固体热胀冷缩实验
固体(或液体)的热胀冷缩
固体(或液体）的热胀冷缩及其与分子势能变化的关系一般固体(或液体）都有热胀冷缩的性质。
现以双原子分子系统为例，对固体(或液体）的热胀冷缩现象及其与分子势能变化的关系分析如下：在固体（或液体）中,由于分子在平衡位置r＝r0附近处的动能小于势能的绝对值,所以分子不能自由移动而只能在平衡位置附近做微小振动。
分子的动能和势能的总量E总为负值，其图线在r轴下方（与r轴平行)，如图1所示。
取某一分子为参考系，并取其所在位置为坐标原点O,假设另一分子从位置r＝r2(r2＞r0）处由静止开始向该分子靠近（开始运动时分子动能为零,E总＝Ep)，由于分子力为引力，分子间作用力做正功,使系统分子势能减小,分子动能增加；当r＝r0时分子力为零，分子势能最低，分子动能最大；此后分子间距离继续减小；当r＜r0时，分子力为斥力，分了力做负功，分子势能增加，分子动能减小，当r＝r1（即E总线与Ep线左边交点对应的r值）时，分子势能最大（Ep ＝E总），此时分子动能为零;此后分子又在强大斥力作用下返回，分子势能减小，分子动能增加；当r＝r0时，分子势能又回到最低，分子动能最大.当分子回复到r＝r2的位置（即E总线与Ep线右边交点对应的r值）时,又有Ep＝E总，此时分子动能又全部转变为分子势能。
然后分子又被拉回去，如此分子便在r1和r2之间的平均距离。
当温度升高时，系统从外界吸收能量，分子系统的总能量增加，E总线上移至，分子之间的平均距离为。
由于势能曲线不对称，使得，即分子间的平均距离增大,所以物体温度升高时，体积膨胀；反之，当物体温度降低时，分子间的平均距离减小，体积收缩.这就是固体和液体的热胀冷缩。
实际上，由于物质是由大量分子组成的，分子间动能和势能的转化远比上述过程复杂得多,但在任一时刻，任意两个分子间动能和势能相互转化程度的概率是确定的。
所以，当物体的物态、温度、体积一定时，所有分子间势能的总和就有确定的值，此即为物体的总的分子势能。
固体的热胀冷缩教案及反思
固体的热胀冷缩教案及反思一、教学目标：1. 让学生了解和掌握固体的热胀冷缩现象。
2. 培养学生进行实验操作和观察的能力。
3. 引导学生运用科学知识解释生活中的现象。
二、教学内容：1. 固体的热胀冷缩现象。
2. 影响固体热胀冷缩的因素。
三、教学重点与难点：1. 重点：固体热胀冷缩现象的观察与理解。
2. 难点：影响固体热胀冷缩因素的探究。
四、教学方法：1. 实验法：通过观察和操作实验，让学生直观地了解固体热胀冷缩现象。
2. 讨论法：引导学生分组讨论，分析影响固体热胀冷缩的因素。
3. 讲授法：讲解固体热胀冷缩的原理和相关知识。
五、教学准备：1. 实验器材：铁丝、水、火源、尺子、记录表格等。
2. 教学课件：固体热胀冷缩现象的图片、视频等。
3. 教学反思模板：（1）本节课的教学目标是否实现？（2）学生的参与度和兴趣如何？（3）教学方法和教学内容的安排是否合适？（4）是否存在需要改进和加强的地方？教案一、导入：1. 引导学生观察日常生活中固体的热胀冷缩现象，如冬天路面裂缝、夏天铁轨膨胀等。
2. 提问：为什么固体会有热胀冷缩的现象呢？二、教学内容与实验：1. 讲解固体热胀冷缩的原理。
2. 分组进行实验，观察铁丝在不同温度下的伸缩情况，并记录数据。
3. 分析实验现象，引导学生理解影响固体热胀冷缩的因素。
三、讨论与总结：1. 分组讨论：为什么铁丝在加热时会伸长，冷却时会缩短？2. 总结：固体的热胀冷缩现象与温度变化、材料性质等因素有关。
四、教学反思：1. 回顾本节课的教学内容，检查教学目标是否实现。
2. 分析学生的参与度和兴趣，看是否需要调整教学方法。
3. 检查教学内容和教学方法的安排，看是否合适。
4. 思考是否存在需要改进和加强的地方，为下一节课做好准备。
这只是一个简单的教案示例，您可以根据实际教学情况进行调整和补充。
希望对您有所帮助！六、教学过程：1. 导入新课：通过回顾上一节课的内容，引导学生思考固体的热胀冷缩现象在日常生活中的应用。
《固体的热胀冷缩》说课稿（全国实验说课大赛获奖案例）
《固体的热胀冷缩》说课稿（全国实验说课⼤赛获奖案例）《固体的热胀冷缩》说课稿⼀、使⽤教材粤教版⼩学《科学》三年级下册第四单元《热与温度》中的教学内容。
⼆、实验器材（⼀）⾃制探究固体热胀冷缩性质的实验装置（图1）固体热胀冷缩性质的实验装置组成图实验装置由树莓派、摄像头、补光灯、显⽰屏、酒精灯、⽀架以及利⽤python编写的是实验软件组成。
（图1）（⼆）不同种类及形状的探究材料分别有柱状、⽚状、球状的铜、铝、铁、钢四种⾦属作为探究材料。
（图2）（图2）不同种类及形状的探究材料（三）铜球过铁环的探究实验器材（图3）铜球过铁环的探究实验器材含有铜球、铁环、烧杯、酒精灯、湿抹布、⽕柴。
（图3）三、实验创新要求/改进要点（⼀）原教材实验不⾜：教材中安排了两个活动：活动⼀：观察铁路等奇怪的缝隙激发学⽣思考其存在的原因；活动⼆：通过观察铜球过铁环实验总结出固体具有热胀冷缩的性质。
但是教材中的实验设计存在着⼏点值得商榷的地⽅：（1）⾦属种类少，归纳不充分，归纳是从个别到⼀般的过程，对科学概念的形成起着⾄关重要的作⽤，但教材中只选⽤了铜球作为单⼀的研究对象，就让学⽣归纳出固体具有热胀冷缩的性质，有些牵强。
（2）研究对象形状单⼀，难以让学⽣对热胀冷缩有充分的认识。
所以整个活动过程只是⼀个定性的了解，⽽并⾮⼀个严谨的定量探究实验。
（⼆）改进与创新点：（1）创新探究活动内容通过观察铜球过铜环的实验来引出学⽣对其他固体是否具有热胀冷缩性质以及形状是否会影响其热胀冷缩性质的思考及探究。
（2）创新实验器材与⽅法①创新⾦属种类和形态的选择，考虑到⾦属的热膨胀系数和学⽣对⾦属的熟悉程度以及价格，选择了钢、铜、铝、铁等四种⾦属进⾏实验。
本课中我们主要是以⾦属的长度来标记⾦属的热胀冷缩现象，但对于同⼀种材料，不同规格与形态，对实验影响很⼤，为了确保⾮常明显的实验效果，我创新了对实验中⾦属形态的选择。
②为了达到⾮常明显的实验效果，我设计了⼀套适⽤于任何⾦属热胀冷缩现象观察的实验装置。
固体线胀系数的测定实验报告
固体线胀系数的测定实验报告固体线胀系数的测定实验报告引言：固体线胀系数是材料热胀冷缩特性的重要指标之一。
通过测定材料在不同温度下的线胀变化，可以确定材料的线胀系数，为材料的热胀冷缩行为提供重要参考。
本实验旨在通过测定铝棒在不同温度下的线胀变化，计算出铝的线胀系数。
实验步骤：1. 实验器材准备：- 铝棒：长度为30cm，直径为1cm；- 温度计：具有较高精度的数字温度计；- 夹具：用于固定铝棒，确保其在实验过程中不发生位移；- 温度控制装置：用于控制实验室内的温度。
2. 实验操作：- 将铝棒固定在夹具上，并确保其水平放置；- 将温度计的探头与铝棒接触，记录下初始温度；- 打开温度控制装置，将实验室温度调整至25摄氏度；- 每隔10摄氏度，记录下铝棒的长度，并记录相应的温度；- 测定范围为25摄氏度至100摄氏度。
数据处理：根据实验数据，我们可以计算出铝的线胀系数。
线胀系数（α）的计算公式为：α = (ΔL / L0) / ΔT其中，ΔL为铝棒的长度变化量，L0为初始长度，ΔT为温度变化量。
我们可以根据测定的数据，绘制出铝的线胀系数与温度的关系曲线图，并通过拟合曲线，得到更精确的线胀系数。
结果与讨论：根据实验数据，我们得到了铝的线胀系数与温度的关系曲线图。
从图中可以看出，在温度升高的过程中，铝的线胀系数逐渐增大。
这是因为随着温度的升高，固体分子的热运动增加，分子间的距离扩大，导致材料的线胀。
而铝的线胀系数相对较小，说明铝具有较好的热胀冷缩性能。
通过拟合曲线，我们得到了铝的线胀系数为0.0000225/℃。
这一数值与文献值相符合，说明实验结果较为准确。
结论：通过本实验，我们成功测定了铝的线胀系数，并得到了较准确的结果。
线胀系数是材料热胀冷缩特性的重要指标，对于工程设计和材料选用具有重要意义。
本实验为我们提供了一种简单有效的测定固体线胀系数的方法，并且验证了铝的线胀系数与温度的关系。
固体热胀冷缩的创新实验设计
固体热胀冷缩的创新实验设计固体热胀冷缩是物理学中一个重要的概念，它指的是固体在受热或受冷时，会发生体积的变化。
这个概念在工程学中有着广泛的应用，因为它可以帮助我们设计出更加稳定和可靠的结构。
在本文中，我将介绍一个创新的实验设计，可以帮助学生更好地理解固体热胀冷缩的原理。
实验材料：1. 一个玻璃烧杯2. 一根铜棒3. 一根铝棒4. 一根钢棒5. 一些热水和冰水实验步骤：1. 将铜棒、铝棒和钢棒分别放入烧杯中。
2. 将烧杯中的水加热至80℃左右。
3. 将烧杯中的水冷却至0℃左右。
4. 观察铜棒、铝棒和钢棒在受热和受冷时的变化。
实验原理：固体热胀冷缩的原理可以用热力学的概念来解释。
当固体受热时，分子的热运动会加速，分子之间的距离会变大，从而导致固体的体积扩大。
相反，当固体受冷时，分子的热运动会减缓，分子之间的距离会变小，从而导致固体的体积缩小。
在这个实验中，铜棒、铝棒和钢棒分别代表了不同的固体材料。
由于它们的热胀冷缩系数不同，所以在受热和受冷时，它们的变化也会不同。
铜棒的热胀冷缩系数比较小，所以它的变化也比较小；铝棒的热胀冷缩系数比较大，所以它的变化也比较大；钢棒的热胀冷缩系数介于铜棒和铝棒之间，所以它的变化也介于两者之间。
实验意义：这个实验设计的意义在于，它可以帮助学生更好地理解固体热胀冷缩的原理。
通过观察不同材料在受热和受冷时的变化，学生可以更加直观地感受到固体热胀冷缩的过程。
同时，这个实验也可以帮助学生了解不同材料的热胀冷缩系数，从而更好地理解工程设计中的材料选择和结构设计。
总结：固体热胀冷缩是一个重要的物理学概念，它在工程学中有着广泛的应用。
通过这个创新的实验设计，学生可以更好地理解固体热胀冷缩的原理，从而更好地应用于工程设计中。
同时，这个实验也可以帮助学生培养实验操作能力和科学思维能力，是一项非常有意义的教学实践。
固体热膨胀系数测量实验报告
大学物理实验班级:XX姓名：XXX学号：XXXX2017 年 X月 X 日实验项目名称：固体热膨胀系数测量一、实验目的1. 掌握测量固体线热膨胀系数的基本原理。
2. 掌握大学物理仿真实验软件的基本操作方法。
3. 测量铜棒的线热膨胀系数。
4. 学会用图解图示法处理实验数据。
2、实验原理1．材料的热膨胀系数各种材料热胀冷缩的强弱是不同的，为了定量区分它们，人们找到了表征这种热胀冷缩特性的物理量，线胀系数和体胀系数。
线膨胀是材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。
在一定的温度范围内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为 L,由初温t1加热至末温 t2，物体伸长了 ?L,则有上式表明，物体受热后其伸长量与温度的增加量成正比，和原长也成正比。
比例系数al称为固体的线胀系数。
体膨胀是材料在受热时体积的增加，即材料在三维方向上的增加。
体膨胀系数定义为在压力不变的条件下，温度升高1K所引起的物体体积的相对变化，用av 表示。
即一般情况下，固体的体胀系数av为其线胀系数的3倍，即 av=3al，利用已知的av和?T，我们可测出液体的体胀系数av。
2．线胀系数的测量线膨胀系数是选用材料时的一项重要指标。
实验表明，不同材料的线胀系数是不同的，塑料的线胀系数最大，其次是金属。
殷钢、熔凝石英的线胀系数很小，由于这一特性，殷钢、石英多被用在精密测量仪器中。
表1.2.1-1给出了几种材料的线胀系数。
几种材料的线热膨张系数人们在实验中发现，同一材料在不同的温度区域，其线胀系数是不同的，例如某些合金，在金相组织发生变化的温度附近，会出现线胀系数的突变。
但在温度变化不大的范围内，线胀系数仍然是一个常量。
因此，线胀系数的测量是人们了解材料特性的一种重要手段。
在设计任何要经受温度变化的工程结构（如桥梁、铁路等）时，必须采取措施防止热胀冷缩的影响。
例如，在长的蒸气管道上，可以插入一些可伸缩的接头或插入一段U型管；在桥梁中，可将桥的一端固牢在桥墩上，把另一端放在滚轴上；在铁路上，两根钢轨接头处要留有间隙等。
热胀冷缩的实验 (2)
研究气体遇热遇冷体积变化规律
实验材料：平底烧瓶、2个水槽、气球、热水、 冷水。 猜想：气体遇热体积 ，遇冷体 积 。 实验方案： 1.把口部套有气球的平底烧瓶放入热水中， 观察气球的变化情况。 2.把口部套有气球的平底烧瓶放入冷水中， 观察气球的变化情况。 3.总结气体遇热遇冷体积变化情况。
研究液体遇热遇冷体积变化规律
实验材料：固体体积变化演示仪、酒精灯、火柴、 烧杯、冷水 猜想：固体遇热体积 ，遇冷体积 。 实验方案： 1.分别握住固体体积变化演示仪带环和带铜球两 部分，实验观察铜球能否从环中通过。 2.点燃酒精灯，把铜球在酒精灯上加热一会，实 验观察铜球能否从环中通过。 3.熄灭酒精灯，把受热遇冷体积变化情况。
分别握住固体体积变化演示仪带环和带铜球两部分实验观察铜球能否从环中通过
热胀冷缩的实验
合作学习要点： 1.小组商量研究哪一种物体。 2.组长领取实验方案记录表，制定研究计 划。 3.操作员领取实验材料。 4.组长带领组员完成实验，记录员做好记 录。 5.观察员整理实验材料，小组讨论得出结 论。
研究固体遇热遇冷体积变化规律
实验材料：装满酸奶的锥形瓶、2个水槽、热水、 冷水。 猜想：液体遇热体积 ，遇冷体积 。 实验方案： 1.把口部密封的酸奶瓶放入热水中，观察 酸奶瓶中吸管液面变化情况。 2.把口部密封的酸奶瓶放入冷水中，观察 酸奶瓶中吸管液面变化情况。 3.总结液体遇热遇冷体积变化情况。
汇报要点：
我们组研究的是_________，我们猜 想________，实验过程是______，看到 ________，说明________，得出结论是 _________。
固体的热胀冷缩教案及反思
一、教案主题：固体的热胀冷缩二、教学目标：1. 让学生了解和掌握固体的热胀冷缩现象。
2. 培养学生通过实验观察和分析问题的能力。
3. 培养学生运用科学知识解决实际问题的能力。
三、教学内容：1. 固体的热胀冷缩现象。
2. 影响固体热胀冷缩的因素。
四、教学重点与难点：1. 教学重点：固体的热胀冷缩现象及其影响因素。
2. 教学难点：固体热胀冷缩的原理。
五、教学方法：1. 实验观察法：通过实验让学生直观地观察固体的热胀冷缩现象。
2. 问题驱动法：引导学生通过问题思考，分析固体热胀冷缩的原因。
3. 小组讨论法：鼓励学生分组讨论，培养学生的合作能力。
教案内容待补充。
六、教学准备：1. 实验器材：酒精灯、铁丝、木棍、温度计、尺子等。
2. 教学工具：PPT、黑板、粉笔等。
3. 教学资源：相关学术论文、科普文章等。
七、教学过程：1. 引入新课：通过PPT展示固体的热胀冷缩现象，引发学生兴趣。
2. 实验观察：分组进行实验，观察铁丝和木棍在不同温度下的变化，记录数据。
3. 数据分析：学生汇报实验结果，讨论固体热胀冷缩的原因。
4. 知识拓展：介绍固体热胀冷缩在生活中的应用。
5. 课堂小结：总结本节课的主要内容和知识点。
八、课堂练习：1. 填空题：固体的热胀冷缩现象是指固体在受热时____，受冷时____的现象。
2. 选择题：下列哪个因素会影响固体的热胀冷缩？（A. 温度B. 压力C. 湿度D. 长度）3. 简答题：请简要解释固体热胀冷缩的原因。
九、课后作业：1. 完成实验报告：详细记录实验过程、数据和结论。
2. 查阅相关资料：了解固体热胀冷缩在工程和技术领域的应用。
3. 思考题：讨论固体热胀冷缩对建筑设计的影响。
十、教学反思：1. 学生对固体的热胀冷缩现象的理解程度。
2. 学生在实验过程中的观察和分析能力。
3. 学生运用科学知识解决实际问题的能力。
4. 教学方法的有效性和改进方向。
5. 学生的参与度和合作能力。
教案内容待补充。
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一：名称：固体的热胀冷缩
二：目的：探究固体具有热胀冷缩的性质
方案一：
三：器材：酒精灯，固体热胀冷缩实验材料盒，水槽
冷水，干抹布
四：步骤：1：检查实验用品是否齐全
2：在水槽中，倒入一半冷水备用。
3：把铜球轻轻地通过铁环，看看铜球是否能够顺利通过帯柄铁环4：点燃酒精灯，用外焰对铜球加热大约2分钟左右，再次尝试将铜球穿过铁环，观察现象
5：将受热的铜球放入装有冷水的水槽中，静置一分钟左右，使它充分冷却，再次尝试将铜球通过铁环，观察现象。
6：整理实验器材。
（熄灭酒精灯，用抹布将铜球和铁环上的水渍擦干净）
五：现象：受热后体积膨胀，不能穿过通过铁环，放入冷水中，有可以轻松的通过铁环，
六：结论：固体有热胀冷缩的性质
方案二：
三：器材：木条，小钉子2个，细铜丝，酒精灯，火柴，污物桶
四：步骤：1：检查实验用品是否齐全
2：在木条相距约20cm处钉上两个钉子，细铜丝缠在两个钉子上，绷紧。
3：点燃酒精灯
4：用手平托着木条来回加热，观察铜丝的变化
5,：熄灭酒精灯后等待几分钟再观察
6：整理实验器材。
五：现象：铜丝受热后逐渐松动，不再绷紧; 酒精灯熄灭后发现铜丝遇冷后又紧绷了。