师:同学们,大家好,今天我们来学习初中物理北师大版八年级上册第一章第一节——物态变化与温度。人类生活在地球上,水是我们的生命之源。同学们,请思考一下,通常情况下我们说的水是什么状态呢?
生:水是液态。
师:非常好,很多同学都回答对了。那么同学们再思考一下,水除了液态,是否还有其他形式呢?接下来让我们通过几个例子寻找答案。寒冷冰川中的冰,是什么状态呢?
生:固态。
师:没错,冰是水的固态形式。那清澈河流中的河水呢?
生:液态。
师:对,河水是水的液态形式。水受热蒸发形成水蒸气,水蒸气又是什么状态呢?
生:气态。
师:非常棒,所以水不仅有液态,还有固态和气态。由于冰、水、水蒸气是同一种物质,由此可知,同一种物质可以以三种不同的状态存在,这三种状态分别是固态、液态和气态。
师:同学们,你们能说出以下5个物体分别处于什么状态吗?铁钉、冰块、水、牛奶、气球中的气体。大家积极思考一下。
生:铁钉和冰块是固态,水和牛奶是液态,气球中的气体是气态。
师:完全正确。对于不同的状态,它们都有什么特征呢?铁钉和冰块是固态,它们有一定的形状,也有一定的体积。水和牛奶是液态,它们没有一定的形状,但是有一定的体积。气球中的气体是气态,它既没有一定的形状,也没有一定的体积。这就是不同状态具有的不同特征。那么物体的状态总是保持不变的吗?现在我们对冰进行加热,观察冰的状态是否发生改变。
(一段时间后)
师:现在我们可以看到冰块慢慢地化成了水。一分钟以后,大部分的冰块已经融化成水。4分钟后,冰块完全融化成液态的水。继续加热,可以看到水开始沸腾,还有大量的气泡往上涌。这个时候气泡中的气体就是水受热蒸发形成的水蒸气,然后在表面破裂。所以对冰块加热可知,物体的状态并不是保持不变的。那么在什么条件下冰的状态发生了改变呢?
生:对冰进行加热,冰吸收了热量,状态就发生了改变。
师:非常好。在物理上,物质由一种状态变为另一种状态的过程称为物态变化。比如在冬天的夜晚,室内的水蒸气遇到冰冷的玻璃就会凝华,形成美丽的冰花,第二天中午气温上升,美丽的冰花就会融化成水。通常情况下,物态变化跟温度有关。接下来我们来看一下什么是温度。我们知道一年分为春夏秋冬四个季节,这四个季节分别给你们什么感受呢?
生:春天暖洋洋,夏天炎热,秋天凉爽,冬天寒冷。
师:没错。尤其今年夏天,我国大部分地区气温超过40摄氏度,人们酷暑难耐,现在处于冬天,寒风吹在身上感觉很冷。物理中把物体的冷热程度称作温度。现在我们来感受一下温度。请同学们自行准备三杯水,一杯热水,一杯冷水,还有一杯温水。左手放到热水中,右手放到冷水中,一段时间以后,两只手同时放到温水中,这两只手对温水的感觉是相同的吗?
生:不相同。
师:所以我们用感觉去判断温度的高低是不可靠的,得需要专业的工具来测量物体的温度。世界上第一支温度计是由伽利略发明的,这个温度计是带有球形容器的细长玻璃管倒插入水槽中,球形容器中的测温物质是空气,病人通过把手放到球形容器上,通过气体的膨胀就可以测量出病人的体温。那么同学们思考一下,气体温度计的工作原理是什么呢?
生:气体的热胀冷缩。
师:非常好。由于该装置与大气压连通,导致现象不明显。在此基础上,人们又改进了利用液体作为测温物质的温度计。现在我们一起自制一个改进后的温度计,请同学们准备一个小瓶,在瓶子里装满带有颜色的水,给小瓶配上一个橡皮塞,橡皮塞上再插入一个细小的玻璃管,使橡皮塞塞住瓶口。我们用镊子把小瓶放到热水中观察现象,拿出后再放到冷水中观察现象。同学们,我们一起来看看分别有什么现象?
(一段时间后)
师:好,看完这段视频,你观察到了什么现象呢?
生:把装满带有颜色水的小瓶放入热水中时,细玻璃管的液面上升,拿出后再放到冷水中,细玻璃管内的液面下降。
师:非常好。那么同学们想想看,自制温度计是根据什么道理来测量温度的呢?由于前面学习的气体温度计是通过气体的热胀冷缩来测量温度,那么液体温度计也是利用液体的什么性质呢?
生:热胀冷缩。
师:没错,温度计的原理就是液体的热胀冷缩。
(展示常见温度计)
师:如图是我们常见的温度计,我们以实验室温度计为例,来看一下它的基本构造:玻璃泡,玻璃泡中装的是测温液体,根据不同的测量环境要求,测温液体可以是水银、酒精、煤油等等。还有玻璃外壳、细管、刻度、数字,以及一个符号,这个符号是什么呢?
生:温度的单位。
师:对,温度的单位有很多,我国采用的是摄氏温度,摄氏温度的单位就是摄氏度。那么在制作温度计的时候,这些数字是如何确定的呢?接下来我们观看一段视频,了解温度计的示数是如何标定的。
(视频播放后)
师:以冰水混合物的温度为0摄氏度,沸腾的水的温度为100摄氏度,在0摄氏度与100摄氏度之间分100等分,每等分为1摄氏度。这是怎么确定的呢?摄氏温度规定,在一个标准大气压下,我们把温度计放到冰水混合物当中,液面所处的位置标记为0摄氏度。然后再把温度计放到沸水当中,规定沸水的温度为100摄氏度,此时液面到达的位置标记为100摄氏度。0和100之间分成100等份,一份就是1摄氏度。我们知道了1摄氏度的长度,就可以测量100摄氏度以上和0摄氏度以下的温度了。若在测量物体温度时,液面达到了右图所示的位置,则该物质的温度为101摄氏度。在测物体的温度时,若液面达到左图所示的位置,则物体的温度为零下1摄氏度或 -1摄氏度。通过对温度的学习,我们可以对生活中的一些温度进行估测。比如人体的正常体温是37摄氏度,人感到最舒服的温度是25摄氏度左右,洗澡水的最佳温度是40摄氏度,冰箱冷冻室的温度是零下18摄氏度,冰箱冷藏室的温度为5摄氏度。曾在1969年我国黑龙江漠河地区测得零下52.3摄氏度的极端低温,这也是当时记载的最低气温。若此时再用寒暑表去测当时的气温,能够测量出来吗?
生:这要看寒暑表的测量范围及量程。
师:非常好。我们在使用温度计测物体的温度时,物体的温度不能超出温度计的量程,否则就会损坏温度计。下面我们看一个视频,当一杯热水的温度超过了温度计的量程,这个温度计将会受到什么样的损坏?
