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第十一章熱與能 1 一切物質(zhì)都是由分子組成的 2 分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動 3 分子間有相互作用的引力和斥力物質(zhì)內(nèi)分子之間的引力和斥力是同時存在的 引力和斥力都隨分子間的距離增大而減小 當(dāng)分子間距離為某一值r0時 引力等于斥力 若分子間的距離大于r0時 引力和斥力都要減小 但斥力比引力減小得更快 此時引力大于斥力 引力起主要作用 當(dāng)分子間的距離小于r0時 引力和斥力都將增大 但斥力比引力增大得快 此時斥力大于引力 斥力起主要作用 當(dāng)分子間的距離大于分子直徑的10倍時 分子間的引力和斥力變得十分微弱 此時分子間的作用力可忽略不計 1 分子運(yùn)動論 典例1 分子間有引力 為什么破鏡不能重圓 解析 兩片破鏡分子間的距離大于分子直徑的10倍以上 分子間幾乎沒有作用力 知識內(nèi)容及注意事項 拓展 擴(kuò)散現(xiàn)象 A 只發(fā)生在氣體之間B 只發(fā)生在液體之間C 只發(fā)生在固體之間D 可以發(fā)生在任何物體之間 典例2 下列現(xiàn)象說明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動的是 A 糖塊放入水中 水變甜了 B 灑水車將水灑在路面上 C 掃地時 在陽光下看到灰塵在空中飛舞 D 沙土放入水中 看到水變混了 A 2 注意 擴(kuò)散現(xiàn)象屬于分子運(yùn)動 由于分子非常小 所以分子的運(yùn)動我們用肉眼不可能直接看到 只能通過顏色 氣味等現(xiàn)象的變化來判斷 凡是我們用肉眼能看見的運(yùn)動 都是物體運(yùn)動 不屬于分子運(yùn)動 即不是擴(kuò)散現(xiàn)象 只要記住這一規(guī)律 在做題時就不困難了 如 D 1 內(nèi)能是 物體內(nèi)所有分子做無規(guī)則運(yùn)動所具有的動能和分子勢能的總和 內(nèi)能的轉(zhuǎn)化兩種方式 熱傳遞和做功 注意 熱傳遞是將熱量從高溫物體傳向低溫物體 而不是從內(nèi)能多的物體傳向內(nèi)能少的物體 熱傳遞的產(chǎn)生條件 兩物體存在溫度差 熱傳遞的結(jié)果 兩物體的溫度相同 做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的 2 內(nèi)能 典例 打氣筒在使用時為什么筒壁會發(fā)熱 解釋 打氣時 一方面 活塞向下壓縮空氣 對空氣做功 使空氣的內(nèi)能增大 溫度升高 空氣將熱傳遞給筒壁 另一方面 活塞和筒壁摩擦生熱 所以筒壁會發(fā)熱 內(nèi)能和機(jī)械能是兩種不同形式的能 機(jī)械能是由物體的整體運(yùn)動的狀態(tài)和相對于地面的位置等因素所決定的 而內(nèi)能是由物體內(nèi)分子的熱運(yùn)動和分子間的相對位置所決定的 影響因素是不同的 注意 一切物體都具有內(nèi)能 但是物體不一定具有機(jī)械能 例如 停在水平地面上的汽車既沒有動能 也沒有勢能 因此它不具有機(jī)械能 但它有內(nèi)能 內(nèi)能和機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化 如 劃火柴 玩滑梯等是機(jī)械能內(nèi)能 四沖程內(nèi)燃機(jī)是內(nèi)能機(jī)械能 2 比較內(nèi)能和機(jī)械能 典例1 物體沿斜面勻速下滑時 其機(jī)械能和內(nèi)能的變化情況是 A 機(jī)械能減少 內(nèi)能增加B 機(jī)械能 內(nèi)能均不變C 機(jī)械能不變 內(nèi)能增加D 機(jī)械能增加 內(nèi)能不變 A 分析 勻速下滑 動能不變 重力勢能減少 因為勻速下滑 一定受摩擦力 摩擦生熱 內(nèi)能增大 所以答案選A 3 溫度 內(nèi)能和熱量溫度 表示物體冷熱程度 溫度內(nèi)能一定增加升高不一定吸熱 如 鉆木取火 摩擦生熱 內(nèi)能 內(nèi)能是一個狀態(tài)量 所有物體都具有內(nèi)能 它跟溫度是不同的兩個概念 但又有密切的聯(lián)系 同一物體的溫度升高 它的內(nèi)能增大 溫度降低 內(nèi)能減小 內(nèi)能不一定升溫 如 晶體熔化 水沸騰 增加不一定吸熱 如 鉆木取火 摩擦生熱 熱量 在熱傳遞過程中 傳遞內(nèi)能的多少 叫熱量 熱量是一個過程量 熱量不能說物體具有或含有 只能說物體吸收或放出多少熱量 物體吸收或放出熱量的多少與物體的質(zhì)量溫度的該變量和物質(zhì)的種類有關(guān)吸收不一定升溫 如 晶體熔化 水沸騰 熱量內(nèi)能不一定增加 如 吸收的熱量全部對外做功 內(nèi)能可能不變 典例1 指出下列各物理名詞中 熱 的含義 熱傳遞中的 熱 是指 熱現(xiàn)象中的 熱 是指 熱膨脹中的 熱 是指 摩擦生熱中的 熱 是指 熱量或內(nèi)能 溫度 溫度 內(nèi)能或能量 典例2 關(guān)于熱量 下列說法正確的是 A 熱水比冷水含的熱量多 B 一大桶水比一小桶水含有的熱量多 C 一個物體內(nèi)能越多 它具有的熱量越多 D 熱量是在熱傳遞過程中內(nèi)能的改變量 D 分析 熱量只是個過程量 不能含有和具有 所以A B C錯誤 而內(nèi)能可以含有和具有 D選項體現(xiàn)的是熱量的定義 1 比熱容的概念比熱容是物質(zhì)的一種特性 每種物質(zhì)都有自己的比熱容 公式c Q m t 是比熱容的定義式 測量式 而不是決定式 這與密度類似 是密度的定義式 測量式 不是密度的決定式 對于同一種物質(zhì)來說 密度是一定的 不能說密度與物體的質(zhì)量成正比 與體積成反比 對于同一物質(zhì)來說 比熱容是一定的 它表示物體的吸熱能力 比熱容大表示吸熱能力強(qiáng) 物質(zhì)的比熱容與它的質(zhì)量大小 溫度的高低 是否吸熱或放熱及吸熱放熱的多少都無關(guān) 典例1 物理學(xué)中引入比熱容的概念 是為了比較 A 相同質(zhì)量的不同物體 升高相同的溫度 吸收熱量不同B 相同質(zhì)量的不同物體 吸收不同的熱量 升高溫度不同C 不同質(zhì)量的相同物質(zhì) 升高相同的溫度 吸收熱量不同D 不同質(zhì)量的相同物質(zhì) 吸收相同的熱量 升高溫度不同 A 4 比熱容的相關(guān)考點 分析 比熱容是為了反映物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)而引入的物理量 物質(zhì)吸收熱量的多少還與物質(zhì)的質(zhì)量 升高的溫度等因素有關(guān) 所以在比較物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)時 應(yīng)控制影響物質(zhì)吸收熱量的其他因素不變 只改變物質(zhì)的種類 2 應(yīng)用Q cm t解釋的簡答題 比較Q的多少 典例 水暖氣為什么用水取暖 答 根據(jù)Q cm t 在質(zhì)量和溫度變化量相同的情況下 水的比熱容大 可放出較多的熱量 所以用水來取暖 比較 t的多少 典例 為什么西部沙漠地區(qū)晝夜溫差比沿海地區(qū)溫差大 答 根據(jù)Q cm t 晚上在放出相同熱量的情況下 沙漠地區(qū)的沙石較多 因為沙石的比熱容較小 溫度降低得多 沿海地區(qū)水比較多 水的比熱容較大 溫度降低得少 同理 白天在吸收相同熱量的情況下 沙漠地區(qū)比沿海地區(qū)溫度升高的多 所以 西部沙漠地區(qū)晝夜溫差比沿海地區(qū)溫差大 同類典例1 如何解釋吐魯番 早穿棉襖午穿紗 抱著火爐吃西瓜 的氣候特點 同類典例2 體溫表里的測溫物質(zhì)為什么用水銀 典例1 兩個相同的容器分別裝滿了質(zhì)量相同的甲 乙兩種液體 用同一熱源分別加熱 液體溫度與加熱時間關(guān)系如圖5所示 A 甲液體的比熱容大于乙液體的比熱容B 如果升高相同的溫度 兩液體吸收的熱量相同C 加熱相同的時間 甲液體吸收的熱量大于乙液體吸收的熱量D 加熱相同的時間 甲液體溫度升高的比乙液體溫度升高的多 分析 由圖像可知 加熱相同的時間 甲的溫度該變量大由公式Q cm t可知在質(zhì)量和吸收的熱量相同的情況下 t大的比熱容小 所以可判斷出甲的比熱容比已小 故A B C 均不正確 3 利用Q cm t進(jìn)行的計算 是本章的重點 題型也較多 如 D 典例2 如圖所示的是甲 乙兩種質(zhì)量相等的非燃料液體吸的熱量與溫度變化情況的圖象 請根據(jù)圖象中提供的信息判斷 液體的比熱容較大 如果要你在甲 乙兩種液體中選擇一種作為汽車的冷卻液 你認(rèn)為選擇液體更好 解釋 在坐標(biāo)圖中取相同的熱量Q 分別找出甲 乙兩條圖像所對應(yīng)的變化溫度 t甲 t乙 可知 t甲 t乙 根據(jù)公式Q吸 cm t 所以c甲 c乙 作為汽車的冷卻液 比熱容越大越合適 乙 乙 4 水的比熱容c水 4 2 103J kg 應(yīng)掌握表示的物理意義 以及水的比熱容較大這一特性 這方面的考題較多 且比較新穎 典例1 上海世博園采用了一種不用電 而是用水來調(diào)節(jié)溫度的江水源空調(diào) 江水源空調(diào)系統(tǒng)用水泵抽取黃埔江的水 利用江水與世博園室內(nèi)空氣的溫差實現(xiàn)制冷制熱 從而達(dá)到冬暖夏涼的效果 1 用江水來調(diào)節(jié)溫度主要是利用了水的哪一種特性 2 從熱傳遞的角度解釋江水源空調(diào)為什么能達(dá)到冬暖夏涼的效果 2 冬天時 江水的溫度高于世博園室內(nèi)空氣的溫度 熱量從江水傳遞給空氣 使氣溫升高 夏天時 江水的溫度低于世博園室內(nèi)空氣的溫度 熱量從空氣傳遞給江水 使氣溫降低 這樣達(dá)到了冬暖夏涼的效果 1 用江水來調(diào)節(jié)溫度主要是利用了水的比熱容大的特性 典例2 分析 圖甲是表示在生活中往往用熱水來取暖 圖乙表示在生活中又往往用冷水來降溫 在這兩種不同的應(yīng)用中都選擇了水 這是因為水的比熱容大 在降低相同溫度水放出熱量多 在吸收相同熱量溫度升高慢 故用熱水來取暖 用冷水來降溫 圖甲是表示在生活中往往用熱水來取暖 圖乙表示在生活中又往往用冷水來降溫 在這兩種不同的應(yīng)用中都選擇了水 請根據(jù)所學(xué)的熱學(xué)知識加以說明 5 比較不同物體的吸熱能力 實驗器材 溫度計 鐵架臺 石棉網(wǎng) 酒精燈 燒杯 天平實驗要點 1 比較吸熱能力的方法 取質(zhì)量相同的不同物質(zhì) 吸收相同的熱量 比較不同物質(zhì)的溫度升高的多少 升高得多 說明吸熱能力弱 升高的少說明吸熱能力強(qiáng) 2 控制不同物質(zhì)吸收相同熱量的方法 兩個完全相同的酒精燈 火焰大小相同 加熱時間相同 也可以用兩個完全相同的加熱器 通電時間相同 3 實驗方法 1 控制變量法 2 轉(zhuǎn)換法 4 仔細(xì)分析實驗數(shù)據(jù)或坐標(biāo)圖像的關(guān)系 盡量觀察在相同的加熱時間內(nèi) 不同物體溫度的變化情況 運(yùn)用轉(zhuǎn)化法總結(jié)出不同物體的吸熱能力的情況 如圖所示 是探究實驗 比較不同物質(zhì)的吸熱能力 的實驗裝置 左右兩圖中 除杯內(nèi)分別裝的是質(zhì)量相等的食用油和水外 其余都相同 完成該實驗還需要 在相同的加熱時間內(nèi)食用油和水吸收的熱量是 選填 相同的 不同的 關(guān)于實驗的 典例1 溫度計 相同的 典例2 同學(xué)們在做 比較水和沙子的吸熱能力 實驗的場景如圖所示 他們說該實驗有兩種探究方法 1 實驗方法一的設(shè)計如圖中所示 在實驗中 加熱相同的時間目的是 請你指出該同學(xué)的設(shè)計思路和實驗裝置中的錯誤和不足 2 請你設(shè)計出第二種實驗方法 寫出該實驗方法所需要的測量儀器 請寫出設(shè)計思路 使水和沙子吸收相等的熱量 錯誤 沒有控制水和沙子的質(zhì)量和初溫相同 在兩個相同的金屬盒內(nèi) 加入初溫與質(zhì)量均相同的水和沙子 用酒精燈加熱至相同的末溫 比較加熱時間 就能比較它們的吸熱能力 天平 溫度計 秒表 1 關(guān)于分子運(yùn)動論 擴(kuò)散現(xiàn)象 習(xí)題1 下列說法中正確的是 A 雪花飛舞 說明分子在運(yùn)動B 花香撲鼻 說明分子在運(yùn)動C 破鏡難圓 說明了分子間沒有作用力D 一潭死水 說明了水分子是靜止的 B A 習(xí)題2 下列運(yùn)動中 能表明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動的是 A 香水瓶打開后 過會兒屋內(nèi)聞到香味B 無數(shù)雨滴從空中落下C 掃地時 看到空中飛舞著塵埃D 體中自由電荷發(fā)生定向移動形成電流 二 重點知識及易錯知識講解 習(xí)題3 下列現(xiàn)象中不能表明分子無規(guī)則運(yùn)動 A SARS 病毒可以通過 飛沫 傳播B 向一杯水中滴一滴紅墨水 過一會兒整杯水都紅了C 把磨得很光的鉛板和金板長久緊壓在一起 金板中滲有鉛 鉛板中滲有金D 配置過氧乙酸消毒液時 能聞到刺鼻的氣味 習(xí)題4 下列說法中 正確的是 A 吸盤能牢牢吸在玻璃上 說明分子間存在引力 B 塵土飛揚(yáng) 說明分子在不停地運(yùn)動 C 彈簧能夠被壓縮 說明分子間有空隙 D 糖在熱水中溶解得快 說明溫度越高 分子的熱運(yùn)動越劇烈 D A 解釋 SARS 病毒易附著 存活在可吸入顆粒物上 并隨著可吸入顆粒物進(jìn)入人體內(nèi) 所以這種運(yùn)動不是分子運(yùn)動 習(xí)題1 下列例子中 哪一個是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 A 用錘子敲打鐵釘 釘子發(fā)熱 B 流星穿過大氣層時劃出一道光 C 給自行車打氣時 打氣筒的溫度升高 D 汽車發(fā)動機(jī)工作時的做功沖程 2 內(nèi)能與機(jī)械能的習(xí)題 D 習(xí)題2 2003年10月15日 神舟 5號載人飛船在震天的轟鳴聲中騰空而起 飛向太空 完成任務(wù)后于次日凌晨準(zhǔn)確降落在內(nèi)蒙古中部預(yù)定地區(qū) 返回艙進(jìn)入大氣層一段時間后 由于受空氣阻力做勻速運(yùn)動 返回艙勻速下降過程中 A 重力勢能減少 動能增加 內(nèi)能增加B 機(jī)械能減少 動能不變 內(nèi)能增加C 重力勢能減少 動能增加 內(nèi)能不變D 機(jī)械能不變 動能不變 內(nèi)能增加 B 關(guān)鍵是掌握影響內(nèi)能和機(jī)械能大小的因素 及其相互轉(zhuǎn)化 3 關(guān)于溫度 熱量及內(nèi)能的習(xí)題 習(xí)題1 下列關(guān)于溫度 內(nèi)能 熱量和做功的說法中 正確的是 A 物體溫度降低 內(nèi)能一定減少B 物體吸收熱量 溫度一定升高C 溫度高的物體把溫度傳給溫度低的物體D 一個物體溫度升高 一定是物體對外做了功 A 解析 物體溫度降低 分子運(yùn)動速度減慢 分子平均動能減小 內(nèi)能減小 A正確 物體吸收熱量 溫度不一定升高 如物態(tài)變化時晶體熔化吸熱 但溫度不變 B錯 在熱傳遞過程中 傳遞的是能量即內(nèi)能而不是溫度 一個物體溫度升高 可能是吸收了熱量 也可能是外界對物體做了功 而不是物體對外界做功 所以答案選A 習(xí)題2 生活中人們常說某些食品含有的 熱量 多 從物理學(xué)的角度看 這個 熱量 的含義應(yīng)該是 A 熱量B 內(nèi)能C 生物質(zhì)能D 溫度 C 習(xí)題3 下列關(guān)于溫度 熱量和內(nèi)能的說法中正確的是 A 物體溫度升高 內(nèi)能一定增加B 物體吸收熱量 溫度一定升高C 物體放出熱量 溫度一定降低D 物體內(nèi)能增加 一定吸收了熱量 D B 習(xí)題4 甲 乙兩物體質(zhì)量 初溫都相同 甲的比熱容大于乙的比熱容 當(dāng)它們放出相同的熱量后 相互接觸 接觸以后內(nèi)能的變化情況是 A 甲的內(nèi)能增加 乙的內(nèi)能減少B 甲的內(nèi)能減少 乙的內(nèi)能增加C 甲的內(nèi)能不變 乙的內(nèi)能減少D 甲 乙的內(nèi)能都不變 5 關(guān)于比熱容 熱值的習(xí)題 習(xí)題1 當(dāng)瓶中的煤油倒去一半后 則煤油 A 比熱容不變 熱值和密度都變?yōu)樵瓉淼囊话隑 比熱容 熱值和密度都變?yōu)樵瓉淼囊话隒 比熱容 熱值都變?yōu)樵瓉淼囊话?密度不變D 比熱容 熱值和密度都不變 習(xí)題2 在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下 在不計熱量損失的情況下 完全燃燒熱值為1 26 107J kg的干木柴能使250kg 30 的水溫升高到 A 120 B 100 C 90 D 無法確定 D D 習(xí)題3 如圖是劉星在 五一 假期探究 海水和海灘的溫度隨時間變化的規(guī)律 時畫的一張示意圖 根據(jù)圖給的信息 劉星觀察的時間是 選填 中午 或 夜晚 產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是水的比沙石的大 中午 比熱容 習(xí)題4 質(zhì)量和初溫均相同的鐵塊和鋁塊 吸收相同的熱量后相互接觸 鐵的比熱容 鋁的比熱容 則 A 熱從鋁塊傳到鐵塊B 熱從鐵塊傳到鋁塊C 鐵塊和鋁塊之間沒有熱傳遞D 條件不足 無法判斷 習(xí)題5 將質(zhì)量相等的甲 乙兩個鐵塊 分別放入質(zhì)量和初溫都相等的水和煤油中 不考慮熱損失 當(dāng)達(dá)到熱平衡 即熱傳遞停止 時 測得水和煤油升高的溫度相等 關(guān)于甲 乙兩鐵塊原來的溫度t甲和t乙的關(guān)系 正確的是 已知c水 c煤油 A t甲 t乙B t甲 t乙C t甲 t乙D 條件不足 無法確定 B A 習(xí)題1 為研究不同物質(zhì)的吸熱能力 某同學(xué)用兩個完全相同的酒精燈 分別給質(zhì)量和初溫都相同的甲 乙兩種液體同時加熱 分別記錄加熱時間和升高的溫度 根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出了兩種液體的溫度隨時間變化的圖像 如圖所示 1 根據(jù)圖像 某同學(xué)認(rèn)為 加熱相同的時間時 甲升高的溫度高一些 這說明甲吸收的熱量多一些 這位同學(xué)的判斷是否正確 請說明理由 2 要使甲 乙升高相同的溫度 應(yīng)給 加熱更長的時間 這說明 的吸熱能力強(qiáng)些 3 如果已知甲的比熱容是1 8 103J kg 則乙的比熱容是 J kg 不正確 因為完全相同的酒精燈 加熱相同的時間 放出的熱量相等 甲 乙液體吸收的熱量相等 乙 乙 2 4 103 6 實驗探究的習(xí)題 習(xí)題2 小明用易拉罐完成下列兩個實驗 為了探究物質(zhì)吸熱升溫的屬性 小明在兩個易拉罐中分別裝入質(zhì)量相等的水和沙子 圖甲 實驗中還需要的實驗器材是 通過記錄相同時間內(nèi)就可比較水和沙子吸熱升溫的屬性 小明在另一個易拉罐中注入少量水 并給易拉罐加熱至罐口出現(xiàn)白霧 用棉花塞住小孔 把易拉罐倒立于水中 易拉罐很快變癟 且有較多水沖進(jìn)易拉罐 圖乙 原因是加熱使罐內(nèi)的水發(fā)生 填 物態(tài)變化 排出空氣 把易拉罐倒立于水中 罐內(nèi)的水蒸氣發(fā)生了現(xiàn)象 水面的大氣壓 填 或 罐內(nèi)的氣壓將水壓進(jìn)罐內(nèi) 溫度計 溫度變化 汽化 液化 謝謝大家