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专题 06 初中物理探究实验（1）
——热学中三个探究实验梳理
探究实验一：探究固体熔化时温度变化的规律
【提出问题】不同物质在由固态变成液态的过程中，温度的变化规律相同吗？
【猜想和假设】根据生活经验提出自己的猜想。例如：
①在熔化过程中物质温度应该不断上升。
②每一种物质熔化时温度应该不同。
【设计实验】探究海波（硫代硫酸钠）和石蜡的熔化过程。
1. 分别取适量的海波和石蜡，对它们进行加热，测出加热过程中的温度，观察熔化的情况。根据记
录的数据绘制图像，比较二者熔化时温度的变化规律。
2. 实验器材：海波、石蜡、铁架台、 酒精灯、石棉网、烧杯、大
试管、温度计 、搅拌器、水、火柴。
3. 实验装置如图所示.
4. 实验注意事项：
①实验装置应该按照从下到上的顺序组装：先按照酒精灯火焰的高度
固定好放置石棉网的铁圈，在石棉网上放好烧杯，再根据装固体的试管浸
入水中的深度固定试管，最后再调整温度计的悬挂高度。
②将搅拌器和温度计的玻璃泡插入试管里的海波粉(或蜡）中，温度计的玻璃泡不要接触试管壁和底，
要埋在海波粉中，实验时为使物体受热均匀，要不断地进行搅拌。
【进行实验与收集证据】
1.分别将蜡和海波放入试管中，并用酒精灯加热。
2.将温度计插入试管后，待温度升至40℃左右时开始每隔大约1min记录一次温度；在海波和蜡完全
熔化后再记录4～5次。把数据填入表格。
3.数据记录。
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
海波温度/℃ 40 42 45 48 48 48 48 51 56 56
石蜡温度/℃ 28 34 39 44 46 49 52 56 60 66
【分析与论证】用图像进行分析，图像可以很直观的表示一个物理量（如温度）随另一个物理量（如时间）的变化
情况。我们用纵轴表示温度，横轴表示时间，根据表中记录的各个时刻的温度，在方格纸上描点，然后
将这些点连接起来，就得到海波与石蜡熔化时温度随时间变化的图像。
1. 首先根据海波图象的特征，可分为三段：AB段、BC段和CD段，结合实验数据可以看出：
AB段：海波的状态是固态，随着加热时间的增加，海波吸热，温度升高。
BC段：海波的状态是固液共存状态，随着加热时间的增加，海波吸热，但温度不变。
CD段：海波的状态是液态，随着加热时间的增加，海波吸热，温度升高。
2. 再根据石蜡熔化图象的特征，通过分析知道，随着加热时间的增加，石蜡由固态慢慢地变软、变
稠、变稀为液态，整个过程一直在吸热，温度一直在升高。
3. 实验结论：
海波在熔化过程中，温度不变，需要继续吸热；石蜡在熔化的过程中，温度升高，需要继续吸热。
【交流与讨论】
1. 选用小颗粒固体的原因：①使固体受热均匀；②便于与温度计的玻璃泡充分接触.
2. 烧杯中的水要适量，原因是：①水太多会延长实验时间；②水太少不能使固体浸没，会造成固体
受热不均匀.
3. 试管插入烧杯中的深度要适当，“适当”的含义：①试管不能接触烧杯底；②试管中装有固体的
部分要浸没在水中.
4. 温度计的使用：①温度计的玻璃泡应与待测物体充分接触且不能碰到试管底或试管壁；②读数时，
视线要与温度计中液柱的液面相平；③温度计的读数：物体温度=大格示数+小格数×分度值。
5. 为了缩短实验时间，可采取的方法：①用温水；②适当减少水的质量.
【例题1】同学们在实验室做 “探究固体熔化时温度的变化规律”实验.
（1）小明同学记录的实验数据如下表，分析实验数据可知，该物质用时 min熔化完毕.时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
温度/℃ 40 42 44 46 48 48 48 48 48 49.5 51 52.5
（2）请在图甲所示的方格纸上帮小明画出该物质的温度—时间图像.
甲
（3）该物质在熔化过程中温度的变化特点是 ；该物质是 （选填“晶体”或“非晶
体”），该物质的熔点是 ℃.
（4）小杨同学所用的实验装置如图乙所示，小杨在实验中应先固定 （选填“石棉网”或“温
度计”）的高度。应选择颗粒 （选填“较大”或“较小”）的固体进行实验.
（5）实验中，用水浴法加热固体的目的是 .
（6）小杨根据实验数据画出的该固体熔化时温度随时间变化的图像如图丙所示，由图可知，在BC
段，该物质处于 态.
（7）小杨在总结实验结论时推测：如果一直加热下去，试管中的液体会沸腾。你认为小杨的推测是
否正确， ；请说明理由： 。
（8）如图丁所示是小华同学分别利用a、b两种物质做熔化实验时根据实验数据绘制的温度—时间图
像，由图像可知，a、b两种物质的区别是 .
乙 丙 丁
探究实验二：探究水沸腾时温度变化的特点
【提出问题】水在沸腾时有什么特征？水沸腾后如果继续加热，是不是温度会越来越高？
【猜想和假设】根据生活经验提出自己的猜想。例如：
①水沸腾时会产生很多气泡；②水沸腾以后，如果继续加热水的温度不变；③如果继续加热水的温度会越来越高。
【设计实验】
1. 实验器材： 铁架台、酒精灯、石棉网、温度计、装有适量水的烧杯和杯盖、秒表、火柴等。
2.实验装置如图所示.
3. 实验注意事项：
①为了既节约能源，又让水尽快沸腾。烧杯里面的水用热水，且加盖。 水
不宜过多，但需要没过温度计的玻璃泡。
②安装实验器材按照自下而上的顺序进行。
③实验结束时，用灯帽盖灭酒精灯。
【进行实验与收集证据】
1. 在烧杯中加入水，用酒精灯加热，观察水发生的变化：水的温度、发出的声音、水中的气泡等。
2. 当水温达到90℃时，每隔0.5min，记录一次温度。直到水沸腾后再持续几分钟为止。将数据记录
在表格中。
3. 撤掉酒精灯，停止对烧杯加热，观察水的变化情况。
4. 表格设计与记录（见下）。
【分析与论证】
时间/min 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
温度/℃ 90 92 94 96 98 100 100 100 100 100
沸腾前：气泡上升时逐渐变小，未到水面就消失不见了。
水中气泡
变化情况
沸腾时：形成大量气泡不断上升、变大，到达水面破裂。
1. 将所记录的各组数据分别用点标在坐标纸上，然后再将这些占用平滑曲线连接起来，就得到了水
沸腾时温度与时间关系的图象。
AB段——水吸热，温度会不断升高；
BC段——当温度达到100℃时，水开始沸腾，虽然水还在不断的吸收热量，但温度保持不变。
由图像可以看出：沸腾以前，水的温度不断上升，沸腾时水的温度保持不变。
2. 实验现象：
水沸腾前，气泡上升过程中逐渐变小，未到液面就消失。沸腾时气泡上升、变大，到水面破裂，气
泡内的水散发到空气中。水的沸腾是一种剧烈的汽化现象。3. 实验结论：分析实验数据和图像得出探究结论：水在沸腾过程中，吸收热量，温度保持不变。
【交流与讨论】
回顾实验中的各个环节，你认为这些探究还有哪些不足和疏漏的地方？请提出来，说出改进的措施。
①在实验中，水的沸点一定是100℃吗？若不同的话，原因是什么？
可能是温度计有误差，也可能是受外界大气压的影响。
②为了既节约能源，又让水尽快沸腾，有什么比较好的措施？
提高加热前水的温度、减小水量（需要没过温度计的玻璃泡）等。
【例题3】某实验小组的同学们在实验室做“探究水沸腾时温度的变化特点”实验.
图1 图2
（1）实验装置如图1所示，在组装过程中需要先固定的是 （选填“A”或“B”）的位置.
（2）某同学在实验中记录的实验数据如表所示，其中1 min时温度计的示数如图2所示，此时水的
温度是 ℃.
时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7
温度/℃ 90 94 96 98 98 98 98
（3）分析表格中的数据可知水的沸点是 ℃，此时当地的气压 （选填“大于”“小于”或
“等于”）1个标准大气压.
（4）请根据表中的数据在图3中画出水加热至沸腾过程中温度随时间的变化图像.
（5）由实验数据可知，水沸腾时，继续加热，水的温度 .图3
（6）细心的同学们发现水沸腾时，烧杯上方出现了“白气”，“白气”是 形成的；请推测被
水蒸气烫伤比被相同温度的水烫伤严重的原因；_________________。
（7）实验中，水沸腾时的现象应与图4中的 图一致.
（8）如图5所示是小明在实验过程中的操作图，老师发现他在实验过程中存在一些错误，请你指出
他的错误之处：① ；② .
（9）如图6所示是甲、乙两位同学在实验过程中绘制的水的温度随时间变化的图像，由图像知，乙
同学将水加热至沸腾的时间明显较长，原因可能是： 。
图4 图5 图6
（10）若用水浴法给试管中的水加热，则试管中的水 （选填“能”或“不能”）沸腾，
原因是 .
（11）在实验结束后，有同学发现撤掉酒精灯后，水不会立刻停止沸腾，原因是 .
（12）通过对本实验的学习，同学们终于明白妈妈在炖汤时，在汤沸腾后总是 （选填“保持大
火”或“调为小火”）的道理.
探究实验三：探究不同物质的吸热能力
【提出问题】物质吸收的热量可能哪些因素有关?
【猜想和假设】根据生活经验提出自己的猜想。例如：
①物质吸收热量的多少可能与水的质量有关。
②物质吸收热量的多少可能与升高的温度有关。
③物质吸收热量的多少可能与物质的种类有关。
【设计实验】1. 实验器材： 质量相等的水与食用油，温度计2支，电加热器2个，秒表等。
2. 实验装置如图所示.
3. 比较不同物质吸热能力的方法：
①取质量相同的不同物质，加热相同的时间，看升高温度的多少，升高温度小的吸热能力强。
②取质量相同的不同物质，升高相同的温度，看加热时间的长短，加热时间长的吸热能力强。
【进行实验与收集证据】
1. 取质量相等的水与煤油各50克。
2. 按照如图所示安装器材。观察温度计的示数，记下加热前水和食用油的温度。
3. 接通电源，同时对烧杯中的水和食用油加热3～5min（根据实际情况而定）。
4. 停止加热，同时读出两只温度计的示数，记下水和食用油的温度。
5. 算出加热过程中水和食用油的温度各升高多少℃。
6. 记录实验数据（见下）：
初温 吸收的热量
液体 质量m/g 末温t/℃ （t-t）/（℃）
t/℃ 1 1 0 （加热时间）
0
水 40 20 35 15 多
食用油 40 20 55 25 少
【分析与论证】
质量相等的水与食用油吸收相同的热量，升高的温度不相同，食用油升高的温度比水的多。质量相
等的水与食用油升高相同的温度，吸收的热量不相同，水吸收的热量比煤油的多。
换用其他物质进行实验，也可以得到上述结论。
实验结论：质量相等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不相等。
【交流与讨论】
1. 探究方法的应用
该实验用到了两种常用方法：控制变量法、转换法。
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；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。②转换法的应用：通过比较加热时间长短来判断吸热能力的强弱；
2. 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，加热时间长的吸热能力强。
【例题3】如图甲所示是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置，小华用两个相同的容器（图中
用虚线形表示）分别装入质量相等的A、B两种液体，用相同的装置加热。
甲 乙
（1）实验前，按________（填“自上而下”或“自下而上”）的顺序组装器材。
（2）从实验效果考虑，本实验选择_______（“烧杯”或“易拉罐”）作为盛放液体的容器较好，
实验中使用玻璃棒的目的是__________。
（3）实验中两种液体吸收热量的多少可通过_____（填“液体升高的温度”或“加热时间”）比较。
（4）根据实验数据绘制的温度与时间的关系图象如图乙所示，分析图象可知：质量相等的A和B两
种液体，在升高相同温度时，__________吸收的热量较多；质量相等的A和B两种液体，在吸收相同热
量时，__________升温较高。
（5）冬天，小华想自制一个暖手袋，若只能从A或B中选一种液体装入暖手袋中作为供暖物质，则
应选择_______液体。
综合练习
1．如图所示，探究水沸腾时温度的变化特点。
（1）组装器材，温度计用细线挂到铁杆A上，调节铁杆A到合适的位置固定，目的是______；（2）由图中水沸腾时温度计的示数，读得水的沸点为______℃；
（3）观察到水沸腾时，烧杯的上方出现大量的“白气”，“白气”是由水蒸气______形成的，杯口
附近______（选填“C”或“D”）处的“白气”更浓；
（4）撤去酒精灯，水不能持续沸腾，说明水沸腾时需要______。
2．如图1所示，规格相同的容器装了相同质量的甲和乙两种液体，用相同加热器加热，其中相同时
间内加热器1与加热器2放出的热量之比为2：3，忽略散热，得到图2所示的液体温度与加热时间的图
象，则（ ）
A．加热相同时间，两杯液体吸收的热量相同
B．甲液体在2min内吸收的热量等于乙液体在3min内吸收的热量
C．甲液体的吸热能力较强
D．乙液体的吸热能力较强
3．如图装置，用铁夹将温度传感器、两个试管固定在铁架台上，两试管装有质量相同的不同种液体，
温度传感器的探头部分与试管内的液体良好接触，传感器通过数据采集线与计算机相连接，在计算机上
得到的实验图象如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．甲的比热容比大 B．同时加热相同时间，甲吸收热量多
C．甲、乙升高相同的温度，甲吸收热量多 D．乙吸热升温比甲慢
4. 用如图甲所示装置探究奈熔化时温度的变化规律。请回答下列问题：
（1）将装有奈的试管放入水中加热，而不是用酒精灯直接对试管加热，这样做不但能使试管受热
______，而且奈的温度上升速度较___（选填“快”或“慢”），便于及时记录各个时刻的温度。（2）除了图示实验器材外，还需要的实验器材有火柴和____。
（3）图乙是奈熔化时温度随时间变化的图像。由图像可知，奈的熔化温度为______，萘熔化过程的
特点是_______________。
5．在“比较不同物质吸热能力”的实验中，将甲、乙两种不同的液体分别放入两个相同的烧杯内，
用相同的电加热器同时加热。记录相关数据，并绘制出如图所示的图象。（不计热量损失）
（1）实验时，选用初温和 相等的甲、乙两种液体（填体积或质量）。
（2）加热20min，甲吸收的热量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）乙吸收的热量。
（3）甲液体比热容 乙液体的比热容（填“大于”、“小于”或“等于”）。
6. 在探究“水的沸腾”的实验中，甲、乙两组同学分别使用A、B两套装置（如图甲）来完成实验．
（1）分析评估A、B两套实验装置．
（2）在实验中观察到如图乙a、b所示的两种情景，你认为哪一种是水沸腾时的情景？
（3）实验中你还观察到哪些实验现象？
7．用下图中所示的器材探究“水沸腾时温度变化的特点”。（1）图中实验器材安装不妥当之处是______；
（2）水沸腾时，形成大量的气泡不断上升、变大，到水面破裂开来，里面的气体散发到空气中，里
面的气体是______；
（3）实验过程中应记录的物理量是______（用文字表示）。
8．如图甲是探究“冰的熔化特点”的实验装置。
（1）图乙中读数方法正确的是_______（填序号），温度计的示数是_______°C；
（2）下表是小明设计的数据记录表格，请你帮小明完善表格设计，补全所缺内容_______；
时间 0 0.5 1 1.5 …
温度/oC
（3）图丙是冰熔化时温度与时间关系的图像，由图可知，冰属于____（选填“晶体”或“非晶
体”）。
9．小明分别采用图甲、乙所示的实验装置探究烛蜡、冰的熔化特点。
（1）组装甲装置时，A、B两部件中应先固定 部件；探究时采用“水浴法”而不直接用酒精灯
加热除了能减缓升温速度，还能使试管 ；
（2）图乙中温度计的示数为 ℃；
（3）根据实验数据作出两者温度随时间变化的图象（如图丙），其中蜡烛的图象是图 （选填“①”或“②”）；图①中bc段对应的时间内，物质的状态是 （选填“固态”、“液态”或
“固液共存态”）。
10．小明进行探究“固体熔化时温度的变化规律”和“水沸腾时温度变化的特点”的实验。
（1）组装实验器材时，图甲和图乙两套实验装置器材的组装顺序都是由下至上，这样做的目的是使
酒精灯用________；
（2）小明用图甲实验装置探究“海波熔化时温度的变化规律”的实验，采取“水浴法”对试管中的
海波加热，这种加热方法的好处是使试管中的海波________；
（3）物理教科书在探究“固体熔化时温度的变化规律”实验中展示了探究实验要经历的七个探究要
素。请把下列五个探究要素按照探究实验过程的顺序正确排序______（ 只填字母）；
A．设计实验 B．猜想与假设 C．评估 D．分析与论证 E．进行实验与收集证据
（4）如图乙，小明探究“水沸腾时温度变化的特点”的实验装置中，中心有孔的纸板，除了有固定
温度计的作用，还有______的作用，从而缩短加热时间使水尽快沸腾。
（5）如图丙，小明完成实验后，根据所记录的实验数据，绘制了水在加热过程中温度与时间的图象，
图中____（选填“AB”、 “BC” 或“CD”）段图象是错误的，原因是__________。
11．小溪用如图甲所示的实验装置探究“水沸腾时温度变化的特点”。
（1）某时刻温度计的示数如图甲所示，此时的水温为______℃；
（2）当水沸腾时，小溪观察到水中出现大量上升、变______的气泡，水温______（填“继续升高”
或“保持不变”）。
（3）小溪又将装有某种固体粉末的试管放在实验中的沸水中加热，并根据记录的实验数据绘制了试
管内物质的温度随时间变化的图象，如图乙所示，由图象可知：
①该物质属于______（填“晶体”或“非晶体”）；
②在t～t 过程中，该物质的内能______（填“增大”“减小”或“不变”）；
1 2该物质在______（填“固态”或“液态”）时的吸热能力更强。
12．探究“比较不同物质的吸热能力”，在两支相同的试管中分别加入水和沙子。分别用同一酒精
灯加热（如图所示），实验数据记录如下表。
材料 升高10℃所需时间/s 升高20℃所需时间/s 升高30℃所需时间/s
水 54 110 167
沙子 11 23 36
①试管中加入的水和沙子应保证______（选填“体积”或“质量”）相等；
②实验中，物质吸热的多少是通过______来反映的，物质吸热能力的强弱是通过______来反映的。
（选填“升高的温度”或“加热的时间”）
13. 如图甲所示是“探究不同物质吸热的情况”实验。在实验过程中，每隔2 min记录一次温度，记
录数据如表所示。
甲 乙 丙
加热时间/min 0 2 4 6 8
煤油 20 22 24 28
温度/℃
水 20 21 22 23 24
（1）在两烧杯中分别装入初温相同且 相等的水和煤油.
（2）用相同的酒精灯加热的目的是 .
（3）在组装器材时应先调节 （选填“A”或“B”）的高度，调节它的高度是为了 .
（4）加热时用玻璃棒不断搅拌的目的是 .（5）加热6 min时，煤油的温度如图乙所示，其示数为 ℃.
（6）要完成该实验，除图甲所示器材外，还需要的一个测量工具是 .
（7）实验中，通过比较 来间接反映水和煤油所吸收的热量.
（8）本次实验采用的科学方法是 .
A.控制变量法 B.比值定义法 C.类比法
（9）分析表中数据可知,对于质量相等的水和煤油,升温较快的是 ；若使两者升高相同的温度,
则 吸收的热量较多。由此可见， 的比热容较大。
（10）在对实验进行反思时，某同学将实验装置进行了改进并设计了如图丙所示的装置。与原装置
相比，该装置的优点是 .（答出一条即可）
