Question

【題目】小明將裝有熱奶的奶瓶放入室溫的水中,水溫約為20℃,熱奶的溫度約為90℃,測量相關數據，畫出了水和奶的溫度隨時間變化的圖線，如圖所示.

（1）其中曲線_____是表示熱奶溫度隨時間的變化情況,大約經過15min時間，熱奶和水溫度達到相同.從圖象可以看出,熱奶溫度隨放熱時間的變化特點是_____（選 填“溫度先慢后快地降低”或“溫度先快后慢地降低”）

（2）小明還發現，放在室內的熱水冬天比夏天冷卻快.為了研究“熱水冷卻快慢與哪些因素有關”，小明進行了以下實驗探究：

（提出問題）熱水冷卻快慢與哪些因素有關？

（進行猜想）

猜想一：熱水冷卻的快慢與溫差有關（溫差=熱水溫度-環境溫度）；

猜想二：熱水冷卻的快慢與裝水容器的材料有關；

猜想三：熱水冷卻的快慢與熱水表面空氣的流動速度有關.

（進行實驗，收集證據）

小明選用3個玻璃杯、1個塑料杯、1個鋁杯（5個杯子大小、形狀完全相同）.在杯子中分別倒入相同質量、相同溫度的熱水，放在溫度可調控的房間里做了5次實驗，只有第2次實驗用電風扇對杯中熱水吹風（水不溢出）.測量熱水溫度從90℃將至50℃所用的時間，將實驗數據記錄在下面的表格中.

序號	容器材料	水的質量	風扇吹風	初溫/℃	末溫/℃	室溫/℃	冷卻時間/s
1	玻璃	相等	無	90	50	30	920
2	玻璃	相等	有	90	50	30	612
3	玻璃	相等	無	90	50	15	665
4	塑料	相等	無	90	50	15	780
5	鋁	相等	無	90	50	15	508

（分析與論證）

①請你提出一個新的科學猜想：熱水冷卻快慢還與________有關；

②分析比較實驗1和實驗2的數據，可知熱水表面空氣流速越快，冷卻時間越____（選填“長”或“短”）；

③分析序號為3、4、5的三個實驗，可以驗證小明的第____個（選填序號）猜想是___的（選填“正確”或“錯誤”）；

④在驗證“熱水冷卻快慢與溫差是否有關”的兩次實驗中，需要控制不變的因素是：________.

Answer 1

【答案】（1）②； 先快后慢地降低 （2）①質量 ②短 ③二 正確 ④質量、液體表面空氣的流速、材料

【解析】

（1）熱傳遞是高溫物體放出熱量，溫度降低，低溫物體吸收熱量，溫度升高，直到二者溫度相等時，熱傳遞停止，即達到熱平衡，由圖象中曲線的變化情況分析熱奶溫度隨放熱時間的變化特點；
（2）根據生活中的經驗提出合理的猜想；讀懂題意和表格中的信息，結合控制變量法分析即可判斷；根據控制變量法分析在驗證“熱水冷卻快慢與溫差是否有關”的兩次實驗中，需要控制不變的因素。

（1）熱奶的奶瓶放入室溫的水中，水溫約為20℃，熱奶的溫度約為90℃，熱奶的溫度比水溫高，熱奶放出熱量，溫度降低，容器中的水吸收熱量，溫度升高；則由圖象可知：熱奶的溫度隨時間降低的是曲線②；

熱奶和容器中的水發生熱傳遞時，直到二者溫度相等時，熱傳遞停止；從圖象分析可以看出：熱奶溫度隨時間的變化是開始的5分鐘溫度降低速度較快，5-10分鐘降低的比較緩慢，而10-15分鐘內溫度只降低幾攝氏度，所以變化特點是隨時間的變化熱奶溫度是先快后慢的降低；

（2）①根據表格中的內容和生活經驗可知，熱水冷卻快慢還與熱水的質量有關；

②分析比較實驗1和實驗2的數據，可以發現，熱水質量相同、初溫、末溫相同，空氣流動越快，時間越短，故可以得出熱水表面的空氣流動越快，達到相同冷卻效果的時間越短；

③比較3、4、5的三個實驗可以看出，裝水容器的材料不同，其它條件都相同，達到相同的冷卻效果，所用的時間是不同的，說明熱水冷卻的快慢與裝水容器的材料有關的，故此實驗是驗證猜想二的，且猜想二正確；

④驗證熱水冷卻快慢與溫差有關時，根據控制變量法應該選擇溫差不相同，容器的材料和熱水表面空氣的流速相同的實驗進行。