在初中物理物态变化这一部分,经常出现考查运用物态变化知识解释现象的题目,大部分同学对此都有感性认识,但在分析其物理过程时往往缺乏逻辑性。本文介绍一种解决此类问题的有效方法,以提高同学们的逻辑推理能力和对所学知识的理解能力。掌握此法,再遇到此类问题,就能做到过关斩将、百战不殆。
“三步”法的基本步骤是:
(1)确定研究对象及在变化之前的状态。
(2)比较在变化过程中研究对象与周围物质的变化情况(温度的变化、气流的变化等)。
(3)确定研究对象的最终状态,并由吸放热情况分析物态变化的过程。
例1[2006青岛]夏天,刚从游泳池中出来,让风一吹感到很凉,为什么?
同学们都有这个经验,但在解释时仍会有一些不足。同学们的回答往往是:因为空气的流动带走了人身上的热量,这种解释是不够准确的。
下面我们利用“三步”法来分析这一现象。
一、首先来确定研究对象。我们感觉到凉只是身体上的感觉,而刚从游泳池中出来时身上有水,这时我们应当考虑到水的作用,水在蒸发时是要吸热的,从而使人感到凉,所以研究的对象是水。(有的同学可能会想到风,风在这里只是加速了水的蒸发,而并不是冷的风从人体吸热)。
二、在风吹时有什么变化呢?是空气流动形成的风,使得身上水的蒸发加快。
三、有风使空气流动加快,促进了水分的蒸发,使液态的水变为水蒸气,水分蒸发加快,而蒸发又要从人体吸热,从而使人感到凉。
答案:风吹加快了空气流动,促进了人身上水分的蒸发,而蒸发吸热,使水蒸发时从人体吸收了较多的热,所以人会感到凉。
例2[2007云南昆明]寒冷的冬季,我们能够看到呼出的“白气”,而炎热的夏天却看不到,请解释这是为什么?
这是人人皆知的事例,同学们对此也有一定的认识,但在理解时仍有一定的不足。我们仍然用“三步”法来分析。
一、确定研究对象。“白气”从无到被呼出,所以变化的应该是“白气”,“白气”实际上是小水珠,那么,小水珠在形成之前是以什么状态存在?同学们都知道我们呼出的气体中有大量的水蒸气,到此我们明确了研究对象是在形成“白气”之前的我们呼出的水蒸气。
二、在冬天温度较低,呼出的水蒸气遇冷会放热,温度要降低。
三、最终呼出的水蒸气变成了小水珠──“白气”,这是水蒸气遇冷液化形成的。
答案:因为冬天温度较低,呼出的水蒸气遇冷后迅速液化成小水珠,能够被看到,而炎热的夏天,温度较高,呼出的水蒸气不能液化,所以看不到“白气”。
同样我们会联想到:冬天水面上会有“烟雾”;冰箱门打开后,周围有“白雾”;牙科医生检查牙时,要先将小镜子在酒精灯上烧一下,然后放入病人的口中。
例3[2007芜湖]向手背吹气和呵气,感觉有什么区别?请解释其中的道理。
用“三步”法来分析这个问题,其中吹气一问和风吹相似,都是加快了水分的蒸发(此问是加快了人手背上汗液的蒸发),而蒸发时需要从人体上吸热,所以人会感到手背上凉爽。对于向气背上呵气,为什么会感到暖和呢?
一、确定研究的对象,是什么东西使手热的,我们会发现暖和的同时手上会有一些水滴出现,水滴是从哪里来的?我们呼出的气体中就有大量的水蒸气,至此我们已确定研究的是呼出的水蒸气。
二、呼出的水蒸气在呵气的过程中有什么样的变化?有水滴生成。
三、水滴生成的同时,并且还感到手暖和,这是一种由水蒸气变为水滴向外放热的过程──液化。
答案:向手背吹气时,加快了手背上汗液的蒸发,汗液蒸发吸热,所以感到凉。而向手背上呵气时,呼出的水蒸气遇到冷的手背发生了液化现象,液化时向外放热,所以手会感到暖和。
当然,生活中有大量的物态变化现象,只要同学们能够熟练掌握好这种分析的“三步”法,就可以较好地理解物态变化现象。
趁热打铁做练习:
[2006南京]寒冬的清晨,我们在室内经常看到窗玻璃上有美丽的“冰花”。请你判断“冰花”是出现在玻璃的内侧还是外侧?并用物理知识解释它形成的原因。
答案:“冰花”是出现在玻璃的内侧。这是因为寒冬的晚上天气变得特别冷时,室内与室外的温差会很大,由于室外温度已达到零下,室内空气中的水蒸气遇到冷的玻璃会直接发生凝华现象,在窗户的内表面形成一层霜。
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