内容正文:
第一单元 热传递
第2节 热在水中的传递
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水面上有气泡生成。
我们用锅给水加热时,你看到了什么现象?
情境与问题
说明水的温度很高,已经开始沸腾。
这说明了什么?
情境与问题
探究与发现
火把热传递给锅底,锅底把热传递给锅下部的水,锅下部的水再把热传递给锅上部的水。
用锅烧水时,锅上层的水也变热了,那么热在水中是怎样传递的呢?
探究与发现
活动:探究水是怎样变热的
实验方法
将分别装满热水和冷水的小塑料盒放进温水中。
探究与发现
实验现象
装热水的塑料盒上浮,装冷水的塑料盒下沉。
探究与发现
底部的水受热后可能会上升,上部的冷水会下降。
根据上面的实验,想一想,在加热水的过程中,锅底部的水受热后会怎样,锅上部的冷水又会怎样??
你能画出自己的假设吗?
探究与发现
想一想,借助什么物体才能观察到水受热后的运动情况?
方法1
在水中放入木屑,然后加热并观察现象。
探究与发现
想一想,借助什么物体才能观察到水受热后的运动情况?
方法2
将红墨水和蓝墨水分别滴入装有热水和冷水的瓶子,然后将两个瓶子口对口上下放置并用玻璃片隔开,抽出玻璃片并观察现象。
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探究与发现
想一想,借助什么物体才能观察到水受热后的运动情况?
方法3
将红墨水和蓝墨水分别滴入双头对流管的两端,加热并观察现象。
探究与发现
实验1
实验材料
三脚架、陶土网、烧杯、酒精灯、木屑、火柴、水等。
实验方法
(1)将陶土网放在三脚架上,向烧杯中加适量的水,放在陶土网上。
(2)向水中加入少量的木屑,用酒精灯分别给烧杯底部的中间和边缘位置加热。
(3)观察有什么现象发生,并把观察到的实验现象画下来。
探究与发现
实验现象
在给烧杯底部的中间和边缘位置加热时,会看到木屑在水中随着水流循环运动。具体来说,在加热处,水受热上升,带动附近木屑上升;而在其他位置,水相对较冷,会下降,木屑也随之下降;整体呈现出循环流动的现象。这是因为水受热后发生对流。
探究与发现
探究与发现
实验2
实验材料
集气瓶2个、玻璃片、冷水、热水、红墨水、蓝墨水、滴管等。
实验方法
(1)将两个集气瓶分别装满冷水和热水。
(2)用滴管在冷水中滴入蓝墨水,在热水中滴入红墨水。
(3)用玻璃片盖住一个集气瓶,并倒扣在另一个集气瓶上,慢慢抽掉玻璃片,观察现象并记录。
探究与发现
实验现象
当把装满冷水(滴有蓝墨水)的集气瓶倒扣在装满热水(滴有红墨水)的集气瓶上,慢慢抽掉玻璃片后,会看到红色的热水逐渐向上运动,蓝色的冷水逐渐向下运动,两种颜色的水开始混合,最终混合均匀。这是因为热水的密度小,冷水的密度大,密度差异导致热对流,使得两种水相互混合。
探究与发现
探究与发现
实验3
实验材料
双头对流管、酒精灯、铁架台、火柴、水、红墨水、蓝墨水、滴管等。
实验方法
(1)在双头对流管中倒入适量的水,用滴管将红、蓝墨水分别滴入对流管两端。
(2)点燃酒精灯,加热一端,观察现象并记录。
探究与发现
实验现象
点燃酒精灯加热对流管的一端时,会看到被加热一端的水温度升高,密度变小,带有颜色(红墨水或蓝墨水)的热水上升,而另一端相对较冷的水则下降,形成明显的对流现象,即对流管内的水呈现循环流动状态,颜色也随着水流的循环而发生位置变化。
探究与发现
探究与发现
不同点:实验1中是水多方向对流循环;实验2中是水的混合过程;实验3中是水的定向循环。
相同点:在三个实验中均能观察到示踪物随流体运动,形成上升与下降的循环轨迹。
这些实验现象有什么不同点和相同点?
探究与发现
容器下部的水受热后会上升,上部比较冷的水会下降,通过热水和冷水的相互对流,使全部的水变热,这种传递热的方式称为热对流。
根据实验现象,想象一下,在给容器里的水加热时,水是怎样变热的?
探究与发现
是通过空气对流这个物理过程。即热空气上升,冷空气下降,循环起来而使全屋的空气都变热。
推理并解释一下,暖气是怎样使室内空气变热的?
探究与发现
能在下图中标出空气流动的方向吗?
冷空气下降
↓
↑
热空气上升
应用与拓展
活动1:观察纸片向哪儿飘
冬季,把教室门打开一条缝,将纸片分别贴在门框的上部和底部,纸片往哪儿飘?为什么会发生这种现象?如果在夏季做同样的实验,纸片又会往哪儿飘?
冬天,室内的暖空气密度小会上升,从门缝上部流出,冷空气则会从门缝底部流入补充,所以门框底部的纸片会向里飘,门框上部的纸片会向外飘。
夏天,情况正好相反,室外的热空气密度小会上升,从门缝上部流入,冷空气则会从门缝底部流出,导致门框底部的纸片向外飘,门框上部的纸片向里飘。
应用与拓展
应用与拓展
活动2:解释观察到的现象
热粥时,为什么需要用勺子不断地搅动呢?
应用与拓展
热粥时用勺子搅动,是为了让底部受热的粥更快上升,上部的冷粥下沉,加速整体变热。
应用与拓展
能运用热对流的知识,解释走马灯转动的原因吗?
应用与拓展
走马灯转动是因为蜡烛加热空气,热空气上升形成气流,推动上
方的扇叶旋转。
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应用与拓展
将蜡烛点燃,罩上玻璃筒,过一会儿蜡烛就熄灭了;点燃蜡烛后如果在玻璃筒的顶部中间位置插进一块金属片,蜡烛就不会熄灭,这是为什么呢?
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应用与拓展
罩上玻璃筒后蜡烛熄灭是因为玻璃筒底的氧气耗尽;插进金属片后,热空气上升遇到金属片冷却下沉,形成循环气流,持续供氧,蜡烛就不会熄灭了。
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应用与拓展
活动结论
这些现象其实都源于同一个物理原理,即热空气上升、冷空气下沉,形成对流。
梳理与总结
热对流的相关知识
容器下部的水受热后会上升,上部比较冷的水会下降,通过热水和冷水的相互对流,使全部的水变热,这种传递热的方式称为热对流。
如暖气使整个屋子都热起来、热粥时要用勺子不断地搅拌、走马灯转动等,都是由于热空气上升、冷空气下沉,形成了对流。
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