一、信息阅读题
例1. 温度不同的两个物体放在一起时,低温物体会吸收热量,高温物体会放出热量,不计热量损失,低温物体吸收的热量等于高温物体放出的热量。当它们达到“热平衡”时,两者的温度相等。现有两个温度和质量都相同的金属球,先把甲球放入盛有热水的杯中,热平衡后水温降低了△t。把甲球取出,再将乙球立即放入杯中(设杯中水量没有变化),热平衡后水温又降低了△t,则两球比热大小的关系是( )
A. B.
C. D. 无法判断
解析:因两次达到“热平衡”时水温降低的温度相同,则水放出的热量相等,根据题设信息内容可知,甲、乙两球吸收的热量一定相等。又因为后一次“热平衡”后的温度一定低于前一次“热平衡”后的温度,即乙球的末温低于甲球的末温,而两球的初温都相同,所以,乙球升高的温度比甲球升高的温度要小。根据以上结论可推知,乙球的比热容一定比甲球的比热容大,因而,正确的选项是B。
此题用定性分析的方法简洁明了,如果用列式分析的方法则十分繁琐。
二、实际应用题
例2. 一天,小红在楼下听到这样一段对话。王大妈说:“告诉你们一个好消息,听说我们这个小区马上要将煤气改为天然气了,这下可好了!”就在大家一致的赞同声中,刘大妈没好气地说:“好什么好,煤气1m3一元钱,听说天然气1m3要接近两元钱,这不是在变相涨价吗?”
听到这,小红在想:通天然气以后,家里每月燃料支出的费用不是要增加一倍吗?
请你帮小红解决她的困惑。
解析:假定一个家庭在某一时间内所需要的热能是一定的,尽管天然气的价格是煤气的两倍,但其热值也是煤气的两倍左右,即燃烧的天然气产生的热量相当于燃烧2倍的煤气产生的热量。所以总体支出费用是不变的。
题设情境与现实生活紧密相联,使同学们感到学有所用,学有所得,能激发同学们学习物理的兴趣和热情。
三、情境设置题
例3. 在没有食物的情况下,人可以活30天;若是没有水,时限便缩短为3~4天,因此水是人类生存的基本要求。如图是一个应急净水器。在大容器中倒入不能直接饮用的水(泥水、海水等),将杯子放在容器中央,用塑料膜将容器口封好(容器边缘留一个小缝隙),上面压一块石头,使塑料膜形成一个凹面。将制成的净水器放在阳光下,几小时后杯中就可以收集到从塑料膜上滴下的纯净水。这种净水器主要是利用了__________和_________的现象来达到净水目的。
解析:大容器内不能直接饮用的水在阳光照射下加快蒸发,产生的水蒸气又在塑料膜上液化形成水。所以本题的答案:蒸发(或汽化),液化(或凝结)。
通过鲜活的实验情境,既考查了学生对物态变化的理解和应用,又教会了学生一种应急或自救的本领,体现了积极的人生态度和价值取向,培养了学生重视生命和节约用水的社会责任感。此题的答案虽简单,但考虑分析的问题较多,涉及的知识面较广,且潜在的提问不少,例如:容器边缘为何要留一个小缝隙?为什么要将塑料膜形成一个凹面?为什么要将净水器放在阳光下等,可以说此题是一道难得的好题。
四、实验探究题
例4. 积雪对公路行车的危害主要表现在路况的改变上,路面积雪经车辆压实后,车轮与路面间的摩擦力减小,汽车易左右滑摆,同时汽车的制动距离也难以控制,一旦车速过快,转弯太急,都可能发生交通事故,专家研究表明:气温不同,积雪的厚薄不同,对汽车的危害也不一样。当积雪厚度在5~15cm,气温在0℃左右时,汽车最容易发生事故。因为在这种条件下的冰雪会呈“夜冻昼化”状态。此时护路工人常在路面上撒大量的盐,以避免“夜冻昼化”现象,即在相同气温条件下,融化的冰雪不再结冰,从而减少交通事故的发生。
(1)提出问题:在相同气温条件下,为什么水不再结冰了?
(2)猜想与假设:请你用学过的物理知识,针对这一现象的原因提出一个合理的猜想,说出你猜想的理由。
猜想:___________________________;
理由:___________________________。
(3)设计实验方案:针对你的猜想,设计一个实验方案,验证猜想的正确性,实验方案及主要步骤:______________________________________________________。
解析:(2)猜想:撒盐可能改变了水的凝固点;理由:在相同的气温条件下,融化的冰雪不再结冰,可能是水的凝固点下降了(或盐水的凝固点比水的凝固点低)。
(3)实验方案及步骤:①在三个相同容器A、B、C中分别加入等量的冷自来水;②容器A中不加盐,容器B、C中加入不等量的盐,充分搅拌,配制成不同浓度的盐水;③把A、B、C三个容器同时放入冰箱;④每隔一段时间检查一下容器,测其温度,并观察水结冰情况,记录测量和观察结果;⑤分析实验数据及现象,得出结论。
题设情境直接来源于现实生活,能激发同学们探究问题的好奇心。重在考查用课堂上学得的知识去分析、解释、探知现实生活中的问题。本题还能培养同学们从题目中获取知识信息的能力,比如“夜冻昼化”现象,且可增强同学们学好物理的信心。
五、问题解决题
例5. 炎热的夏天,四人到青岛浮山游玩,爬到光秃秃的山顶岩石上休息时,随身带的几瓶矿泉水都被晒成了温水。大家多么想喝上一口凉水呀!小张用毛巾擦汗时,想到了一个办法,大家终于喝上了凉水!
(1)办法:_____________________________________;
(2)道理:_____________________________________。
解析:办法是将矿泉水瓶用湿毛巾包裹住,道理是水蒸发时吸热,有致冷作用。
此现象非常普遍,我们身边处处有物理,只要善于动脑,问题就会得到解决。如何让学生学好物理,用好物理,是今后课改的一个努力方向。
六、开放创新题
例6. 用保温杯盛水,经常会遇到这样的情况,往杯里装入大半杯热水,拧紧杯盖,过较长一段时间后,杯盖会很难拧下来。
(1)简要回答产生这一现象的原因。
(2)请设计一种打开杯盖的方法,并说出所用方法用到的物理原理(不能损坏杯子)。
解析:其原因是瓶内温度降低,同时部分水蒸气液化,致使瓶内水面上方空气压强减小,小于外部大气压。方法:在瓶盖上垫上毛巾,用力拧。原理是增大摩擦力。
打开杯盖的方法不唯一,答案具有开放性,还可将杯子放在热水中烫一段时间,再用力拧下来。原理是增大内部气压。或将布条紧贴杯盖侧壁环绕几圈后,再用力拧下来,原理是增大动力臂,利用了杠杆的原理(或轮轴原理)。