初中物理人教版九年级全册第2节 内能学案

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1、了解分子动理论的初步知识；
2、掌握内能、热量的概念，影响内能的因素，改变内能的途径；
3、理解比热容的概念、单位、意义及其应用；
4、会利用公式计算热量。
【知识网络】

【要点梳理】
要点一、分子热运动
1、物质的构成：常见的物质是由极其微小的粒子分子、原子构成的。
2、分子热运动：
（1）不同的物质在互相接触的过程中彼此进入对方的现象叫扩散。
（2）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）由于分子的无规则运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动。
3、分子之间存在引力和斥力：
固体被压缩时，分子间的距离变小，作用力表现为斥力；当固体被拉伸时，分子间的距离变大，作用力表现为引力。
要点诠释：
1、构成物质的分子和原子都很小，肉眼和光学显微镜都分辨不出它们。通过电子显微镜可以观察到。
2、气体、液体、固体之间都能发生扩散现象，不同的物态之间的物体也能发生扩散。
3、分子间的引力和斥力是同时存在的，只是对外表现不同。
要点二、内能
1、定义：物体内部大量分子做无规则运动所具有的能量叫分子动能。由于分子之间有一定的距离，也有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫物体的内能。
2、单位：焦耳，符号J。
3、影响内能大小的因素：质量、温度、体积、状态。
4、改变内能的方法：
（1）热传递：热传递能量从高温物体传递到低温物体，低温物体内能增加，高温物体内能减少。实质上热传递是内能在不同的物质内部转移的过程。
（2）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。
要点诠释：
1、一切物体都有内能，同一个物体，它的温度越高，内能越大。物体内能的大小，除与温度有关外，还与物体的体积、状态、质量等因素有关。
2、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“释放”了热量，不能说物体含有热量。热量的单位是焦耳（J）。
3、热传递和做功改变内能是等效的。热传递是能量的转移，做功是能量的转化。
4、内能与机械能的区别
⑴由于物体内部的无规则运动不会停止，因此物体的内能不可能为0；而机械能可能为0。（如一个静止在水平地面的足球，机械能为0但内能不为0）
⑵机械能是宏观的能量，和物体整体的运动速度与是否受力有关；内能是物体内部分子的能量，是微观的能量，和物体的整体无关。
⑶机械能和内能是不同形式的能，它们之间可以互相转化。
要点三、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。
【典型例题】
类型一、基础知识
1、（2016•南安市校级一模）东亚文化之都--泉州，风景秀丽，能说明分子无规则运动的是（ ）
A．天柱山薰衣草落叶归根
B．虹山村油菜花花香阵阵
C．清源山缤纷秋叶色彩梦幻
D．九仙山雾淞 玉树琼花
【思路点拨】分子运动是微观上的运动，肉眼看不见的；机械运动是宏观上的运动。
【答案】B
【解析】A．天柱山薰衣草落叶归根，是宏观上的机械运动，肉眼能看得见的运动，故A不符合题意；
B．虹山村油菜花花香阵阵，是扩散现象，说明组成物质的分子在不停地做无规则运动，故B正确；
C．清源山缤纷秋叶色彩梦幻，是光的反射，故C不符合题意；D．九仙山雾淞、玉树琼花，是凝华形成的，是物态变化，不是分子运动的结果，故D错误，故选B。
【总结升华】本题主要考查学生对分子运动和机械运动的区别的了解和掌握，是一道基础题目。
举一反三：
【变式】（2015•广西中考）下列事例中，不能说明分子永不停息做无规则运动的是（ ）
A．炒菜时加点盐，菜就有了咸味
B．在显微镜下，看到细菌在活动
C．排放工业废水，污染整个水库
D．房间里放一箱苹果，满屋飘香
【答案】B
2、下列说法中正确的是（ ）
A.物体的温度越高，它的内能越大 B.温度为0℃时，物体仍具有内能
C.物体的内能等于物体的分子动能 D.分子的无规则运动与温度无关
【答案】B
【解析】物体的内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能总和，组成物体的分子在永不停息地无规则运动，当温度为零时，分子的无规则运动仍然存在，所以分子动能总是存在的，物体的内能不可能为零。对于内能和温度的关系，由于温度不是决定内能大小的惟一因素，所以我们描述温度和内能的关系时，只能讲一个物体的温度升高，内能将会增加，因此，本题的答案为B。
【总结升华】物体的内能与温度有关，还与物体的质量有关。对于同一物体来说，温度升高内能增加，温度降低，内能减少。
举一反三：
【变式】以下说法正确的是（ ）
A.物体的温度升高，内能一定增加 B.物体的内能增加，温度一定升高
C.对物体做功，物体的内能一定增加 D.物体内能增加，一定吸收了热量
【答案】A
3、质量不同，初温相等的大、小两个铁块，吸收了相等的热量后将它们接触，则（ ）
A.内能从质量大的铁块传递到质量小的铁块上 B.内能从质量小的铁块传递到质量大的铁块上
C.大小两个铁块之间没有发生热传递 D.条件不足，无法判定
【思路点拨】（1）初温相同、吸收热量相同的两个铁块，质量大的升高的温度小；（2）温度不同的两个物体相互接触会发生热传递。
【答案】B
【解析】物体之间能不能发生热传递，要看物体之间是否存在温度差。当大、小两个铁块吸收了相同的热量后，要分析它们的末温是否相同，这要根据公式去分析，设大、小铁块的质量分别为m1 和m2 ，吸热后的末温分别为t1 和t2 ，又知初温相同，即t01=t02 ，吸收的热量相同，即Q吸1=Q吸2 ，
由于是同种物质，比热相同，所以 ， ，
又m1>m2 ，所以由以上各式解得t1【总结升华】本题考查了比热容的概念、热平衡方程、热量公式，能确定甲乙两金属块的末温关系是本题的关键。
举一反三：
【变式】质量为2kg的水，温度由30℃升高了50℃，吸收多少热量？
【答案】4.2×105J
【解析】由Q吸=cm(t-t0)可知。物体升高温度t-t0=50℃，而原来的温度30℃在本题中无实际意义。
4、关于比热容，下列说法正确的是（ ）
A．物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关 B．物体的比热容跟物体的温度有关
C．物体的质量越大，它的比热容越大 D．物体的比热容与温度、质量都没有关系
【思路点拨】比热容是物质的本质特性，它不会随物质吸收的热量，质量，温度的改变而改变。
【答案】D
【解析】比热容是物质本身的一种特性，其大小是由物质决定的，与是否吸热、放热、温度、质量等因素无关。
【总结升华】此题考查了比热容的特点，要掌握其物理意义，真正理解是物质本身一种特性的真正含义。
举一反三：
【变式】由，关于同一种物质的比热容c，下列说法正确的是（ ）
A.若吸收的热量增大一倍，则比热容增大一倍 B.若质量增大一倍，则比热容减至一半
C.若加热前后的温度差增大一倍，则比热容增大一倍 D.无论质量多大，比热容都一样
【答案】D
类型二、知识运用
5、甲、乙两个物体初温相同，它们的质量之比2:3 ，它们的比热容之比为3:1 ，如果在乙吸收的热量是甲吸收热量的3倍后，将它们接触，则（ ）
A.它们之间没有发生热传递 B.热从甲传向乙 C.热从乙传向甲 D.无法判断
【答案】C
【解析】因为甲、乙初温相同，它们都吸收热量，可能升高的温度是不同的，也就是末温不同，那么谁的末温高，谁就是放热的，谁的末温低，谁就是吸热的。根据题目中所给出的已知条件，算出它们升高的温度之比，便可知道谁的末温高。
因为 ， ， ，
由公式： 变形得：
所以：
通过以上计算可知，乙物体升高的温度高，末温也高，所以是乙向甲传递热量，应选C。
【总结升华】本题考查了比热容的概念、热平衡方程、热量公式，能确定甲乙两金属块的末温关系是本题的关键。
6、（2015春•江苏校级月考）如图是一组实验，观察实验完成填空。
（1）如图1，向一端封闭的玻璃管中注水至一半位置，再注入酒精直至充满．封闭管口，并将玻璃管反复翻转，使水和酒精充分 ，观察液面的位置，混合后与混合前相比，总体积变 。
（2）图2是 现象，说明 ．图3是把墨水滴入冷水和热水的情况，此实验还说明 。
（3）如图4，把一块玻璃板用弹簧测力计拉出水面，在离开水面时，观察到 ，说明了 。固体和液体很难被压缩说明 。
【思路点拨】解答本题需掌握：一切物质的分子间都存在间隙，分子是在永不停息地做无规则运动；分子的无规则运动与温度有关，温度越高运动越剧烈；分子间存在相互作用的引力和斥力。
【答案】（1）混合；小；（2）扩散；分子在不停地做无规则运动；温度越高，分子无规则运动越剧烈；（3）弹簧测力计示数变大，离开水面后变小；分子间存在引力；分子间存在斥力
【解析】（1）因为分子间存在着空隙，水和酒精充分混合后，酒精分子和水分子分别进入了对方分子的空隙中，使得水和酒精混合后的总体积变小了。
（2）图2中，能闻到气味，是发生了扩散现象；图3中，由于热水的温度高，分子运动剧烈，在冷水杯和热水杯中滴入两滴墨水，会看到热水中的墨水扩散得快。这表明分子的无规则运动与温度有关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈。
（3）因为玻璃和水接触在一起，并且玻璃分子和水分子间的距离在引力作用的范围内，故水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力，故向上拉玻璃板时，弹簧测力计的读数将变大；固体和液体很难被压缩，是因为组成物质的分子间存在斥力。
【总结升华】本题考查物理规律在生产生活中的应用，要求学生能准确的用所学理论解释相关现象。