题文

冬天最冷的时候放在室外的水缸会破裂，这是怎么回事呢？小慧打算用实验来研究：她找到一个容积为0.27m3的水缸并盛满了水，在密度表上查出冰的密度是0.9×103kg/m3．小慧通过观察发现水缸里的水首先从水面开始凝固，她终于明白了冬天水缸会破裂的原因．请你通过计算说明理由．

题型：问答题  难度：中档

答案

∵ρ水=1.0×103kg/m3，v水=0.27m3． ∴据密度公式ρ= m v 得：m=ρv=1.0×103kg/m3×0.27m3=270kg． ∵冰的密度是0.9×103kg/m3， ∴据密度公式ρ= m v 得：v冰= m ρ = 270kg 0.9×103kg/m3 =0.3m3． ∴v冰＞v水． 冬天室外温度很低，水缸里的水放热，达到凝固点后逐渐结成了冰，等质量的水结冰后，体积变大，而水缸的容积不变，所以冬天水缸会破裂．

据专家权威分析，试题“冬天最冷的时候放在室外的水缸会破裂，这是怎么回事呢？小慧打算用..”主要考查你对  凝固的规律及其特点，密度公式的应用  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

凝固的规律及其特点密度公式的应用

考点名称：凝固的规律及其特点

• 晶体凝固时的温度特点：放出热量，温度不变；
  
  非晶体凝固时的温度特点：放出热量，温度不断降低
  
  晶体凝固的条件是：①温度要达到凝固点；②继续向外放热
   
  注意：同种晶体的熔点与凝固点是相同的。
  
  晶体和非晶体凝固时的温度变化曲线（如图所示）
  

• 数形结合法在晶体熔化(凝固)过程中的运用
       在物理中常采用数学图像方法，把物理现象或物理量之间的关系表示出来。如用温度一时间图像表达物态变化中熔化、凝固、沸腾的特点。涉及的图像有晶体(或非晶体)熔化图像、凝固图像、水的沸腾图像等。图像法具有直观、形象、简捷和概括力强的独特优点。它能将物理情景、物理过程、物理状态以直观的方式呈现在我们面前。
  例下表是研究冰熔化时记录的实验数据。
  
  
  (1)在图中作出冰的熔化图像；
  (2)从表中可以看出，冰的熔点是____；
  (3)冰熔化过程经历了____min；
  (4)从计时开始，经过12mid，冰的温度是____，状态是____。
   解析：作图时，步骤是先描点再连线；在8～ 16min时,冰的温度保持0℃不变，故其熔点为0℃；熔化过程经历了8min；由表知，从计时开始，经过12min，冰的温度为0℃，此时冰已持续熔化了4min，但并未熔化完，故为固液共存状态。
  答案：(1)冰的熔化图像如图所示
  
  (2)0℃ (3)8 (4)0℃；固液共存状态
  
  图像法描述晶体与非晶体的熔化和凝固过程
  

  	晶体	非晶体
  物质举例	海波、冰、食盐、水晶、明矾、萘、各种金属	松香、玻璃、蜂蜡、沥青
  熔点和凝固点	有	无
  熔化图像	AB段：物质为固态 BC段：熔化过程，物质为固液共存态，吸收热量，温度不变 (此温度为熔点) CD段：物质为液态	熔化过程中，物质吸收热量，温度逐渐升高
  凝固图像	EF段：物质为液态 FG段：凝固过程，物质为固液共存态，放出热量，温度不变 (此温度为凝固点)  GH段：物质为固态	凝固过程中，物质放出热量，温度降低

考点名称：密度公式的应用

• 密度公式的应用：
  （1）利用m=ρV求质量；利用V=m/ρ求体积
  
  （2）对于密度公式，还要从以下四个方面理解
  ①同种物质，在一定状态下密度是定值，它不随质量大小或体积大小的改变而改变。当其质量（或体积）增大几倍时，其体积（或质量）也随着增大几倍，而比值是不变的。因此，不能认为物质的密度与质量成正比，与体积成反比；
  ②具有同种物质的物体，在同一状态下，体积大的质量也大，物体的体积跟它的质量成正比；
  ③具有不同物质的物体，在体积相同的情况下，密度大的质量也大，物体的质量跟它的密度成正比；
  
  ④具有不同物质的物体，在质量相同的条件下，密度大的体积反而小，物体的体积跟它的密度成反比。