h - GA 1.2×10³ 焦

2米

- 500牛

= 100牛。

提升重物B时的拉力

GB + G动

F = n

= 1100牛 + 100牛 = 400牛。

B 物上升了 3 米，绳子自由端移动的距离s’=nh’=3×3 米=9 米，

所以拉力所做的功W’=F’s

=400 牛×9 米=3.6×10³ 焦，

拉力的功率

P = t

3.6 × 10³ 焦

= 20秒

= 180瓦。

注意：同一滑轮组提升不同重力的物体时，滑轮组的机械效率不同，所以在求拉力 F’时，不能根据机械效率相等来解答。

用例三 利用 P＝Fv 求牵引力和速度。

题 8 解放牌汽车的功率是 90 马力，若牵引力为 6750 牛，求汽车的速度是多大？3 分钟通过的距离为多少米？做的功为多少焦？

因为 P＝90 马力=735 瓦×90＝66150 瓦，t＝180 秒，又因 P＝Fv，得汽车的速度

v P 66150瓦

＝ F ＝ 6750牛＝9.8米 / 秒。

所以 3 分钟通过的距离

s＝vt＝9.8 米/秒×180 秒＝1764 米。

做的功 W＝Fs＝6750 牛×1764 米＝1.1907×10⁷ 焦。或 W＝Pt＝66150 瓦×180 秒＝1.1907×10⁷ 焦。

题 9 为什么汽车起动和上坡时，司机常挂低速挡，而起动后，在平整路面特别是空载时可以挂高速挡？

机动运输工具（汽车、火车、拖拉机等）工作时，其发动机功率是一

＝ F ，即速度与牵引力成反比。起动时受到较大

的静摩擦力作用；上坡时除了克服摩擦阻力外，还要克服重力做功；满载

时比空载时对路面的压力大，因而受到的摩擦阻力也大。这几种情况都必须有较大的牵引力，所以只能挂低速挡，以较小的速度行驶。起动后，在平整路面行驶时，汽车受到的摩擦阻力减小，特别是空载的情况下，由于对路面的压力减小，受到的摩擦阻力较满载时小，需要的牵引力也较小，可以挂高速挡，以较大的速度行驶。

【功的原理】 使用任何机械时，人们所做的功，都等于不用机械而直接用手所做的功。也就是使用任何机械都不能省功，这个结论叫做功的原理。

功的原理是人们经过长期的实验和研究得到的规律，是任何机械（不论是简单机械还是复杂的机器）都遵循的原理，它表明使用任何机械，能省力或省距离或改变力的方向，但都不能省功。

功的原理中“使用任何机械时，人们所做的功”，是指作用在机械上的动力对机械所做的功，“不用机械直接用手所做的功”，就是直接用手提升重物、推拉物体等所做的功，也就是手克服阻力所做的功。

利用功的原理解题时，常按下列程序进行： 1.写出利用机械时动力所做的功 W1=FS；

写出机械克服阻力所做的功 W2；
利用 W1=W2 求解。

*斜面与水平面成一定角度的面叫做斜面。如图 1-113（a）所示，为了把重物搬到汽车上去，搭一块木板，沿着木板把重物推上去，这样的木板就是斜面。使用斜面的目的是为了省力。

如果用 F 表示拉力，G 表示物重，L 表示斜面长，h 表示斜面高，如图1-113（b）所示。根据功的原理可得斜面公式：

FL=Gh，或写成：

F = h 。

G L

公式表示，斜面长是斜面高的几倍，所用推力（或拉力）就是物重的几分之一。物体升高相同的高度，斜面越长越省力。

使用上述公式解有关斜面问题时，必须注意以下两点：1.重物在移动过程中不考虑摩擦和其它阻力作用。2.物体在拉力（或推力）作用下作匀速运动。

用例一 运用斜面公式 FL=Gh 解决生产、生活中实际问题。

题 1 在煤矿里有一条坑道长 120 米，坑道两端的高度差是 20 米，沿

着这条坑道拉一辆重 1.2×10⁴ 牛的矿车，至少要用多大的拉力（摩擦力忽略不计）。

L=120 米，h=20 米，G=1.2×10⁴ 牛，代入斜面公式 FL=Gh，

得 F＝ Gh

1.2 × 10⁴ × 20

= 120

= 2×10³ （牛）。

题 2 图 1-114 所示为向汽车上搬运油桶的示意图，车高 1.2 米，搭

在车尾部的木板长 3 米，一根质量不计的绳子一端固定在木板的上端，另一端绕过油桶，用与斜面平行的力 F 向上拉桶。桶重 2000 牛，摩擦力忽略不计，问至少要用多大拉力才能将油桶拉上汽车？

图中油桶即是重物，本身的圆柱形又相当于动滑轮的作用，因此，可以把整个搬运装置看成是动滑轮和斜面组成的简单机械组合装置。

要求油桶沿着斜面匀速滚上汽车，所用拉力应分两步思考：1.若不用绳子而直接用拉力 F’将油桶沿斜面拉上汽车，根据斜面公式 FL=Gh，得

F'= Gh = 2000 × 1.2 = 800（牛）。

L 3

将油桶看作动滑轮，绳子上的拉力

1 1

F = 2 F' = 2 ×800 = 400（牛）。

用例二 利用功的原理推导机械的省力规律。

题 3 如图 1-115 所示，h 为斜面高，L 为斜面长，沿斜面拉重为 G 的重物时，所用拉力为 F。请分析使用斜面的好处。

利用斜面把物体拉上去，动力所做的功 W1=FL，不用斜面直接用手提

升重物所做的功

W2 = Gh，因为W1 = W2 ，即

FL = Gh，所以F =

h G， L

由于 h 总小于 L，所以 F＜G，即使用斜面可以省力，且使物体升高相同的高度时，斜面越长越省力，生活中的盘旋楼梯和盘山公路都是根据这个原理设计的。

*题 4 图 1-116 中，利用“劈”匀速提升重为 G 的物体，劈的边长分别为 a、b、c，不计摩擦和支架自重，则水平推力 F 的大小为：

（）

a a

F = c G B. F = b G

b b

C.F = c G D.F = a G

人用力 F 将劈推过距离 b 时所做的功 W1=Fb，劈将重物 G 举高 a 而做

的功W = Ga，因W = W ，即Fb = Ga，所以

a ，本题答案应选B。

2 1 2

F = b G

从公式 a 可以看出，当a＜b时，F＜G。即使用劈可以省力，常

F = b G

见的劈a << b，只要加较小的力即能产生很大的举力或压力。

题 5 如图 1-117 所示的螺旋千斤顶是一种常见的起重装置。用手柄转动螺杆时，螺杆顶端的重物就随着螺杆一起上升，已知螺距为 h，手柄末端到转轴的距离为 L，问要举起重物为 G 的物体时，至少要给手柄末端加多大的力？

手柄转动一周时，手柄末端即动力作用点通过的距离 s=2πL，作用在手柄上的动力 F 所做的功

W1=Fs=F×2πL，

而手柄转动一周时，重物 G 升高一个螺距 h，千斤顶将重物举高 h 所

做的功W = Gh，根据功的原理W = W ，即2πLF = Gh，得F = h G 。

2 1 2

即至少要给手柄末端加一个F = 2πL G的力。

2πL

显然，h＜2πL，所以 F＜G，即使用螺旋千斤顶只要在手柄末端加较小的力就可以顶起很重的物体。

*题 6 图 1-118 所示起重装置俗称“神仙葫芦”，实际上是一种差动滑轮，其中定滑轮 A、B 是两个直径相差不多的圆轮，它们固定在同一转轴上，动滑轮 C 通过一根绳子（或铁链）与定滑轮联结起来，当用力 F 作用在绕过 A 的绳子上时，重物 G 被提升，试分析使用它有什么好处。

设大轮 A 的半径为 R，小轮 B 的半径为 r，当动力 F 通过绳子使 A、B 轮转动一周时，动力作用点移动的距离等于大轮 A 卷起的绳子长 s=2πR，此过程中小轮 B 放下的绳子长 s’=2πr，动滑轮 C 和重物 G 上升的距离：

h = s - s' = 2π(R - r) ，

2 2

动力 F 所做的功： W1=Fs=F×2πR，

机械克服阻力所做的功：

2π(R - r)

W2 = Gh = 2 G。因为 W1 = W2 ，

即F×2πR =

2π(R - r) G，所以，F =

R - r G。2R

由于 R 和 r 的大小差不多，即 R-r 远小于 2R，所以 F 远小于 G，使用这种起重装置可以省许多力。

题 7 试用功的原理证明：使用动滑轮能省一半力。

设重物上升的距离为 h，由于动滑轮上面的两段绳子都要缩短 h，所以绳子自由端要移动 s=2h 的距离。即：

人利用动滑轮所做的功 W1=Fs=F·2h，动滑轮提升重物所做的功 W2=Gh，

因为W = W ，即2Fh = Gh， 1 ，所以使用动滑轮能省一半力。

₁ ₂ F = 2 G

用例三 利用功的原理计算动力 F、物重 G 等物理量。

题 8 用动滑轮提起重 50 牛的重物，人拉绳子做的功是 100 焦，求动滑轮把物体提升的高度。

设物体被提升的高度为 h，人拉绳子所做的功 W1=100 焦，动滑轮提升重物所做的功 W2=Gh，因为 W1=W2，即 Gh=100 焦，所以

h = 100焦 = 2米。50牛

题 9 用图 1-120 所示的滑轮组提升重 1500 牛的物体 A，用功的原理求在绳子末端需要加多大的拉力（动滑轮重和摩擦不计）？

设重物被提升的高度为 h，则绳子自由端移动的距离为 s=5h，则拉力F 所做的功为 W1=Fs=F×5h，滑轮组提升重物所做功 W2=Gh，因为

W1=W2，即 F×5h=Gh，所以

F = G = 1500牛 = 300牛。

5 5

题 10 图 1-121 中，作用在水压机小活塞上的压力为 200 牛，当小活塞被压下 25 厘米时，大活塞上升了 5 毫米，用功的原理来求物重 G 为多大

（活塞重不计，水不会被压缩）。

当重物 G 被提升 h=5 毫米时，动力 F 压小活塞所做的功 W1=Fs，大活塞提升重物 G 所做的功 W2=Gh。因为 W1=W2，即 Fs=Gh，所以物重

Fs G = h =

200牛 × 0.25米

= 10000牛。

【机械效率】 利用机械工作时，对人们有用的功叫有用功，对人们没有用但又不得不额外做的功叫额外功，有用功与额外功之和称为总功，有用功与总功的比值叫做机械的机械效率。如果用 W 总表示总功，W 有用表示有用功，η表示机械效率，则

η = W有用。

W总

因为有用功总小于总功，所以机械效率总小于 1，通常用百分比表示，

即η = W有用

W总

×100%。如起重机的机械效率是40% ～50% ，滑轮组的机

械效率是 50%～70%，抽水机的机械效率是 60%～80%。

机械效率的高低只反映机械做功时有用功占总功的比例大小，机械效率高只表示有用功占总功的百分比大，而与机械做功多少，做功快慢，省力与否，移动距离长短等均无关。

有用功是机械克服有用阻力所做的功，常见的有两种情况：

利用机械匀速提升重物时，物重为 G，被提升的高度为 h，则 W 有用

=Gh。

当利用机械匀速拉动物体沿水平平面移动时，克服摩擦所做的功即有用功，如物体受到的摩擦阻力为
f，物体沿水平平面移动的距离为 s，则W 有用=fs。

机械效率公式中的 W 总是机械克服有用阻力和无用阻力所做的功，等于作用在机械上的动力 F 实与动力作用点沿力的方向移动距离 s 实的乘积，即 W 总=F 实 s 实.

额外功包括两部分：一部分是克服自身部件（例如滑轮组中的动滑轮）的重力所做的功；另一部分是克服机械本身摩擦等阻力所做的功。

用例一 利用公式求机械效率。

题 1 用一个动滑轮把重为 400 牛的货物提高 2 米，所用的实际拉力

为 250 牛，求有用功、总功和这个动滑轮的机械效率。当重物被提升 h=2 米时，绳子自由端移动的距离s=2h=2×2 米=4 米，

W 有用=Gh=400 牛×2 米=800 焦， W 总=Fs=250 牛×4 米=1000 焦，

η = W有用

W总

×100% = 800 焦

1000焦

×100% = 80%。

题 2 用图 1-122 所示的滑轮组提重物，第一次用 250 牛的拉力将

G=600 牛的重物匀速提高 2 米，求滑轮组的机械效率，第二次在 10 秒钟内将 G’=900 牛的重物匀速提高 1 米，求拉力的功率和这时滑轮组的机械效率

（摩擦力不计）。

提升 600 牛重物时：

W 有用=Gh=600 牛×2 米=1200 焦， W 总=FS=250 牛×3×2 米=1500 焦，

所以η = W有用 ×100% W总

= 1200焦 ×100% = 80%。1500焦

要想求出匀速提升 900 牛重物时拉力的功率和机械效率，必须先求出实际拉力 F’的大小，而 F’又与动滑轮重 G 动有关，所以，得利用第一次提

重物的数据，先求出G动

。因不计摩擦，F = G + G 动，得

G 动=nF-G=3×250 牛-600 牛=150 牛。

或 W 额外=W 总-W 有用

=1500 焦-1200 焦

=300 焦，

G 动 =

W额外h

= 300焦

2米

= 150牛。

求出 G 动后即可求出提升 900 牛重物时实际拉力

F'= G'+G 动

= 900牛 + 150牛 = 350牛。

而物体被提升 1 米时，动力作用点移动的距离s’=3h’=3×1 米=3 米。所以，此时拉力的功率

P = t =

F' s'

t =

350牛 × 3米

10秒

= 105瓦，

或P = Fv = 350牛× 3米

10秒

= 105瓦。

机械效率

W有用

G' h'

η = W = F'×3h' ×100%

= 900牛× 1米 ×100% = 86% 。

350牛 × 3米

显然由于增加了物重，滑轮组的机械效率较原来高。

题 3 如图 1-123，用力 F 拉着重 2000 牛的物体 A 在水平平面上作匀速直线运动，重物移动的速度为 0.2 米/秒，F=40 牛，求：（1）物体与地面之间的摩擦力（动滑轮重和滑轮转动时的摩擦不计）。（2）拉力的功率多大？（3）若实际拉绳子的力为 80 牛，则滑轮组的机械效率为多大？

（1）因为匀速，所以 f=2F=2×40 牛=80 牛，

人拉绳子的速度

v=2v 物=2×0.2 米/秒=0.4 米/秒，

所以功率 P=Fv=80 牛×0.4 米/秒=32 瓦。

设物体移动的距离为 sA，则绳子自由端移动的距离 s 实=2sA，所以 W
有用=fsA，W 总=F 实 S 实=F·2sA，即

W有用

η = W

×100% = F

fsA

×100% ，

总实 A

f 80牛

= ×100% =

×100% = 50% 。

2F实 2 × 80牛

题 4 工人把一块木板搁在高 1 米的汽车厢边上形成一斜面，木板长 4

米，如不计摩擦，要把一个重 900 牛的货物箱沿斜面方向匀速拉到车上，

拉力要多大？若实际拉力是 250 牛，那么工人做的有用功、总功各为多大？这个斜面的机械效率、货箱与斜面之间的摩擦力各为多少？

h 1米

不计摩擦时，F = L G = 4米 ×900牛 = 225牛；

沿斜面把物体拉上顶端所做的有用功： W 有用=Gh=900 牛×1 米=900 焦；

总功 W 总=F 实 L=250 牛×4 米=1000 焦；

斜面的机械效率η = W有用

W总

×100% = 900 焦

1000焦

×100% = 90% 。

由于人沿斜面拉物时对物体的实际拉力等于不计摩擦时的拉力与摩擦力之和，所以货箱与斜面之间的摩擦力

f=F 实-F=250 牛-225 牛=25 牛。

求摩擦力的另一种方法是根据总功和有用功求出W 额外=W 总-W 有用

=1000 焦-900 焦

=100 焦，

因为利用斜面工作时，额外功就是克服摩擦所做的功，即 W 额外=fL，所以，

W额外

f = L

= 1000焦

4米

= 25牛。

题 5 图 1-124（a）中，利用滑轮组匀速提升重物，已知物重 G=90 牛，定滑轮、动滑轮重相同，弹簧秤示数为 120 牛，不计摩擦，求拉力 F 的大小和滑轮组的机械效率各为多少？

设实际拉力为 F，定滑轮、动滑轮重为 G 轮，定滑轮受力情况如图 1- 124（b）所示。

T = 2F + G轮 120 = 2F + G轮





F =



G + G 轮



即 

F =



90 + G轮

由此二元一次方程解得 F=42 牛，设重物上升距离为 h，则： W 有用=Gh，W 总=Fs=3Fh

所以η =

W有用W总

×100% = 3Fh ×100%

= 90h 126h

×100% = 71% 。

题 6 图示 1-125 中，斜面长 5 米，高 2 米，通过一个动滑轮将一个重 450 牛的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端。如斜面的机械效率为 60%，滑轮的机械效率为 80%，求拉力 F 的大小和整个装置的机械效率。

先考虑斜面作用，

η = Gh ，F = Gh = 450牛× 2 = 300牛，

F1 L η1 L 0.6 × 5米

这个力就是滑轮沿斜面对物体的拉力，也等于物体作用在滑轮上的有用阻力 F’，F’=F1。

再考虑滑轮作用，

η = F' L ，即 F = F' L = F' = 450牛× 2米 = 187.5牛，

² F2L

η • 2L 2η

0.6 × 5米

2 2

这个力就是作用在绳子自由端的实际拉力。整个装置的机械效率

Gh 450牛× 2米

η = F • 2L = 187.5牛 × 2 × 5米 = 48% 。

实际上，η = 2LF ，而如前所述，

F = F'

，F' = F = Gh ，代入前式，得：η = η η ，即组合机

2η2

1 2

械的机械效率等于单个机械的机械效率的乘积。

用例二 比较机械效率的高低。

题 7 图 1-126 中，每个滑轮重都相等，绳重及摩擦不计。在力 F1、F2、F3 的作用下，物体被匀速提升，它们的机械效率分别为η1、η2、η3，则（）

A．η1＞η2＞η3 B．η1＜η2＜η3

C．η2＞η1＞η3 D．η3＞η1＞η2

本题要比较三个滑轮组的机械效率，在不计绳重、摩擦，每个滑轮重相等的情况下，影响机械效率高低的主要因素是自身结构（动滑轮个数）和物重的大小，设动滑轮总重为 G 动，在拉力作用下物体被提升的高度为h，则：

η = W有用

W总

= G物 h

G h + G h

= G 物

G + G

= 1 ，

1 + G动

G物

由此可知，（1）在物重 G 物相同的情况下，G 动越大，G 动/G 物的比值越大，机械效率越低；（2）在机械结构相同的情况下（即动滑轮个数相同，G 动相等），增加物重，G 动/G 物比值减小，机械效率将提高。

在这道题中，甲、乙滑轮组，物重相同，均为 G，但由于乙滑轮组有

两个动滑轮，G 动较大，效率较低，所以η1＞η2。而丙滑轮组与甲相同，但物重为 2G，因而效率较甲高，所以η3＞η1，故η3＞η1＞η2，所以答案应选 D。

从本题的解答还可以推想：利用同一滑轮组匀速提升浸在水中的物体时，只要物体提离水面，其机械效率即变高。而用同一滑轮组在密度较大的海水中提升同一重物时，其效率一定比在淡水中时低。

题 8 如图 1-127 所示，利用两个滑轮组匀速提升重物，甲中拉力和物重为 F1、G1，乙中拉力和物重为 F2、G2，已知 F1∶F2=3∶4，G1∶G2=2∶ 3，问哪个滑轮组的机械效率高？如甲滑轮组的机械效率η甲=80%，则乙滑轮组的机械效率为多大？

要比较它们机械效率的高低，可设法求出其比值．设 G1、G2 被提升的

高度均为 h，则甲滑轮组绳子自由端移动的距离 s1=2h，乙滑轮组绳子自由端移动的距离 s1=3h。

由η = Fs 得

η 甲 = G1

h F2 s2

η乙 G 2

× h × F ×

2 1 4 3

= 3 × 1 × 3 × 2

= 4 。

即η 甲＞η 乙，当η 甲 = 80% 时，

η 乙 = η 甲× 4 ＝60%。

题 9 用图 1-128 所示的甲、乙两个滑轮组提升重物，已知物重 G1 与G2 之比为 2∶1，甲滑轮组中的一个动滑轮重 GA 与物重 G1 之比为 1∶5。而乙滑轮组中两个动滑轮的总重 GB 与物重 G2 之比为 3∶5。不计绳重和摩擦，求甲、乙两滑轮组的机械效率之比为多大？动力 F1 与 F2 之比为多少？

对于甲滑轮组， GA

= 即 G = 5G ，

F = G 1 + G A

G1 5

= 2G ，

1 3 A

当重物G1 上升 h时，绳子自由端移动s1 = 3h，所以甲组的机械效率

W有用

η =

= G 1h = 5GA h = 5 。

甲 F1s1 2G A × 3h 6

对于乙滑轮组， GB = 3 ，即 G = 0.6G ，

G 2 5

F = G 2 + G B

= 0.4G ，

2 4 2

当重物 G2 上升 h 时，绳子自由端移动 s2=4h，所以乙组的机械效率

η = W有用

= G 2 h = G 2 h

= 1 。

乙

总

η甲 5

F2s2

0.4G2 × 4h

1.6

故 η = 6 ×1.6 = 3 ；

由于 G 1 = 2 ，则G = 0.5G = 2.5G ，

G 2 1

2 1 A

故 F1

= 2GA

= 1 。

用例三 利用公式η= W有用求解有关物理量。

W总

题 10 一工人利用图 1-129 所示滑轮组把重物匀速提高了 2 米，物重为 600 牛，已知该滑轮组机械效率为 75%，在拉动绳子的过程中，克服摩擦做了 250 焦的功，求人的实际拉力和动滑轮自重。

由η = Fs ，得实际拉力

Gh 600牛× 2米

F = ηs = 0.75 × 4 × 2米 = 200牛。

W 总=Fs=200 牛×4×2 米=1600 焦，

w 有用=Gh=600 牛×2 米=1200 焦，所以 W 额外=W 总-W 有用

=1600 焦-1200 焦=400 焦。

或 W 额外=（1-η）W 总=（1-75%）×1600 焦=400 焦。

由于额外功等于克服摩擦所做的功 Wf 与提升动滑轮所做的功 WG 之和，所以提升动滑轮所做的功

WG=W 额外-Wf=400 焦-25O 焦=150 焦，

所以动滑轮重G = WG = 150焦 = 75牛。

^动 h 2米

题 11 用滑轮组匀速提升重为 400 牛的物体，作用在绳子自由端的拉

力为 125 牛，拉力的功率为 50 瓦，滑轮组的机械效率为 80％，不计摩擦和绳重，求重物上升的速度。

要求重物上升的速度，应先通过拉力的功率和拉力求出绳子自由端移动的速度，然后再除以绳子的股数，而绳子的股数则可以利用机械效率公式求出。

由 P=Fv 求出绳子自由端移动的速度：

v = P = 50 瓦

= 0.4米 / 秒，

F 125牛

Gh Gh

G 400牛

根据η =

Fs = Fnh 得n = ηF = 0.8 × 125牛 = 4股，则重物

上升速度v' = n =

0.4米 / 秒 = 0.1米 / 秒。

题 12 图 1-130 所示的滑轮组在空气中提升重物时的机械效率η=50

％，用力 F1=60 牛可使物体匀速上升。当物体浸没在水中时，只要加 F2=50 牛即可以使同一物体匀速上升，不计摩擦。求物重 G、物体受到的浮力和物体的密度。

这是一道机械效率与浮力、密度的综合题，解答时要进行综合分析，先求出物重，然后再求浮力和密度。

由η = Fs 得

G = ηF1s = 0.5 × 60牛× 3h = 90牛。因不计摩擦，

h h

所以F = G + G动，则：

1 n

G 动=nF1-G=3×60 牛-90 牛=90 牛。

G + G 动 − F浮

浸没在水中时，拉力F2 = n ，

F 浮=G-nF2+G 动=90 牛-3×50 牛+90 牛=30 牛。

G G

而F浮

= ρ 水 gV排

= ρ 水 gV = ρ 水g

物

g = ρ 水 ρ ，

所以ρ 物

ρ G 1 × 10³ 千克 / 米³ × 90牛

= = 30牛

= 3×10³ 千克 / 米³。

这时如关注一下物体浸没在水中时滑轮组的机械效率η'=

W有用W总

= (G - F浮 ) h = (90牛- 30牛) = 40% ＜η，原因当然是由于浸没在水

F2S 50牛 × 3h

中时相当于减小了物重，因而使效率降低。

题 13 如图 1-131 所示，将同一物体举高相同高度，使用滑轮组时的机械效率与使用斜面时的机械效率之比为 8∶7，求使用这两种机械时的实际拉力 F1 和 F2 之比。

对于滑轮组，设重物上升h，则绳子自由端移动的距离为s = 3h，η1

= Gh = Gh

= G , 则 F = G ；

F s F × 3h 3F ¹ 3η

1 1 1 1

对于斜面，设斜面长为 L，高为 h，则 h=Lsin30°，

1 G

η = Gh

² F L

= GLsin30° = 2 ，

F L F

2 2 2

2 G

则F2 = ；

所以 F1 = G × η2

= 2η2

2 7 7

= × = 。

F2 3η1

1 G 3η1 3

8 12

【测滑轮组的机械效率】 实验目的 1.测滑轮组的机械效率；2.比较滑轮组在不同情况下的机械效率。

实验原理 η= W有用 ×100%。

W总

实验器材 滑轮组两套，钩码若干，铁架台，弹簧秤，刻度尺，长约2 米的细线。

实验步骤 1.检查弹簧秤指针是否指在零刻度处。2.用弹簧秤称出每个钩码重 G。

按图 1-132
甲所示，用细线将一个定滑轮和一个动滑轮连成一个滑轮组，挂在铁架台上，将细线的一端拴在弹簧秤上，在滑轮组下悬挂钩码

（第一次挂 2 个，第二次挂 4 个），记下钩码和弹簧秤的位置。

竖直向上拉弹簧秤，使钩码匀速上升一段距离。在拉动弹簧秤的过程中读出弹簧秤示数，即实际拉力

F。测出钩码和弹簧秤移过的距离 h 和 s。
算出总功、有用功和机械效率。
按图 1-132 乙所示装配滑轮组，重复上述步骤，算出这时的机械效率。

实验中的注意事项：

弹簧秤的拉力应该在工作过程中测量，弹簧秤应竖直匀速向上拉。这是因为如果不竖直向上（见图 1-133），拉力的动力臂将小于动滑轮的直径，拉力就要较竖直向上时的拉力大，使总功偏大，测出的机械效率将偏小；而如果不匀速向上拉，在加速拉时，其实际拉力将大于匀速时的拉力，拉力所做的总功将大于匀速拉时拉力所做的功。减速拉时，其实际拉力将小于匀速拉时的拉力，拉力所做的功就小于匀速拉时拉力所做的功，测出的机械效率都将不准确，因此拉弹簧秤时必须竖直、匀速地向上拉。

测量钩码上升的距离 h 和弹簧秤移动的距离 s 时，刻度尺要竖直放置。为了便于测量和计算，钩码和弹簧秤上升前后的位置最好选在刻度尺的整刻度处，实验开始时记下钩码下端和弹簧秤挂钩初始位置在刻度尺上的相应刻度 h0、s0，拉动后再记下它们各自的最后位置的刻度 h1、s1，两次读数差即它们移动的距离：h=h1-h0，s=s1-s0。

其实对于一个结构确定的滑轮组，s 与 h 的关系已经确定，即 s=nh，式中的 n 是滑轮组绳子的股数，因此在没有刻度尺无法测量钩码和弹簧秤移动距离的情况下，仍能测出其机械效率，其数值为

η = Gh = Gh

= G 。

Fs Fnh Fn

在机械的转动部分，如用滚动代替滑动或给机械加润滑油可以减小摩擦，从而减小克服摩擦所做的额外功；改善机械结构，减小自身部件的重力，可以减小克服自身部件的重力所做的额外功，从而提高机械效率。

用例一 测常用机械的机械效率。

题 1 某同学在做“测滑轮组机械效率”的实验时，已有器材：铁架

台，钩码，天平，定滑轮和动滑轮各若干，长约 2 米的细线。

以上器材中，属多余的器材是；所缺少的两种主要器材是和。

该同学测得下列一组数据：

组别	滑轮个数	钩码重（牛）	钩码上升距离（米）	拉力（牛）	弹簧秤移动距离（米）
甲组	一个定滑轮一个动滑轮	4.9	0.1	2.94	0.3
乙组	两个定滑轮两个动滑轮	4.9	0.1	1.47	0.5

甲组

一个定滑轮

一个动滑轮

4.9

0.1

2.94

0.3

乙组

两个定滑轮两个动滑轮

4.9

0.1

1.47

0.5

根据测得的实验数据在图 1-134 上画出两个滑轮组中绳子的绕法。
分别算出甲、乙两个滑轮组的机械效率。题中多余器材是天平，缺少的器材主要是弹簧秤和刻度尺。画滑轮组绳子绕法的关键是根据表格中记录的钩码上升距离 h 和弹簧秤移过距离 s 算出绳子股数。

s甲

n甲 =

甲

s乙

= 0.3 米 = 3， 0.1米

n乙 = h = 0.1 米 = 5 。

因为绳子股数都是奇数，所以绳子起点均应在动滑轮上面的挂钩上。

η = G甲 h甲

F甲s甲

G乙 h乙

= 4.9牛 × 0.1米

1.96牛 × 0.3米

4.9牛 × 0.1米

= 83.3% ，

η 乙 =

F乙s乙

= 1.47牛× 0.5米 = 66.7% 。

题 2 测量斜面的机械效率实验中：（1）应选用的器材有；（2）需要测量的物理量是；（3）计算公式为。

（1）器材应有：斜面，木块，刻度尺，弹簧秤。（2）应测的物理量

是：木块重G、拉力F、斜面高h、斜面长L。（3）计算公式：η = Gh

×100% 。

【机械能动能和势能的相互转化】 在物理学中，把物体做功的本领叫做能。物体由于运动而具有的能叫动能，物体的速度越大，质量越大，它具有的动能就越多。物体由于被举高而具有的能叫重力势能，物体被举得越高，质量越大，它的重力势能就越多。物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，物体的弹性越强，弹性形变越大，它的弹性势能就越多。动能和势能统称为机械能。

物体的势能和动能是可以互相转化的，如果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化中，机械能的总量保持不变。

因为一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大，因此，能量的大小可以用做功的多少来衡量。动能、势能或机械能的单位跟功的单位一样，也是焦耳。

关于能的概念，应明确只要物体能做功，即具有做功的本领，物体就具有能，跟物体是否正在做功无关。在判断比较物体具有能的多少时，要把影响能的大小的几个因素同时考虑，不能单凭其中一个因素判断大小。

在研究物体动能、势能的转化时，应抓住物体离地面高度、弹性形变大小与速度大小的变化。

用例一 根据动能势能的定义，判断物体具有什么能。题 1 说明下列各物体具有哪种机械能。

钟表里卷紧的发条；（2）正在爬坡的汽车；（3）被拉长的橡皮条；（4）被堤坝挡住因而升高了水位的水；（5）正在下落的降落伞；（6）正在水平公路上行驶的自行车；（7）在空中飞行的子弹。

根据动能、重力势能、弹性势能的定义，只要物体在运动就具有动能，而物体发生了弹性形变便有了弹性势能，同样，只要物体被举高就具有重力势能。题中卷紧的发条、拉长的橡皮条都发生了弹性形变，都具有弹性势能；被堤坝挡住的水，水位升高具有重力势能；在水平公路上行驶的自行车，由于运动而具有动能；正在爬坡的汽车、正在降落的降落伞、在空中飞行的子弹既有相对高度，又有速度，所以既具有重力势能又具有动能。

用例二 比较物体机械能的多少。

题 2 .甲、乙两物体处在同一水平面上，甲的动能比乙的动能大，下列说法正确的是：（）

A.甲物体的质量一定比乙物体大B.甲物体的速度一定比乙物体大

C.甲物体做功的本领一定比乙物体大

由于动能的大小与物体的质量和速度都有关，甲物体的动能大并不表示它的速度或质量一定比乙物体大。由于能反映的是物体做功本领大小，所以甲物体的动能大即表示其做功的本领一定比乙物体大，故答案应选C。

题 3 体积相等的钢球和铝球各一，钢球静止在水平桌面上，铝球从这个桌边上由静止开始下落的过程中，下列说法中正确的是：（）

两球在桌面时，势能相等
钢球势能始终大于铝球的势能C.两球的机械能始终相等

D.铝球的机械能始终小于钢球

钢球和铅球都在桌面时，虽然它们离地面的高度相同，但由于钢的密度比铝的密度大，体积相等的钢球质量大于铝球质量，所以钢球的势能大于铝球的势能。当铝球从桌边上下落时，它离地面的高度减小，势能进一步减小，因此，无论在桌面还是在铝球下落过程中，钢球的势能始终大于铝球的势能。又因为两球静止在桌面时，它们的动能均为零，钢球的势能大于铝球的势能，即它的机械能大于铝球的机械能，当铝球下落时，虽然其动能增加，但是这部分动能是由原来的势能转化来的，机械能并没有增加，所以无论铝球静止在桌面上还是下落过程中，其机械能始终小于钢球。故答案 B、D 正确。

用例三 判断动能、势能的相互转化及机械能的变化。题 4 试说明下列过程中能的转化情况：

自行车沿斜坡而下；（2）用弹弓把弹丸打出去；（3）在斜面上向上滚的小球；（4）钟表里卷紧的发条带动指针走动。

自行车沿斜坡向下，离坡底的高度不断减小，重力势能逐渐减小，速度越来越大，动能增加，属重力势能转化为动能；弹弓把弹丸打出去是弹

弓的弹性势能转化为弹丸的动能和重力势能；小球沿斜面向上时，高度增加，速度减小，是动能转化为重力势能；钟表里的发条逐渐放松，形变减小，发条的弹性势能转化为指针的动能。

题 5 如图 1-135 所示，A、B、C、D、E 为弧形轨道，其中 B、D 在同一水平线上，有一小球从 A 点自由滚下后沿轨道运动到 E。如不计空气和轨道阻力，则下列说法中错误的是：（）

小球在 B 点的速度大于 D 点的速度
小球在 C 点的速度大于 D 点的速度
小球在 C 点、E 点的机械能相等
小球在 A 点的势能大于在 E 点的势能

由于不计空气和轨道阻力，小球在运动过程中机械能总量不变，在 A、B、C、D、E 各点机械能均相等。因小球在 A 点的高度大于 E 点的高度，所以小球在 A 点的势能大于 E 点的势能。C 点的高度小于 D 点的高度，小球在 C 点时的势能小于 D 点时的势能，但在 C 点时的动能大于 D 点时的动能，速度大于 D 点时的速度，故答案 B、C、D 均正确。B、D 在同一水平线上，高度、势能相等，动能和速度均相等，故 A 也错。

题 6 试分析汽车匀速上坡、匀速下坡时，其动能、势能、机械能怎样变化？

汽车匀速上坡时，速度不变，动能不变，但随着高度增加，重力势能增加，机械能也随着增加，原因是上坡过程中，汽车的牵引力做功，机械能增加。匀速下坡时，汽车的动能不变，重力势能随着高度降低而减少，机械能减少，原因是汽车下坡过程中克服摩擦等阻力做功，消耗了机械能。

题 7 骑自行车上坡前，往往要用力蹬几下，请从能的转化角度说明这样做的好处。

骑自行车上坡前用力蹬几下，可提高车速，使车上坡前有足够大的动能。上坡时这部分动能转化为势能，车子比较容易爬上坡顶。

题 8 试分析撑杆跳高中的能量转化。

快速助跑使运动员获得足够多的动能，运动员一离开地面，原来的动能便逐渐转化为运动员的重力势能和撑杆弯曲形变的弹性势能。当运动员上升到一定高度时，原来的动能全部转化为重力势能和撑杆的弹性势能。之后，在撑杆恢复原状的过程中，撑杆的弹性势能逐渐转化为运动员的重力势能，当撑杆的弹性势能全部转化为运动员的重力势能时，运动员的重力势能最大，升到最大高度，越过横杆，放掉撑杆下落，这时重力势能减小，逐渐转化为动能。

【水能和风能的利用】 要想利用水流做功，需要有较大的流量和流速，但一般的河床都较平缓，流速不大，水的动能不多。修筑拦河坝可以提高上游的水位，增加水的势能，上游水位提得越高，上游水的势能就越多，水从上游流下来的时候，由势能转化成的动能就越多，所以大型水电站的拦河坝要修得很高。

风是空气流动所形成的，与任何运动的物体都有动能一样，风也具有动能，简称风能。

风能和水能一样，都属于自然能源。它有利用起来比较方便，且不会污染环境等优点，但也有不稳定，不便于贮存的缺点。因此，风能特别适于在风力资源丰富的沿海岛屿和草原牧区，用来做一些允许间断的工作。

我国是利用风能较早的国家，早在两千多年前就开始利用风来驱动帆船航行了；至少在 1700 多年前，已开始利用风来推动风车做工了。

目前在我国东南沿海和内蒙古草原，已有许多小型风力发动机，用来提水灌溉、碾磨谷物、加工饲料，以及带动发电机为通讯、照明供电等。

热学

【热传递】 热从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分，这种现象叫做热传递。

热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，就会有热传递现象发生，并且将一直继续到温度相同的时候为止。

发生热传递的唯一条件是存在温度差，与物体的状态，物体间是否接触都无关。热传递的结果是温差消失，即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。

在热传递过程中，物质并未发生迁移，只是高温物体放出热量，温度降低，内能减少（确切地说是物体里的分子做无规则运动的平均动能减小），低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。因此，热传递的实质就是内能从高温物体向低温物体转移的过程，这是能量转移的一种方式。

热传递有三种方式：传导、对流和辐射。

传导热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分，叫做传导。

热传导是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。各种物质都能够传导热，但是不同物质的传热本领不同。善于传热的物质叫做热的良导体，不善于传热的物质叫做热的不良导体。各种金属都是热的良导体，其中最善于传热的是银，其次是铜和铝。瓷、纸、木头、玻璃、皮革都是热的不良导体。最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。液体中，除了水银以外，都不善于传热，气体比液体更不善于传热。

对流靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流。

对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流现象比液体更明显。

利用对流加热或降温时，必须同时满足两个条件：一是物质可以流动，二是加热方式必须能促使物质流动。

辐射热由物体沿直线向外射出，叫做辐射。

用辐射方式传递热，不需要任何介质，因此，辐射可以在真空中进行。地球上得到太阳的热，就是太阳通过辐射的方式传来的。

一般情况下，热传递的三种方式往往是同时进行的。

用例一 根据热传递三种方式的特点，分析有关热传递问题。题 1 下列事例中，热传递的主要方式是哪种？

炉子上烧水使整壶水都变热。
夏天喝饮料，把冰块放入饮料中降温。
冬天在炉子旁取暖。
把金属勺放在热汤中，勺把会烫手。

题（1）中炉子烧水使整壶水都变热，主要是对流方式起作用。

题（2）中冰块放入饮料中，饮料通过传导的方式把热传给冰，冰吸热熔化，接着整杯饮料通过对流达到相同温度。

题（3）中在炉子旁取暖，主要是辐射传热。

题（4）中金属是热的良导体，汤将热传给勺后，通过传导的方式使勺

把变热。

题 2 冬天落在田里的雪，能保护越冬作物不致冻坏，这是由于雪和雪下方不流动的空气都是热的，防止了，覆盖着的雪使它上下方的空气不能发生，同时银白色的雪又能防止热的。

雪和空气都是热的不良导体，它们可以防止热传导；雪又阻止其下方的空气和上方的空气间发生对流；银白色的雪又能防止土壤中热向外辐射。

用例二 根据热传递的特点，防止或利用热传递。

题 3 冬天为保暖穿棉衣、羽绒衣。夏天为防止冰棒熔化，用棉被把冰棒裹起来。试分析其中的道理。

棉花、羽绒都是热的不良导体，棉花及羽绒中间的空隙里有不流动的空气，空气也是热的不良导体。冬天，穿上棉衣可以防止身上的热通过传导的方式散发出去，同时也防止了热的对流。夏天，用棉被包裹棒冰，是防止空气中的热通过传导和对流传给冰棒，避免冰棒的熔化。

用例三 根据热传递的特点，设计合适的利用热传递的方法。题 4 房间里的暖气片应装置在房间的上部还是下部，为什么？

暖气片应装置在房间里的下部。装置暖气片的目的是为了使整个房间里的空气都热起来，要使空气热，必须通过对流的方式才能达到目的。为形成空气对流的条件，必须使暖气片从房间的下部加热空气，空气变热后密度变小，这样热空气上升，冷空气下沉，形成对流，使整个房间里都热起来。

【温度】 温度是用来表示物体冷热程度的物理量。

由分子运动论可知，组成物质的大量分子总是永不停息地作无规则运动。物体的温度跟大量分子热运动的剧烈程度有关，分子运动越剧烈，物体的温度越高。运动着的分子具有动能，每个分子运动的速率不同，它们的动能也不相等。在研究热现象时，有意义的是物体所有分子的动能平均值，称为分子的平均动能。因此，从分子运动论的观点看，温度是物体内部大量分子平均动能的标志，温度越高，说明物体内部大量分子的平均动能越大。

物体的温度是可以改变的，这个过程与热传递或做功相联系。若物体的温度升高，可能是物体吸收了热量或外界对物体做了功；若物体的温度降低，可能是物体放出了热量或物体对外界做了功。

物体温度的变化又与物体内能的变化相关。物体的温度升高，标志着物体内分子的平均动能增大，即物体的内能增加；物体的温度降低，则标志着物体内分子的平均动能减小，即物体的内能减少。

物体的温度确定后，它的冷热程度也就确定了，不会因人的主观感觉而有所改变。如冬天放在室外的木头和金属物品，它们的温度是相等的，因此冷热程度是相同的。

热现象都是与温度有关的，因此有关温度表示的意义及温度的测量，是热学中最基础的知识和最基本的技能。

用例一 根据温度的意义，解释有关热现象。

题 1 “冬天，用手摸户外的东西时，会觉得金属的比木头的冷，这是由于金属的温度比木头低。”这个说法正确吗？

放置在同一环境下的物体，通过与周围物体的热传递，最后温度趋于

一致。因此，放在户外的木头与金属的温度是相等的，它们的冷热程度是相同的。冬天，户外的温度比手的温度低，手摸金属和木头时热从手传向金属和木头，但金属是热的良导体，很快将热传导并散发出去，从而使手的接触部分温度降低较快；木头是热的不良导体，不容易将手上的热传导出去，因此，手与木头的接触部分温度降低较慢。所以，人会觉得手摸在金属上比摸在木头上冷。

题 2 某同学说：“要冷却物体，用 0℃的冰比用等质量 0℃的水效果好，这是由于冰比水更冷。”这个说法正确吗？

温度相等的物体，冷热程度是相同的。但用 0℃的水进行冷却时，通过热传递过程，水吸热而升温；而用 0℃的冰进行冷却时，冰吸热发生熔化后再升温，冰在熔化过程中吸收大量的热，因而冷却效果比 0℃的水好，然而这并不是因为 0℃的冰比 0℃的水更冷。

用例二 分析物体温度变化的原因。

题 3 用洗衣机洗衣服，工作一段时间后，发现机内的水温比刚注入时高，这是什么原因？

洗衣机工作时，机内电动机转动，带动叶轮转动，搅动洗衣机缸内的水及衣物，这一过程中外界对水做功，从而使水温升高；同时，电动机工作时会发热，其中有一部分热传给水，也会使水温升高。

温标测量温度的标准叫做温标。

常用的温标有摄氏温标和热力学温标。

摄氏温标是由瑞典科学家摄尔修斯首先制定的。它以 1 个标准大气压下纯净的冰、水混合物的温度作为零度，记作 0℃；以纯水在 1 个标准大气压下沸腾时的温度作为一百度，记作 100℃；0℃与 100℃之间分成 100 等份，每 1 等份为 1 摄氏度（1℃）。通常测量温度都用摄氏温标。

热力学温标是英国科学家开尔文创立的，它以温度的下限——绝对零度，即—273℃（精确值是-273.15℃）为零点。国际单位制中，温度的单位规定为热力学温标，它的单位名称叫开尔文，简称为开，符号为 K。热力学温度 T 和摄氏温度 t 的数量关系是：

T=t＋273。

温度计标上温标后，就可以直接读出温度的数值。如人的体温是 37

℃，读作“37 摄氏度”。气温是-3℃，读作“零下 3 摄氏度”。

用例一 根据摄氏温标与热力学温标间的换算关系，进行温度换算。题 1 柴油机气缸中的温度是 500℃，相当于热力学温度多少？

根据 T=t+273，当 t=500℃时，T=773K。

用例二 根据温标的规定，判断有关问题。题 3 判断以下说法是否正确。

把一块冰投入一杯水中，用温度计测量，示数肯定是 0℃。
不管用什么方法，在什么地方烧水，水沸腾时的温度总是 100℃。
科学家通过改进设备性能，获得了-274℃的低温。

根据摄氏温标的规定，1 标准大气压下纯净的冰、水混合物的温度是 0

℃，这是指冰与水共存的状况下的温度。题中所说的冰投入水中后，有可能发生物态变化，致使它们达到热平衡后的温度并不等于 0℃。若水温比较高、水的质量比较大，投入小块冰后，冰可能全部熔化成水，且共同温度高于 0℃；若水温较低，质量较小，投入大块温度很低的冰后，有可能

使水全部凝固成冰，且温度低于 0℃。只有在冰投入水中后，过一段时间，冰与水共存，即形成冰水混合物，那么，它们的共同温度才是 0℃。所以

（1）中的说法是不正确的。

根据摄氏温标的规定，纯水在 1 标准大气压下沸腾时的温度为 100℃。若液面上的气压不等于 1 标准大气压，或水中有杂质，那么，水沸腾时的温度就不等于 100℃。所以，本题（2）中的说法也是不正确的。

根据热力学温标的规定，-273℃为热力学温标的零点，即 0K，是温度的下限，从理论上可以证明 0K 这个温度是不可能达到的，只能接近它，- 274℃低于 0K，当然更不可能达到了。所以，本题（3）中的说法也是错误的。

用例三 根据温标的规定，推断实际测量的温度。

题 4 一支刻度模糊的温度计，在 1 标准大气压下，插在冰水混合物

中时，水银柱长度是 5 厘米；插入正在沸腾的水中时，水银柱长度是 30

厘米；若用这支温度计去测量某种液体的温度，水银柱长度是 15 厘米。问这种液体的温度是多少？

根据摄氏温标的规定可知，温度计水银柱长度为 5 厘米处刻度应是 0

℃，水银柱长度为 30 厘米处的刻度应是 100℃，由于 0℃到 100℃之间是等分的，把这两个刻度间的距离 25 厘米 100 等份，每 1℃占 0.25 厘米。

那么，水银柱长度为 15 厘米处的温度应为

t = （15 - 5） ×1℃ = 40℃， 0.25

所以，被测液体的温度是 40℃。

【温度计】 温度计是测量温度的仪表。

常用的温度计是液体温度计，它的构造是：一根内径很细、粗细均匀的玻璃管，下端有一个薄壁玻璃泡，在玻璃泡和玻璃管内盛有适量液体（如水银、酒精和煤油等），玻璃管内抽成真空并将上端封闭，玻璃管外壁标有刻度。

液体温度计是利用液体的热胀冷缩的性质制成的。一般物体都是在温度升高时体积膨胀，温度降低时体积收缩，但在相同条件下，液体的热胀冷缩比固体大。

当温度计的玻璃泡接触被测物体时，玻璃泡与它内部的液体都发生热胀冷缩现象，但玻璃泡的体积变化与泡内液体的体积变化相比却小得多，几乎可以忽略不计，液体的体积变化就明显表现出来。通过温度计的细玻璃管，可以显示液体的体积变化，从而显示温度的变化。由于细玻璃管的内径是均匀的，并且液体体积的变化与温度的变化成正比，所以温度计的刻度是均匀的。

反映温度计性能的是温度计的测温范围和精确度。测温范围由温度计内的液体性质决定。如酒精的凝固点是-114℃、沸点是 78℃，所以酒精温度计的测温范围高于-114℃、低于 78℃。同样道理，水银温度计的测温范围高于-39℃、低于 357℃。温度计的精确度是由它的最小刻度决定的，温度计玻璃管内径越细，玻璃泡体积越大，在温度发生改变时，管内液柱长度的改变越显著，温度计的精确度越高。

医用温度计——体温表是一种水银温度计（如图 2-1），它用于测量人体的温度，它的测量范围较小，体温计上的刻度范围通常是 35℃～42

℃，但测量的精确度较高，最小刻度为 0.1℃，且准确程度也较高。体温表装水银的玻璃泡与玻璃管连接处的管径特别细并且略有弯曲，测体温时，水银受热膨胀，经细弯管升入直管中。体温表离开人体后，水银突然变冷收缩，从弯曲处断开，直管中的水银退不回来。所以体温表可以离开人体后读数。使用后，拿住体温表尾部向下甩几下，升入直管中的水银就会回到玻璃泡里。

利用物质的某种性质跟温度变化之间的关系，可以制成各种温度计，进行高温测量或精确测量。如气体温度计、辐射温度计、光测温度计、电阻温度计、热电偶温度计等。

根据温度计用途的不同，有许多不同的制作方式。如用于印相片暗室中的温度计，其液柱染成蓝色而不是常用的红色；体温计的横截面做成特殊的形状，可以利用玻璃柱体的放大作用，以便于观察。

用例一 根据物质的某种性质跟温度的关系，理解温度计的工作原理。

题 1 伽利略制成的世界上第一个温度计，如图 2-2 所示。先给球形容器加热，使里面的空气跑出一部分；停止加热后，带色的液体就顺着玻璃管升上去。请你分析：（1）它的测温原理；（2）它的刻度特点；（3）测温时的主要缺点。

这个温度计，是根据气体的热胀冷缩性质制成的，是一种气体温度计。当温度升高时，上部容器中的气体膨胀，使管内液面下降；温度降低时，上部容器中气体收缩，管内液面上升。通过管内液面位置的不同，可反映温度的高低。玻璃管上如果刻上温度示数，那么应是由上而下逐渐变大。因相同条件下，气体的热胀冷缩最大，所以较小的温度变化可以引起气体体积的明显变化，使液面位置有显著改变。但是，玻璃管内液柱的升降，还受到外界气压变化的直接影响，因此，它的温度示数的误差较大。

用例二 正确读出并记录温度计的示数。

题 2 正确读出并记录图 2-3 所示温度计的示数。

读数时，要看清图中温度计的最小刻度及示数，然后再记录。图中t1=32.0℃，t2=36.80℃。

用例三 根据温度计的刻度原理，推断温度计所示的实际温度。

题 3 有一支温度计，刻度均匀但不准确，在进行校正时，将温度计的玻璃泡放在冰水混合物中，示数是 0℃；放在沸腾的纯水中（1 标准大气压下）示数是 104℃；若放在室内空气中，示数是 26℃，则室内的实际温度是多少？

根据摄氏温标的规定可知，题中所给温度计的 0℃刻度是准确的，温度计上的 104℃对应的实际温度是 100℃。温度计上 0 与 104 两刻度间应

100

进行100等份，该温度计所示的每1度对应的实际温度是 104 ℃。所以，

该温度计示数是26℃时，26× 100 = 25，室内实际温度应是25℃。104

温度计的使用 用温度计测量温度是最基本的测量之一，要掌握正确的方法，减小测量误差。

测温原理：让温度计的玻璃泡与被测物体充分接触，通过热传递，使两者的温度趋于一致，这时温度计显示出它与被测物体的共同温度。由于

温度计在温度变化过程中吸收或放出的热量很少，可以认为，温度计的插入不会使被测物体的温度发生改变，温度计所显示的温度就是被测物体的温度。

使用温度计测量温度之前，先要根据被测物体的估计温度及测量要求的精确程度，选择合适的温度计。

使用温度计要做到：1．温度计的玻璃泡要与被测物体充分接触；2．待温度计中的液柱稳定后再读数；3．读数时，视线要与温度计内液柱的表面平齐。

使用温度计要注意：1．一般温度计不能在与被测物体脱离接触后读数。医用温度计因其构造上的特点，可以脱离人体后读数。2．不能把温度计当做搅棒使用，尤其注意不要碰坏其下端的玻璃泡。

用例一 根据温度计的使用要求，判断有关问题。

题 1 要测量容器内液体的温度，图 2-4 中，哪幅图所示的操作是正确的？

根据温度计的使用要求，温度计的玻璃泡要与被测物体充分接触，因而温度计的玻璃泡必须浸没在被测液体中，故 C 图不符合要求。在 D 图中，温度计的玻璃泡与容器底相接触，若液体温度与周围环境温度不相等，这样温度计的示数便不能正确表示液体温度，故 D 图也不符合要求。根据读数时，视线要与温度计内液面平齐的要求，可知 A 图不符合要求，只有 B 图的操作是正确的。

题 2 体温计要用酒精消毒，而不能放在沸水中消毒，这是为什么？体温计的测温范围是 35℃～42℃，沸水的温度则在 100℃左右，远远

超过体温计所能测的最高温度，所以，不能用沸水消毒。否则，体温计接触沸水，表内水银的剧烈膨胀受到阻碍，将会损坏体温计。

题 3 某同学把一块放在沸水中经较长时间加热的铁块放到一杯冷水中，用温度计测铁块和水的共同温度。该同学在观察插入水中的温度计的示数时，会看到什么样的情况？他应怎样记录读数？

由于铁块的温度比水温高，所以铁块不断放热降温，通过热传递，水不断吸热升温，所以该同学会看到温度计的示数不断上升，当水温与铁块温度相等时，温度计的示数最大，然后由于热量不断向周围散发，水温又会下降，所以，温度计示数变化过程中，最高示数就是水与铁块混合后的共同温度，这才是应该记录的温度。

用例二 根据温度计使用的知识，掌握测量温度的正确步骤。

题 4 使用温度计测一杯水的温度，有如下步骤，请按正确顺序排列：。

选取适当的测量范围和最小刻度值的温度计；
用手摸水杯壁，估测热水的温度，记录水温的估测值；

C.读出温度计的示数，并记录；

观察温度计的液柱示数是否处于稳定状态；
把温度计插入热水中，并使玻璃泡全部浸没在水中，但不与杯壁接触；
整理仪器。

用手摸估测水温是选择温度计的依据之一，故是测量的第一步。当温度计内液柱的示数稳定时，即表示温度计与被测物温度已经相等，然后可

记录数据，故步骤 D 在 C 之前，依据一般实验常规可排出正确顺序。本题答案为：BAEDCF。

【物态变化】 物质状态的转化过程，叫物态变化。固体、液体、气体是自然界中一般物质存在的三种状态，在同一温度下，不同的物质可以处于不同的状态。如通常温度下，铁是固体，水银是液体，空气是气体。但在一定条件下，同一物质的这三种状态，可以互相转化。

物态变化包括六种过程，如下图所示：

在发生物态变化时，物质的化学成分并未变化，但是组成物质的分子间结构却发生了变化，即分子之间的距离会改变，分子间相互作用力的强弱会改变，分子无规则运动情况也会改变，因而物质所处的状态就不同，它们的物理性质也不同。如水的化学成分是 H2O，无论是水蒸气、水或是冰，它们的化学成分是相同的，但是分子间结构不同，因而分子的无规则运动情况不同，表现出不同的形态和不同的物理性质。

用例根据物态变化的概念，确定物态变化的名称。题 1 确定下列现象中发生的物态变化的名称。

冰化成水，是现象。
冬天，水结成冰，是现象。
湿衣服变干，是现象。
煮饭时，锅盖上有水滴下来，是现象。
冬天，冰冻的衣服会变干，是现象。
冬天出现霜，是现象。

判断物态变化过程，要分析变化前的物态和变化后的物态，然后确定物态变化的种类。（1）中是物质由固态变成液态，为熔化现象。（2）中是物质由液态变成固态，是凝固现象。（3）是衣服上的水变成水蒸气，物质由液态变成气态，为汽化现象。（4）中锅盖上的水是由水蒸气变成的，是物质由气态变成了液态，这是液化现象。（5）中冰冻的衣服变干，是衣服上的冰直接变成了水蒸气，这是物质由固态直接变成了气态，是升华现象。（6）霜是空气中的水蒸气直接变成冰，是物质由气态直接变成固态，是凝华现象。

【熔化和凝固】 物质由固态变为液态的过程，叫做熔化。物质由液态变为固态的过程，叫做凝固。

固体可分为晶体和非晶体两类。冰、石英和大多数金属是晶体。松香、玻璃、沥青等是非晶体。晶体与非晶体的不同在于：1．晶体有规则的几何形状，晶体在各个不同方向上的物理性质不同，称为各向异性。如在各个不同方向上力学的、电学的、光学的性质是不同的。非晶体没有以上特性。2．晶体在熔化时，有一定的温度，而非晶体在熔化时的温度是变化的，随着温度的升高，非晶体逐渐变软，从固态到液态之间没有明显的界限。

晶体在熔化时的温度叫做熔点，不同晶体的熔点是不同的。如冰的熔点是 0℃，铁的熔点是 1528℃，钨的熔点是 3357℃。同一物质的熔点在不同的外界压强下也不相同，如 1 标准大气压下，冰的熔点是 0℃，但外界压强增大时，冰的熔点就降低。

晶体在熔化过程中要吸收热量。单位质量的某种固态物质在熔点时熔化成同温度的液态物质所需要的热量，叫做这种物质的熔解热。如冰的溶解热为 3.3×10⁵ 焦／千克，即 1 千克 0℃的冰变成 0℃的水需吸收热量 3.3

×10⁵ 焦。

晶体在熔化过程中要吸收热量，但温度并不升高。从能的转化角度看似乎能量不守恒了。其实，在熔化过程中，分子克服分子间引力做功，改变了分子排列，增大了分子间距离，使物质由固态转变为液态，吸收的热量转变成分子的势能，但分子的平均动能不变，所以温度保持不变。

凝固是熔化的逆过程。同一晶体的凝固点与熔点相同，如冰的熔点为0℃，水的凝固点也为 0℃。凝固过程中，晶体物质要放出热量且温度保持不变，在这过程中物质放出的热量跟它在熔化过程中吸收的热量相等。

用例一 根据熔化和凝固的概念，确定物态变化的名称。题 1 下列过程各属于哪种物态变化？

铁被烧成铁水，这是。
冬天水结成冰，这是。
冰块从冰箱中取出后化成水，这是。
把一块冰投入一大盆热水后，冰不见了，这是。
下雪后，在化雪时，屋檐下出现冰柱，这是。

熔化是物质由固态变为液态的过程，由此可知，（1）、（3）、（4）是熔化过程。（2）阐述的是水由液态变为固态，是凝固。（5）阐述的是屋面的雪化成水后沿屋面淌下时在屋檐下结成冰，这是雪先熔化后凝固的结果。

用例二 根据熔点和凝固点的含意，确定特定温度下物质的状态。题 2 水银的凝固点是-39℃，可知在温度为-40℃时，水银是态；

在-38℃时，水银是态；在-39℃时，水银态。

凝固点是物质由液态变为固态时的温度，在温度高于凝固点时是液态，低于凝固点时是固态，等于凝固点时固、液态共存。-40℃低于-39℃，故这时水银是固态，-38℃时，水银是液态，-39℃时，水银可能是固态也可能是液态。

用例三 根据熔点和凝固点的含意，由物质的状态确定温度。

题 3 摄氏温标规定：1 标准大气压下，冰水混合物的温度为 0℃。为什么冰水混合物的温度一定是 0℃？

1 标准大气压下，冰的熔点是 0℃，水的凝固点也是 0℃，只有在 0℃ 时，冰、水可以共存。冰水混合物就是冰与水共存的状态，所以它的温度一定是 0℃。当然气压改变时，它的温度会有所改变。

用例四 根据熔化的条件，判断物态变化过程能否进行。

题 4 把一块-10℃的冰，放到温度是 0℃的一大盆水中，那么

（）。

这块冰会熔化，全部变成水
这块冰有部分熔化，盆中水增加C.冰块会变大，盆中水减少

D.冰不会变大，盆中水量不变

物质在熔化时，必须具备两个条件：一是温度要达到熔点，二是要吸收一定的热量。本题所述冰块温度为-10℃，低于熔点，因此不会立即熔化。由于冰与水之间有温度差，冰块要从水中吸收热量，水要放热，结果使一部分水凝固成冰，水的量减少，冰块会变大，冰块的温度会有所升高。答案应选 C。

题 5 把一盆 0℃的水，放到室温是0℃的房间里，水中会出现冰块吗？当水的温度等于凝固点时，若放出热量，那么水会凝固成冰。题中所

述，0℃的水放在 0℃的房间里，水与周围环境没有温度差，即没有热传递，因此不会发生物态变化过程，0℃的水盆中不会有冰出现。

用例五 利用不同物质的熔点的不同，在生产、生活中选用不同的材料制作各种用品。

题 6 白炽灯泡中的灯丝采用钨丝是因为钨的。照明电路中的保险丝用铅锑合金制成，是因为。

灯泡正常工作时，灯丝温度很高，因此要选择熔点高的钨制作。保险丝要在电流过大时熔断，切断电路，因此要选用熔点低的材料制作，铅锑合金的熔点较低，易于熔断。

题 7 在很冷的地区，测气温用酒精温度计而不用水银温度计。为什么？

因为水银的凝固点是-39℃，酒精的凝固点是-117℃，酒精温度计能测量的最低温度比水银温度计能测的最低温度低，所以寒冷地区测气温宜用酒精温度计。

题 8 可以把锡块放在铁锅里熔化，但不能把铁块放在锡锅里熔化。为什么？

锡的熔点是 232℃，铁的熔点是 1535℃，对锡、铁加热时，当温度达到 232℃时，锡会熔化而铁并不会熔化，因此可用铁锅熔化锡，但不能用锡锅熔化铁。

用例六 根据晶体和非晶体在物态变化中的不同性质，判断有关问题。

题 9 玻璃在熔化时，温度，可见它没有一定的，这类物质叫。

玻璃是非晶体，它没有一定的熔化温度，在熔化过程中不断吸收热量，温度不断升高。

题 10 关于物质的熔化和凝固，下列说法中正确的是：（） A.各种固体都有一定的熔点

B.各种液体都有一定的凝固点 C.各种晶体都在同一温度下熔化D.各种晶体都有一定的熔点

因为只有晶体有一定的熔点，非晶体熔化过程中不断吸收热量，温度不断升高，但不同的晶体，各自的熔点并不一样，所以 A、B、C 均不对。本题答案应选 D。

用例七 认识熔化和凝固图象的物理意义。

题 11 根据研究萘熔化实验中所记录的数据作出如图 2－5 所示图线，根据图线可以知道些什么？

根据图线可知：

萘的温度变化情况：在 0～5 分钟内萘的温度由 50℃升高至 80

℃，在 5～10 分钟内萘的温度保持不变，在 10 分钟以后萘的温度继续升高。

萘的熔点：在 5～10

分钟内萘不断吸收热量但温度不变，这是萘的熔化过程，这时萘的温度保持 80℃不变，这个温度即为萘的熔点。
萘在不同时间段的物态：在 0～5 分钟内，萘是固态，在 5～10

分钟内，固态和液态萘同时存在，在 10 分钟以后，萘是液态。

萘在加热熔解过程中的吸热情况：在 0～5
分钟内，萘吸收的热量跟萘的质量、比热及温度变化有关；在 5 分钟～10 分钟内，萘吸收的热量跟萘的质量及熔解热有关；在 10 分钟以后，萘吸收的热量跟萘的质量、液态萘的比热及温度变化有关。

用例八 根据晶体的熔点随压强而改变的原理，解释有关现象。

题 12 为什么冬天在雪地上行走要使用雪橇，但滑冰运动员在冰上滑行却穿上鞋底有冰刀的滑冰鞋。

雪质地松软，为防止人走动时陷入雪中，就需要用雪橇，以增大受力面积，减小人对雪地的压强，使人不致陷下去。滑冰运动员穿冰鞋在冰面运动时，鞋底下的冰刀与冰面接触，由于冰刀与冰面间的接触面积很小，人对冰面的压强很大，而冰的熔点随压强的增大而降低，在冰刀下方的冰熔化成水，这些水恰好起了润滑作用，减小运动员在滑冰时的阻力。在冰刀下方熔化的水，当冰刀离开时便不受压，又因压强减小，熔点升高，而再次凝固成冰。

用例九 根据物质在熔化和凝固过程中吸放热的情况，解释有关现象。

题 13 物体放热时：（）

温度一定降低 B.温度一定不变C.温度可能不变也可能降低 D.温度可能升高

物体放热与温度之间的关系有两种可能：一是物体向外界放出热量，自身温度降低；二是当物体凝固或液化时，放出一部分热量而自身温度保持不变。因此，A，B 选项错在“一定”上。而 D 选项显然是不可能的，故本题应选 C。

【汽化】 物质由液态变成气态的过程，叫做汽化，汽化有两种方式：蒸发和沸腾。

蒸发是在任何温度下都能进行的汽化现象，但它只发生在液体表面。蒸发时需要吸收热量，若在蒸发时，液体不能及时从外界吸收到所需的热量，那么液体本身的温度就会降低，这就是蒸发的致冷作用。液体蒸发的快慢与如下因素有关：液体的温度越高，蒸发越快；液体的表面积越大，蒸发越快；液面上方气体流动速度越大，蒸发越快。

沸腾是在一定温度下，在液体的表面和内部同时进行的剧烈的汽化现象。液体沸腾时的温度叫做这种液体的沸点。不同液体的沸点不同，同种液体的沸点与外界条件有关，沸点随液面上气压的增大而升高。如水在1 标准大气压下的沸点为 100℃，若气压为 525.76 毫米高水银柱时沸点为

90℃，若气压为 906.07 毫米高水银柱时沸点为 105℃。液体沸腾时，需要吸收热量，否则，即使温度达到沸点，沸腾也不能进行。液体沸腾时，外界提供的热量越多，汽化过程进行得越快，此过程中液体温度不变。

从分子运动论角度看，液体汽化过程其实质是液体分子克眼分子间的相互作用，从液面逸出，成为气态分子的过程；而液体分子逸出过程，即为克服分子间相互作用力做功的过程。液体汽化时，体积会膨胀到 1000

倍以上，分子间距离会增加到 10 倍以上，体积膨胀过程中必须对外做功，所以此过程要吸收大量的热量，如外界不能供给热量，留在液体中的分子的平均动能就必然减小，即液体温度降低。单位质量的某种物质，在沸点

从液体变成同温度的气体时所吸收的热量即为该物质的汽化热。如 1 千克温度为 100℃的水在汽化成 100℃的水蒸气时，要吸收 539 千卡热量。

用例一 根据影响蒸发快慢的因素，采取加速蒸发的办法。

题 1 下列说法中不正确的是：（） A．刚打下的粮食要摊开晒才容易干 B．湿衣服用绳子或竹竿穿起来挂在通风处容易干 C．种蔬菜的塑料大棚里的土壤容易干 D．洗过头发，用电吹风吹容易干

影响蒸发快慢的三个因素是液体温度的高低、液体表面积的大小、液面上方气流速度的大小。据此，可判断 A、B、D 都是正确的。C 中所述塑料大棚中，因空气流动受限制，土壤中的水份不容易蒸发，故土壤不容易干。此题答案为 C。

用例二 根据蒸发的致冷作用，解释有关现象。

题 2 下列各例中，主要不是利用蒸发致冷的是：（） A．在开水杯中加入一些冷开水，使水温降低

电冰箱的致冷 C．病人体温过高，用湿毛巾擦身

D．夏天，在房间地面上洒一些水，会使人感到凉快些

答案是 A．因为热水与冷水混合时，冷水吸收了热水放出的热量，结果冷水升温而热水降温，直至达到相等的温度，这并不是因为蒸发而制冷。其它三种情况，都是利用液体蒸发达到致冷的效果。

题 3 有一种干浸泡温度计，它由两支温度计组成，它的干泡温度计就是常用的液体温度计，浸泡温度计则是在常用的温度计的玻璃泡外包上棉纱，且使棉纱始终保持潮湿。在观察时，可发现湿泡温度计的示数比干泡温度计低，为什么？

由于湿泡温度计玻璃泡外有湿棉纱裹着，其中水分在蒸发时要吸收热量，致使湿泡温度计的示数比干泡温度计的示数低。两支温度计的示数差与气温、空气的干湿程度及周围空气流动速度有关。气温越高，空气越干燥，周围空气流动速度越大，两支温度计的示数差就越大。这种干湿泡温度计上常贴有一张表格，根据干泡温度计的示数及两支温度计的示数差，可以在表上查知空气的干湿程度。

用例三 根据沸点的定义，判断物质在一定条件下的状态。

题 4 在 1 标准大气压下，水的沸点是 ℃。在 3 标准大气压下，水的沸点是 134℃。可知，在 1 标准大气压下，水在 100℃以上是以态存在，在 100℃以下可以态和态存在。在 3 标准大气压下，水在温度 100℃～134℃之间是以态存在，在温度为 134℃以上是以态存在。

1 标准大气压下，水的沸点是 100℃，在 100℃以上，水以气态存在，在 100℃以下可以气态、液态和固态存在。在 3 标准大气压下，水在沸点

（134℃）以上以气态存在，在沸点以下以气态和液态存在。

用例四 根据沸腾的条件，分析沸腾现象能否发生。

题 5 如图 2－6，在一只敞口烧杯中盛有水，把一只装水的试管插入水中，对烧杯加热，烧杯中的水会沸腾吗？试管中的水会沸腾吗？

当外界大气压为 1 标准大气压时，对烧杯加热，烧杯中的水温不断上

升，直到达 100℃，如继续加热，烧杯中的水会沸腾。在对烧杯加热的过程中，通过烧杯中的水与试管的热传递，试管及其中的水温不断升高直至100℃。但由于烧杯中的水在沸腾过程中温度保持不变，试管与烧杯中水之间已不存在温度差，试管中的水不能再从管外水中吸收到热量。而液体沸腾时，除温度达到沸点外还要吸收热量，所以试管中的水温度能达到 100

℃，但不会沸腾。在本题所述情况下，对烧杯不断加热的结果，是烧杯中的水沸腾而试管中的水不沸腾。

题 6 若要使题 5 中试管内的水也能沸腾，可以采取什么措施？

根据上题的分析可知，若在试管中的水温达到 100℃时，外界能继续供给热量，那么其中的水可以沸腾。若能把烧杯换成加盖的容器，插入试管后容器密封并使试管口露出盖外，如图 2－7 所示，就可使试管中的水沸腾。因为当对烧杯加热时，杯中水面上的气压可以超过 1 标准大气压，容器中水的沸点便会超过 100℃。当试管中的水温达到 100℃时，仍能从管外水中吸收热量，而试管是开口的，其液面上气压仍为 1 标准大气压，故试管中的水也会沸腾。

若题 5 中，试管内装的是酒精不是水，那么当烧杯中的水沸腾时，试管中的酒精也会沸腾，因为酒精的沸点是 80℃。

用例五 应用液体沸腾时温度不变原理解释有关现象。

题 7 有一种胶，需要在 100℃左右的温度下熬化后才能使用，温度再高就会熬焦，失去粘性。所以熬这种胶最好用图 2－8 所示的两层锅，两层锅之间装着水，这样就不会把胶熬焦了，为什么？

因为在 1 标准大气压下，水的沸点是 100℃，水沸腾时虽然不断吸热，但温度始终保持不变，只要两层锅之间有水，内层锅中的温度就不会超过100℃，这样便不会把胶熬焦。

题 8 一张纸放在火上会被烧掉，但是用纸盒可以烧开水，为什么？把纸放在火上，由于温度超过纸的着火点，纸会燃烧。但用纸盒烧水

时，虽不断加热，但水的温度不会超过 100℃，这个温度低于纸的着火点，因此纸盒不会被烧坏。

用例六 根据液体的沸点与气压的关系，提高或降低液体沸腾时的温度。

题 9 制糖工业中，要用沸腾的办法除去糖汁中的水分，为了使糖在沸腾时不致变质，沸腾的温度要低于 100℃，怎样做到这一点？

由于液体的沸点随液面上气压的减小而降低，当气压低于 1 标准大气压时，水的沸点就低于 100℃。所以，可以利用减小糖汁液面上的气压的办法，使糖汁在低于 100℃的温度下沸腾。

题 10 使用高压锅，可以更快地煮熟饭菜，为什么？

由于液体的沸点随液面上的气压的增大而升高，当液面上气压大于 1 标准大气压时，液体的沸点就超过 100℃。使用高压锅，因锅的密封性能好，可以使锅内液面上气压大于锅外大气压，提高液体的沸点，更快地煮熟饭菜。在高山上，由于气压较低，用普通锅烧水，水温总是低于 100℃，用高压锅就可以提高水的沸点，煮熟饭菜。

题 11 如图 2－9 所示，烧瓶中盛有水，瓶口塞紧，有管子穿过瓶口橡皮塞至瓶外，把烧瓶放在酒精灯上加热至水沸腾。（1）若通过管子对瓶内打气，可以看到什么现象？（2）若停止加热，瓶中水停止沸腾时，通过

管子对瓶内抽气，又可以看到什么现象？

当对瓶内打气时，由于液面上方气体压强增大，使瓶内水的沸点升高，可看到本来沸腾着的水停止沸腾，待继续加热到高压下的沸点时再沸腾。

停止加热，瓶内水便停止沸腾，若对瓶内抽气，水面上的气压就减小，水的沸点就降低，抽气到一定时候，瓶内水会在低压下重又沸腾，因外界没有热量提供，沸腾很快又停止了。

用例七 应用液体汽化时吸热原理，解释有关现象。

题 12 火箭在大气中飞行时，它的头部与空气摩擦而产生大量的热，会因温度过高而烧坏。因此火箭头部常被涂上一层特殊材料，这种材料能在高温下熔化并汽化，可起到保护火箭头部的作用。为什么？

由于物质在熔化和汽化时，都要吸收大量的热。火箭头部所涂的材料在熔化和汽化时能吸收大量的热量，使火箭头部的温度不致升得过高，从而起到保护火箭头部的作用。

用例八 利用不同物质的沸点不同，将混合物分离。

题 13 空气是含有多种气体的混合物，可以利用液态空气分离并提取

各种气体。已知 1 标准大气压下，液态氧的沸点是—183℃，液态氮的沸点是—196℃，液态氦的沸点是—268.9℃，利用液态空气提取这些气体，随温度升高而分离出来的次序是：（）

A.氧、氦、氮 B.氧、氮、氦

C.氦、氧、氮 D.氦、氮、氧

随沸点由低而高排列的次序是氦、氮、氧。当液态空气的温度逐渐升高时，应是沸点最低的物质最先沸腾，由液态变成气态而分离出来。故本题应选 D。石油的分馏也是利用这个原理。

【观察水的沸腾】 实验目的观察水的沸腾现象，知道水沸腾时温度不变，知道沸腾过程要吸热。

实验器材 烧杯一只，酒精灯一盏，温度计（0～100℃）一支，铁架台一套，石棉网一块，温水（60℃左右，可装在热水瓶内）适量，纸板一块。

实验步骤 1.把温水倒在烧杯里，把烧杯放在铁架台石棉网上，杯口盖上纸板，把温度计穿过纸板中央的孔插入水中。

用酒精灯给盛水烧杯加热。注意观察温度计示数变化及水的汽化现象，即水中气泡的变化情况，并填入表（2）中。
当水温升到 70℃时，每隔 1 分钟记录 1 次水温，直到沸腾，把记录的数据填入表（1）中，并注意观察水沸腾时，水中气泡的变化情况，填入表（2）中。
水沸腾后，继续加热一段时间（约 1 分钟），观察温度计示数和水中气泡的变化情况，分别填入表（1）和表（2）中。
停止加热，观察半分钟内温度计示数及水中气泡变化情况，分别填入表（1）和表（2）中。