初中物理實驗之觀察水的沸騰

《上書諫吳王》【作者】枚乘?【朝代】西漢欲湯之凔，一人炊之，百人揚之，無益也，不如絕薪止火而已。不絕之於彼，而救之於此，譬由抱薪而救火也。養由基，楚之善射者也，去楊葉百步，百發百中。楊葉之大，加百中焉，可謂善射矣。然其所止，百步之內耳，比於臣乘，未知操弓持矢也。福生有基，禍生有胎；納其基，絕其胎，禍何自來？

《上書諫吳王》是西漢辭賦家枚乘寫給吳王劉濞的一封信。作者在對吳王的個人野心勸告的同時，還啟發人們做事要防微杜漸，隨時警惕，不要妄意孤行。全文多用隱語、比喻，反復說明，表現手法別開生面，很有特點。

賦中一句“欲湯之凔，一人炊之，百人揚之，無益也，不如絕薪止火而已“即為“揚湯止沸不如釜底抽薪”的來源。這一句反映了物理學中“液體沸騰的兩個條件”即達到沸點和繼續吸熱，把開水舀起來再倒回去，可以增加水的表面積，從而加快了水的蒸發速度，由此而降低了溫度，可以暫時緩解水的沸騰，但不能解決根本問題。

要使水停止沸騰，就必須切斷水的吸熱源，把鍋底的柴火抽掉，水的沸騰就會馬上停止。今天我們就一起學習初中物理實驗第2期《觀察水的沸騰》沸騰現象

課標綜述

在中考命題中，汽化和液化主要考察影響蒸發快慢的因素、沸騰的特點、蒸發吸熱與液化放熱的應用等四個知識點，而液體沸騰實驗的探究是中考考察的重點。

《義務教育物理課程標準2011版》對液體的沸騰的要求如下：

⑴課標內容：1.1.3經歷物態變化的實驗探究過程，知道物質的熔點、凝固點和沸點，了解物態變化過程中的吸熱和放熱現象。用物態變化的知識說明自然界和生活中的有關現象。

⑵課標示例：運用物態變化的知識，說明冰熔化、水沸騰等現象。

學生實驗：觀察水的沸騰

1實驗目的觀察水沸騰時的現象

2實驗器材鐵架臺，酒精燈，石棉網，燒杯，杯蓋，酒精燈。

3實驗原理汽化：物質由液態變為氣態的過程，汽化過程需要吸熱。

觀察水的沸騰

4實驗步驟

①在燒杯里放入適量水，將燒杯放在石棉網上，然后把溫度計插入水里。

②把酒精燈點著，給燒杯加熱。

③當水溫接近90℃時每隔0.5 min 記錄一次溫度,并觀察水的沸騰現象。

④撤去酒精燈繼續觀察。

⑤做好實驗后，把器材整理好。5記錄數據實驗現象描述

實驗數據記錄

6數據處理畫出水在加熱到沸騰后兩分鐘的“溫度~時間”圖像：

7實驗結論由以上實驗現象和數據可得出下面結論：

①沸騰是在液體內部和表面同時進行的劇烈汽化現象。

②水在沸騰時，溫度不變（升高/降低/不變）。

沸騰的特點、條件及沸點的影響因素實驗探討通過這個實驗的學習，我們掌握了以上兩個實驗結論，但在觀察水的沸騰實驗過程中你是否遇到了些問題？那么請思考以下問題：

問題1：為什么各組水的沸騰時間不同？

問題2：為什么水在沸騰前與沸騰后，氣泡上升過程中大小變化不同？

典型例題：（2018?南京）用如圖所示的實驗裝置做“觀察水的沸騰”實驗：

（1）下表為記錄實驗數據的表格，表中（a）處應填的內容是? ???。

（a）
溫度/℃	90	92	94	96	98	98	98	…

（2）分析實驗數據可知，水的沸點是? ???℃．沸騰過程中? ???（選填“需要”或“不需要”）吸熱。

（3）實驗結束停止加熱后，發現水在高溫時散熱快，低溫時散熱慢。查閱資料，同一燃氣灶不同火力加熱的耗氣量還有如下信息：

火力大小	水的質m/kg	水的初t0/℃	水的末t/℃	消耗的燃氣V/m3
大火	4.0	26.0	50.0	0.0453
中火	4.0	26.0	50.0	0.0278

綜合分析可知：從節能的角度，用燃氣灶燒開水的策略為? ???（填字母）

A．先中火后大火

B．先大火后中火

C．一直用大火

D．一直用中火

【分析】

（1）探究水的沸騰溫度變化規律時，需要時間；

（2）液體沸騰時，不斷吸收熱量，溫度保持不變，這個不變的溫度是液體的沸點；

（3）分析資料可知，低溫時加熱使水達到相同的溫度，中火節約燃氣，據此分析解答。

【解答】解：

（1）探究水的沸騰溫度變化規律時，需要時間，記錄實驗數據的表格中（a）處應填的內容是時間/min；

（2）由表中的實驗數據可知：水不斷吸收熱量，溫度保持98℃不變，所以此時水的沸點是98℃；當水的溫度達到沸點后，需要吸熱，才能保持沸騰，水的溫度保持不變；

（3）分析資料可知，低溫時加熱使水達到相同的溫度，質量是4kg的水，初溫是26℃加熱到50℃時，大火消耗的燃氣是0.0453m3，大火消耗的燃氣是0.0278m3，水在高溫時散熱快，低溫時散熱慢，所以用中火節約燃氣，綜合分析可知：從節能的角度，用燃氣灶燒開水的策略為A。

故答案為：

（1）時間/min；

（2）98；需要；

（3）A。

【點評】“探究水的沸騰實驗”是熱現象中重要實驗之一，實驗涉及內容很多，該題主要考查了分析處理數據，從中獲取信息的能力。考題再現習題1：（2018?濱州）如圖所示是小明探究水沸騰時的裝置以及實驗中不同時刻氣泡的情形，下列有關分析正確的是（??）

A．他可以選用量程為﹣80~60℃的酒精溫度計

B．圖甲是水沸騰前的現象

C．沸騰時，燒杯中不停地冒出“白氣”，這些“白氣”是水蒸氣

D．小明撤去酒精燈后發現水繼續沸騰了一段時間，所以水的沸騰有時候不需要吸收熱量

習題2：（2018?阜新）在“探究水沸騰”的實驗中，水沸騰是一種劇烈? ???的現象，沸騰的條件是：溫度達到? ???、? ???，沸騰過程中，吸收熱量，溫度? ???。

習題3：（2018?泰州）某小組在“觀察水的沸騰”實驗中：

（1）圖（a）中甲、乙、丙三種讀溫度計的方式正確的是? ???；

（2）圖（b）安裝實驗器材時，應按照? ???（自上而下/自下而上）的順序進行；

（3）從實驗數據可以看出，水的沸點是? ???，由此可以判斷此時大氣壓? ???（小于/大于）一個標準大氣壓。為說明水沸騰過程中是否需要吸熱，應? ???，觀察水是否繼續沸騰；

（4）小明和小紅分別利用質量相等的水按圖（b）裝置同時進行實驗，正確操作，卻得出了如圖（c）所示的兩個不同的圖線，原因可能是? ???。

習題4：（2018?南通）小芳探究水沸騰的特點，用熱水做實驗，這是為了?????????；小芳發現水沸騰時繼續加熱，水溫保持不變，停止加熱，水很快停止沸騰，這說明水沸騰時需要????．燒杯中水的質量為100g，停止加熱后，水溫從100℃降至40℃，水放出的熱量為????J，相當于完全燃燒????g酒精放出的熱量．【C水=4.2x103J/(kg·℃)，q酒精=3.0x107J/kg】

習題5：（2018?蘇州）小明在做“觀察水的沸騰”實驗時，用到的器材如下:鐵架臺、燒杯、溫度計、秒表、硬紙板、石棉網等.

(1)組裝器材時如何確定鐵圈(石棉網)的高度?

(2)實驗時用溫度計測出不同時刻水的溫度，并記錄在下表中，其中第3min時溫度計的示數如圖甲所示，示數為???????℃.

(3)某時刻觀察到燒杯中出現圖乙所示的現象，表明水??????沸騰.

(4)請在圖丙方格紙上畫出水的溫度隨時間變化的圖像.

(5)小明回家后發現媽媽正在燉湯，湯沸騰后媽媽將火調小，湯仍在沸騰.小明又把火調得更小，這時雖還在加熱，湯卻不沸騰了.你覺得不沸騰的原因是來自博士物理