态变化。

现象：

1. 烧瓶内固态碘逐渐消失，出现紫红色颗粒附在烧瓶内侧，玻璃片上有水珠出现。
2. 碘锤在开水中，出现紫红色的碘蒸气弥漫于玻璃泡中；取出后，紫红色碘蒸气逐渐消失，出现黑色的碘颗粒。

结论：
物质可以由固态直接升华成气态，该过程需要吸收热：物质也可以由气态直接凝华固态，该过程需要放出热。

实验评估：
水浴加热与用火焰直接加热相比，加热能更好地控制碘的温度不超过碘的熔点，避免熔化现象的出现。

实验05：自制温度计

实验操作：
在小瓶里装满带颜色的水，给小瓶配一个橡皮塞，橡皮塞上插进一根细玻璃管，使橡皮塞塞住瓶口。将该小瓶放人不同温度的水中，观察水柱的高度。

现象：
放入热水中，水柱高度升高，放入冷水中，水柱高度下降。

原理：
液体的热胀冷缩。

分析：
要使玻璃管内的水柱高度随温度变化明显，可采取的措施有：减小玻璃管的内径；换用容积更大的瓶子，改变瓶内液体的量；将液体换成膨胀系数更大的液体。

例题1

“初心”实践活动小组的同学利用一个小玻璃瓶、玻璃细管制成一个温度计，要求温度计的量程是0～100℃，分度值是2℃。对于在玻璃瓶和细管中装入哪种液体，同组的同学们还未决定是选择“甲苯”还是选择“酒精”，他们从物理书中查询到的资料如表格所示。当地气压为标准大气压。

（1）在玻璃瓶和细管中应装入液体制成的温度计才能合乎要求。
（2）把自制的温度计放入装有适量的液体后，待玻璃管中液柱稳定后在玻璃管中的液面处的位置标出“0”℃的刻度线和“0”。
（3）把自制温度计的玻璃瓶放在中，待玻璃管中液柱稳定后在玻璃管中的液面处的位置标出“100”℃的刻度线和“100”。
（4）在“0”刻线和“100”刻线之间分成等份，标出各刻线和对应的数字，并在温度计的适当位置标出温度单位的符号“℃”。

解析：
（1）因为酒精的沸点低于100℃，甲苯的沸点高于100℃，而要制成量程是0～100℃的温度计，所以在玻璃瓶和细管中应装入甲苯液体制成的温度计才能合乎要求；
（2）冰水混合物的温度为0℃，所以将自制的温度计放入冰水混合物中，待玻璃管中液柱稳定后在玻璃管中的液面处的位置标出“0”℃的刻度线和“0”；
（3）标准大气压下沸水的温度为100℃，所以将自制温度计的玻璃瓶放在沸水中，待玻璃管中液柱稳定后在玻璃管中的液面处的位置标出“100”℃的刻度线和“100”；
（4）已知该温度计的分度值是2℃，所以在“0”刻线和“100”刻线之间分成50等份，则1等份为2℃，标出各刻线和对应的数字，并在温度计的适当位置标出温度单位的符号“℃”。

答案：
（1）甲苯
（2）冰水混合物
（3）沸水
（4）50

例题2

在探究影响液体蒸发快慢得因素时同学们猜想液体蒸发快慢可能与液体温度的高低、液体表面空气流动快慢、液体表面积大小有关。为了验证以上的猜想，小凡同学在相同的四块玻璃板上各滴一滴质量相同的水，进行如ABCD所示的实验探究：

（1）通过AC两图的对比，可以得出水蒸发快慢与液体的有关。
（2）通过两图的对比，可以得出水蒸发快慢与液体表面空气流动快慢有关。
（3）通过两图的对比，可以得出水蒸发快慢与液体表面积大小有关。
（4）该实验采用了的研究方法。
（5）某同学猜想水蒸发快慢还可能与水多少有关于是继续进行了如下探究：在相同环境下的两块相同的玻璃板上分别滴上一滴和两滴水，进行E、F实验结果发现E图中水先蒸发完，他依据“谁先蒸发掉的越多，谁蒸发的快”得出结论：“水蒸发快慢与水的多少有关”，他的设计中存在的问题是。

解析：
（1）通过AC两图的对比，可以看出水的表面积和上方空气流动速度相同，只有水的温度不同，故可得出水蒸发快慢与液体的温度有关。
（2）要想得出水蒸发快慢与液体表面空气流动快慢有关，应控制水的温度和表面积不变，故应通过A、D两图的对比来得出结论。
（3）要想得出得出水蒸发快慢与液体表面积大小有关，应控制水的温度和表面上方空气流动速度相同，故应通过A、B两图的对比来得出结论。
（4）该实验采用了控制变量的研究方法。
（5）在进行E、F实验过程中，发现E图中水先蒸发完，他依据“谁先蒸发掉的越多，谁蒸发的快”得出结论：“水蒸发快慢与水的多少有关”，这一实验设计是错的，因为他在设计中没有控制水的表面积相同，不符合控制变量法的要求。

答案：
（1）温度
（2）A、D
（3）A、B
（4）控制变量
（5）没有控制水的表面积相同，不符合控制变量法的要求。

专题提升训练

1. 两条干湿程度相同的裤子按如图所示的方式晾晒，则该图主要可以用来探究影响蒸发快慢的因素是（ ）
   A. 与液体温度的关系
   B. 与液体质量的多少的关系
   C. 与液体表面积的关系
   D. 与空气流动速度的关系

解析：
由图知，两条干湿程度相同的裤子都是展开的，液体表面积相同，周围空气流速也相同，但一件在树荫下温度较低，另一件在阳光下温度较高，因此，该同学研究的是蒸发快慢与水的温度的关系，选项A符合题意。

答案：
A

2. 下列措施中，能使蒸发加快的是（ ）
   A. 把盛有酒精的瓶子的瓶口盖严
   B. 把湿衣服晾在通风、向阳的地方
   C. 吐鲁番的坎儿井很深且井口很小
   D. 将新鲜蔬菜用保鲜膜包裹放入冰箱冷藏

解析：
A. 把盛有酒精的瓶口盖严，控制了液体的表面积和液体上方空气的流动，可使蒸发减慢。故A不符合题意；
B. 把湿衣服晾在通风向阳处，提高了水的温度，加快了空气的流速，可使蒸发加快。故B符合题意；
C. 吐鲁番的坎儿井很深且井口很小，既减小了蒸发面积，又控制了空气流动，会使蒸发减慢。故C不符合题意；
D. 将新鲜蔬菜用保鲜膜包裹放入冰箱冷藏，既减小了蒸发面积，又降低了的温度，会使蒸发减慢。故D不符合题意。

答案：
B

3. 在标准大气压下，如图所示用水浴法做“冰的熔化”和“碘升华”的实验。已知标准大气压下，冰和碘的熔点分别是0℃和113.5℃。对比两实验有以下判断：
   （1）冰和碘在物态变化过程中都需要吸收热量；
   （2）冰和碘都经历了由固态变为液态的过程。这两个判断（ ）
   A. 只有（1）正确
   B. 只有（2）正确
   C. （1）和（2）都正确
   D. （1）和（2）都错误

解析：
（1）“冰的熔化”是冰变成水，是熔化过程，熔化吸收热量；“碘升华”是碘直接变成碘蒸气，是升华过程，升华吸收热量，故（1）正确。
（2）冰由固态变为液态的过程；碘经历了由固态直接变成气态，故（2）错误。

答案：
A

4. 如图所示，关于用液体温度计测量温度，正确的是（ ）
   A. 用温度计直接测火焰的温度
   B. 将温度计从被测物中拿出来读数
   C. 温度计靠碰杯壁或接触杯的底部
   D. 读数时视线与温度计的液面相平

解析：
A. 火焰的温度很高，用温度计直接测量火焰的温度会损坏温度计，所以A错误；
B. 将温度计的玻璃泡浸入水中后，要等温度计的示数稳定后再读数，且读数时不得使温度计的玻璃泡脱离液体，否则温度计的示数会受空气的影响发生变化，所以B错误；
C. 在测量过程中，温度计的玻璃泡不能碰触容器壁，否则温度计的示数可能会受环境温度影响，甚至可能损坏温度计，所以C错误；
D. 读数时，视线要与与液柱表面相平，若俯视则示数偏大，仰视则示数偏小，所以D正确。

答案：
D

填空题

5. 如图是自制的“简易冰箱”，在盛水的盆里放两块高出水面的砖，砖上搁一只比盆小一点的篮子，篮子里装有剩饭剩菜，再将纱布袋罩在篮子上，并使袋口的边缘浸入水里，吸收盆里的水，从而使整个纱布袋湿润。篮子上罩纱布袋是通过的方法来加快水蒸发吸热。为了使“简易冰箱”的制冷效果更好，可以采取的措施是（写出一种方法即可）。

解析：
纱布袋边缘浸在水里会吸盆里的水，从而使整个纱布袋保持湿润，篮子上罩纱布袋可以增大液体的表面积，加快水的蒸发。为了使简易冰箱的制冷效果更好，可以采取把篮子放在通风处。

答案：
增大液体的表面积；将“简易冰箱”放在通风处。

6. 小明观察“碘锤”中碘的升华现象，采用如图所示的方式加热。小红经查阅资料知道，酒精灯外焰的温度约为800℃，碘的熔点为113.7℃，小红认为在碘温度升高的过程中小明所做的实验（填“能”或“不能”）得出碘蒸汽都是碘升华的结论，因为在看到碘蒸气产生的同时，还出现了少量液态的碘，这些液态的碘是固态碘（填物态变化的名称）产生的。

解析：
实验中酒精灯火焰温度约为800℃，在加热过程，温度已经超过了碘的熔点，碘可能先熔化，由固态变成液态，再汽化，由液态变成气态的碘蒸气，不是碘由固态直接变成气态的升华现象。

答案：
不能；熔化。

7. 干冰（固态二氧化碳）具有很好的制冷作用，可用于人工降雨，这是由于干冰在常温下会迅速变为气体，吸收热量，促使水蒸气遇冷凝结成水滴或小冰晶，从而达到降雨的条件。则如图所示，（a）应填入，（c）应填入，（d）应填入，b虚线框内应填入。（图中括号内填物态变化名称、虚线框中选填“吸热”或“放热”）

解析：
干冰直接变成二氧化碳气体，属于升华现象，升华吸热；水蒸气遇冷凝结成水滴，属于液化现象，液化放热；水蒸气遇冷凝结成小冰晶，属于凝华现象，凝华放热。

答案：
升华；凝华；液化；放热。

实验探究题

8. 请完成与下列实验有关的填空。

（1）如图﹣1所示，这是小明利用小瓶、橡皮塞和玻璃管自制的液体温度计。该温度计的工作原理是液体的，实际使用中发现玻璃管中液柱变化不明显，导致示数不准确。对此，请你提出一条改进的建议：。

（2）在研究气泡运动规律的实验中，小明每隔10s记录的气泡位置如图﹣2所示，则气泡上升时速度大小的变化情况是；小明用刻度尺测出A、B间的距离s＝80cm，则气泡通过AB段的平均速度v＝cm/s。

解析：
（1）该温度计是利用液体的热胀冷缩原理来工作的；实际使用中发现该温度计的玻璃管中液柱变化不明显，导致示数不准确，可改用内径更细的玻璃管或换成大一些的瓶子；
（2）从记录的气泡位置图象可看出，气泡在相等的时间内运动的距离先增大后不变，由此可判断气泡上升时速度大小的变化情况是先变大后不变；气泡通过AB段的平均速度v＝＝＝1.6cm/s。

答案：
（1）热胀冷缩；换用内径更细的玻璃管；
（2）先变大后不变；1.6。

9. 如图是小明设计的一个气体温度计的示意图。瓶中装的是气体，装置密封完好，弯管中间有一段液柱。

（1）这个温度计是根据性质来测量温度的；
（2）若将瓶放到冰水混合物中，液柱停在A处，B、C是与A点相差2摄氏度的两点，则B处应该标的温度值是，C处的温度值比B处（填“高”或“低”）；
（3）为了提高此温度计的灵敏度，使读数更精确，可采取的措施是。

解析：
（1）此温度计是气体温度计，瓶内气体受热以后，体积膨胀，瓶内气体会推动弯管中间的液柱由A处向C处移动；瓶内气体遇冷以后，体积缩小，弯管中间的液柱由A处向B处移动，所以此温度计就是根据气体热胀冷缩的原理制成的。
（2）冰水混合物的温度为0℃，故A处的温度为0℃，瓶内气体推动液柱由A