第3讲 热学实验探究学年九年级物理全册培优精讲练人教版解析版.docx

1、第3讲 热学实验探究学年九年级物理全册培优精讲练人教版解析版姓名： 第三讲：热学实验探究培优答案解析【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：水和食用油的初温和末温；测水和食用油的质量；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。方案

2、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】不同物质的吸热能力不同：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；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）；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；让水和食用油升高相同的温度，比较加热的时间。（2）转

3、换法的应用：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；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】（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：与酒精灯相比，更容易控制相同时间内提供的热量相同；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

4、保持不变；（7）判断物质吸热能力强弱的两种方法加热相同的时间，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；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？ 答：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。【例1】某同学在做“比较不同物质吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给水和食用油加热，他得到如下数据：物质质量/g初始温度/加热时间/min最后

5、温度/水6020645食用油6020670（1）从表中数据可知，水和食用油的 （选填“质量”、“体积”）相同，为了达到该目的，实验时应该选用的测量器材是 。（2）加热6min时，食用油的温度比水温度高，此时食用油吸收的热量 （选填“大于”或“小于”或“等于”）水吸收的热量。（3）实验表明，在相同条件下吸热的能力更强的是 （选填“水”或“食用油”）。（4）假设实验过程中加热器放出的热量全部被液体吸收，则由上表可计算出食用油的比热容为 J/（kg）。【解答】解：（1）从表中数据可知，水和食用油的质量都是60g，即水和食用油的质量相同；质量的测量工具是天平；（2）使用相同的电加热器给水和食用油加热，

6、加时间相同，则水和油吸收的热量相同；（3）由Q=cmt知：质量相同的水与食用油，加热相同的时间，吸收相同的热量，油升高的温度高，所以水的比热容大，吸热能力更强；质量相同的物质，升高相同的温度，吸收热量多的物质比热容大；因为水和食用油的质量相同，它们的初温相同，要使水和食用油的最后温度相同，水吸收的热量大于食用油吸收的热量，所以水的比热容大，即水吸热的能力更强；（4）水和油的加热时间比为1：1，吸收的热量之比为1：1，在质量相同的情况下，升高的温度之比为：（45-20）：（70-20）=25：50=1：2；根据，比热大小与升高的温度成反比，故油的比热为：故答案为：（1）质量；天平；（2）等于；（

7、3）水；（4）2.1103。1. 在研究”不同物质的温度变化与吸热关系”实验中，取质量和初温都相同的甲、乙两种液体，分别装入相同烧杯中，用相同的加热器加热，如图A所示。（1）图B为某时刻的温度，其示数为 。（2）分析图C可知，吸收相同热量， 液体升温更高； 液体更适合作汽车发动机的冷却液（选填“甲”或“乙”）。（3）若甲、乙液体从图C所示的初温分别升高到40和35，吸收热量之比为2：1，则甲、乙液体的比热容之比为 。【解答】解：（1）图B中，温度计分度值为1，示数为39；（2）分析图C可知，吸收相同热量，即加热相同时间，如下所示，乙液体升温更高；根据比较吸热能力的第2种方法，甲的吸热能力强，比

8、热容大，根据Q=cmt，相同的质量甲乙两种物质，升高相同的温度，甲吸热多，冷却效果好，甲液体更适合作汽车发动机的冷却液；（3）若甲、乙液体从图C所示的初温分别升高到40和35，升高的温度分别为：20和15，吸收热量之比为2：1，根据，则甲、乙液体的比热容之比为：故答案为：（1）39；（2）乙； 甲； （3）3：2。【例2】如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同。（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，实验时要观察液体升高的温度比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验，实验通过 反映物体吸热的多少。（2）比较不同物

9、质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，液体a升温多，由此可知：质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，液体a吸收的热量 （选填“大于”或“小于”）液体b吸收的热量。（3）若甲图烧杯中为50mL的水，10g酒精完全燃烧温度计示数升高了20，求：水吸收的热量？若酒精燃烧放出的热量全部被水吸收，算一算酒精的热值是多少？算出的热值比标准值 （选填“偏大”、“偏小”或“一样”）【解答】解：（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过液体升高的温度得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验；为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体

10、，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间（即比较吸收热量的多少），进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验；（2）比较不同物质的比热容，选用甲、丙两实验，加热相同一段时间，两种液体吸收的热量相等；液体a升温多，由可知，a的比热容小；a的比热容小，质量相同的液体a与b，在升高相同的温度时，由Q吸=cmt可知，液体a吸收的热量小于液体b吸收的热量。（3）50ml水的质量为：m=水V=1103kg/m35010-6m3=0.05kg；水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/（kg）0.05kg20=4.2103J；根据题意可知，Q吸=Q放，由Q放=qm可知，酒精的热值为：；

11、酒精完全放出的热量并没有全部被水吸收，所以算出的热值比标准值偏小。故答案为：（1）甲乙；液体升高的温度；甲丙；加热时间的长短；（2）小于；（3）水吸收的热量为4.2103J；酒精的热值为4.2105J/kg；偏小。2. 为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量的损失。（1）实验前调整铁夹A的位置，其目的是使 （石棉网/温度计）处于适当的高度。（2）实验中应控制燃料燃烧的 （时间/质量）相同，根据温度计上升的示数比较燃料燃烧放出热量的多少。（3）小明选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘

12、制了图乙的图象，则可初步判断燃料 的热值大。（4）另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，比较燃料c和燃料d的热值，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图象如图丙所示。燃料c在6min时水就沸腾了，造成水过早沸腾的原因可能是 。分析图象可知燃料c燃烧10min放出的热量 （大于/等于/小于）燃料d燃烧15min放出的热量。（5）你认为根据丙图象 （能/不能）比较两种燃料热值的大小。【解答】解：（1）实验时要用火焰的外焰加热；调整铁夹A的位置，其目的是使石棉网处于适当的高度，方便用外焰加热；（2）实验中应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计上

13、升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少；（3）由图乙知，当燃料燃尽时，图线b的温度变化大，说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多，则b的热值大；（4）燃料c在6min时水就沸腾了，说明水吸收的热量多，造成水过早沸腾的原因可能是燃料c的燃烧过程比较快；由图丙可知，燃料c燃烧10min放出的热量已经使水沸腾，燃料d燃烧15min放出的热量没有使水沸腾，表明c放出的热量多；（5）由图丙可知，两种燃料全部燃尽时，c燃料使水升高的温度更大，则c的热值大，故能比较热值的大小。故答案为：（1）石棉网；（2）质量；温度计上升的示数；（3）b；（4）燃料c的燃烧过程比较快；大于；（5）能。【例3】小王学

14、习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。（1）实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是 （由下而上/由上而下）。（2）为保证实验结论的可靠，在实验中应控制的因素有： ， 。（3）实验数据记录如表：燃料加热前水温燃料燃尽时水温燃料的热值J/kg酒精15352.4106碎纸片1525？根据表中数据，计算出碎纸片的热值是 J/kg。（4）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏 （选填“大”或“小”），你认为出现这样情况的主要原因是： 。（5）另一组同学用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，你能否比较出两种燃料的

15、热值？ （能/不能）理由： ，为避免这种情况的出现，你可以对他们组提什么改进建议？ 。【解答】解：（1）为了利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，并且温度计不要碰到烧杯壁和烧杯底，应按照由下往上的顺序组装器材，故选A；（2）为探究酒精和碎纸片的热值大小，且方便比较，必须控制酒精和碎纸片的质量相等、烧杯内水的质量相等、两个烧杯相同；（3）由表格数据可知，相同质量的酒精和碎纸片燃尽时，酒精燃烧放出的热量可以将水的温度升高20，碎纸片燃烧放出的热量可以将水的温度升高10，可见酒精的热值是碎纸片的2倍，所以碎纸片的热值为1.2106J/kg；（4）因为烧杯、空气也吸收热量（即存在热损失），并且燃料不可能完全

16、燃烧，所以测得的热值会偏小。（5）因为水沸腾后吸热温度保持不变，所以无法比较燃料放出热量的多少，所以在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，将不能比较两种燃料的热值；为避免出现在实验中水沸腾的现象，应增加水的质量或减少燃料的质量。故答案为：（1）A；（2）酒精和碎纸片的质量；两杯水的质量；（3）1.2106；（4）小；存在热损失；燃料没有完全燃烧；（5）不能；水沸腾后吸热温度保持不变，因此无法比较燃料放出热量的多少；增加水的质量或减少燃料的质量。3. 小明利用图甲装置研究某燃料热值。他取少量燃料置于燃烧皿中，测出总质量为30g，点燃后对100g的热水加热4min立即熄灭燃料，再测得燃料和

17、燃烧皿总质量，天平平衡时砝码数量和游码位置如图乙所示，并根据实验数据绘制的水温随时间变化的图象如图丙中a线所示。（1）如图甲所示，组装实验器材时为了能使温度计液泡与液体充分接触，应依次调节图中A、B两铁环，应先调节 （选填“A”、“B”）铁环。（2）实验时水面上方的气压 （选填“大于”、“等于”或“小于”）1标准大气压。在第24min的过程中，水 （选填“吸”或“不吸”）热。（3）已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放热量仅60%能被水吸收，则该燃料的热值为 J/kg。水的比热容为4.2103J/（kg），整个过程中忽略水的质量变化（4）若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如

18、图丙中b线，则另一杯水的质量 （选填“大于”、“等于”或“小于”）上一杯水质量。【解答】解：（1）组装实验仪器时，应根据酒精灯及其火焰的高度先固定图中的B铁环，使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热，然后再固定图中的A铁环，这样可以避免重复调整；（2）水沸腾的特点是：不断吸热，但温度不变；则由图象知，水沸腾时温度保持99，说明水的沸点为99，由于液体的沸点随气压的降低而降低，所以，此时水面上方的气压小于一标准大气压；在第24min的过程中，水的温度不变，但处于沸腾状态，需要不断吸热。（3）水4min吸收的热量等于2min水吸热的2倍：Q吸=2Q吸=2cmt=24.2103J/（kg）0.1kg（99-

19、93）=5.04103J；由图乙可知，剩余燃料和燃烧皿的总质量为25.8g，则燃烧的燃料的质量：m=30g-25.8g=4.2g，已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放热量仅60%能被水吸收，根据和Q放=mq可得，燃料的热值：；（3）由图可知，相同时间，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，根据Q=cmt可知两杯水的质量相等。故答案为：（1）B；（2）小于；吸；（3）2106 ；（4）等于。【例4】新型运用知识解决问题（1）小明到海水浴场玩，他光着脚踩在沙滩上，感到沙子烫脚，当身体进入水中时，觉得水比较凉，这是因为：水的比热容 ，海水和沙子相比，在同样受热时，沙子的温度变化比海水 。（2）水的比热容

20、为4.2103J/（kg），煤油的比热容为2.1103J/（kg）。在实验室中用完全相同的两个试管分别装上质量相等的煤油和水，用相同热源对试管均匀加热。下列图象正确的是 。（3）关于温度、内能和热量，下列说法正确的是 。A温度相同的两个物体间也能发生热传递B. 0的冰变成0的水，温度不变，内能不变C物体的温度越高，含有的热量越多D任何物体都具有内能，通过摩擦可增大冰块的内能（4）下列现象中，属于机械能转化为内能的是 。A航天飞行器穿越大气层时表面发热 B冬天用热水袋取暖C放爆竹时，爆竹腾空而起 D电灯发出光和热（5）对100g水加热，水的沸腾图象如图，请你计算从开始计时到加热3min内水吸收的

21、热量（请写出计算过程）【解答】解：（1）根据Q=cmt可知，质量相同的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的温度改变较小；水的比热容较大，同样受热的情况下，吸收相同热量，沙子的温度变化比海水大，因此，小明光着脚踩在沙滩上，感到沙子烫脚，当身体进入水中时，觉得水比较凉；（2）由Q吸=cmt得，质量相同的水和煤油吸收相同的热量，煤油的比热容为水的比热容的，所以煤油升高的温度为水升高温度的2倍，所以C正确；（3）A、热传递发生的条件是要有温度差，如果温度一样，则就不会发生热传递，故A错误；B、0的冰变成0的水的过程中，吸收热量，内能增大，温度不变，故B错误；C、不能说物体含有热量，因为热量是一个过程量

22、，故C错误；D、摩擦生热，是用克服摩擦做功的方法改变物体内能的，故D正确。（4）A、航天飞行器穿越大气层时，与大气层发生摩擦，表面发热内能增加，属于通过做功的方式使内能增加，机械能转化为内能，符合题意；B、冬天用热水袋取暖，是通过热传递的方式增加物体的内能，不符合题意；C、爆竹点燃后腾空升起，是爆炸产生的气体的内能转化为爆竹的机械能，不符合题意；D、电灯消耗电能发出光和热，是电能转化为内能，不符合题意；（5）由图可知，经过3min加热，水温由70升高到92.5左右，水吸收的热量：Q吸=cm（t-t0）=4.2103J/（kg）0.1kg（92.5-70）=9.45103J；故答案为：（1）大；

23、大；（2）C；（3）D；（4）A；（5）从开始计时到加热3min内水吸收了9.45103J的热量。4. 如图1所示是小明探究不同物质的吸热能力的实验装置。（1）实验中选用相同的电加热器的目的是： ；（2）小明设计的实验步骤如下：A在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的水和煤油； B用两支温度计分别测出水和煤油的初温；C分别用同样的酒精灯，加热时间相同； D用温度计分别测出水和煤油的末温。你认为：步骤A存在的错误是： ，应改为 ；（3）为了使液体能够均匀受热，请你提出一条合理建议： ；（4）小明将所测的实验数据记录到如下的实验表格中；实验序号液体名称液体质量m/g初温t0/末温t/升温t/加热时间

24、t/min1水10020412152水20020311153煤油10020593954煤油2002040205他根据上表中某两组数据绘制的对比图，如图2所示。请判断A液体是 （选填“水或“煤油”）。（5）小明测出电加热器两端电压、通过电加热器的电流以及通电时间，依据电功的公式W=UIt计算出电加热器消耗的电能，即电加热器的散热Q，并用Q与本实验所测的某组数据计算出了该液体的比热容。请你判断小明用此方法计算出的液体的比热容会 。（选填“偏大”或“偏小”）。（6）小明同时又探究了不同物质放热能力的实验。他分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验，并用图象对实验数据进行了处理，如图3所示：实验中，水

25、和另一种液体在相同时间内放出的热量相等。分析图象可以得出： 物质为水，另一种液体的比热容为 J/（kg）。【解答】解：（1）根据转换法，实验中选用相同的电加热器的目的是：控制相同时间内吸热相同；（2）实验步骤如下：A根据比较不同物质吸热能力的两种方法，要控制不同物质的质量相同；若在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的水和煤油，因水和煤油不同，根据m=V，水和煤油的质量不同，A错误；B用两支温度计分别测出水和煤油的初温，B正确；C分别用同样的酒精灯，加热时间相同，目的是控制相同时间吸热相同，C正确；D用温度计分别测出水和煤油的末温，D正确。故步骤A存在的错误是：装入等体积的水和煤油；应改为：在两个

26、同样的烧杯中，分别装入等质量的水和煤油；（3）为了使液体能够均匀受热，在加热过程中用搅拌器搅拌水和煤油；（4）质量相同的水和煤油加热相同的时间（吸收相同的热量），水的温度升高少，故A是水；（5）根据W=UIt算出消耗的电能，即电加热器的散热Q，并用Q与本实验所测的某组数据计算出了该液体的比热容，因液体吸收的热量远小于电加热器放出的热量，根据，所以用此方法计算出的液体的比热容会偏大；（6）由图3知，放热15分钟，甲降温：60-40=20；乙降温：60-20=40，即甲降温慢，故甲的吸热能力强，故甲物质为水；根据，在质量和吸热相同的情况下，比热容与升高的温度成反比，故另一种液体的比热容：故答案为：

27、（1）控制相同时间内吸热相同；（2）装入等体积的水和煤油；在两个同样的烧杯中，分别装入等质量的水和煤油；（3）加热过程中用玻璃棒搅拌水和煤油；（4）水；（5）偏大；（6）甲；2.1103。【课堂检测】1. 某同学在做“比较不同物质的吸热能力”的实验时，小明使用相同的电加热器给水和煤油加热，得到的实验数据如表：物质次数质量m/kg升高的温度t/加热时间t/min水10.110220.2104煤油10.110120.2102（1）如图1所示，实验应选取 （选填“甲”“乙”）装置进行实验。（2）选用两个相同电加热器加热的目的是：使水和煤油在相同的时间内 （不计热量损失）。（3）实验中，记录加热时间的

28、目的是为了比较 的多少。（4）分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的 有关；分析第1、3次或2、4次实验数据，可以得出的初步结论是：升高相同的温度时，相同质量的 吸收的热量不同。（5）相同实验条件下，如果加热时间相同，温度变化 （选填“大”或“小”）的吸热能力强。如果温度变化相同，则加热时间长的吸收热量多，吸热能力 （选填“强”或“弱”）。水和煤油相比， 的吸热能力强。（6）相同实验条件下，停止加热后， 的温度将下降得快。（7）如图2为两种物质“温度-时间”关系的大致图象，可判断表示水的应为 （选填“a”或“b”）。（8）当水烧

29、开至沸腾时，其沸腾现象及其温度与时间的关系图象正确的是 （选填序号：“”或“”）。【解答】解：（1）根据比较不同物质吸热能力的两种方法，要控制不同物质的质量相同（水和煤油的密度不同，根据m=V，体积相同的水和煤油质量不同），故实验应选取甲装置进行实验。（2）根据转换法，选用两个相同电加热器加热的目的是：使水和煤油在相同的时间内吸热热量相同（不计热量损失）；（3）根据转换法，实验中，记录加热时间的目的是为了比较吸收热量的多少。（4）分析第1、2次或第3、4次实验数据知，同种物质升高相同温度时，质量越大，加热时间越长，即同种物质升高相同温度时吸收热量的多少与物质的质量有关；分析第1、3次或2、4次

30、实验数据知，可以得出的初步结论：升高相同的温度时，相同质量的水和煤油加热时间不同，即吸收的热量不同；（5）相同实验条件下，如果加热时间相同，温度变化小的吸热能力强；如果温度变化相同，则加热时间长的吸收热量多，吸热能力强；水和煤油相比，水的吸热能力强；（6）因煤油的吸热能力弱，相同实验条件下，停止加热后，煤油的温度将下降得快；（7）根据下图可知，升高相同的温度，b加热时间长，故b的吸热能力强，可判断表示水的应为 b；（8）图2甲气泡在上升过程中体积逐渐变小，是沸腾前的图象；图2乙，气泡在上升过程中体积逐渐变大，是沸腾时的图象；水沸腾前吸热温度升高，沸腾时吸热温度保持不变，故其沸腾现象及其温度与时间的关系图象正确的是。故答案为：（1）甲；（2）吸收热量相同；（3）吸收热量；（4）质量；水和煤油；（5）小；强；水；（6）煤油；（7）b；（8）。姓名： 课后巩固训练1. 比较不同物质吸热