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13.400多年前，伽利略发明了世界上第一个气体温度计。它的上部是一个盛有气体的测量泡，温度变化时，气体的热胀冷缩引起下面细管中液体高度发生变化。
（第13题图）
某小组同学利用小塑料瓶、细管、软木塞、水槽等制作了一个简易的伽利略温度计，如图所示，并利用它测出了不同温度下细管内外液面的高度差$h$。测量数据记录在下表中：
温度$t/°\mathrm{C}$
17
19
21
23
25
高度差$h/\mathrm{cm}$
30.0
24.9
19.7
14.6
9.4
（1）此温度计的工作原理是
（2）分析、比较表中数据，可知$h$与$t$的关系是
（3）分析、比较表中数据，请判断该温度计能否测量约$30°\mathrm{C}$的气温？
（4）请你将常用液体温度计与伽利略温度计进行比较，分析它们之间的差异，写出常用液体温度计取代伽利略气体温度计的原因：
（第13题图）
某小组同学利用小塑料瓶、细管、软木塞、水槽等制作了一个简易的伽利略温度计，如图所示，并利用它测出了不同温度下细管内外液面的高度差$h$。测量数据记录在下表中：
温度$t/°\mathrm{C}$
17
19
21
23
25
高度差$h/\mathrm{cm}$
30.0
24.9
19.7
14.6
9.4
（1）此温度计的工作原理是
气体的热胀冷缩
。（2）分析、比较表中数据，可知$h$与$t$的关系是
细管内外液面的高度差h随着温度t的升高而减小
。由此可知，细管上的温度值从上而下逐渐变大
（填“变大”或“变小”）。（3）分析、比较表中数据，请判断该温度计能否测量约$30°\mathrm{C}$的气温？
不能
。（4）请你将常用液体温度计与伽利略温度计进行比较，分析它们之间的差异，写出常用液体温度计取代伽利略气体温度计的原因：
使用不方便、测量范围小、温度示数容易受大气压的影响等
。答案
13.(1)气体的热胀冷缩
(2)细管内外液面的高度差h随着温度t的升高而减小 变大
(3)不能
(4)使用不方便、测量范围小、温度示数容易受大气压的影响等
(2)细管内外液面的高度差h随着温度t的升高而减小 变大
(3)不能
(4)使用不方便、测量范围小、温度示数容易受大气压的影响等
解析
【分析】
解决本题需结合题目描述和表格数据，逐步分析每个问题：第（1）问从题目中直接提取气体温度计的工作原理；第（2）问通过对比表格中温度与高度差的变化总结关系，再根据两者的对应逻辑判断细管温度的变化；第（3）问根据数据变化规律推算30℃时的高度差，判断是否在测量范围内；第（4）问对比气体温度计与常用液体温度计的特点，分析差异。
【解析】
（1）由题目中“温度变化时，气体的热胀冷缩引起下面细管中液体高度发生变化”可知，伽利略温度计的工作原理是气体的热胀冷缩。
（2）分析表格数据：温度t从17℃升至25℃，高度差h从30.0cm降至9.4cm，因此h随t的升高而减小；由于h越大对应温度越低（如h=30.0cm对应17℃，h=9.4cm对应25℃），所以细管上的温度值从上而下（h变小）逐渐变大。
（3）根据数据规律，每升高2℃，h约减小5.15cm，25℃时h=9.4cm，若温度升至30℃（升高5℃），则h≈9.4cm - (5.15cm/2)×5≈-3.5cm，h为负说明细管内液面低于水槽液面，超出测量范围，故不能测量约30℃的气温。
（4）常用液体温度计利用液体热胀冷缩，与伽利略气体温度计相比，气体温度计受大气压影响大、测量范围小、使用不便，因此被取代。
【答案】
(1)气体的热胀冷缩；(2)细管内外液面的高度差h随着温度t的升高而减小；变大；(3)不能；(4)使用不方便、测量范围小、温度示数容易受大气压的影响等
【知识点】
气体热胀冷缩、温度计原理、温度计使用
【点评】
本题围绕伽利略气体温度计展开，考查温度计的工作原理、数据分析能力及不同温度计的对比，需要学生结合题目信息和表格数据进行推理，是一道基础的实验探究类题目，注重知识的应用。
【难度系数】
0.5
解决本题需结合题目描述和表格数据，逐步分析每个问题：第（1）问从题目中直接提取气体温度计的工作原理；第（2）问通过对比表格中温度与高度差的变化总结关系，再根据两者的对应逻辑判断细管温度的变化；第（3）问根据数据变化规律推算30℃时的高度差，判断是否在测量范围内；第（4）问对比气体温度计与常用液体温度计的特点，分析差异。
【解析】
（1）由题目中“温度变化时，气体的热胀冷缩引起下面细管中液体高度发生变化”可知，伽利略温度计的工作原理是气体的热胀冷缩。
（2）分析表格数据：温度t从17℃升至25℃，高度差h从30.0cm降至9.4cm，因此h随t的升高而减小；由于h越大对应温度越低（如h=30.0cm对应17℃，h=9.4cm对应25℃），所以细管上的温度值从上而下（h变小）逐渐变大。
（3）根据数据规律，每升高2℃，h约减小5.15cm，25℃时h=9.4cm，若温度升至30℃（升高5℃），则h≈9.4cm - (5.15cm/2)×5≈-3.5cm，h为负说明细管内液面低于水槽液面，超出测量范围，故不能测量约30℃的气温。
（4）常用液体温度计利用液体热胀冷缩，与伽利略气体温度计相比，气体温度计受大气压影响大、测量范围小、使用不便，因此被取代。
【答案】
(1)气体的热胀冷缩；(2)细管内外液面的高度差h随着温度t的升高而减小；变大；(3)不能；(4)使用不方便、测量范围小、温度示数容易受大气压的影响等
【知识点】
气体热胀冷缩、温度计原理、温度计使用
【点评】
本题围绕伽利略气体温度计展开，考查温度计的工作原理、数据分析能力及不同温度计的对比，需要学生结合题目信息和表格数据进行推理，是一道基础的实验探究类题目，注重知识的应用。
【难度系数】
0.5
14. 近几年,某省对老旧小区的楼房进行外墙保温改造。为了了解材料的性能,创新小组的同学们在老师的指导下,从市场上选取了常用的保温材料聚氨酯泡沫板和岩棉板进行研究,发现不同的材料在保温性能、阻燃性能、隔音性能和吸水性能等方面均有不同。现有两张厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板,请你选择其中一种性能,添加适当的器材,设计一个实验方案进行探究。
你选择的研究课题是:探究聚氨酯泡沫板和岩棉板的
下面是实验过程:
(1)实验器材:
(2)实验步骤:
①
②
③
(3)实验结论:
(开放性试题,答案合理即可)
你选择的研究课题是:探究聚氨酯泡沫板和岩棉板的
保温
性能。下面是实验过程:
(1)实验器材:
两个相同的透明玻璃杯,热水,两支相同的温度计,剪刀,胶水,厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板
。(2)实验步骤:
①
用厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板做成两个相同的、大小适当的盒子A、B
。②
同时在两个相同的玻璃杯中装入高度和初温都相同的热水,并将两杯热水同时放入A、B两盒中,再盖好盒盖
。③
同时把两个盒子放在同一环境中,一段适当的时间后同时打开盒盖,用两支相同的温度计同时测出两杯水的温度,分别记为$t_\mathrm{A}$、$t_\mathrm{B}$
。(3)实验结论:
若$t_\mathrm{A}＜t_\mathrm{B}$,则岩棉板的保温性能好;若$t_\mathrm{A}=t_\mathrm{B}$,则聚氨酯泡沫板和岩棉板的保温性能一样好;若$t_\mathrm{A}＞t_\mathrm{B}$,则聚氨酯泡沫板的保温性能好
。(开放性试题,答案合理即可)
答案
14.保温
(1)两个相同的透明玻璃杯,热水,两支相同的温度计,剪刀,胶水,厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板
(2)①用厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板做成两个相同的、大小适当的盒子A、B
②同时在两个相同的玻璃杯中装入高度和初温都相同的热水,并将两杯热水同时放入A、B两盒中,再盖好盒盖
③同时把两个盒子放在同一环境中,一段适当的时间后同时打开盒盖,用两支相同的温度计同时测出两杯水的温度,分别记为$t_\mathrm{A}$、$t_\mathrm{B}$
(3)若$t_\mathrm{A}＜t_\mathrm{B}$,则岩棉板的保温性能好;若$t_\mathrm{A}=t_\mathrm{B}$,则聚氨酯泡沫板和岩棉板的保温性能一样好;若$t_\mathrm{A}＞t_\mathrm{B}$,则聚氨酯泡沫板的保温性能好
(1)两个相同的透明玻璃杯,热水,两支相同的温度计,剪刀,胶水,厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板
(2)①用厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板做成两个相同的、大小适当的盒子A、B
②同时在两个相同的玻璃杯中装入高度和初温都相同的热水,并将两杯热水同时放入A、B两盒中,再盖好盒盖
③同时把两个盒子放在同一环境中,一段适当的时间后同时打开盒盖,用两支相同的温度计同时测出两杯水的温度,分别记为$t_\mathrm{A}$、$t_\mathrm{B}$
(3)若$t_\mathrm{A}＜t_\mathrm{B}$,则岩棉板的保温性能好;若$t_\mathrm{A}=t_\mathrm{B}$,则聚氨酯泡沫板和岩棉板的保温性能一样好;若$t_\mathrm{A}＞t_\mathrm{B}$,则聚氨酯泡沫板的保温性能好
解析
【分析】
要探究聚氨酯泡沫板和岩棉板的保温性能，需采用控制变量法，保证除材料种类外，其他影响保温效果的因素（如容器、水的初温与质量、环境温度等）均相同，通过测量相同时间后水的温度变化来判断材料的保温性能，温度降低越少，说明材料的保温性能越好。
【解析】
选择探究课题为：探究聚氨酯泡沫板和岩棉板的保温性能。
(1)实验器材：两个相同的透明玻璃杯，热水，两支相同的温度计，剪刀，胶水，厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板。
(2)实验步骤：
①用厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板做成两个相同的、大小适当的盒子A、B；
②同时在两个相同的玻璃杯中装入高度和初温都相同的热水，并将两杯热水同时放入A、B两盒中，再盖好盒盖；
③同时把两个盒子放在同一环境中，一段适当的时间后同时打开盒盖，用两支相同的温度计同时测出两杯水的温度，分别记为$t_\mathrm{A}$、$t_\mathrm{B}$。
(3)实验结论：若$t_\mathrm{A}＜t_\mathrm{B}$，则岩棉板的保温性能好；若$t_\mathrm{A}=t_\mathrm{B}$，则聚氨酯泡沫板和岩棉板的保温性能一样好；若$t_\mathrm{A}＞t_\mathrm{B}$，则聚氨酯泡沫板的保温性能好。
【答案】
保温；(1)两个相同的透明玻璃杯，热水，两支相同的温度计，剪刀，胶水，厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板；(2)①用厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板做成两个相同的、大小适当的盒子A、B；②同时在两个相同的玻璃杯中装入高度和初温都相同的热水，并将两杯热水同时放入A、B两盒中，再盖好盒盖；③同时把两个盒子放在同一环境中，一段适当的时间后同时打开盒盖，用两支相同的温度计同时测出两杯水的温度，分别记为$t_\mathrm{A}$、$t_\mathrm{B}$；(3)若$t_\mathrm{A}＜t_\mathrm{B}$，则岩棉板的保温性能好；若$t_\mathrm{A}=t_\mathrm{B}$，则聚氨酯泡沫板和岩棉板的保温性能一样好；若$t_\mathrm{A}＞t_\mathrm{B}$，则聚氨酯泡沫板的保温性能好。
【知识点】
控制变量法、保温性能探究
【点评】
本题为开放性实验设计题，核心考察控制变量法的应用，要求学生能合理设计对比实验，控制无关变量，通过温度变化判断材料性能，注重实验探究思维的考查，符合初中物理实验探究的能力要求。
【难度系数】
0.6
要探究聚氨酯泡沫板和岩棉板的保温性能，需采用控制变量法，保证除材料种类外，其他影响保温效果的因素（如容器、水的初温与质量、环境温度等）均相同，通过测量相同时间后水的温度变化来判断材料的保温性能，温度降低越少，说明材料的保温性能越好。
【解析】
选择探究课题为：探究聚氨酯泡沫板和岩棉板的保温性能。
(1)实验器材：两个相同的透明玻璃杯，热水，两支相同的温度计，剪刀，胶水，厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板。
(2)实验步骤：
①用厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板做成两个相同的、大小适当的盒子A、B；
②同时在两个相同的玻璃杯中装入高度和初温都相同的热水，并将两杯热水同时放入A、B两盒中，再盖好盒盖；
③同时把两个盒子放在同一环境中，一段适当的时间后同时打开盒盖，用两支相同的温度计同时测出两杯水的温度，分别记为$t_\mathrm{A}$、$t_\mathrm{B}$。
(3)实验结论：若$t_\mathrm{A}＜t_\mathrm{B}$，则岩棉板的保温性能好；若$t_\mathrm{A}=t_\mathrm{B}$，则聚氨酯泡沫板和岩棉板的保温性能一样好；若$t_\mathrm{A}＞t_\mathrm{B}$，则聚氨酯泡沫板的保温性能好。
【答案】
保温；(1)两个相同的透明玻璃杯，热水，两支相同的温度计，剪刀，胶水，厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板；(2)①用厚度相同的聚氨酯泡沫板和岩棉板做成两个相同的、大小适当的盒子A、B；②同时在两个相同的玻璃杯中装入高度和初温都相同的热水，并将两杯热水同时放入A、B两盒中，再盖好盒盖；③同时把两个盒子放在同一环境中，一段适当的时间后同时打开盒盖，用两支相同的温度计同时测出两杯水的温度，分别记为$t_\mathrm{A}$、$t_\mathrm{B}$；(3)若$t_\mathrm{A}＜t_\mathrm{B}$，则岩棉板的保温性能好；若$t_\mathrm{A}=t_\mathrm{B}$，则聚氨酯泡沫板和岩棉板的保温性能一样好；若$t_\mathrm{A}＞t_\mathrm{B}$，则聚氨酯泡沫板的保温性能好。
【知识点】
控制变量法、保温性能探究
【点评】
本题为开放性实验设计题，核心考察控制变量法的应用，要求学生能合理设计对比实验，控制无关变量，通过温度变化判断材料性能，注重实验探究思维的考查，符合初中物理实验探究的能力要求。
【难度系数】
0.6
