物态变化中的科学方法

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物质以固态、液态、气态三种状态存在，但也不是固定不变的，它们之间也是可以相互转化，而在物态变化研究中有许多科学方法。

1. 转换法：物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识，或用易测的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。如温度是抽象概念，看不见摸不着，只能感觉到温度的高低，因此，要准确判断物体的温度则需要温度计。而温度计的原理是液体的热胀冷缩，就是将看不见的温度转化为温度计中看得见的液体变化，从而测量物体的温度。

例1 寒暑表是温度计之一，寒暑表是测量气温的工具，图1所示寒暑表的读数是（ ）。

A. -4℃ B. -6℃ C． 6℃ D. 16℃

解析：空气温度人体只能感觉到，但不能准确说出，只能由温度计来测定。由图1可以读出当时的温度为零下6℃。

答案：B。

2. 比较法：通过观察、分析，找出研究对象的相同点和不同点，它是认识事物的一种基本方法。如：（1）在研究晶体与非晶体熔化或凝固的特点时就用到了比较法。晶体熔化有一定的熔点，而非晶体熔化则没有固定的熔点。同样，晶体有一定的凝固点，而非晶体则没有凝固点。同种晶体的熔点与凝固点相同等都是通过比较得出的。（2）在研究熔化与升华、凝固与凝华时用了比较法。熔化是固体变为液体的过程，而升华是固体直接变为气体的过程。凝固是液体变成固体的过程，而凝华则是气体直接变成固体的过程。（3）蒸发和沸腾的区别。蒸发是在任何温度下液体表面进行的缓慢的汽化现象，而沸腾则是在一定温度下液体内部和表面同时进行的剧烈的汽化现象。从温度、位置、程度上去认识。通过这样的比较能更清晰地认识蒸发与沸腾的区别。

例2 图2是A，B两种物质熔化时的温度――时间图象，其中_______物质是晶体，它的熔点是___℃，在第8min时，这种晶体处于______状态。

解析：由图2比较可知，A有确定的熔点，B没有确定的熔点，因此A物质是晶体，B物质是非晶体。A物质的熔点为80℃，在5到10分钟A物质处于熔化状态。因此，在第8min时，这种晶体处于固液共存状态。

答案：A，80℃，固液共存。

3. 控制变量法：控制变量法是当某一个物理量受多个因素的影响时，通过控制某几个因素不变，只让其中一个因素改变，从而转化为某一物理量受多个单一因素影响问题的研究方法。如，在探究影响水沸腾因素时就采用了控制变量法。

例3 小明用如图3所示的装置做观察水的沸腾实验，水沸腾时，温度计的示数如图3所示，此时水的沸点是______℃，这表明当时的大气压强要比1标准大气压强______；本实验中，要缩短加热时间使水尽快沸腾。请写出两种可行的办法：

①_____________________________

__________________________________；

②_____________________________

__________________________________。

解析：由图3所示可知水的沸点为98℃，根据沸点与气压的关系表明此处的气压低于1个标准大气压。水沸腾的快慢与水的多少、水的初温、大气压高低、供热情况等有关。因此，研究水沸腾时间必须采用控制变量法。所以在水的多少、水的初温、大气压高低都相同时，供热量越大，沸腾时间越短；在水的多少、水的初温、供热情况都相同时，气压越大，沸腾时间越短；在水的多少、大气压高低、供热情况都相同时，水的初温越高，沸腾时间越短；在水的初温、大气压高低、供热情况都相同时，水量越少，沸腾时间越短。

答案：

①水的多少、水的初温、大气压高低都相同时，供热量越大，沸腾时间越短；

②在水的多少、水的初温、供热情况都相同时，气压越大，沸腾时间越短；

③在水的多少、大气压高低、供热情况都相同时，水的初温越高，沸腾时间越短；

④在水的初温、大气压高低、供热情况都相同时，水量越少，沸腾时间越短。