中考物理 基礎(chǔ)知識(shí)手冊(cè) 第十三章 內(nèi)能.doc

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第十三章 內(nèi)能 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 高頻考點(diǎn)透析 序號(hào) 考點(diǎn) 考頻 1 分子動(dòng)理論的內(nèi)容 ★★★ 2 內(nèi)能和改變內(nèi)能的兩種方式 ★★★ 3 探究物質(zhì)的吸熱能力及比熱容 ★★★ 4 熱量及其計(jì)算 ★★★ 第一講 分子熱運(yùn)動(dòng) 內(nèi)能 知識(shí)能力解讀 知能解讀：（一）物質(zhì)的組成 1．物質(zhì)：物質(zhì)是由分子、原子組成的，分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子，分子由原子構(gòu)成。由單個(gè)原子組成的是單原子分子，絕大多數(shù)分子是多原子分子。原子又是由原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的帶負(fù)電的電子組成的，其中原子核包括質(zhì)子和中子兩種粒子，后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子都是由稱為夸克的更小的粒子組成的。隨著人類對(duì)微觀世界的探索的不斷深入，科學(xué)工作者相繼發(fā)現(xiàn)了幾百種粒子，它們是比原子核更深一個(gè)層次的物質(zhì)存在形式。人類對(duì)微觀世界的探索還在繼續(xù)，這種探索是永無止境的。 2．分子非常小，人們通常以10-10 m為單位量度分子。 3．物體：物體是指具有一定形狀，占據(jù)一定空間，有體積和質(zhì)量的實(shí)物。如桌子、鋁鍋、鐵釘、塑料尺等是物體，而構(gòu)成物體的材料如木材、鋁、鐵、塑料等是物質(zhì)。在辨析物體和物質(zhì)時(shí)不可將二者混為一談。 知能解讀：（二）分子熱運(yùn)動(dòng) 1．分子動(dòng)理論 內(nèi)容 擴(kuò)展 實(shí)例 常見的物質(zhì)是由大量的分子、原子構(gòu)成的 分子間存在著空隙 ①食鹽能溶于水中 ②酒精與水混合總體積變小 ③氣體極易被壓縮 物質(zhì)內(nèi)的分子在不停地做熱 運(yùn)動(dòng) 溫度越高，分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈，擴(kuò)散現(xiàn)象就是由分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的 ①墻內(nèi)開花墻外香 ②把硫酸銅水溶液注入水底，過一段時(shí)間全部水都變藍(lán) ③把鉛塊與金塊緊壓在一起，5年后它們相互滲入約1mm 分子之間存在引力和斥力 引力和斥力同時(shí)存在，不過有時(shí)以引力為主，有時(shí)以斥力為主 ①固體和液體很難被壓縮，固體不易被拉斷 ②把丙個(gè)鉛塊的底部削干凈，緊壓一下，兩個(gè)鉛塊就會(huì)連在一塊，下面再吊一個(gè)重物，兩鉛塊也不分開 2．分子的熱運(yùn)動(dòng) 一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，這種無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做分子的熱運(yùn)動(dòng)。分子的運(yùn)動(dòng)用肉眼是看不見的，擴(kuò)散現(xiàn)象是分子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)。 知能解讀：（三）對(duì)擴(kuò)散現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和理解 1．不同的物質(zhì)在相互接觸時(shí)，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象，叫做擴(kuò)散。 2．?dāng)U散現(xiàn)象只能發(fā)生在不同的物質(zhì)之間，同種物質(zhì)之間是不能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象的。 3．不同物質(zhì)只有相互接觸時(shí)，才能發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，沒有相互接觸的物質(zhì)是不會(huì)發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象的。 4．氣體、液體和固體之間都可以發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，而且不同狀態(tài)的物質(zhì)之間也可以發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象。 5．?dāng)U散的快慢與物體的溫度有關(guān)。溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行得越快，反之越慢。 6．?dāng)U散現(xiàn)象表明：一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)；分子之間存在著間隙。 知能解讀：（四）固、液、氣三態(tài)物質(zhì)的宏觀特性和微觀特性 物態(tài) 微觀特性 宏觀特性 分子間距離 分子間作用力 有無固定形狀 有無固定體積 有無流動(dòng)性 固態(tài) 很小 很大 有固定形狀 有固定體積 無流動(dòng)性 液態(tài) 較大 較大 無固定形狀 有固定體積 有流動(dòng)性 氣態(tài) 很大 很小 無固定形狀 無固定體積 有流動(dòng)性 知能解讀：（五）分子動(dòng)能 分子由于熱運(yùn)動(dòng)所具有的動(dòng)能叫做分子動(dòng)能。物體溫度越高，大量分子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，則分子的平均動(dòng)能越大。 知能解讀：（六）分子勢(shì)能 分子間存在著引力和斥力，因此由分子間的相對(duì)位置決定的勢(shì)能叫做分子勢(shì)能。 知能解讀：（七）內(nèi)能 1．內(nèi)能的概念及影響因素：構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。物體內(nèi)能的大小跟它的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，即分子數(shù)量越多，它的內(nèi)能就越大。內(nèi)能還跟物體的溫度和物體的狀態(tài)（固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)）有關(guān)。 2．一切物體都具有內(nèi)能。 知能解讀：（八）內(nèi)能的改變 改變內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞。兩者的對(duì)比如下 熱傳遞 做功 實(shí)質(zhì) 內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 內(nèi)能與其他形式的能之間的相互轉(zhuǎn)化 條件及結(jié)果 不同的物體或物體的不同部分之間存在溫度差，最后物體之間溫度相同 外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加 物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少 方式 熱傳導(dǎo)、對(duì)流、熱輻射 壓縮體積、摩擦生熱、鍛打物體、擰彎物體等 氣體膨脹等 實(shí)例 生活中的燒、烤、烙、炒等；生產(chǎn)中的“淬火”等 打氣筒打氣、鉆木取火等 開水瓶中的水蒸氣將瓶塞推開，水蒸氣的內(nèi)能減少 聯(lián)系 熱傳遞和做功對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。某物體的內(nèi)能發(fā)生改變，可能是通過熱傳遞改變的，也可能是通過做功改變的，若不知道具體過程，則無法確定具體的方式 知能解讀：（九）熱量 1．熱量的概念：熱量是指在熱傳遞過程中傳遞能量的多少。它是為了描述熱傳遞過程中物體吸收或放出能量的多少而引入的物理量。 2．熱量與內(nèi)能的關(guān)系：物體吸收熱量時(shí)內(nèi)能增加，放出熱量時(shí)內(nèi)能減少，因此熱量是物體內(nèi)能變化的量度。熱量的單位和內(nèi)能的單位一樣，也是焦耳。 注意：因?yàn)闊崃渴前殡S著熱傳遞發(fā)生的，所以熱量是一個(gè)與熱傳遞過程對(duì)應(yīng)的過程量，而不是對(duì)某一狀態(tài)而言的狀態(tài)量。因此我們不能說某物體“含有”或“具有”多少熱量，只能說某物體在熱傳遞過程中吸收或放出多少熱量。 解題方法技巧 方法技巧：（一）利用分子動(dòng)理論解釋現(xiàn)象 判斷是不是分子運(yùn)動(dòng)的方法：一是要將分子與宏觀物體區(qū)分開，分子很小，用肉眼根本觀察不到；二是注意分析題目中的主體是不是運(yùn)動(dòng)的分子；三是明確分子的運(yùn)動(dòng)是不受任何外力影響而進(jìn)行的，而宏觀物體的運(yùn)動(dòng)是受外力影響的結(jié)果。 方法技巧：（二）正確理解溫度、內(nèi)能、熱量之間的區(qū)別和聯(lián)系 溫度 熱量 內(nèi)能 定義不同 宏觀上：表示物體的冷熱程度 微觀上：反映物體中大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度 在熱傳遞過程中，傳遞內(nèi)能的多少 構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和 量的性質(zhì) 狀態(tài)量 過程量 狀態(tài)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”“改變”“增加”“減小”等表述 單位 攝氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 關(guān)系 熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，使內(nèi)能增加或減少，但溫度不一定改變（如晶體的熔化、凝固過程），即物體吸熱，內(nèi)能會(huì)增加，物體放熱，內(nèi)能會(huì)減少，但物體的溫度不一定發(fā)生改變 方法技巧：（三）區(qū)分兩種改變物體內(nèi)能的方法 做功改變物體的內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化，即內(nèi)能的變化是由于內(nèi)能與機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化引起的，對(duì)物體做功時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則物體內(nèi)能增加，物體對(duì)外做功時(shí)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，則物體內(nèi)能減少；而熱傳遞改變物體的內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)移，即內(nèi)能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從同一個(gè)物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分，無其他能量參與，能量的種類沒有變化。 跨越思維誤區(qū) 思維誤區(qū)：（一）對(duì)內(nèi)能和溫度的關(guān)系理解不透 一切物體都具有內(nèi)能，一個(gè)物體溫度越高，內(nèi)能越大，我們易誤認(rèn)為“0℃”的物體沒有內(nèi)能。 思維誤區(qū)：（二）對(duì)溫度、熱量和內(nèi)能的理解 溫度、熱量和內(nèi)能是熱學(xué)中的三個(gè)基本物理量，在日常生活中都用“熱”來表示，但三者的實(shí)質(zhì)又有不同，很容易混淆。溫度描述了物體的冷熱程度；熱量描述了物體內(nèi)能的變化量；內(nèi)能表示了物體內(nèi)所有分子所具有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能總和。 物理思想方法 思想方法：（一）分析推理法和模型法認(rèn)識(shí)和想象微觀世界 我們用肉眼無法觀察微觀世界的分子及分子運(yùn)動(dòng)，可通過觀察擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)，分析宏觀現(xiàn)象，通過推理認(rèn)識(shí)微觀世界的分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。運(yùn)用乒乓球、彈簧和橡皮筋建立的物理模型，可幫助我們認(rèn)識(shí)分子之間既有斥力，又有引力，引力和斥力是同時(shí)存在的。 思想方法：（二）等效替代法在改變物體內(nèi)能上的應(yīng)用 等效替代法是科學(xué)研究常用的一種方法，物體的內(nèi)能可以通過做功和熱傳遞兩種方式來改變，由于兩種方式在改變物體內(nèi)能上產(chǎn)生的效果相同，所以我們說做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的，要改變一個(gè)物體的內(nèi)能，有時(shí)這兩種方式是可以相互替代的。 中考考點(diǎn)鏈接 考點(diǎn)連接：（一）中考考點(diǎn)解讀 本講知識(shí)的特點(diǎn)是名詞多、術(shù)語多，有擴(kuò)散、分子熱運(yùn)動(dòng)、分子動(dòng)能、分子勢(shì)能、內(nèi)能、做功、熱傳遞等，要求我們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí)，能夠分清它們的準(zhǔn)確含義?？v觀近幾年全國(guó)各地的中考物理試題，本講內(nèi)容主要考查分子動(dòng)理論的內(nèi)容和內(nèi)能概念，內(nèi)能與溫度的關(guān)系及做功和熱傳遞的方式改變物體的內(nèi)能，考題與日常生活現(xiàn)象聯(lián)系緊密，一般采用填空題、選擇題、問答題等題型，難度不會(huì)太大。 考點(diǎn)連接：（二）中考典題剖析 1．?dāng)U散現(xiàn)象的理解 2．利用分子動(dòng)理論解釋現(xiàn)象 3．改變物體內(nèi)能的方式的判斷 第二講 比熱容 知識(shí)能力解讀 知能解讀：（一）比熱容 1．比熱容的定義 一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比，叫做這種物質(zhì)的比熱容。用符號(hào)c表示。 2．比熱容的單位 在國(guó)際單位制中，比熱容的單位是，讀作“焦每千克攝氏度”。 3．正確理解比熱容應(yīng)注意的兩個(gè)方面 （1）比熱容是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)，每種物質(zhì)都有自己的比熱容；（2）比熱容的大小只決定于物質(zhì)本身，與物體質(zhì)量的大小、溫度改變的多少、物體吸收或放出熱量的多少無關(guān)，但是同種物質(zhì)在不同物態(tài)時(shí)的比熱容一般不同，例如冰和水的比熱容就不同。 4．水的比熱容及物理意義 水的比熱容是，其物理意義是：1 kg的水溫度升高（或降低）l℃吸收（或放出）的熱量是4.2103 J。 5．水的比熱容大的應(yīng)用 水的比熱容大在日常生活和生產(chǎn)中具有重要意義，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是冷卻或取暖。由于水的比熱容較大，在一般情況下，一定質(zhì)量的水升高（或降低）一定的溫度而吸收（或放出）的熱量比相同質(zhì)量的其他物質(zhì)升高（或降低）相同的溫度吸收（或放出）的熱量多，所以我們利用水作冷卻劑成取暖。作冷卻劑時(shí)，讓水吸收更多的熱量；用來取暖時(shí)，讓水放出更多的熱量。另一方面，由于水的比熱容較大，一定質(zhì)量的水吸收（或放出）較多的熱量而自身的溫度卻改變不多，這一點(diǎn)有利于調(diào)節(jié)氣候。夏天，太陽照在海面上，海水在溫度升高過程中吸收大量的熱量，所以住在海邊的人們并不覺得特別熱；冬天，氣溫降低了，海水由于溫度降低而放出大量的熱量，使沿海氣溫不致降得太低，所以住在海邊的人們又不覺得特別冷。 知能解讀：（二）熱量的計(jì)算 物體在熱傳遞過程中吸收或放出熱量的多少與物體的質(zhì)量、比熱容及溫度變化的多少有關(guān)，可以用公式來表示。用Q表示吸收或放出的熱量，c表示物質(zhì)的比熱容，m表示物體的質(zhì)量，t0表示物體的初溫，t表示物體的末溫，則物體吸收的熱量為，物體放出的熱量為。 注意：（1）吸、放熱公式只適用于物體溫度升高或降低時(shí)，物體吸收或放出熱量的計(jì)算，不適用于有物態(tài)變化的過程。 （2）吸收或放出的熱量與c、m、三個(gè)因素有關(guān)，必須全面分析。 （3）注意題目中的條件，尤其是“升高到”和“升高了”（或“升高”）的區(qū)別。 知能解讀：（三）熱平衡方程 熱平衡方程的公式是。公式的實(shí)質(zhì)表明了在熱傳遞過程中，高溫物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到低溫物體的多少，反映了在這種轉(zhuǎn)移中能量守恒的關(guān)系。根據(jù)熱平衡方程就可以計(jì)算出某種物質(zhì)的比熱容、質(zhì)量、初溫或末溫。 解題方法技巧 方法技巧：（一）熱量的計(jì)算應(yīng)注意的問題 （1）正確理解公式中各量的物理意義。 （2）注意物體吸收或放出熱量的多少與物質(zhì)的比熱容、質(zhì)量和溫度的變化量三個(gè)因素都有關(guān)系，而與物體的溫度沒有關(guān)系。 （3）同一公式中的各物理量的單位必須要統(tǒng)一。 （4）公式只適用于無狀態(tài)變化時(shí)升溫（或降溫）過程中吸收（或放出）的熱量。 （5）注意溫度“升高了”“升高到”“降低了”“降低到”等不同的說法，要正確辨別。 （6）正確理解公式的意義，應(yīng)注意：表示物質(zhì)的比熱容可以用吸收（或放出）的熱量與質(zhì)量、變化的溫度的乘積的比值表示，同種物質(zhì)在同種物態(tài)下這個(gè)比值是一定的，不同物質(zhì)的比值不同。 （7）涉及比熱容的問答說明題的表述，通常借助公式來說理更嚴(yán)密。 方法技巧：（二）公式法與比例法的綜合運(yùn)用 運(yùn)用公式法解熱量的計(jì)算題時(shí)，注意首先要判斷是吸熱過程還是放熱過程，并找出所求物理量，然后再列出相應(yīng)的公式，代入已知物理量的數(shù)值，最后進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算并求出結(jié)果，例如用鋁壺?zé)畷r(shí)，應(yīng)求鋁壺、水兩個(gè)物體吸收熱量的總和。由此可見，在解答物理習(xí)題時(shí)，要認(rèn)真仔細(xì)地審題，考慮問題應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，做到全面周密。 本講知識(shí)運(yùn)用比例法解題時(shí)，一般遵循以下步驟：（1）列出各物體吸（放）熱的方程式，涉及求比熱容之比、質(zhì)量之比、溫度差之比的還要進(jìn)行公式變形；（2）針對(duì)所求量之比列出比例式；（3）代入已知數(shù)據(jù)，計(jì)算得出結(jié)果；（4）對(duì)題目中的要求加以分析。 跨越思維誤區(qū) 思維誤區(qū)：（一）不能正確理解比熱容是物質(zhì)的一種屬性 比熱容是物質(zhì)的一種屬性，每種物質(zhì)都有確定的比熱容，其大小與物質(zhì)的質(zhì)量多少、溫度高低、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等無關(guān)，只與物質(zhì)的種類及物態(tài)有關(guān)。例如：一杯水、靜止的水、流動(dòng)的水、熱水、冷水的比熱容都相同，而水結(jié)冰后比熱容則改變。 思維誤區(qū)：（二）不能正確分析吸收熱量的多少 物體吸收或放出的熱量與物體的質(zhì)量、物質(zhì)的種類及溫度的改變有關(guān)，分析熱量的變化時(shí)應(yīng)兼顧三者注意溫度的改變不是初溫，也不是末溫，而是兩者的差比較不同物質(zhì)的吸熱能力時(shí)，通過相同加熱器加熱時(shí)問的長(zhǎng)短表示物質(zhì)吸收熱量的多少。若加熱時(shí)間相同，則表示物質(zhì)吸收的熱量相等。 物理思想方法 思想方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法在探究物質(zhì)的吸熱能力中的應(yīng)用 在探究不同物質(zhì)的吸熱情況實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用控制變量法。實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)控制水和食用油（或其他物質(zhì)）的質(zhì)量、初溫相同，通過升高相同的溫度比較加熱時(shí)間，或加熱相同的時(shí)間比較升高溫度的大小。在探究不同物質(zhì)的吸熱情況實(shí)驗(yàn)中，將不同物質(zhì)的吸熱能力的比較轉(zhuǎn)換成升高溫度的大小進(jìn)行比較。將吸收熱量的多少轉(zhuǎn)換成相同的電加熱器加熱時(shí)間的長(zhǎng)短（或溫度計(jì)示數(shù)的高低），都運(yùn)用轉(zhuǎn)換法。 中考考點(diǎn)鏈接 考點(diǎn)鏈接：(一)中考考點(diǎn)解讀 本講重點(diǎn)考查對(duì)比熱容概念的理解，利用比熱容的意義分析出物體吸收或放出熱量的計(jì)算公式，并用公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的熱量計(jì)算，突出考查水的比熱容大這一物質(zhì)性質(zhì)，考題與日常生活現(xiàn)象聯(lián)系緊密。以填空題、選擇題、實(shí)驗(yàn)題、探究題、問答題和計(jì)算題等形式出現(xiàn)。 考點(diǎn)鏈接：(二)中考典題剖析 1．比熱容大小的判斷 2．實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的吸熱能力 3．水比熱容大的理解