2018届中考物理基础知识手册第十三章内能.doc

1 第十三章 内能 知识网络构建 高频考点透析 序号 考点 考频 1 分子动理论的内容 ★★★ 2 内能和改变内能的两种方式 ★★★ 3 探究物质的吸热能力及比热容 ★★★ 4 热量及其计算 ★★★ 第一讲 分子热运动 内能 知识能力解读 知能解读：（一）物质的组成 1．物质：物质是由分子、原子组成的，分子是保持物质化学性质的最小粒子，分子由原子 构成。由单个原子组成的是单原子分子，绝大多数分子是多原子分子。原子又是由原子核和 绕核运动的带负电的电子组成的，其中原子核包括质子和中子两种粒子，后来科学家发现质 子和中子都是由称为夸克的更小的粒子组成的。随着人类对微观世界的探索的不断深入，科 学工作者相继发现了几百种粒子，它们是比原子核更深一个层次的物质存在形式。人类对微 观世界的探索还在继续，这种探索是永无止境的。 2．分子非常小，人们通常以 10-10 m 为单位量度分子。 3．物体：物体是指具有一定形状，占据一定空间，有体积和质量的实物。如桌子、铝锅、 铁钉、塑料尺等是物体，而构成物体的材料如木材、铝、铁、塑料等是物质。在辨析物体和 : : : J                              常见的物质是由大量的分子、原子构成的 分子动理论 物质内的分子在不停地做热运动 分子之间存在引力和斥力 定义 分子热运动 扩散 表明 一切物质的分子都在不停地做无规则的运动 影响因素 温度 宏观特性固、液、气三态物质的特性 微观特性 定义 单位 影响内能大小的因素 对物体做功内能 做功 物体对外做功 物体内能的改变 条件热传递 热量的定义 内能 ( ) ( ) 0 0 : J / kg( ) Q cm t t Q cm t t          ⋅   = −  = −                                     吸 放 定义 单位 ℃ 水的比热容大的应用比热容 公式2 物质时不可将二者混为一谈。 知能解读：（二）分子热运动 1．分子动理论 内容 扩展 实例 常见的物质是由大量的 分子、原子构成的 分子间存在着空隙 ①食盐能溶于水中 ②酒精与水混合总体积变小 ③气体极易被压缩 物质内的分子在不停地 做热 运动 温度越高，分子无规则运动 越剧烈，扩散现象就是由分 子的无规则运动引起的 ①墙内开花墙外香 ②把硫酸铜水溶液注入水底，过一 段时间全部水都变蓝 ③把铅块与金块紧压在一起，5 年 后它们相互渗入约 1mm 分子之间存在引力和斥 力 引力和斥力同时存在，不过 有时以引力为主，有时以斥 力为主 ①固体和液体很难被压缩，固体不 易被拉断 ②把丙个铅块的底部削干净，紧压 一下，两个铅块就会连在一块，下 面再吊一个重物，两铅块也不分开 2．分子的热运动 一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，这种无规则运动叫做分子的热运动。分子的运 动用肉眼是看不见的，扩散现象是分子热运动的宏观表现。 知能解读：（三）对扩散现象的认识和理解 1．不同的物质在相互接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散。 2．扩散现象只能发生在不同的物质之间，同种物质之间是不能发生扩散现象的。 3．不同物质只有相互接触时，才能发生扩散现象，没有相互接触的物质是不会发生扩散现 象的。 4．气体、液体和固体之间都可以发生扩散现象，而且不同状态的物质之间也可以发生扩散 现象。 5．扩散的快慢与物体的温度有关。温度越高，扩散进行得越快，反之越慢。 6．扩散现象表明：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动；分子之间存在着间隙。 知能解读：（四）固、液、气三态物质的宏观特性和微观特性 微观特性 宏观特性物态 分子间距离 分子间作用力 有无固定形状 有无固定体积 有无流动性 固态 很小 很大 有固定形状 有固定体积 无流动性 液态 较大 较大 无固定形状 有固定体积 有流动性 气态 很大 很小 无固定形状 无固定体积 有流动性 知能解读：（五）分子动能 分子由于热运动所具有的动能叫做分子动能。物体温度越高，大量分子的热运动越剧烈，则 分子的平均动能越大。 知能解读：（六）分子势能 分子间存在着引力和斥力，因此由分子间的相对位置决定的势能叫做分子势能。 知能解读：（七）内能 1．内能的概念及影响因素：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫 做物体的内能。物体内能的大小跟它的质量有关，质量越大，即分子数量越多，它的内能就 越大。内能还跟物体的温度和物体的状态（固态、液态或气态）有关。3 2．一切物体都具有内能。 知能解读：（八）内能的改变 改变内能的方式有两种：做功和热传递。两者的对比如下 热传递 做功 实质 内能的转移 内能与其他形式的能之间的相互转化 条件及结果 不同的物体或物体的不同部 分之间存在温度差，最后物体 之间温度相同 外界对物体做功，物 体的内能增加 物体对外界做功，物体 的内能减少 方式 热传导、对流、热辐射 压缩体积、摩擦生热、 锻打物体、拧弯物体 等 气体膨胀等 实例 生活中的烧、烤、烙、炒等； 生产中的“淬火”等 打气筒打气、钻木取 火等 开水瓶中的水蒸气将 瓶塞推开，水蒸气的内 能减少 联系 热传递和做功对改变物体的内能是等效的。某物体的内能发生改变，可能是 通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，若不知道具体过程，则无法 确定具体的方式 知能解读：（九）热量 1．热量的概念：热量是指在热传递过程中传递能量的多少。它是为了描述热传递过程中物 体吸收或放出能量的多少而引入的物理量。 2．热量与内能的关系：物体吸收热量时内能增加，放出热量时内能减少，因此热量是物体 内能变化的量度。热量的单位和内能的单位一样，也是焦耳。 注意：因为热量是伴随着热传递发生的，所以热量是一个与热传递过程对应的过程量，而不 是对某一状态而言的状态量。因此我们不能说某物体“含有”或“具有”多少热量，只能说 某物体在热传递过程中吸收或放出多少热量。 解题方法技巧 方法技巧：（一）利用分子动理论解释现象 判断是不是分子运动的方法：一是要将分子与宏观物体区分开，分子很小，用肉眼根本观察 不到；二是注意分析题目中的主体是不是运动的分子；三是明确分子的运动是不受任何外力 影响而进行的，而宏观物体的运动是受外力影响的结果。 方法技巧：（二）正确理解温度、内能、热量之间的区别和联系 温度 热量 内能 定义不同 宏观上：表示物体的冷热程度 微观上：反映物体中大量分子 无规则运动的剧烈程度 在热传递过程中，传 递内能的多少 构成物体的所有分子， 其热运动的动能与分 子势能的总和 量的性质 状态量 过程量 状态量 表述 用“降低”或“升高”等表述 用“放出”或“吸收” 等表述 用“有”“具有”“改 变”“增加”“减小” 等表述 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 关系 热传递可以改变物体的内能，使内能增加或减少，但温度不一定改变（如晶体 的熔化、凝固过程），即物体吸热，内能会增加，物体放热，内能会减少，但 物体的温度不一定发生改变 方法技巧：（三）区分两种改变物体内能的方法4 做功改变物体的内能的实质是能量的转化，即内能的变化是由于内能与机械能之间的相互转 化引起的，对物体做功时机械能转化为内能，则物体内能增加，物体对外做功时内能转化为 机械能，则物体内能减少；而热传递改变物体的内能的实质是能量的转移，即内能从一个物 体转移到另一个物体，或者从同一个物体的高温部分转移到低温部分，无其他能量参与，能 量的种类没有变化。 跨越思维误区 思维误区：（一）对内能和温度的关系理解不透 一切物体都具有内能，一个物体温度越高，内能越大，我们易误认为“0℃”的物体没有内 能。 思维误区：（二）对温度、热量和内能的理解 温度、热量和内能是热学中的三个基本物理量，在日常生活中都用“热”来表示，但三者的 实质又有不同，很容易混淆。温度描述了物体的冷热程度；热量描述了物体内能的变化量； 内能表示了物体内所有分子所具有分子动能和分子势能总和。 物理思想方法 思想方法：（一）分析推理法和模型法认识和想象微观世界 我们用肉眼无法观察微观世界的分子及分子运动，可通过观察扩散实验，分析宏观现象，通 过推理认识微观世界的分子在不停地做无规则运动。运用乒乓球、弹簧和橡皮筋建立的物理 模型，可帮助我们认识分子之间既有斥力，又有引力，引力和斥力是同时存在的。 思想方法：（二）等效替代法在改变物体内能上的应用 等效替代法是科学研究常用的一种方法，物体的内能可以通过做功和热传递两种方式来改变， 由于两种方式在改变物体内能上产生的效果相同，所以我们说做功和热传递在改变物体的内 能上是等效的，要改变一个物体的内能，有时这两种方式是可以相互替代的。 中考考点链接 考点连接：（一）中考考点解读 本讲知识的特点是名词多、术语多，有扩散、分子热运动、分子动能、分子势能、内能、做 功、热传递等，要求我们在学习时，能够分清它们的准确含义。纵观近几年全国各地的中考 物理试题，本讲内容主要考查分子动理论的内容和内能概念，内能与温度的关系及做功和热 传递的方式改变物体的内能，考题与日常生活现象联系紧密，一般采用填空题、选择题、问 答题等题型，难度不会太大。 考点连接：（二）中考典题剖析 1．扩散现象的理解 2．利用分子动理论解释现象 3．改变物体内能的方式的判断 第二讲 比热容 知识能力解读 知能解读：（一）比热容 1．比热容的定义 一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这 种物质的比热容。用符号 c 表示。 2．比热容的单位 在国际单位制中，比热容的单位是 ，读作“焦每千克摄氏度”。 3．正确理解比热容应注意的两个方面 （1）比热容是物质本身的一种性质，每种物质都有自己的比热容；（2）比热容的大小只决 J / (kg )⋅℃5 定于物质本身，与物体质量的大小、温度改变的多少、物体吸收或放出热量的多少无关，但 是同种物质在不同物态时的比热容一般不同，例如冰和水的比热容就不同。 4．水的比热容及物理意义 水的比热容是 ，其物理意义是：1 kg 的水温度升高（或降低）l℃吸收 （或放出）的热量是 4.2×103 J。 5．水的比热容大的应用 水的比热容大在日常生活和生产中具有重要意义，主要表现在两个方面：一方面是冷却或取 暖。由于水的比热容较大，在一般情况下，一定质量的水升高（或降低）一定的温度而吸收 （或放出）的热量比相同质量的其他物质升高（或降低）相同的温度吸收（或放出）的热量 多，所以我们利用水作冷却剂成取暖。作冷却剂时，让水吸收更多的热量；用来取暖时，让 水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）较多的 热量而自身的温度却改变不多，这一点有利于调节气候。夏天，太阳照在海面上，海水在温 度升高过程中吸收大量的热量，所以住在海边的人们并不觉得特别热；冬天，气温降低了， 海水由于温度降低而放出大量的热量，使沿海气温不致降得太低，所以住在海边的人们又不 觉得特别冷。 知能解读：（二）热量的计算 物体在热传递过程中吸收或放出热量的多少与物体的质量、比热容及温度变化的多少有关， 可以用公式 来表示。用 Q 表示吸收或放出的热量，c 表示物质的比热容，m 表示物 体的质量，t0 表示物体的初温，t 表示物体的末温，则物体吸收的热量为 ， 物体放出的热量为 。 注意：（1）吸、放热公式只适用于物体温度升高或降低时，物体吸收或放出热量的计算， 不适用于有物态变化的过程。 （2）吸收或放出的热量与 c、m、 三个因素有关，必须全面分析。 （3）注意题目中的条件，尤其是“升高到”和“升高了”（或“升高”）的区别。 知能解读：（三）热平衡方程 热平衡方程的公式是 。公式的实质表明了在热传递过程中，高温物体的内能转移到 低温物体的多少，反映了在这种转移中能量守恒的关系。根据热平衡方程就可以计算出某种 物质的比热容、质量、初温或末温。 解题方法技巧 方法技巧：（一）热量的计算应注意的问题 （1）正确理解公式 中各量的物理意义。 （2）注意物体吸收或放出热量的多少与物质的比热容、质量和温度的变化量三个因素都有 关系，而与物体的温度没有关系。 （3）同一公式中的各物理量的单位必须要统一。 （4）公式只适用于无状态变化时升温（或降温）过程中吸收（或放出）的热量。 （5）注意温度“升高了”“升高到”“降低了”“降低到”等不同的说法，要正确辨别。 34.2 10 J/ kg× ⋅（ ℃） Q cm t= ∆ ( )0Q cm t t= −吸 ( )0Q cm t t= −放 t∆ Q Q=吸 放 Q cm t= ∆6 （6）正确理解公式 的意义，应注意： 表示物质的比热容可以用吸收（或放 出）的热量与质量、变化的温度的乘积的比值表示，同种物质在同种物态下这个比值是一定 的，不同物质的比值不同。 （7）涉及比热容的问答说明题的表述，通常借助公式 来说理更严密。 方法技巧：（二）公式法与比例法的综合运用 运用公式法解热量的计算题时，注意首先要判断是吸热过程还是放热过程，并找出所求物理 量，然后再列出相应的公式，代入已知物理量的数值，最后进行数学计算并求出结果，例如 用铝壶烧水时，应求铝壶、水两个物体吸收热量的总和。由此可见，在解答物理习题时，要 认真仔细地审题，考虑问题应从实际出发，做到全面周密。 本讲知识运用比例法解题时，一般遵循以下步骤：（1）列出各物体吸（放）热的方程式， 涉及求比热容之比、质量之比、温度差之比的还要进行公式变形；（2）针对所求量之比列 出比例式；（3）代入已知数据，计算得出结果；（4）对题目中的要求加以分析。 跨越思维误区 思维误区：（一）不能正确理解比热容是物质的一种属性 比热容是物质的一种属性，每种物质都有确定的比热容，其大小与物质的质量多少、温度高 低、运动状态等无关，只与物质的种类及物态有关。例如：一杯水、静止的水、流动的水、 热水、冷水的比热容都相同，而水结冰后比热容则改变。 思维误区：（二）不能正确分析吸收热量的多少 物体吸收或放出的热量与物体的质量、物质的种类及温度的改变有关，分析热量的变化时应 兼顾三者注意温度的改变不是初温，也不是末温，而是两者的差比较不同物质的吸热能力时， 通过相同加热器加热时问的长短表示物质吸收热量的多少。若加热时间相同，则表示物质吸 收的热量相等。 物理思想方法 思想方法：控制变量法和转换法在探究物质的吸热能力中的应用 在探究不同物质的吸热情况实验中，应用控制变量法。实验中，应控制水和食用油（或其他 物质）的质量、初温相同，通过升高相同的温度比较加热时间，或加热相同的时间比较升高 温度的大小。在探究不同物质的吸热情况实验中，将不同物质的吸热能力的比较转换成升高 温度的大小进行比较。将吸收热量的多少转换成相同的电加热器加热时间的长短（或温度计 示数的高低），都运用转换法。 中考考点链接 考点链接：(一)中考考点解读 本讲重点考查对比热容概念的理解，利用比热容的意义分析出物体吸收或放出热量的计算公 式，并用公式进行简单的热量计算，突出考查水的比热容大这一物质性质，考题与日常生活 现象联系紧密。以填空题、选择题、实验题、探究题、问答题和计算题等形式出现。 考点链接：(二)中考典题剖析 1．比热容大小的判断 2．实验探究物质的吸热能力 3．水比热容大的理解 Qc m t = ∆ Qc m t = ∆ Q cm t= ∆