第5讲 分子动理论 内能 比热容.docx
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第5讲分子动理论内能比热容
第5讲分子动理论内能比热容
教学目标
【知识与技能】
1.认识分子热运动，知道分子热运动跟温度有关。
2.了解什么是内能，知道温度是内能的标度；学会辨别改变内能的两种方式。
3.知道比热容的概念及单位，会用热量公式进行简单计算。
【过程与方法】
1．通过观察和实验，初步了解分子动理论的基本观点，并能用其解释某些热现象。
2．通过生活实例，能辨别改变物体内能的两种方式。
3．经历探究物体吸热能力的过程，了解比热容的概念，尝试用比热容见识简单的自然现象。
【情感•态度•与价值观】
1.激发学生的学习兴趣和对科学的求知欲望，是学生乐于探索微观世界和日常生活中的物理学道理。
2.利用探索性学习活动，培养学生的实践能力和创新精神，培养解决问题的能力。
3.通过比热容的实际应用，认识理论与实际的密切联系，熏陶理论联系实际的学风。
教学重点
内能的改变，比较物体吸、放热的能力，热量的计算
教学难点
分子运动、内能的理解、比热容的理解
教学安排
1课时
分子动理论
分子动理论
物质是由______组成的；一切物质的______都在_______地_______；分子间存在相互作用的______力和________力
分子热运动
一切物质的分子都在不停地做无规则运动.因分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫分子的热运动.温度越_____，分子热运动越剧烈
扩散
现象
定义
不同物质在相互接触时_______对方的现象
说明
_________________________、分子间存在__________
影响因素
扩散现象跟温度有关，温度越高，扩散进行得越__________________
示例
闻香气
【提示】分子是不能用肉眼直接观察到的，凡是能用肉眼直接观察到的小物体（如灰尘、花粉等）都不是分子.
内能
内能及其改变
定义
构成物体的所有分子，其热运动的______与______的总和，叫做物体的内能
影响因素
物体的内能与温度和质量有关；一切物体在任何情况下都有内能
改变方式
热传递
做功
实质
内能的______
机械能和内能的相互______
示例
煮饭、热水袋取暖
钻木取火、搓手取暖
说明
①条件：
物体间存在_____；②规律：
高温物体放出热量，内能____，温度_____；低温物体吸收热量，内能_____，温度_______
做功改变内能的两种情况：
对物体做功，物体内能______；物体对外做功，内能_______
联系
做功和热传递改变内能是等效的，没有看到改变内能的具体过程，就无法判断物体内能改变的原因
热量
概念
在热传递过程中，传递内能的多少叫热量，用Q表示
单位
焦耳（符号：
______）
说明
温度、热量和内能的关系：
①温度是一个状态量，通常用“是”、“物体的”等词描述.物体的温度升高，内能增大，但不一定是吸了热；
②热量是一个过程量，不能离开热传递，通常用“吸收”、“放出”等词修饰，不能用“有”、“含有”、“物体的”等词修饰.物体吸收热量，内能增加，但温度不一定升高.如晶体熔化、液体沸腾的过程
③内能是一个状态量，通常用“物体的”、“物体有”等词修饰.物体内能增加，不一定是吸收了热量.物体内能增加，温度不一定升高
比热容
比较不同物质的吸热能力
实验装置
实验设计
比较水和沙子吸热能力的方法：
①吸收相同的热量，比较_______多少；②升高相同温度，比较_______多少
探究方法
实验时应控制水和沙子的______相同，升高相同的温度或吸收相同的热量（即加热相同的时间），这种研究问题的方法称为____________
得出结论
①质量相等的水和沙子，升高相同的温度，_______吸收的热量多，说明水的吸热能力_____；②物体吸收热量的多少与物质种类、质量多少、升高的温度有关
比热容
物理意义
比热容是描述物质吸热本领的物理量
定义
某种物质，在温度升高时吸收的_______与它的______和升高的______乘积之比，叫做这种物质的比热容，用符号c表示
公式
c=Q/mΔt
单位
焦耳每千克摄氏度，符号是_____
水的比热容及意义
水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），它表示的物理意义是：
质量为1kg的水温度升高（或降低）1℃时，吸收（或放出）的热量是4.2×103焦
水的比热
容的应用
制冷剂、散热剂、调节气候
补充
（1）吸热公式：
Q吸＝cm（t－t0）；
（2）放热公式：
Q放＝cm（t0－t）.其中c表示比热容，m表示物体的质量，t0表示初温，t表示变化后的温度即末温；
（3）比热容与物质的种类和状态有关，与物质的质量大小、温度的高低、吸收或放出的热量的多少无关
【提示】在常见的物质中，水的比热容最大.但并非所有跟水有关的应用都应用了水比热容大的这一特性.
命题点1 分子热运动
（2015·泰安）有关分子热运动，下列说法正确的是（）
A．液体很难被压缩，说明分子间有引力
B．水会结冰，是因为结冰时水分子静止不动
C．“一人吸烟，众人受害”，说明分子在不停地运动
D．将石块研磨成粉状，说明分子变小了
分子动理论的基本观点：
一切物质都是由分子组成，分子在不停地做无规则的运动，分子间同时存在相互作用的引力和斥力，分子间存在间隙．
分子热运动是物质内部分子自发的、无规则的运动，肉眼无法看见，它不同于细小物体在外力作用下的机械运动．
1．（2015·广州）咸鱼放在冰箱冷冻室里一晚，冷冻室内有咸鱼味，这表明（）
A．分子间存在引力
B．分子不停地运动
C．分子间存在斥力
D．温度越低，分子运动越慢
2．（2015·株洲）将两个铅柱的底面削平、紧压，两个铅柱结合了起来，在下面吊挂一个重物，它们仍没有分开，如图所示．该实验说明了（）
A．分子间存在引力
B．分子间存在斥力
C．分子间存在间隙
D．分子无规则运动
3．（2014·安徽）运用分子动理论，可以对液体的蒸发现象作出合理的解释：
由于液体表面的分子在做________，所以在任何温度下蒸发现象都可以发生；温度越高，分子的______________________，从而蒸发越快．
命题点2 内能的改变
（2015·张家界）下列选项中通过做功的方式改变物体内能的是（）
A．冬天，烤火取暖
B．夏天，在饮料中放冰块
C．冬天，搓动双手会发热
D．夏天，石头被晒得很热
改变物体内能的两种方式：
做功和热传递，做功是能量的转化，热传递是能量的转移．寻找表示改变内能方式的“关键词”是判断改变内能方式的一种好方法．“取暖”“加热”“降温”“吸收”等是表示热传递的关键词，“压缩”“摩擦”“锻打”“拧弯”等是表示做功的关键词．
4．（2015·茂名）如图所示的实验或机器均改变了物体的内能，其中与另外三个改变内能方法不同的图是（）
A.探究萘的熔化规律 B.压缩气体点燃棉花C.内燃机压缩冲程 D.水蒸气将软木塞冲出
5．（2015·宜昌）如图所示，烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，可看到瓶塞跳起，在这个过程中，下列说法错误的是（）
A．给瓶内打气时，外界对瓶内气体做功
B．瓶塞跳起时，瓶内气体对外做功
C．给瓶内打气时，瓶内气体内能减少
D．瓶塞跳起时，瓶内气体温度降低
第5题图 第6题图
6．（2015·烟台）如图所示，“钻木”能“取火”，说明________可以改变物体的内能；“烤火”能“取暖”，说明________可以改变物体的内能．这两种方式在改变物体的内能上是________．
命题点3 热量计算
（2015·茂名）太阳能热水器、电热水器、燃气热水器是常见的三种热水器．现需将10kg、20℃的水加热到40℃，不考虑能量转换过程中能量的损失，若用太阳能热水器加热，则水吸收了________J太阳能；若用额定功率为1000W的电热水器正常加热，则需要________分钟；若用燃气热水器加热，则需要完全燃烧________m3的燃气．[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），燃气的热值为4.2×107J/m3]
点拨：
知道水的质量、水的比热容和水的初温和末温，由热量公式可以求出水吸收的热量：
Q吸＝cm（t2－t1），Q吸＝Q放＝qV，则V＝Q吸/q.
7.（多选）（2015·潍坊）用相同的酒精灯分别对a、b两液体加热（如图甲），根据测得数据分别描绘出这两液体的温度随加热时间变化的图像（如图乙）．在相同的时间内两液体吸收的热量相等，不计液体热量散失，分别用ma、mb、ca、cb表示a、b两液体的质量和比热容，则结合图中信息作出的下列推断正确的是（）
甲乙
A．若ma＝mb，则ca>cbB．若ma＝mb，则caC．若ca＝cb，则mamb
8．（2015·黄石）一个质量为2g的烧红的铁钉，温度为600℃，若它的温度降低到100℃，释放的热量为________J；若这些热量全部用于加热100g常温的水，则水温将升高________℃.[已知铁的比热容为0.46×103J/（kg·℃），水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
9．（2014·呼和浩特）“YK－15B”型电热水壶内装有3kg水，插在220V的家用电源上．水从20℃加热至98℃，已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg·℃）．求：
（1）水在这个过程中是吸热还是放热；
（2）在这个过程中由什么能向什么能转化；
（3）这个过程中水吸收或放出的热量．
命题点 比较物质的吸热能力
比较物质吸热能力的实验综合性强，试题往往要求选择和组装实验器材，运用控制变量法设计实验，运用公式c＝Q/（mΔt）进行分析与计算．
（2015·河南）为比较两种液体的吸热能力，小军用图甲中两个相同的装置做实验，实验器材还有天平和钟表．收集的实验数据记录如下表．
物理量
物质
质量/g
初始温度/℃
加热时间/
min
最终温度/℃
液体1
50
20
5
45
液体2
50
20
5
68
（1）某时刻温度计的示数如图乙所示，此温度值是________℃.
（2）实验中，用________间接反映液体吸收热量的多少．
（3）通过分析表中数据可知________（填“液体1”或“液体2”）的吸热能力较强．物理上用________这个物理量来描述物质的吸热能力．
比较物质吸热能力的实验中需要利用控制变量法．通常采用下面两种方法比较物质的吸热能力：
一、在质量和吸收热量相同的情景下比较升高的温度．若升高的温度小，则吸热能力强．二、在质量和升高温度相同的情景下比较吸收的热量．若吸收的热量多，则吸热能力强．
（4）小明把液体1换成了沙子，液体2换成了水再进行实验，在此实验中，为了让沙子和水吸收相同的热量，他应该怎么做？
________________________________________________________________________.
（5）在两个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如表所示．分析表中数据可知，如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子，________（填“沙子”或“水”）升高的温度更高；
物质
质量/kg
温度升高10℃所
需要的时间/s
温度升高20℃所
需要的时间/s
沙子
0.03
64
98
水
0.03
96
163
（6）根据上述实验结果解释，为什么内陆地区的昼夜气温差比沿海地区大？
一、选择题
1．（2015·临沂）关于如图所示的热学实验，叙述正确的是（）
A．甲图中，压紧的两铅块，下面悬挂钩码而不分开，这是由于大气压强的作用
B．乙图中，试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，软木塞的内能转化为它的机械能
C．丙图中，抽去玻璃隔板后，两瓶中的气体逐渐混合，这说明上面瓶中的空气密度较大
D．丁图中，金属管装有少量乙醚，迅速拉动缠在金属管外的皮绳，可使橡皮塞从管口飞出
2．下列对生活中的现象的解释正确的是（）
A．摔碎了的瓷碗很难拼合在一起——分子间存在斥力
B．排骨藕汤热的时候香气四溢——温度越高，分子的运动越剧烈
C．房间长时间不打扫就会布满灰尘——分子在不停地做无规则运动
D．海边昼夜温差变化比沙漠中大——水的比热容比沙石的比热容大
3．（2015·广州）如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团硝化棉，迅速下压活塞，硝化棉燃烧．下列说法正确的是（）
A．迅速向上抽活塞，硝化棉也能燃烧
B．此实验只通过热传递改变筒内空气的内能
C．下压活塞的过程，空气的内能转化为活塞的机械能
D．硝化棉燃烧，是因为玻璃筒内空气的温度升高，内能增大
4．（2015·泰安）下列物理现象中，属于通过做功途径改变物体内能的是（）
A．冬天晒太阳人会感到暖和
B．饮料放入冰箱冷藏室会变凉
C．锯木头时锯条会变热
D．烧红的铁块放入水中会变凉
5．（2015·烟台）关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（）
A．0℃的冰没有内能
B．物体的温度越高，物体的内能越大
C．物体的温度越低，所含的热量越少
D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
6．（2015·武汉）关于内能及其利用，下列说法正确的是（）
A．温度高的物体内能一定大
B．做功和热传递都可以改变物体的内能
C．比热容跟物体吸收或放出的热量有关
D．热机的做功冲程是将机械能转化为内能
二、填空题
7．（2015·怀化）小丽从网上学会了“鱼香肉丝”的做法，“母亲节”那天，当她做好这道菜，她的妈妈恰好进家门，就惊讶地叫道：
“她爸，今天的菜好香啊！
”，小丽高兴地端着菜从厨房出来，走到妈妈的面前，对着妈妈说：
“祝妈妈节日快乐！
”．从物理学来说，妈妈能闻到菜香是由于分子的________现象，说明了分子做________（填“无”或“有”）规则运动．
8．（2015·汕尾）不断弯折铁丝，铁丝的温度升高，是通过________的方法增大铁丝内能的；把铁丝放在火上烤，铁丝的温度升高，是通过________的方法增大铁丝内能的；我们通常把烧红的铁丝放入水中冷却，这是利用了水的________较大的性质．
9．（2015·莱芜）吸烟有害人体健康，我国很多城市出台比较严厉的《公共场合控制吸烟条例》，将全国推行公共场合禁烟，从物理学角度看，吸烟者“吞云吐雾”时会波及周围人群，这是由于分子在不停地做________运动造成的．汽车的发动机选用水做冷却剂，主要是由于水的比热容较大的缘故，5kg的水，温度升高5℃，吸收的热量为________J[c水＝4.2×103J/（kg·℃）]．
10．（2015·济宁）小夏在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验，并用图像对实验数据进行了处理，如图所示．实验中，水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等．分析图像可以得出：
________物质为水，另一种液体的比热容为________J/（kg·℃）．
第10题图第11题图
11．（2015·济南模拟）课间休息时许多同学会用瓶壁较薄的空矿泉水瓶做这样的游戏，如图所示：
首先旋紧瓶盖，接着两手分别握住瓶的上、下部分，使劲拧瓶的下部，使其严重变形压缩瓶内空气，这时瓶内气体内能________（填“增加”“减少”或“不变”）；然后迅速旋开瓶盖，可看到瓶盖飞出数米远，同时瓶口和瓶内出现白气，这是因为瓶内气体膨胀对瓶盖做功，瓶内气体内能________（填“增加”“减少”或“不变”），温度________，瓶内的水蒸气液化成小水珠．
12．（2015·德州模拟）用细线吊着洗净的玻璃板水平接触水面，如图所示．当竖直向上把玻璃板拉离水面时，拉力________玻璃板的重力（填“等于”“大于”或“小于”，细线重力不计），原因之一是玻璃板与水的接触面之间存在着分子的________的作用．
13．（2014·泰州）常见物质是由大量分子组成的．扩散现象是由于分子________形成的；一定量的水和酒精混合总体积变小，是由于分子之间存在________；固体和液体很难被压缩，是由于分子之间存在________．
三、实验探究题
14．如图甲所示是“探究不同物质吸热升温现象”的实验．将质量相等的沙子和水分别装在易拉罐中，并测出沙子和水的初温．然后用酒精灯加热并不断搅拌，每隔1min记录一次温度，实验记录如下表．
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
沙子
20
25
29
34
38
水
20
21
22
23
24
甲 乙
（1）实验中需用玻璃棒不断搅拌，其目的是：
________________．
（2）实验中，加热时间实质上反映了________________________．
（3）根据实验数据，在图乙中画出沙子和水的温度随时间变化的图像．
（4）分析图像可知，对于质量相等的沙子和水：
吸收相等热量，升温较快的是________；若使两者升高相同的温度，则________吸收的热量较多．通过大量类似实验，人们发现了物质的又一种物理属性，物理学中将这种属性叫做________．
四、简答计算题
15．（2014·宜昌）随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖．其原理是以温度不高于60℃的热水为热媒，在埋置于地面以下填充层中的管道内循环流动，加热整个地板，通过地面以热传递方式向室内供热的一种供暖方式（如图所示）．
（1）某房间一段时间内循环流动的水质量为1000kg，进水温度为55℃，出水温度为40℃.这段时间里水向外界放出多少热量？
[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
（2）“水地暖”以水为媒介，是因为水的比热容较大，请具体说明为什么要利用这一特性．
第5讲 分子动理论 内能 比热容
考点解读
考点1 分子 分子 不停 做无规则运动 引 斥 高 彼此进入 分子在不停地做无规则运动 间隙快
考点2 动能 分子势能 转移 转化 ①温度差 ②减小 降低
增大 升高 增大 减小 J
考点3 ①升温 ②吸热 质量 控制变量法 ①水 强 ②热量
质量 温度 J/（kg·℃）
各个击破
例1 C
题组训练 1.B 2.A 3.无规则运动 无规则运动（热运动）越剧烈
例2 C
题组训练 4.A 5.C 6.做功 热传递 等效的
例3 8.4×105 14 2×10－2
题组训练 7.BC 8.460 1.1 9.
（1）利用电热水壶将20℃的水加热至98℃，水在这个过程中吸热；
（2）电热水壶工作过程中的能量转化是将电能转化为热能；（3）这个过程中水吸收的热量：
Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×3kg×（98℃－20℃）＝9.828×105J.
实验突破
例
（1）26
（2）加热时间 （3）液体1 比热容
拓展训练 （4）用相同的热源加热相同的时间 （5）沙子 （6）内陆地区沙子多水少，因为沙子的比热容比水小，白天在太阳的照射下，受热情况相同时，沙子的温度上升比水快，而晚上在同样的放热情况下，沙子的温度下降得也快，所以内陆地区的昼夜气温差比沿海地区大．
整合集训
1．D 2.B 3.D 4.C 5.B 6.B 7.扩散 无 8.做功 热传递
比热容 9.无规则 1.05×105 10.甲 2.1×103 11.增加 减少
降低 12.大于 引力 13.运动 间隙 斥力 14.
（1）使水和沙子受热均匀
（2）水和沙子吸收热量的多少
（3）如图所示
（4）沙子 水 比热容 15.
（1）水释放的热量Q吸＝cm（t－t0）＝4.2×103J/kg·℃）×1000kg×（55℃－40℃）＝6.3×107J；
（2）由热量公式：
Q吸＝c水mΔt可知，由于水的比热容较大，在温度变化量Δt一定时，相等质量的水释放的热量较多．
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