中考热学图像题解析

崔胜春

图像通常反映一个物理量随另一个物理量的变化关系，特点是形象、直观、简洁和概括力强，能以数学之“形”，揭示物理之“质”，在处理实验数据、探究规律方面具有不可替代的作用。在中考试卷中，通过图像考查学生的相关能力早已成为一种趋势，更是各地的命题热点。下面结合近两年中考试题中解决“热学”问题的图像题，了解这类题型的特点和解决方法，以便在平时的教学中引导学生提高阅读图像、分析图像以及从图像中提取有效信息的能力。

一、熔化和凝固图像

例1（2017山东泰安考题） 如图所示，四幅图像中能反映晶体凝固特点的是（  ）

解析：晶体有一定的熔点，即在凝固过程中不断放热且温度不变，图线有平直的一段。A选项中图线处于上升的趋势，因此应属于熔化图像，同时在一段时间内不断吸热，但温度不变，因此是晶体的熔化图像;B选项的图像在整个过程中温度一直在下降，没有固定不变的温度，因此属于非晶体凝固图像;C选项中的图像在整个过程中温度一直上升，并且没有固定不变的温度，属于非晶体的熔化图像;D选项中的图像随时间整体有下降趋势，属于凝固图像，并且有固定不变的温度，即有一段图线与时间轴平行，为晶体的凝固图像。

答案：D。

简评：这是一道识图题，这类题的特点是大致给定相应的关系图像，没有具体的数据，需要通过图像的变化来判断是熔化还是凝固图像，是晶体还是非晶体等。教师应引导学生明确图像所表达的物理意义并给出解决办法，即观察温度随时间的整体变化是升高还是降低，即图线处在上升还是下降状态，来判断图像是熔化还是凝固图像;通过观察图像中是否用与时间轴平行的直线判断晶体、非晶体。

识图类试题比较考验学生对图像特征的分析、掌握能力，根据温度随时间的变化情况可以确定物质的类别，熔化还是凝固，教师在平时的教学中应注重科学方法的渗透，例如可以运用比较法来解决这类图像问题。

例2（2018贵州六盘水考题）下图是海波的熔化图像，下列说法中正确的是（）。

A.海波的熔点是48℃

B.海波在BC段没有吸收热量

C.在第6分钟时海波已全部熔化

D.海波在CD段是气态

解析：此题给出了海波的熔化图像，主要考查学生对图像和数据的分析能力。从熔化图像特点可看出海波为晶体， BC段为晶体的熔化过程，对应温度为熔点，是48℃;BC段虽然温度不变，但仍要吸热;第6分钟时温度达到了熔点，海波开始熔化;海波到达C点时刚好全部熔化，因此CD段处于液态。

答案：A。

简评：在给定图像上标注具体的数据，可结合图像的变化分析判断出熔点、凝固点、熔化和凝固时间等，对图像进行分段研究，能够判断出物质的状态。教师在平时的教学中应让学生学会解决问题的方法，弄清坐标中点、线的位置、含义，如坐标系中的任意一点表示的是物理过程中的某一状态，反映的是两个物理量之间的对应关系。

此类试题考查对热学图像的分析和解读。教师在教学中应以教材为主，夯实基础，针对图像进行深度解读和挖掘，可以设计相关练习，比如在区分出熔化和凝固图像、晶体和非晶体的基础上，增加不同段状态、熔点、时间等问题分析，熟练通过时间与各段对应的状态等关系理解分析图像。

二、沸腾图像

例3（2018湖北荆州考题）图甲、图乙是小明、小红两名同学探究“水的沸腾”的实验装置，他们所用的器材规格完全相同。

图丙是两名同学根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像。

①由图像可知，实验室当时的大气压        （选填“高于”、“低于”或“等于”）1标准大气压。

②若小明和小红所选水的质量分别为m1、m2，根据图像丙分析可知m1     m2（选填“>”、“<”或“=”）。

解析：此题涉及液体沸腾图像，要从液体沸腾的图像中找出相应的信息，应该关注到横坐标代表时间，纵坐标代表温度，首先从拐点入手。图像的拐点所对应的时间开始沸腾，此时对应的温度为沸点98℃，虽然不断吸热，但温度保持不变，该过程是水的沸腾过程。

又因为1标准大气压下水的沸点是100℃，根据气压越低沸点越低可知，此时大气压小于1标准大气压。二者初温相同，用相同的酒精灯加热，小红的加热时间长，则小红的水质量大，即m1

答案：①低于;②<。

简评：这类命题往往出现在热学实验中，通过识图、析图、绘图等多种形式考查学生对数据的分析、处理能力。研究水的温度随时间变化关系的关键是要找到关键点，即拐点及平行线，如果图像中出现多个图线时，要判断初温、质量、沸点等物理量是否相同。有通过时间图线比较质量大小、通过沸点图线比较气压大小等多种考查方式。针对此类问题，教师应在平时的教学中重点培养学生分析图像的能力。

三、吸放熱图像

例4（2018四川达州考题）右图为小李同学在一个标准大气压下探究某物质熔化时温度随时间变化的图像，第6min时的内能     第8min时的内能（选填“大于”、“等于”或“小于”）;该物质在CD段的比热容是AB段比热容的    倍（被加热物质的质量和吸、放热功率不变）。

解析：教师首先引导学生明确横纵坐标所代表的物理量，观察图像，发现温度随着时间的变化情况。温度不断增加，说明是晶体的熔化过程，晶体不断吸收热量，内能增加，在第6min时的内能小于第8min时的内能。针对第二问，教师可引导学生运用控制变量法进行分析，例如以加热4min为标准，根据图中坐标信息可知，该物质在AB段温度升高10℃，在CD段温度升高5℃，加热时间都是4min，则该物质在AB段吸热与CD段吸热相等，根据Q=cm△t可得，在质量和吸热时间相同的条件下，比热容和升高温度成反比，因为升高温度之比为2：1，则比热容之比为1：2，所以该物质在CD段的比热容是AB段比热容的2倍。

答案：（1）小于;（2）2。

简评：此类热学图像题的特点是给定物质的吸热情况图线，通过对斜率等数据的分析，判断或比较相应的变化，涉及读图、析图、计算能力，重点考查对物理方法的运用和对吸放热公式的运用。解决这类问题的关键是找到变量与不变量。

总之，热学图像问题在中考中占有重要的地位，主要涉及温度-时间关系图像，不仅仅会对某个知识点进行考查，也常与其他知识综合起来进行考查。教师在平时的教学中要善于引导学生分类归纳解决问题的方法，让学生养成认真审题、仔细分析图像的习惯，使学生懂得如何找出图像中的隐含条件，善于利用图像的交点坐标及变化趋势等信息破题。只有充分理解并合理利用物理图像，才能更好地解决此类问题。教师在教学的过程中不仅要关注学生知识体系的形成，还要培养学生的思维能力，提升学生的学科素养。

                          编辑/王一鸣 E-mail：51213148@qq.com