2020-2021学年九年级物理06比较不同物质的吸热能力实验类同步专题剖析含解析新版教科版

2020-2021学年九年级物理06比较不同物质的吸热能力实验类同步专题剖析含解析新版教科版

专题6 比较不同物质的吸热能力（实验类）‎ ‎【设计实验】‎ ‎1.实验中的主要仪器及作用：‎ ‎（1）天平的作用：称量加热物质的质量；‎ ‎（2）选取相同的酒精灯或电加热器的原因：保证相同加热时间内物质吸收的热量相 同；‎ ‎（3）搅拌器的作用：使物质受热均匀；‎ ‎（4）待测量：①水和食用油的初温和；②测水和食用油的质量；③时间。‎ ‎2.实验步骤：‎ 实验装置如图所示，取两支相同的烧杯分别装入500g水和食用油，它们的初温都与室温相同，用相同的电加热器加热。‎ 方案一：对水和食用油加热相同的时间，观察并读出温度计的示数；‎ 方案二：让水和食用油升高相同的温度，记录并比较加热的时间。‎ 8‎ 根据表格数据绘制温度—时间曲线 ‎ 方案一 方案二 ‎【分析和论证】‎ 给质量、初温相同的水和食用油加热，加热相同时间，使它们吸收相同的热量，食用油的温度升高得比水高；使它们升高相同的温度，对水加热的时间更长一些，表明水和食用油吸热本领不一样。‎ ‎【实验结论】‎ ‎①不同物质的吸热能力不同：‎ ‎②质量相同的不同物质，加热相同的时间，温度变化快的吸热能力弱，即比热容小；‎ ‎③质量相同的不同物质，升高相同的温度，加热时间长的物质吸热能力强，即比热容大。‎ ‎【实验方法】‎ ‎（1）控制变量法的应用 ‎①取质量相同的水和食用油分别放入两烧杯中（注意不是体积相同）；‎ ‎②实验中选用规格相同的电加热器给水和食用油加热相同时间，使两种物质吸收 的热量相同；‎ ‎③让水和食用油升高相同的温度，比较加热的时间。‎ ‎（2）转换法的应用：‎ ‎①升高相同的温度时，通过比较加热时间长短来判断吸热能力的强弱；‎ ‎②加热时间相同时，通过比较温度变化的快慢来判断物体的吸热能力。‎ ‎【交流与讨论】‎ 8‎ ‎（1）测量物质的选取要求：应选取质量、初温相同的不同物质；‎ ‎（2）实验装置的安装顺序：自下而上；‎ ‎（3）选择相同的热源、保证相同加热时间相同目的：是为了让两种物质吸收的热量相同（本实验是一个理想化实验，不考虑热量散失）‎ ‎（4）用规格相同的电加热器对不同物质进行加热的好处：‎ ‎①与酒精灯相比，更容易控制相同时间内提供的热量相同；‎ ‎②内部加热，热量损失少.‎ ‎（5）改变内能的方式及内能大小的判断；‎ ‎（6）加热一段时间后，液体温度不再升高的原因：液体已经沸腾，虽然吸热，但温度 却保持不变；‎ ‎（7）判断物质吸热能力强弱的两种方法 ‎①加热相同的时间，通过比较温度变化的快慢来判断物体的吸热能力的强弱，温 度变化快的吸热能力弱；‎ ‎②升高相同的温度，通过比较加热时间长短来判断吸热能力的强弱，加热时间长 的物体吸热能力强。‎ ‎（8）热量的相关计算；‎ ‎（9）比热容的理解及在生活中的应用。‎ ‎（10）两种装置对比，哪种更好一些，为什么？‎ ‎ 甲 乙 甲装置更好一些，甲装置中散热较少，乙装置中两酒精灯在相同的时间放出的热 量被水吸收的量很难控制相同，误差较大，因此选择甲装置。‎ ‎【拓展应用】‎ ‎（1）比热容大小所代表的物理意义可从两个角度去理解：‎ 物质的吸热本领 物质的温度改变难易程度 8‎ 具体 说明 比热容大表示吸（放）热能力强 比热容大表示温度难改变 比热容小表示吸（放）热能力弱 比热容大表示温度易改变 解 释 相同质量的不同物质升高相同的温度，比热容越大，吸收的热量越多，比热容越小，吸收的热量越少；相同质量的不同物质降低相同的温度，比热容越大，放出的热量越多，比热容越小，放出的热量越少。‎ 相同质量的不同物质吸收相同多的热量，比热容越大，温度升高得越少，比热容越小，温度升高得越多；相同质量的不同物质放出相同多的热量，比热容越大，温度降低得越少，比热容越小，温度降低越多 现 象 汽车发动机用水做冷却液剂散热；暖气管道用水做取暖介质 沿海地区昼夜温差小，内陆地区昼夜温差大 ‎（2）水的比热容大在供热制冷以及调节气温中的应用 ‎①根据公式：。制冷，供热。水的吸热本领强，用水作为散热剂或冷却剂。由于水的比热容大，一定质量的水升高（降低）一定的温度，吸收（放出）的热量多，所以常用水来做冷却剂，汽车发动机用水来做冷却剂也是这个道理。‎ ‎②根据公式：。调节气候。由于水的比热容较大，一定质量的水与其他相同的物质相比，吸收或放出相同的热量，水的温度变化小。生物体内含有大量的水，有利于生物体内温度的稳定，以免温度变化太快对生物体造成严重损坏。再如水的比热容大于泥土、砂石的比热容，砂石、干泥土等物质比热容较小，吸收（或放出）相同的热量，水升高（或降低）的温度比与其质量相等的砂石、干泥土升高（降低）的温度小得多。因此沿海地区昼夜温差较小，沙漠地区昼夜温差较大。某些地方建设人工湖来调节气候，也是相同的道理。‎ ‎1．某同学设计了一个实验“探究质量相同的不同物质在升高相同温度时，吸收的热量多少是否相同”，其部分装置如图所示，甲、乙两图中，除杯内分别装的是水和煤油外，其余实验器材都相同。‎ 进行实验与收集证据，请完成下列问题：‎ 8‎ ‎（1）取相同______（选填“质量”或“体积”）的水和煤油分别倒入两只烧杯中，按图所示组装好器材。‎ ‎（2）观察并记录加热前两支温度计所测的液体的初温度t1，为使两液体升高的温度相同，分别预先设定好两液体加热的末温度t2.‎ ‎（3）点燃酒精灯，分别同时给两液体加热，同时用秒表记下加热的开始时间。加热时用搅拌器缓慢的搅拌。‎ ‎（4）当一种液体温度达到______，停止加热，同时______计算该液体加热的时间t。对另一种液体做同样的观察、操作和记录。‎ ‎【答案】质量t2记下加热结束时间 ‎【解析】（1）[1]因实验是为了探究“质量相同的不同物质在升高相同温度时，吸收的热量多少是否相同”，所以要控制质量相同。‎ ‎（4）[2]为了保证液体升高的温度相等，已经预设好了加热过程中将液体加热到t2。‎ ‎[3]计算某个过程经历的时间时，应该是记录过程中的末时刻减去初时刻（一般为0）。所以，为了计算加热过程用的时间，应该是记下加热结束时间（时刻），再进行计算。‎ ‎2．如图所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置，小华将初温和质量相等的色拉油和水分别装在相同的烧杯中，用酒精灯加热并不断搅拌，每隔0.5min测量一次温度，数据记录在下表中.‎ 加热时间/min ‎0‎ ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎2.5‎ ‎3.0‎ ‎3.5‎ ‎4.0‎ 温度 色拉油 ‎20.0‎ ‎20.3‎ ‎20.7‎ ‎21.5‎ ‎23.0‎ ‎25.0‎ ‎27.0‎ ‎29.0‎ ‎31.0‎ 8‎ ‎/°C 水 ‎20.0‎ ‎20.2‎ ‎20.5‎ ‎21.0‎ ‎22.0‎ ‎23.0‎ ‎24.0‎ ‎25.0‎ ‎26.0‎ ‎（1）选用相同的酒精灯，是为了使单位时间内色拉油和水____________相同，不断搅拌的目的是使色拉油和水____________.‎ ‎（2）图中已经画出色拉油温度随时间变化的图象，开始部分并不是直线，导致此现象的原因是除色拉油外还有______吸收热量，为尽量减小这种影响，写出一种改进方法：______.‎ ‎【答案】吸收的热量均匀受热容器提高容器的初温 ‎【解析】（1）[1]相同的酒精灯在相同时间内释放的热量相同，则在相同的环境下，水和色拉油从酒精灯吸收的热量是相同的。‎ ‎[2]加热过程中不断搅拌能使色拉油和水受热均匀。‎ ‎（2）[3]由图象可知，开始时温度升高得较慢，描绘出的图线不是直线，原因是刚开始时容器、石棉网、铁圈等的温度较低，需要吸收掉一部分热量；‎ ‎[4]为尽量减少容器等物体吸收热量，可以先对容器等进行预热，提高容器的初温。‎ ‎3．在“比较不同液体的吸热能力”实验中：‎ ‎（1）除了图中所示器材，还需要的测量仪器有天平和_____；‎ ‎（2）在甲装置中，分别给初温相同且_____相等的水和食用油加热；‎ ‎（3）在甲装置中，用相同酒精灯给两种液体加热相同时间，其目的是为了保证两种液体_____相同，这种研究方法叫____________；‎ ‎（4）在甲装置中，两种液体升高相同的温度，给_____加热时间更长；‎ ‎（5）图乙装置中两个相同烧杯装有相同质量的水，灯中煤油和酒精的质量相等，进行“比较煤油和酒精的热值大小关系”实验，实验数据如表：‎ 加热时间/min ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 甲杯水温/℃‎ ‎25‎ ‎27‎ ‎29‎ ‎32‎ ‎34‎ ‎36‎ ‎38‎ 8‎ 乙杯水温/℃‎ ‎25‎ ‎26‎ ‎27‎ ‎28‎ ‎29‎ ‎30‎ ‎31‎ 分析数据可知：热值较大的是_____；‎ ‎（6）通过实验数据直接计算出燃料的热值将_____（选填“偏大”或“偏小”）。‎ ‎【答案】秒表质量吸热转换法水甲偏小 ‎【解析】（1）[1]比较液体的吸热能力需要对比液体质量、加热时间，故除了图中所示器材，还需要的测量仪器有天平和计时工具秒表。‎ ‎（2）[2]在甲装置中，采用控制变量法，分别给初温相同且质量相等的水和食用油加热。‎ ‎（3）[3][4]在甲装置中，用相同酒精灯给两种液体加热相同时间，此时酒精灯放热相同，其目的是为了保证两种液体吸热相同，这种研究方法叫转换法。‎ ‎（4）[5]在甲装置中，两种液体升高相同的温度，由于水的比热容比食用油的大，故给水加热时间更长。‎ ‎（5）[6]由表中数据可知，加热时间相同，杯中水的质量相同，但甲中水升温更快，即甲放出的热量更多，说明热值较大的是甲。‎ ‎（6）[7]由于酒精灯燃烧产生的热量会有损失，故通过实验数据直接计算出燃料的热值将偏小。‎ ‎4．如图甲所示是“探究冰熔化时温度随加热时间变化”的图象。（c水＝4.2×103J/（kg•℃），相同时间吸收的热量相同）分析图象可知：‎ ‎（1）冰在熔化过程中的特点是吸收热量，温度_____。‎ ‎（2）该物质在第 6min 时的内能_____（大于/等于/小于）第 8min 的内能。‎ ‎（3）熔化后水和烧杯的总质量如图乙所示，其中空烧杯的质量是 22.4g，则水的质量是_____g，冰熔化过程中吸收的热量为_____J。‎ ‎【答案】不变小于 50 1.68×104‎ ‎【解析】（1）[1]由图象知，冰在5∼15min处于熔化过程中，此时吸收热量，温度保持0℃不变；‎ ‎（2）[2]由图象知，冰在5∼15min处于熔化过程中，此时不断吸收热量，内能增加，故该物质在第6min时的内能小于第8min的内能；‎ 8‎ ‎（3）[3]由图乙可知，水和烧杯的总质量：‎ m总=50g+20g+2.4g=72.4g；‎ 则水的质量：‎ m=m总−m空=72.4g−22.4g=50g。‎ ‎[4]在15∼25min内，水的温度升高了80℃，则在15∼25min内水吸收的热量为：‎ Q水吸=cm△t=4.2×103J/（kg⋅℃）×0.05kg×80℃=1.68×104J，‎ 由题知物质在相同的时间内吸收的热量是相同的，而冰的熔化过程用时也是10min，‎ 所以冰熔化过程中吸收的热量为：‎ Q冰吸=Q水吸=1.68×104J；‎ ‎5．小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（如图甲），以探究水和煤油的吸热能力。‎ ‎（1）本实验需要用到的测量工具有：秒表、温度计和_____；‎ ‎（2）根据实验数据，小明作出了水和煤油的温度随时间变化的图象（如图乙），根据图象，可算出煤油的比热容是_____J/（kg⋅℃）。[c水=4.2×103J/（kg⋅℃）]‎ ‎【答案】天平 2.1×103‎ ‎【解析】（1）[1]实验中，需要测量水和煤油的质量，所以还要天平。‎ ‎（2）[2]由图丙知，温度从68℃升高到98℃，煤油用时10min，水用时20min，即升高相同的温度水吸收的热量是煤油的两倍，那么水的比热容是煤油的两倍，所以煤油的比热容为2.1×103J/（kg·℃）‎ 8‎