总复习：热和能（提高）知识讲解

这是一份总复习：热和能（提高）知识讲解，共8页。教案主要包含了考纲要求，知识网络，考点梳理，典型例题，思路点拨，总结升华等内容，欢迎下载使用。
2.知道物体的内能，知道影响内能大小的因素，改变内能的两种方式；
3.掌握比热容的概念，能利用比热容解释有关现象；
4.了解热机的工作原理，知道汽油机、柴油机的工作原理及能量转化；
5.知道热机的效率；知道提高热机效率的途径；
6.知道能量的转化和守恒。
【知识网络】
【考点梳理】
考点一 、分子热运动
1.物质的构成：常见物质是由分子、原子构成的。
2.分子的热运动：
（1）扩散：不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。
（2）影响扩散快慢的因素：温度。
（3）扩散现象表明：一切物质的分子都在不停地做无规则运动。
3.分子之间的作用力：分子之间即存在斥力也存在引力。
要点诠释：
1.物体内部大量分子的无规则运动叫做分子的热运动。温度的高低是物体内分子热运动剧烈程度的标志。温度越高，分子热运动越剧烈，扩散越快。
2.分子之间的引力和斥力同时存在，只是对外表现不同：
（1）当固体被压缩时，分子间的距离变小，作用力表现为斥力。
（2）当固体被拉伸时，分子间的距离变大，作用力表现为引力。
3、分子动理论的基本观点：
（1）常见物质是由大量的分子、原子构成的；
（2）物质内的分子在不停地做热运动；
（3）分子之间存在引力和斥力。
考点二 、内能
1.定义：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。
2.单位：焦耳，符号：J。
3.影响内能大小的因素：温度、质量、体积、状态等。
4.改变内能的方式：热传递、做功。
5. 内能与机械能的区别：物体的内能大小与物体内部分子的热运动以及分子间的相互作用情况有关，是物体能量的微观表现；物体的机械能则与整个物体的机械运动情况及相对位置有关，是物体能量的宏观表现。物体的内能在任何情况下都不会为零（因为分子不停地做无规则运动总有动能），而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。
要点诠释：
1.内能与温度：同一个物体，它的温度越高，内能越大。物体的温度升高，内能增加，内能增加，温度不一定升高，如：晶体熔化的过程，物体吸收热量内能增加，但是温度不变。
2.热传递：
（1）发生条件：温度差。
（2）方向：能量从高温物体传递到低温物体。
（3）结果：物体温度相同。
（4）实质：内能的转移。
3.热量：热传递中，传递的能量的多少叫热量。即“热量”是一个过程量，只能说“吸收”或“放出”了热量，不能说物体含有热量。热量的单位是焦耳（J）
4.做功：外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减小。做功的实质是能量的转化。
考点三 、比热容
1.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。符号c
2.单位：焦每千克摄氏度，符号是J/(㎏·℃）。
3.热量的计算：
（1）吸热公式：
式中Q吸表示物体吸收的热量，c表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表示物体原来的温度，t表示物体后来的温度。（t-t0）表示温度的升高量。
（2）放热公式：
式中（t0-t）表示物体温度的降低量。
要点诠释：
1.比热容是物质本身的一种性质：
（1）同种物质在同一状态下的比热容与其质量、吸收（或放出）热量的多少及温度的改变无关。
（2）同一种物质在不同的状态下比热容不同，如冰、水的比热容是不同的。
2.水的比热容比较大，是4.2×103J/(㎏·℃）。主要表现：
（1）由于水的比热容较大，一定质量的水升高（或降低）一定的温度吸收（或放出）的热量较多，我们用水作为冷却剂和取暖用。
（2）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，太阳晒到海面上，海水的温度升高过程中吸收大量的热，所以人们住在海边并不觉得特别热；冬天，气温低了，海水由于温度降低而放出大量的热，使沿海气温降得不是太低，所以住在海边的人又不觉得特别冷。
考点四 、热机
1.热机：利用内能做功的机械。
2.热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
3.内燃机：燃料直接在发动机的汽缸内燃烧产生动力的热机。
（1）种类：汽油机和柴油机
（2）四个冲程：活塞在汽缸内往复运动，从汽缸缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。在一个工作循环中，汽缸内的活塞往复两次，曲轴转动两周。四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮惯性完成的。一个工作循环有两次能量转化，在压缩过程中，机械能转化为内能，在做功过程中，内能转化为机械能。
4.燃料的热值：
（1）定义：把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
（2）单位：焦每千克，符号：J/kg。
（3）热量的计算：，—燃料完全燃烧后放出的热量，m—质量，q—燃料的热值。
5.热机的效率：
（1）定义：用来做有用功的那部分内里，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
（2）公式：。
要点诠释：
1.汽油机和柴油机的异同点：
2.燃料在热机中燃烧时，总有一小部分燃料不能完全燃烧而损失掉，燃料释放出的内能只有一部分用来推动热机的运动，即转化为热机的机械能，其余的能量在废气、散热、机械摩擦中损失掉了，其中废气带走的能量最多，所以设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。
考点五、能量的转化和守恒
1.常见的能量形式有：机械能、内能、电能、光能、化学能等。这些不同形式的能在一定的条件下可以相互转化。如摩擦生热是机械能转化为内能；水电站里的水轮机带动发电机发电是机械能转化为电能。
2.能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
要点诠释：
定律中能的转化，是指通过做功，能的形式发生了变化，一种形式的能转化为另一种形式的能。如钻木取火，就是通过克服摩擦做功，使机械能转化为内能。能的转移，是指同一种能从一个物体转移到另一个物体上，能的形式没有变化，如热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体。
【典型例题】
类型一、基础知识
1. （•无锡）有关分子热运动，下列说法正确的是（ ）
A．液体很难被压缩，说明分子间有斥力
B．手捏海绵，海绵体积变小，说明分子间有空隙
C．扫地时尘土飞扬，说明分子在做无规则运动
D．扩散现象不能在固体中发生
【思路点拨】（1）分子间同时存在相互作用的引力和斥力；（2）力可以改变物体的形状；（3）要区分开分子的运动和固体小颗粒的运动（机械运动）；（4）扩散现象在固体、液体、气体中均能发生。
【答案】A
【解析】A、液体很难被压缩，说明分子间有斥力，故A正确；B、用手捏海绵，海绵的体积缩小了，说明力可以改变物体的形状，不能说明分子间有空隙，故B错误；C、尘土飞扬是固体小颗粒的运动，属于机械运动，不是分子的运动，故C错误；D、扩散现象能在固体中发生，比如长时间紧挨在一起的金板和铅板，金中有铅，铅中有金，故D错误。
【总结升华】本题考查分子的运动、分子间作用力、力的作用效果，考查的知识点比较多，主要考查学生对所学物理知识的综合应用能力。
举一反三：
【变式】下列现象中，不能用分子热运动的观点来解释的是（ ）
A．打开香皂盒会闻到香味
B．擦黑板时粉尘飞扬
C．水和酒精混合后体积变小
D．将两个铅柱底削平、削干净，紧压在一起，它们就结合起来了
【答案】B
2.关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（ ）
A．温度越高的物体所含的热量一定越多
B．温度相同的两个物体间不会发生热传递
C．0℃的冰变成0℃的水，温度不变，内能不变
D．任何物体都具有内能，通过摩擦可增大冰块的内能
【思路点拨】（1）热量指的是物体在热传递过程传递的内能的多少，只能说“吸收”或“放出”热量，不能用“含有”、“拥有”等字眼。
（2）热传递的条件是物体间存在着温度差异，内能从高温物体传给低温物体。
（3）晶体物质的熔化过程不断吸热，内能增加，但是温度不变。
（4）内能指物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，任何物体都具有内能，改变物体内能有两种方式：做功和热传递。
【答案】BD
【解析】A、热量是过程量，描述它的术语只能用“吸收”和“放出”，不能用“含有”，故A的说法错误，不符合题意。
B、温度相同的两个物体间不存在温度差，不会发生热传递，故B的说法正确，符合题意。
C、0℃的冰变成0℃的水，吸收了热量，尽管温度不变，但是内能变大，故C的说法错误，不符合题意。
D、任何物体都具有内能，通过摩擦，机械能转化为内能，冰块的内能增大，故D的说法正确，符合题意。
【总结升华】①要正确理解温度、热量与内能的关系，以及改变内能的两种方式。
②解决问题的诀窍是：物体吸热或温度升高，内能一定增大；但物体的内能增大，不一定是由物体吸热或温度升高引起的。
举一反三：
【变式】（•南宁）下面关于热现象的说法，正确的是（ ）
A．冬天搓手取暖是利用热传递来改变内能
B．铁丝很难被拉断说明分子间存在引力
C．衣柜里的樟脑片升华时要放热
D．汽油机的做功冲程把机械能转化为内能
【答案】B
3.探究“比较不同物质的吸热能力”时，同学们用酒精灯同时开始均匀加热质量和初温都相等的沙子和水，装置如图。下列说法正确的是（ ）

A．实验中，沙子吸热升温较快，说明沙子吸热能力较强
B．在本实验中，物体吸热多少是由物质的种类决定的
C．实验中，将沙子和水加热到相同温度时，它们吸收的热量相同
D．实验中，加热相同的时间，末温低的物质吸热能力强
【思路点拨】（1）比热容是物质的一种特性，与物体质量、温度高低、吸放热多少都没有关系；比热容是反映不同物质吸放热能力强弱的一个物理量。
（2）水和干沙子，谁温度升高的快，需要利用Q=Cm△t来判断。
【答案】D
【解析】A.实验中，沙子吸热升温较快，说明沙子的比热容小，吸热能力弱；
B.在本实验中，物体吸热多少是由加热时间决定的；
C.将沙子和水加热到相同温度时，据Q=cm△t，水吸收的热量多；
D.加热相同的时间，吸收的热量相等，据Q=cm△t，末温低的物质比热容大，吸热能力强。
【总结升华】考查了比热容的概念，学生要学会总结实验得到的结论．考查了利用吸收热量公式Q=cm△t的熟练应用，对实验说明的问题，学生要记住这个结论。
举一反三：
【变式】用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图所示，据此判断物质甲的比热容为（ ）

A．2.1×103J/（kg•℃） B．4.2×103J/（kg•℃）
C．1.2×103J/（kg•℃） D．条件不足，不能确定
【答案】A
4.小明根据所学的物理知识并结合下列表格中的数据，得出以下四个结论，其中正确的是（ ）

A．寒冬季节盛有水的水缸放在室外不可能破裂
B．标准大气压下，铝在660℃时一定处于固液共存状态
C．体积相等的铁球和铝球，如果它们的质量相等，铁球可能是实心的
D．质量相等的实心铁块和实心铝块，升高相同的温度，铝块吸收的热量较多
【思路点拨】A.由表中数据可得冰的熔点，而水的凝固点与冰的熔点相同。在寒冬季节，水达到凝固点而结冰，结冰时质量不变，密度减小，体积变大，将把水缸胀破；
B.一标准大气压下，铝的熔点是660℃，铝熔化时温度不变继续吸热，直到完全熔化；
C.铁的密度大于铝的密度，体积相等的铁球和铝球，如果是实心的，铁的质量大于铝的质量，如果它们的质量相等，铁一定是空心的；
D.由表中知道铁和铝的比热容的大小关系，又知道m相同，升高的温度相同，根据吸热公式判断。
【答案】D
【解析】A.水在寒冬季节，达到凝固点而结冰，结冰时，体积变大，将把水缸胀破，故A错；
B.一标准大气压下，铝的熔点是660℃，660℃的铝可能刚达到熔点还没有熔化（全是固态）、也可能是处于熔化过程中（固液混合），也可能刚熔化结束（全为液体），故B错；
C.铁的密度大于铝的密度，体积相等的铁球和铝球，如果是实心的，铁的质量一定大于铝的质量，故C错；
D.由表中知道c铁＜c铝，又知道m相同，升高的温度△t相同，根据吸热公式Q吸=cm△t可知铝块吸收的热量较多，故D正确。
【总结升华】本题考查了学生从表格数据中搜集有用信息并加以利用的能力，涉及到空心问题、晶体熔化规律、热量的计算、凝固条件，是一个与生活相联系的综合题。
类型二、知识运用
5.为体现低碳经济的理念，上海世博会充分利用太阳能发电技术，其主题馆屋面太阳能板的面积达3×104m2，年发电量3×106kW•h。若这些电能由火力发电站提供（煤的热值为3×107J/kg，煤完全燃烧释放的内能转化为电能的效率是30%），则仅此一项每年可节约煤炭的质量为（ ）
A．2.0×104kg B．1.2×105kg C．3.6×105kg D．1.2×106kg
【思路点拨】知道利用太阳能年发电量W，这些电能若由燃烧煤的火力发电站提供，根据W=mq×30%求出需要煤的质量，即每年可节约煤炭的质量。
【答案】D
【解析】由题知，利用太阳能年发电量： ；
∵若这些电能有火力发电站提供：；
∴用火力发电需要煤炭：；
每年可节约煤炭1.2×106kg。
【总结升华】本题是一道电学与热学的综合应用题．与生活相连，加强了学生的节能环保意识．注意计算时的单位变换要正确。
6.如图，为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）

A. B.
C. D.
【思路点拨】热机的机械效率是指有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值。
【答案】B
【解析】由能流图可知：
燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2，
所以内燃机的效率可表示为：。
【总结升华】本题是信息给予题，考查了热机效率概念的理解和应用。
举一反三：
【变式】转速为1200r/min的四冲程单缸内燃机，若每工作循环做功600J，该内燃机的功率为 W。若汽缸的横截面积为200cm2，活塞一个冲程运动的距离是30cm，则做功冲程产生的平均压力是 N，压强是 Pa。
【答案】6×103；2×103；1×105
【解析】
曲轴每转两圈对外做功一次，1min转动1200周，则转动两周，需要的时间：；
故该内燃机的功率：；
做功冲程产生的平均压力：；
压强：。
不同点
相同点
项目
汽油机
柴油机
（1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。
（2）都将内能转化为机械能。
（3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
构造
汽缸顶部有火花塞
汽缸顶部有喷油嘴
点火方式
压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式
压缩冲程末由喷油嘴向汽缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式
燃料
汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物
柴油、吸气冲程吸进汽缸的只是空气
压缩比
压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／9至1／6
压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16
做功
做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功
做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功
效率
效率较低20％至30％
效率较高30％至45％
用途
轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具
笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械
物
质
密度ρ/（kg•m-3）
（常温常压下）
熔点t/℃
（标准大气压下）
比热容
c/[J•（kg•℃）-1]
冰
0.9×103
0
2.1×103
铝
2.7×103
660
0.88×103
铁
7.9×103
1535
0.46×103