5.科学探究的几个要素
第一:提出问题.其实就是探究什么;第二:猜想与假设.实质是根据生活经验对提出的问题进行猜想;第三:制定计划与设计实验.实质就是怎样探究;第四:进行实验与收集数据.实质就是实验过程;第五:分析与论证.就是对现象、数据归纳总结;第六:结论与评估.就是得出结论以及对该探究进行反思.第七:交流与合作.实质是对探究做出简单的报告.
探究体验
问题情景 小玉漫步在雪后的海边,发现道路上的水都结了冰,但海水却没有结冰.她想到水的凝固点是否与水中含盐量的多少有关呢?
猜一猜 含盐越多凝固点越 (高/低);
做一做 设计实验:
主要器材和装置:箱门透明的冰箱,三只烧杯,足量水,一些盐,三支温度计.
实验步聚:①在杯中装相同质量的水,分别加质量 的盐;
②将烧杯置于 ;
③观察温度计,记录 的温度.
下表是某组同学记录的数据.
|
含盐量 |
5% |
10% |
15% |
|
凝固点/℃ |
-1 |
-3 |
-6 |
议一议 通过分析上述数据,你可初步得出的结论是: .
探究点拨 想一想,自己的探究过程和探究结果是否合理,猜想与所得的结果间是否有差异.注意发现新问题,吸取教训改进探究方案.
聊天室
话题:人在冰面上为什么容易滑动?
胖胖:老师,运动员为什么在冰面上比在地面上运动更轻松流畅?
老师:同学们在生活中有这样的体会,人在刚拖的地板砖上容易滑倒,是因为地板有水;运动员在冰面上能轻松滑动也是因冰面上有水.
胖胖:温度低于0℃时,冰面上的水是怎样产生的呢?
老师:你看滑冰运动员脚下穿的是带冰刀的鞋(如图1.3-4)冰刀作用在冰面上,产生很大压强,使冰的熔点降低很多,冰刀接触的冰熔化成水,水有利于冰鞋的滑动.雪地上滚雪球越滚越大也是这个道理.当挤压雪时,因压强增大冰的熔点降低,部分雪熔化;当松开后熔化成的水迅速凝固,这样循环下去所以雪球越滚越大.
胖胖:这个议论使我明白熔点跟压强有关,增大压强可降低熔点.同时我也知道了钢丝穿过冰块而不留痕迹的原因(如图 1.3-5).
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图1.3-4 冰刀鞋 图1.3-5 无缝的冰砖
快乐套餐
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4.熔点(melting point)与凝固点
晶体物质熔化不变的温度叫熔点.晶体溶液凝固不变的温度叫凝固点.
说明 (1)同种晶体其熔点与凝固点相同;
(2)熔点是区分晶体与非晶体的重要参数;
(3)晶体的熔点跟晶体的纯度、加在晶体上的压强有关;
(4)晶体能否熔化决定两个要素:一是吸热;二是温度应上升到熔点.
[例 4] 如图 1.3-3所示,烧杯与试管中均放有冰块,用酒精灯加热烧杯底部,在烧杯内冰块逐渐熔化成水的过程中( )
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图1.3-3
A.试管内冰块不会熔化 B.试管内冰块会熔化一部分
C.烧杯内水温保持0℃ D.烧杯内水温高于0℃
思路与技巧 冰块熔化要同时满足两个条件:吸热且温度达到0℃,这两个条件缺一不可.当烧杯底被加热后,其温度高于冰块温度,杯底部冰块将吸热并开始熔化,烧杯中出现冰水混合状态,但其温度仍保持0℃.因试管中冰块温度也为0℃,它们之间不存在温度差,无热传递发生.所以试管中冰块不会熔化.
答案 A、C.
说明 晶体只在熔点熔化,且在熔化时是由固态变成液态,但温度不变.只有当相接触的两个物体存在温度差时,才会有由高温物体向低温物体的热传递,温度相同的两个物体间,是不会出现相互吸热、放热现象的.
[例5] 根据下表中所列出的几种物质的熔点,判断下列说法是否正确.
|
物质名称 |
固态水银 |
金 |
铜 |
钢 |
钨 |
固态氢 |
固态氦 |
|
熔点(℃) |
-39 |
1064 |
1083 |
1300 |
3410 |
-259 |
-272 |
(1)电灯泡的灯丝用钨制成,不会熔化;
(2)纯金掉在钢水中不会熔化;
(3)水银温度计在-40℃时已无法使用;
(4)在-265℃时氢气是固态.
思路与技巧 当物体温度达到熔点,并能继续吸热,就能熔化.如金的熔点是1064℃,常温下金处于固态,温度升至1064℃,且继续吸热就熔化了.物体温度高于熔点处于液态,低于熔点处于固态,等于熔点时可能处于固态、液态或固液共存.
答案 (1)正确.白炽灯丝正常发光时的温度约为2000℃左右,而钨的熔点是3410℃,故灯丝工作时不会熔化
(2)错误.钢的熔点是1300℃,钢水的温度高于1300℃,而固态金的最高温度(即熔点)为1064℃,故纯金掉入钢水中会熔化
(3)正确.水银的凝固点是-39℃,在-40℃时水银呈固态,而水银温度计是利用液体热胀冷缩的性质工作的,故在-40℃时水银温度计不能工作
(4)正确.固态氢的熔点是-259℃,-265℃低于熔点,这时氢呈固态.
说明 进行材料选择时,熔点、凝固点是重要的参考要素之一.
[例6] 为了研究熔化、凝固现象,小明给某种物质加热,然后再让该物质在空气中冷却,每1分钟记录一次温度.下表列出了他的记录数据:
|
时间(min) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
…… |
|
温度(℃) |
74 |
76 |
78 |
79 |
80 |
80 |
80 |
80 |
81 |
82 |
84 |
…… |
|
时间(min) |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
…… |
|
温度(℃) |
86 |
83 |
81 |
80 |
80 |
80 |
80 |
79 |
78 |
76 |
74 |
…… |
由上表数据得出的初步结论是(写两种即可):
(1) ;
(2) .
思路与技巧 由实验记录数据可以看出,该物质的温度变化先后经历了升温、温度不变、升温、降温、温度不变、降温六个阶段,根据题中条件在0-13min是熔化现象,13-23min是凝固现象,在熔化过程中体现出吸热、温度不变的特征;在凝固过程中体现出放热、温度不变的特征.
答案 (1)该物质是晶体 (2)熔点是80℃ (3)该物质的熔点和凝固点相同 (4)熔化时吸热温度不变 (5)凝固时放热温度不变.