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周六教案--热和能
分子热运动分子动能
分子理论分子内能内能与温度内能的改变
分子间力分子势能（分子间距及分子引力和拆力）
定义：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________
内能内能大小因素
_________________________________________________________
改变内能方法:
__________________________________
热量吸热能量比热
热传递
实质内能的转移
实质：
内能、其他能转化
做功热值
应用：
热机
效率
扩散：
___________________________________________________
热运动:
__________________________________________________
温度：
___________________________________
区别热量:
____________________________________
内能:
___________________________________
做功和热传递改变内能的区别______________________________________________________________
定义：
________________________________________________________
物理意义：
________________________________
比热容单位_________
有关因素______________________________________
无关因素______________________________________
水的比热容________________表示________________________________
比热容计算公式__________________或_____________________
热值：
__________________________________
吸气冲程
压缩冲程
热机：
做功冲程
排气冲程
热机能量转化_____________________________________________
定义：
燃料的热值：
公式：
单位：
意义及提高利用率
热机的效率
能量守恒定律：
__________________________________________________________________________
能源的分类：
机械能与内能的相互转化eg_________________________________
机械能与电能的相互转化eg_________________________________
能量的转化：
电能与光能的相互转化eg_________________________________
光能与化学能的相互转化eg_________________________________
化学能与内能的相互转化eg__________________________________
知识点一、分子热运动：
分子间有相互作用的引力和斥力。
①当分子间的距离ｄ＝分子间平衡距离r，引力＝斥力。
②ｄ＜ｒ时，引力＜斥力，斥力起主要作用，固体和液体很难被压缩是因为：
分子之间的斥力起主要作用。
③ｄ＞ｒ时，引力＞斥力，引力起主要作用。
固体很难被拉断，钢笔写字，胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。
④当ｄ＞10ｒ时，分子之间作用力十分微弱，可忽略不计。
破镜不能重圆的原因是：
镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围，镜子不能因分子间作用力而结合在一起。
例1.酒精和水混合后的体积小于原来酒精和水体积之和的实验，说明了（）
A．物质是由分子构成的B．分子在永不停息地运动
C．分子间存在着相互作用的引力和斥力D．分子间存在着空隙
例2．把表面光滑的铅块放在铁块上，经过几年后将它们分开，发现铅块中含有铁，而铁块中也含有铅，这种现象说明（）
A．物质分子之间存在着相互作用力B．分子之间存在空隙
C．分子在永不停息地运动D．分子的引力大于斥力
总结：
分子运动，即扩散现象是肉眼看不见的，在不知不觉中发生的，比如：
玉兰花香四溢；
而机械运动是物体的运动，是看的见的，比如：
水向低处流、风吹树叶动、尘土飞扬．
例3.关于分子间作用力，下列说法中不正确的是（ ）
A．固体很难被压缩是由于分子间的斥力作用
B．固体很难被拉伸是由于分子间的引力作用
C．分子间引力和斥力总是同时存在
D．分子间有时只存在引力，有时只存在斥力
解答：
解：
A、固体之所以难于被压缩，是因为压缩到一定距离时分子间合力表现为斥力，A对．
B、固体很难被拉伸是因为拉到一定距离是分子间的合力表现为引力，B对
C、分子间同时存在引力和斥力，两个力共同产生作用．C对．
D、分子间的引力和斥力是同时存在的，我们看到是它们两个的合力，D错
例4.（2005•江苏）下列关于分子力和分子势能的说法中，正确的是（ ）
A．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大
B．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小
C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而减小
分析：
当r=r0时，分子力为零，分子势能最小，随着r的增大或者减小分子势能均增大．
例5.一木块从斜面上匀速下滑，在下滑过程中，木块的（不考虑木块的热膨胀）（）
A．分子势能减小，分子平均动能不变
B．机械能减小，内能增大
C．机械能不变，内能增大
D．分子势能不变，分子平均动能增大
例6．关于扩散现象，下列说法正确的是：
（ ）
A．固体、液体和气体都能产生扩散现象
B．在固体、液体和气体中，扩散最快的是固体
C．无论是固体、液体或气体，都是温度越高扩散得越快
D．扩散现象表明分子之间有空隙
小结：
由于分子永不停息地做无规则运动，所以一切物体在任何情况下总具有内能，但不一定总是具有机械能
内能是所有分子动能和分子势能的总和，所以内能的大小与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关．而机械能是与整个物体的机械运动相对应的能量，是物体动能与势能的总和。
知识点二、内能：
1、物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
2、影响物体内能大小的因素：
温度，质量，材料、状态相同时，物体的内能越大。
3、内能与机械能不同：
机械能是宏观的，内能是微观的，温度越高扩散越快。
温度越高
知识点三、内能的改变：
1、内能改变的外部表现：
物体温度升高（降低）物体存在状态改变，内能改变。
不能说内能改变必然导致温度变化。
2、改变内能的方法：
做功和热传递。
A、热传递可以改变物体的内能。
①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。
②热传递的条件是有温度差，传递方式是：
传导、对流和辐射。
热传递传递的是内能（热量），而不是温度。
③热传递过程中，物体吸热，温度升高，内能增加；放热温度降低，内能减少。
④热传递过程中，传递的能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。
热传递的实质是内能的转移。
B、做功和热传递改变内能的区别：
由于它们改变内能上产生的效果相同，所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。
但做功和热传递改变内能的实质不同，前者能的形式发生了变化，后者能的形式不变。
C、温度、热量、内能区别：
☆指出下列各物理名词中“热”的含义：
热传递中的“热”是指：
热量热现象中的“热”是指：
温度
热膨胀中的“热”是指：
温度摩擦生热中的“热”是指：
内能（热能）
例题7.关于做功和热传递，下列说法中正确的是（ ）
A．做功只能把其他形式的能转化为热能[内能]
B．热传递过程实际上就是热能[内能]的转移过程
C．做功和热传递是没有区别的
D．做功和热传递对改变物体的热能[内能]而言效果总是不同的
A、外界对物体做功，物体的内能增大，其它形式的能转化为内能；物体对外界做功，物体本身的内能减小，内能转化为机械能．故A错；
B、热从温度高的物体传给温度低的物体，或从物体的高温部分传到低温部分，叫热传递，实质是能量的转移，故B正确；
C、热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程，二者本质不同，故C错；
D、做功和热传递都可以改变物体的内能，二者本质不同，但在改变物体的内能上是等效的，故D错．
故选B．
总结：
（1）改变物体内能的方式有两种：
做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程；
（2）做功可以改变物体的内能：
外界对物体做功，物体的内能增大，其它形式的能转化为内能；物体对外界做功，物体本身的内能减小，内能转化为机械能．据此分析判断．
课堂作业
1、盐城市二○○六下列各图中，属于内能转化为机械能的是
A.两手相互B.水沸腾时蒸汽C.锯木头锯子发烫D.压缩空气引火
摩擦能发热冲开壶盖
2、泰安市二〇〇六关于物体的内能，下列说法中正确的是
A.物体运动的越快，物体的内能越大
B.物体举得越高，物体的内能越大
C.温度为-40℃的冰块没有内能
D.火箭点火升空过程中将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能
3、济宁市二○○六各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化，请按表中示例完成表格。
能量转化
实例
化学能转化为电能
干电池对外供电
用电熨斗熨衣服
机械能转化为内能
4、列现象中，利用内能做功的是（）
A、冬天在户外时两手相搓一会儿就暖和
B、刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花
C、在烈日之下柏油路面被晒熔化了
D、火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起
5、下列事列中，用做功的方法使物体内能增加的是（）
A、热水淋浴后全身感到暖和
B、冬天，对手“哈气”，手感到暖和
C、冬天，两手互相摩擦，手感到暖和
D、冬天，在房间内用暖气取暖，全身感到暖和
6、改变物体内能的方式有两种，饮料放进冰箱后温度降低，是用______的方式减少饮料的内能；在汽油机的压缩冲程中，是通过______的方式增加燃料混合物的内能．
7、飞机在万米高空飞行时，舱外大气压比舱内气压低．要使舱内获得新鲜空气,必须使用压缩机把空气从舱外压进舱内．在这个过程中，压缩机对空气做功，空气的
A.温度升高 内能增加 B．温度降低 内能减少
C.沮度升高 内能减少 D．温度降低 内能增加
8、下列现象中，属于用热传递的方式改变物体内能的是
A．菜刀在砂轮上磨得发烫B．用打气筒打气时筒壁发热
C．两手互相摩擦时手发热D．在炉子上烧开水
9、下列说法中正确的是（）
A、一杯煤油用去一半，它的比热减为原来的二分之一
B、吸收热量多的物体比热一定大
C、高温物体放出的热量一定多
D、质量相同的水和煤油吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升长高的温度
10、把质量为500克，温度为40°C的铝块加热到100°C，铝块吸收了多少热量？
如果这些热量用来给水加热，能使多少20°C的水升高到40°C？
11、质量不同，初温相等的大、小两个铁块，吸收了相等热量后将它们接触，则大、小铁块之间有没有热传递，为什么？
周日教案--热和能
知识点四、热量：
1、比热容：
比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大
2、计算公式：
Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t）
3、热平衡方程：
不计热损失Ｑ吸＝Ｑ放
例1关于比热容概念的理解,下列说法中正确的是（）
A.单位质量的某种物质,温度升高1℃所吸收的热量,叫做这种物质的比热容
B.比热容的大小同热量多少有关,物体吸热越多,比热容就越大
C.比热容的大小同温度的高低有关,物体温度变化越大,比热容就越小
D.同温度,同质量的不同物质,比热容大的含有的热量多
例2.若甲物体的比热容比乙物体的比热容大,下面说法中正确的是（）
A.甲比乙含有的热量多
B.如果甲,乙的质量相等,放出的热量也相同,则甲降低的温度比乙少
C.如果甲,乙的质量相等,降低的温度也相同,则甲比乙放出的热量少
D.甲,乙两物质接触时,必定会发生热传递
例3质量是10kg的水，温度从20℃升高到50℃，吸收了多少焦热量？
[C水=4.2×103J/（kg·℃）]
总结：
（1）比热容是物质本身的一种属性，其大小与物体的质量、物体的温度等因素无关；
（2）要发生热传递，即必须存在着温度差，即有高温物体和低温物体或同一物体有高温部分和低温部分；
（3）热量的计算公式是Q=cm△t，故据比热容的关系分析判断即可得出铜块和铝块的温度关系．
知识点五、内能的利用、热机：
热值
1、定义：
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2、单位：
J/kg
3、公式：
Q＝mq（q为热值）。
实际中，常利用Q吸＝Q放即cm（t-t0）=ηqm′联合解题。
4、酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：
1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：
1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。
5、火箭常用液态氢做燃料，是因为：
液态氢的热值大，体积小便于储存和运输
6、炉子的效率：
① 定义：
炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
公式：
η=Q有效/Q总=cm（t-t0）/qm′
例4.煤油的热值大于酒精的热值，下列说法中正确的是（ ）
A．煤油比酒精含有的热量多
B．燃烧相同质量的煤油和酒精，煤油放出的热量要多些
C．通风条件越好，供氧越充足，两种燃料的热值就越大
D．完全燃烧相同质量的煤油和酒精，利用煤油刚好能烧开一壶水，那么利用酒精则不能烧开这壶水（效率相同条件下）
利用比热容的概念和热值的概念可判断，燃料的热值是物质本身的一种属性．
解：
A、煤油比酒精含有的热量多，需要考虑热值和质量，不能判断煤油比酒精含有的热量多，故不符合题意
B、燃烧相同质量的煤油和酒精，煤油放出的热量要多些，此题忽视了完全燃烧的条件，不能确定谁放出的热量多，故不符合题意；
C、通风条件越好，供氧越充足，两种燃料的热值就越大，燃料的热值是物质本身的一种属性，故不符合题意
D、完全燃烧相同质量的煤油和酒精，利用煤油刚好能烧开一壶水，那么利用酒精则不能烧开这壶水，相同质量的酒精完全燃烧放出的热量小，就不能烧开这壶水，符合题意．
例5.在热机的四个冲程中，把内能转化为机械能的冲程是（ ）
A．吸气
B．压缩
C．做功
D．排气
小结：
热机是将热能转化为机械能的机器，它的一个工作循环包括四个冲程：
吸气、压缩、做功、排气冲程，其中压缩冲程是将机械能转化为内能；做功冲程是将内能转化为机械能．
例6.买火柴的小女孩在严寒中只能靠点燃火柴取暖。
一根火柴的质量约0.065g，火柴的热值平均为1.2×107J/kg,求一根火柴完全燃烧能使1m3空气温度升高多少摄氏度。
[空气密度1.3kg/m3、比热容1.0×103J（kg℃）]
【例题7】（09广州）用如图所示的实验装置探究烧杯内的某种物质熔化时温度的变化规律（烧杯内物质在相同时间内吸收的热量相同）
（1）某时刻温度计示数如图，此刻杯内物质温度是_______。
（2）根据实验数据描出加热过程中杯内物质的温度随时间变化图象如图，该物质的熔点是_______。
（3）t2时刻，该物质处于_______态（选填“固”、“液”、“固、液混合”）
（4）t2与t3相比，哪一时刻杯内物体内能较大？
_______，理由是_______
（5）已知0～t1与t5～t6的时间相等，从图可知两段时间内温度升高不同，由此可以做出：
“这种物质固态时的比热容小于液态时的比热容”的判断。
请写出做出此判断的依据
【解析】本题考查的是温度、内能和比热容的综合题，解题的关键是对于温度计的读数特点，熔化过程的温度特点，内能与温度的关系，根据公式Q=Cm△t比较比热容的大小的一些基础知识能够理解应用，前后知识之间能够联系起来。
温度计的读数从0℃开始，对于0℃以上，从0℃往上读数，对于0℃以下，从0℃往下读数。
物质熔化时温度不变，在温度---时间图像表现为一条水平线，水平线对应的温度就是熔点，物质在熔化时的状态是有固态也有液态，属于固液共存态。
内能与温度的关系是当质量不变时，温度越大，内能越大，温度相同时，物体吸热内能增加，从t2到t3的变化时，物质一直在吸热，所以t3时的内能大。
烧杯内物质在相同时间内吸收的热量相同，在0～t1时间里升高的温度为△t1=20℃在t5～t6时间里升高的温度为△t2=10℃,故△T1＞△T2，由Q=Cm△t可知，当吸收的热量和质量都相同时，△t越大C就越小。
所以这种物质固态时的比热容小于液态时的比热容。
【答案】
（1）—8℃
（2）0℃（3）固液混合（4）t3熔化过程要吸收热量
（5）烧杯内物质在相同时间内吸收的热量相同，在0～t1时间里升高的温度为△t1=20℃在t5～t6时间里升高的温度为△t2=10℃,故△T1＞△T2，由Q=Cm△t可知，当吸收的热量和质量都相同时，△t越大C就越小。
所以这种物质固态时的比热容小于液态时的比热容。
【例题4】（09兰州）汽油的热值是4.6×107J/kg,完全燃烧210g汽油能放出J的热量；若这些热量全部被水吸收，可使kg水，从20℃升高到43℃（水的比热容为4.2×103J/（kg·℃））。
【解析】本题考查的是热量的计算，解题的关键是要对燃料完全燃烧放出的热量的计算和液体温度升高时吸收的热量的计算。
对于燃料完全燃烧，由题意可知汽油的热值q=4.6×107J/kg,m=210g=0.21kg,根据公式Q放=mq带入计算。
对于水吸收的热量，已知温度变化△t=43℃-20℃=23℃，水的比热容是c=4.2×103J/（kg·℃，水吸收的热量等于汽油燃烧所放出的热量，Q吸=Q放，根据公式Q吸=Cm△t的变形公式m=Q吸/（C△t）计算即可。
【答案】9.66×106100
知识点六、内能的利用
1、内能的利用方式：
⑴利用内能来加热；⑵利用内能来做功；
提高热机效率的途径：
使燃料充分燃烧尽量减小各种热量损失机件间保持良好的润滑、减小摩擦。
例7．金属制成的汽缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使汽缸中柴油达到点燃的过程是：
（ ）
A．迅速向里推活塞 B．迅速向外拉活塞
C．缓慢向里推活塞 D．缓慢向外拉活塞
例8.有关四冲程内燃机的叙述中，不正确的是（）
A．工作中只有做功冲程把内能转化为机械能
B．工作中压缩冲程是把内能转化为机械能
C．工作开始时要靠外力启动
D．每一个工作循环，燃气只做功一次
例9.甲、乙两汽车，甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高，这表明（）
A．甲做功比乙多
B．甲做功比乙快
C．甲消耗的汽油比乙少
D．以相同的牵引力行驶相同的路程，甲耗油比乙少
知识点七、能量守恒
例1、下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（ ）
A．高山上滚下的石块越来越快，说明重力势能转化为动能
B．酒精燃烧时，将化学能转化为内能
C．发电机发电时，将机械能转化为电能
D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
①判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，总是消耗的能量转化为得到的能．
②能量既不能凭空产生也不能凭空消失，总是由一种能量转化为另一种能量，在转化的过程中能的总量保持不变．
课堂作业
1、人们在生活中用热水取暖，生产上常用水作为冷却剂，这因为水的（）
A、比热大B、吸收的热量多C、放出的热量多D、密度较大
2、甲、乙两种物体质量相同比热不同，当它们升高相同温度时，一定是（）
A、比热小的吸收热量多B、比热大的吸收热量多
C、甲、乙吸收的热量一样多D、因初温不知道无法判定
3、初温相同，质量也相同的水和铜块，吸收相等的热量后，再将铜块投入水中，则会出现（）
A、铜块放热，水吸热B、铜块吸热，水放热
C、铜块与水之间不发生热传递D、水的内能传递到铜块上
4、小明在烈日当空的海边玩耍，发现沙子烫脚，而海水却很凉。
同样，太阳光照射，为什么会出现不同的结果呢？
小明想：
是不是沙子和海水吸热升温快慢不同呢？
于是他从海边取一些沙子和海水带回家进行探究。
小明在两个相同的玻璃杯中分别装上了相同质量的海水和沙子，用一个100W的白炽灯同时照射它们，并用温度计测出它们不同时刻的温度值。
记录的数据如下表所示。
照射时间/min
0
2
4
6
8
10
12
温度/℃
海水
31．0
31．6
32．1
32．5
32．8
33．0
33．1
沙子
31．0
32．5
33．8
34．8
35．8
36
36．3
（1）小明探究的物理问题是什么？
（2）分析小明探究中收集到的数据，你可以得出什么探究结论？
（3）小明发现“夏天海边的沙子烫脚而海水却很凉”，请你用简单的语言从日常生活中或自然中举出一个类似的现象
5、把500克的水加热到100°C，吸收了1.68×105焦的热量，则它的初温是多少？
6、铝的比热是0.88×103焦/（千克·℃），水的比热是4.2×103焦/（千克·℃）．质量为0.3千克的铝锅中放有2千克的水，把它们从20℃加热到80℃时，
（1）铝锅需要吸收多少热量
（2）水需要吸收多少热量
（3）一共需要吸收多少热量
7、汽油机是由四个冲程不断循环而工作的，图2中表示内能转化为机械能的冲程是（）
8、下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的过程是（）
A、烧水时，水蒸气顶起壶盖
B、闭合开关后，灯泡发光
C、冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷
D、给电动自行车的蓄电池充电
9、用铝壶烧开水，壶中的水蒸气将壶盖顶起来，这是消耗水蒸气的能对外做功，将水蒸气的能转化成壶盖的能。
10、下列事例中，能表示能量转化或转移具有“方向性"的事例是
A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能
B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体
C．动能可以和重力势能相互转化
D．电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能
11、、内燃机的一个工作循环的四个冲程，图中表示的是其中的________冲程；它将______能转化成_______能．
12、某学校每天需要将1000kg、20℃的
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