2022年九年级物理辅导讲义与练习:专题05 内能(学生版+解析版).docx
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1、专题专题 05 05 内能(讲义)内能(讲义) 一、知识梳理一、知识梳理 一、分子热运动一、分子热运动 1.分子热运动 (1)分子动理论:物质是由分子和原子组成的,分子在永不停息地做无规则运动,分 子之间有间隙。 (2)热运动:分子运动快慢与温度有关,温度越高,分子热运动越剧烈。 (3)扩散:不同物质相互接触时,彼此进入对方的现象叫做扩散现象,固体、液体和 气体都能发生扩散现象,温度越高,扩散越快。 2.分子间作用力 分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的。当固体被压缩时,分子间距离变小,分子 作用力表现为斥力;当固体被拉伸时,分子间距离变大,作用力表现为引力。 如果分子间距离很大,作用力几乎
2、为零,可以忽略不计;因此,气体具有流动性,也容 易被压缩。 液体间分子之间距离比气体小,比固体大,液体分子之间的作用力比固体小,没有固定 的形状,具有流动性。 考点二、内能考点二、内能 1.内能:物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。 (1)分子动能:分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运 动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高,分子运动得越快,它们的动能越大。同一 个物体(物态不变) ,温度越高,内能越大。 (2)由于分子之间具有一定的距离,也具有一定的作用力,因而分子具有势能,称为 分子势能。分子间距发生变化时,物体的体积也会变,其内能会
3、发生变化。所以分子势能与 物体的体积有关。 (3)物体内能的大小:物体的内能与物体的质量、温度、体积及物态有关。 一切物体中的分子都在做永不停息的做无规则运动, 分子间都有分子力的作用, 无论物 体处于何种状态,是何形状与体积、温度是高是低都是如此。因此,一切物体在任何情况下 都具有内能。 2.内能的改变:改变物体内能的方法有热传递和做功;热传递是能量的转移,做功是能 量的转化。这两种方法对改变物体内能是等效的。 1)做功:外界对物体做功,物体的内能会增大(例如:摩擦生热) ;物体对外做功,物 体内能会减小(例如:通过活塞向盛有水的烧瓶里打气,当活塞从瓶口跳起时,烧瓶中出现 “白雾” ) 。实
4、质:能量从一种形式的能(其它形式的能)转化为另一种形式的能(内能) 。 2)热传递:只要物体之间或同一物体的不同部分间存在着温度差,就会发生热传递, 直到温度变得相同(即没有温度差)为止。物体吸收热量,内能增加;物体放出热量,内能减 小。 3.热量(Q) :在热传递过程中,传递能量的多少叫做热量;在国际单位制中,热量单位 是焦耳,符号是 J。 4.内能与机械能是两种不同形式的能量, 它们之间是可以相互转化的。 整个物体可以处 于静止状态,没有动能;整个物体也可以处于相对高度为零的位置而没有势能,但它一定具 有内能。物体可以同时具有内能和机械能。 5热量、温度和内能: “热量不能含、温度不能传、
5、内能不能算” 。 1) 热量是一个过程量, 只有发生了热传递过程, 有了内能的转移, 才能讨论热量问题。 所以物体本身没有热量,不能说某个物体具有多少热量,更不能比较两个物体热量的大小。 2)内能是一个状态量,但是它具有不可测量性,所以不能说物体具有多少的内能。 3)在热传递过程中,热量从高温物体传到低温物体,而不能说将高温物体的温度传递 给了低温物体。 考点三、比热容考点三、比热容 1.比热容 (1)在热传递过程中,传递能量的多少叫做热量。温度不同的两个物体相互接触,高 温物体内能减少,低温物体内能增大;对物体做功时,物体内能会增大,物体对外做功时, 物体内能会减少。 (2)比热容是物质的一
6、种特性,与物质的种类和状态有关,与物质的质量、温度和吸 热、放热的多少无关。 (3)水的比热容是 4.210 3J/(kg),表示的物理意义是:1 千克的水温度升高 1 吸收的热量是 4.210 3J。 2.热量的简单计算 热量的计算:(1)吸热:Q吸=cmt=cm(t-t0); (2)放热:Q放=cmt= cm(t0-t)。 其中:Q吸吸收的热量,单位:焦(J) ,Q放放出的热量。 c比热容,单位:焦每千克摄氏度(J/(kg)) m质量,单位:千克(kg) t变化的温度 (升高或降低的温度) , 单位: 摄氏度 () ; t0初始温度、 t末温。 二、重点与难点二、重点与难点 重点一:分子热
7、运动及其应用重点一:分子热运动及其应用 1.一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。 物 质分子的热运动与温度有关,温度越高,分子热运动越剧烈。 2.分子热运动与扩散现象: 扩散现象是指不同物质相互接触时, 可以彼此进入对方中去 的现象,扩散现象是分子热运动的结果。 (1) 扩散现象只能发生在不同的物质之间, 同种物质间是不能发生扩散现象的。 例如: 冷热水混合,虽然冷水分子和热水分子都能彼此进入对方,但不是扩散现象。 (2)扩散现象能反映分子的无规则运动。而灰尘颗粒、大雾中的微粒及烟尘中的微粒 等肉眼能观察到的分子聚合体在外力下的机械运动,都不是扩散现象。
8、(3)扩散是人能够直接观察或感知到的宏观现象;分子的无规则运动是微观现象,人 无法直接观察。因此不能说“观察到分子无规则运动”,或“分子的扩散现象”。 重点二:改变物体内能的方式重点二:改变物体内能的方式 改变物体的内能的方式:做功和热传递。 1.做功可分为两种情况,一是物体对外做功,物体自身的内能会减少。如为药爆炸后产 生的燃气将子弹推出后,燃气的内能会减少,将内能转化为机械能;二是外界对物体做功, 物体自身的内能会增加,如压缩空气后,空气的温度会升高,将机械能转化为内能。 常见现象有:冬天搓手取暖、用砂轮磨刀、太空中的星体碎片坠入大气层成为流星、用 打气筒给轮胎打气、反复弯折铁丝弯折处变热
9、、汽缸内气体被压缩温度升高;钻木取火、水 蒸汽对壶盖做功导致水的内能减小等。 2.热传递改变物体的内能。如将手放在暖气片上,手会觉得暖和;用热水袋焐手;晒太 阳觉得暖和; 将水烧热; 铁锅烫手; 将食物放人入冰箱内冷却; 太阳将棉被晒得暖乎乎的等。 重点三:比热容及其相关计算重点三:比热容及其相关计算 1.一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。 比热容是物质的特性之一, 所以某种物质的比热容不会因为物质吸收或放出热量的多少 而改变,也不会因为质量的多少或温度变化的多少而改变。也就是说,比热容的大小只与物比热容的大小只
10、与物 质的种类及其状态(固态、液态和气态)有关,与物质的质量、温度的变化无关。质的种类及其状态(固态、液态和气态)有关,与物质的质量、温度的变化无关。 在国际单位制中,比热容的单位是:焦每千克摄氏度,符号是 J/(kg)。 2.2.比热容的大小与物质的种类和物质的状态有关。比热容的大小与物质的种类和物质的状态有关。不同物质的比热容一般不同。同种 物质在同一状态下,比热是一个不变的定值。如果物质的状态改变了,比热容的大小随之改 变,如水变成冰。 3.水的比热容较大。这就意味着,在同样受热或冷却的情况下,水的温度变化要小些。 水的这个特征对气候的影响很大。 在受太阳照射条件相同时, 白天沿海地区比
11、内陆地区温度 升高的慢,夜晚沿海地区温度降低也少。所以一天之中,沿海地区温度变化小,内陆地区温 度变化大。在一年之中,夏季内陆比沿海炎热,冬季内陆比沿海寒冷。 水比热容大的特点,在生产生活中也经常利用。如汽车发动机、发电机等机器,在工作 时要发热,通常要用循环流动的水来冷却。冬季也常用热水取暖。 4.4.比热容的应用比热容的应用 (1)与质量相同的其他物质相比,水的比热容在常见的物质中是比较大的。动物体中 70%左右是水, 例如黄牛。 与质量相同的其他物质相比, 水吸收(或放出)相同的热量, 升高(或 降低)的温度相对较小。体型较大的温血动物体内水分多,对维持自身的体温有优势。 (2)水是生命
12、之源,人的生活离不开水,冬天人们用热水流过散热器来取暖,用热水 的好处是由于相同质量的水和其他物质相比,降低相同的温度,由于水的比热容大,水放出 的热量多,所以用热水流过散热器来取暖。 (3)炒栗子时里面加沙子有何作用?炒栗子时,栗子表面与热锅的接触面积很小,不利 于传热。 沙子的颗粒小可以填塞栗子间的空隙, 这些被炒热的沙子大大增加了对栗子传热的 面积, 使栗子能均匀受热。 另外, 沙子的比热容较小, 吸热时升温较快, 可缩短炒熟的时间。 也可以节能。 (4)城市种植花草树木,提高绿地覆盖率,修建人工湖,扩大水域面积,大大改善了 市民的居住环境,让全市民享受到了“绿城”带来的实惠。从物理角度
13、讲,花草树木对声音 有一定的吸收作用,起到减弱噪音的作用:人工湖的建成,由于水的比热容较大,吸收或放 出热量时,水的温度变化较小,即温差小,有恒温作用。 (5) 夏日, 在烈日暴晒下, 游泳池旁的混凝土地面热得烫脚, 而池中的水却不怎么热, 这是因为质量相等的水和混凝土,照射同样的时间,吸收相同热量,由于水的比热容较大, 水的温度升高较小。因此,池水的温度比混凝土低,所以在烈日暴晒下,游泳池旁的混凝土 地面热得烫脚,而池中的水却不怎么热。 难点一:分子间相互作用力难点一:分子间相互作用力 邻近分子间同时存在相互作用的引力和斥力; 实际表现出来的是分子引力和斥力的合力, 称为分子力;分子间的引力
14、和斥力都跟分子间距离有关系。 1固体中分子之间的距离小,相互作用力很大,分子只能在一定的位置附近振动,所 以既有一定的体积,又有一定的形状。 2液体中分子之间的距离较小,相互作用力较大,以分子群的形态存在,分子可在某 个位置附近振动,分子群却可以相互滑过,所以液体有一定的体积,但有流动性,形状随容 器而变化。 3气体分子间的距离很大,相互作用力很小,每一个分子几乎都可以自由运动所以 气体既没有固定的体积,也没有同定的形状,可以充满能够达到的整个空间。 4同体物质很难被拉伸,是因为分子间存在着引力的缘故;液体很难被压缩,是因为 分子间存在着斥力的原因。液体能保持一定的体积是因为分子间存在着引力的
15、原因。 难点二:物体内能的概念难点二:物体内能的概念 1.内能是物质分子的热运动能量,是由物质内部状况决定的能量。物质由大量分子、原 子组成, 储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和, 即微观粒子的动能、 势能、 等的总和。 物体内部大量分子的无规则运动跟温度直接相关, 物体内部大量做热运动的粒子 之间也具有动能和势能,动能和势能的总和叫做内能。 理解物体内能时,要注意以下三点: (1)内能是指物体的内能, 不是分子的, 更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。 内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和, 所以, 单纯考虑一个分子的动能和 势能是没有现实意义的。 (2)任何
16、物体存任何情况下都有内能。 (3)内能具有不可测性。只能比较物体内能的大小,不能确定这个物体具有的内能究竟 是多少,因为内能是物体的所有分子具有的总能量,宏观量度比较困难。 2.影响内能的因素: (1)温度是影响物体内能最主要的因素, 同一个物体, 温度越高, 它具有的内能就越大, 物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。 (2)物体的内能跟质量有关。 在温度一定时, 物体的质量越大, 也就是分子的数量越多, 物体的内能就越大。 (3)物体的内能还和物体的体积有关。存质量一定时,物体的休积越大,分子间的势能 越大,物体的内能就越大。 (4)同一物质,状态不同时所具有的内能也不同。 3.内能
17、和机械能的区别: 4.综上所述,可以用“温度不能传、热量不能含、内能不能算”作概括。 三、考查方向三、考查方向 1.1.分子热运动概念与扩散分子热运动概念与扩散 典例一:典例一:(20202020 北京) 北京) 关于分子的热运动和分子之间的作用力, 下列说法正确的是 ( ) 。 A. 扩散现象说明分子是运动的; B. 固体之间也可以发生扩散现象; C. 液体很难被压缩,是由于液体分子间存在引力; D. 固体很难被拉伸,说明固体分子间只存在引力 【答案】AB。 【解析】A扩散现象是由于分子在做不停息地无规则运动造成的,故 A 正确; B扩散现象是不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象,固体、
18、液体、气体之间 都可以发生扩散现象,故 B 正确。 CD分子引力、和斥力同时存在,距离较近时,表现为斥力,距离较远时表现为引力; 液体很难被压缩,是因为液体分子排列相对紧密,分子之间距离小,表现为斥力;固体很难 被拉伸,是因为固体的分子排列规则且紧密,分子之间距离小,表现为斥力。故 CD 错误。 故选 AB。 典例二:典例二:(20202020 山东泰安) 山东泰安) 下列现象中, 说明分子在不停地做无规则运动的是 ( ) 。 A. 尘土飞扬 B. 茶香四溢 C. 树叶纷飞 D. 瑞雪飘飘 【答案】B。 【解析】ACD尘土飞扬、树叶纷飞、瑞雪飘飘这三句所描述的都是物体的运动,属于 机械运动,故
19、 ACD 不符合题意; B茶香四溢是香味分子在空气中发生了扩散现象,扩散现象说明分子在不停的做无规 则运动,故 B 符合题意。故选 B。 2.2.分子间相互作用力分子间相互作用力 典例三:典例三: (20202020江苏泰州)江苏泰州)关于粒子与宇宙,下列说法不正确的是( ) 。 A. 丝绸摩擦过的玻璃棒吸引纸屑,说明分子间有引力; B. 走进公园闻到花香,说明分子在不停地运动; C. 水和酒精混合后总体积变小,说明分子间有空隙; D. 原子核由质子和中子构成,中子不带电 【答案】A。 【解析】A用丝绸摩擦过的玻璃棒能吸引小纸屑是因为带电体能吸引轻小物体,故 A 错误,符合题意; B由于带花香
20、的分子在不停地运动,所以人们走进公园就能闻到花香, 故 B 正确,不 符合题意; C由于分子间存在间隙,所以水和酒精混合后总体积变小,故 C 正确,不符合题意; D原子核是由中子和质子组成,质子带正电、中子不带电,故 D 正确,不符合题意。 故选 A。 典例四:典例四: (20202020四川甘孜州)四川甘孜州)中秋节期间,学校桂花盛开,花香扑鼻,这个现象说明 ( ) 。 A. 分子间存在着引力 B. 分子间存在着斥力 C. 分子在不停地运动 D. 分子间不存在空隙 【答案】C。 【解析】 中秋节期间, 学校桂花盛开, 花香扑鼻, 说明花香分子在不停地做无规则运动。 故选 C。 3.3.内能的
21、概念内能的概念 典例五:典例五: (20202020南充)南充)下列说法正确的是( ) 。 A “破镜不能重圆”说明分子间没有引力; B发生热传递时,热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体; C把 0的冰块加热熔化成 0的水,若不考虑水的蒸发,其内能不变; D若没有外界做功时,同一物体温度降低得越多,放出的热量就越多 【答案】D。 【解析】A、 “破镜不能重圆” ,是因为镜子碎片接触时达不到产生分子力作用的距离, 不能说明分子间有斥力,故 A 错误; B、 发生热传递的条件是存在温度差, 内能大的物体温度可能低于内能小的物体的温度, 故 B 错误; C、冰是晶体,把 0的冰块加热熔化成 0的
22、水,若不考虑水的蒸发,其内能增加,但 温度不变,故 C 错误; D、若没有外界做功时,同一物体,温度降得越低,放出的热量就越多,故 D 正确。 故选:D。 典例六:典例六: (20202020江苏泰州)江苏泰州)将热水倒进玻璃杯中,玻璃杯会变热,下列说法正确的是 ( ) 。 A. 水将温度传给了玻璃杯; B. 水含有的热量减少; C. 玻璃杯增加的内能大于水减少的内能; D. 能的总量保持不变 【答案】D。 【解析】A温度是指物体冷热的程度,温度不能传递;将热水倒进玻璃杯中,玻璃杯 会变热,是水将热量传给玻璃杯,故 A 错误; B热量是一过程量,只能用“吸收”和“放出”描述,不能用“含有”描述
23、,故 B 错 误; C将热水倒进玻璃杯中,温度高的热水放出热量,温度低的玻璃杯吸收热量,水的内 能减少,玻璃杯的内能增大;此过程中,热水放出的热量会有一部分被空气吸收,玻璃杯不 能完全吸收热水放出的热量,所以玻璃杯增加的内能小于水减少的内能,故 C 错误; D根据能量守恒定律可知,某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加,能的 总量保持不变,故 D 正确。故选 D。 4.4.物体内能改变物体内能改变 典例七:典例七: (20202020山东泰安)山东泰安)下面是研究黑点标注的物体内能改变的情景,通过做功使 物体内能增加的是( ) 。 A 把铁丝反复弯折,弯折处变热;B. 把钢球放入炉火中,
24、烧一段时间; C. 冬天,用热水袋对手进行取暖;D. 水烧开时,水蒸气将壶盖顶起 【答案】A。 【解析】A把铁丝反复弯折,弯折处变热,是摩擦生热,属于做功改变铁丝的内能, 符合题意; B把钢球放入炉火中,烧一段时间,是热传递改变钢球的内能,不符合题意; C冬天,用热水袋对手进行取暖,是热传递改变手的内能,不符合题意; D水烧开时,水蒸气将壶盖顶起,是热传递改变水蒸气的内能,不符合题意。故选 A。 典例八:典例八: (20202020四川遂宁)四川遂宁)宁湿地公园的建成改善了城市生活环境,提高了市民生活 质量。夏天公园内鸟语花香、气温宜人,游人如织,下列对人们在湿地公园的感知解释错误 的是( )
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