初中物理 热和能讲义.docx

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初中物理热和能讲义

第16章热和能

点及命题趋势

1、本章在考试内容中所占比例不大，要求考生重点掌握：

①分子动理论的基本观点，并能用其解释某些热现象，②内能与温度的关系，改变内能的方法，③比热的概念及热量计算，能用比热解释现象，④从能量转化角度认识燃料的热值及热机的工作原理和能的转化过程。

2、以选择题、填空题和计算题居多。

其中改变内能的方法和热量计算是重中之重。

知识点概要

学好本章可从以下几方面着手：

1、四个概念：

①内能；②热量；③比热容；④热值

2、一个图像：

3、两种热机:

①汽油机，②柴油机

4、四条规律：

①分子动理论的基本内容，②热传递规律，③改变物体内能的规律，④能量守恒定律。

5、易混的两组概念：

①内能和热量，②比热容和热值

16.1分子热运动

 　　1．物质是由分子组成的。

分子若看成球型，其直径以10-10m来度量。

 　　2．一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。

 　　①扩散：

不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。

 　　②扩散现象说明：

A、分子之间有间隙。

B、分子在做不停的无规则的运动。

 　　③课本中的装置下面放二氧化氮这样做的目的是：

防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。

实验现象：

两瓶气体混合在一起颜色变得均匀，结论：

气体分子在不停地运动。

 　　④固、液、气都可扩散，扩散速度与温度有关。

热运动：

物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。

 　　温度越高扩散越快。

温度越高，分子无规则运动的速度越大。

 　　⑤分子运动与物体运动要区分开：

扩散、蒸发等是分子运动的结果，而飞扬的灰尘，液、气体对流是物体运动的结果。

 　3．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。

⑤分子间的引力和斥力是同时存在的，且都随分子间距的增大而减小，引力和斥力相比较，随分子间距的增大斥力减小得更快些，引力大于斥力，引力起主要作用（即合力表现为引力）。

⑥分子间的引力和斥力是同时存在的，且都随分子间距的减小而增大，引力和斥力相比较，随分子间距的减小斥力增大得更快些，引力小于斥力，斥力起主要作用（即合力表现为赤露）。

16.2内能

一、内能

 　1．内能：

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．物体在任何情况下都有内能：

既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用，那么内能是无条件的存在着。

无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块。

3.影响物体内能大小的因素：

温度：

在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大；

质量：

在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越

材料：

在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同；

存在状态：

在物体的温度、材料质量相同时，物体存在的状态不同时，物体内能也可能不同。

 4．内能与机械能不同：

 　机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关。

 　　内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。

内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。

这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。

  　二、内能的改变

 　1．内能改变的外部表现：

 　　物体温度升高（降低）──物体内能增大（减小）。

 　　物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）──内能改变。

 　　反过来，不能说内能改变必然导致温度变化。

（因为内能的变化有多种因素决定）

 　2．改变内能的方法：

做功和热传递。

 　A、做功改变物体的内能：

 　　①做功可以改变内能：

对物体做功物体内能会增加。

物体对外做功物体内能会减少。

 　　②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化。

 　　③如果仅通过做功改变内能，可以用做功多少度量内能的改变大小。

（Ｗ＝△Ｅ）

 　　④解释事例：

图15．2-5甲看到棉花燃烧起来了，这是因为活塞压缩空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花燃点使棉花燃烧。

钻木取火：

使木头相互摩擦，人对木头做功，使它的内能增加，温度升高，达到木头的燃点而燃烧。

图15．2-5乙看到当塞子跳起来时，容器中出现了雾，这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气液化凝成小水滴。

 　B、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。

 　C、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

D、温度、热量、内能的区别：

 　　☆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）。

16.3比热容

1.基本概念

⑴定义：

单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。

用符号C表示。

 　⑵单位：

J/（kg·℃）读作：

焦耳每千克摄氏度。

⑶物理意义：

表示物体吸热或放热的本领的物理量。

 　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。

 　⑷水的比热容为4．2×103J/（kg·℃）表示：

1kg的水温度升高（降低）1℃吸收（放出）的热量为4．2×103J。

⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大，吸收或放出相同的热量温度变化小。

2.图象

 　3．计算公式：

Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t）。

4．热平衡方程：

不计热损失Ｑ吸＝Ｑ放。

16.4内能的利用、热机

（一）内能的获得──燃料的燃烧

 　　燃料燃烧：

化学能转化为内能。

（二）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。

（针对固体和液体燃料）

注：

1m3某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。

（针对气体燃料）

2．单位：

J/kg；J/m3

 　3．关于热值的理解：

 　①对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”，“1m3”、“某种燃料”、“完全燃烧”。

1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。

某种燃料：

说明热值与燃料的种类有关。

完全燃烧：

表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。

②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。

 　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。

 　　②公式：

η=Q有效/Q总=cm（t-t0）/qm′。

（三）内能的利用

 　1．内能的利用方式：

 　　⑴利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。

 　　⑵利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。

2.热机：

定义：

利用燃料的燃烧来做功的装置。

 　　能的转化：

内能转化为机械能。

 　　蒸气机──内燃机──喷气式发动机。

 　3．内燃机：

将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。

它主要有汽油机和柴油机。

 　4．内燃机大概的工作过程：

内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：

吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。

另外压缩冲程将机械能转化为内能。

 　5．热机的效率：

热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。

 　　公式：

η=W有用/Q总=W有用/qm。

 　6.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。

7．汽油机和柴油机的比较

汽油机

柴油机

不

同

点

构造

顶部有一个火花塞

顶部有一个喷油嘴

吸气冲程

吸入汽油与空气的混合气体

吸入空气

点燃方式

点燃式

压燃式

效率

低

高

应用

小型汽车、摩托车

载重汽车、大型拖拉机

相同点

冲程：

活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。

一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。

16.5能量的转化和守恒

 　　1．自然界存在着多种形式的能量。

尽管各种能量我们还没有系统地学习，但在日常生活中我们也有所了解，如跟电现象相联系的电能，跟光现象有关的光能，跟原子核的变化有关的核能，跟化学反应有关的化学能等。

 　　2．在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移（列举学生所熟悉的事例，说明各种形式的能的转化和转移）。

在热传递过程中，高温物体的内能转移到低温物体。

运动的甲钢球碰击静止的乙钢球，甲球的机械能转移到乙球。

在这种转移的过程中能量形式没有变。

 　　3．在自然界中能量的转化也是普遍存在的。

小朋友滑滑梯，由于摩擦而使机械能转化为内能；在气体膨胀做功的现象中，内能转化为机械能；在水力发电中，水的机械能转化为电能；在火力发电厂，燃料燃烧释放的化学能，转化成电能；在核电站，核能转化为电能；电流通过电热器时，电能转化为内能；电流通过电动机，电能转化为机械能。

 　　4．能量守恒定律：

能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。

 　　能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。

本章习题精选

分子运动

1、下列现象中,能用分子运动理论解释的是（）

A、风吹时，风车转动。

B、烟从烟囱里冒出来

C、“固体清新剂”能使居室温馨芳香

D、腌咸蛋时，时间久了蛋变咸了E、扫地时，灰尘在空中飞舞

F、滴在地砖上的污渍，时间越久越难擦净

G、无数雨滴从空中落下。

H、夏天梅花飘香

I、将泥沙放入水中变浑浊J、寒风起，漫天沙尘飞扬

K、樟脑球逐渐变小。

L、满架蔷薇一院香

2、日常生活中，人们都知道固体和液体很难被压缩，这是因为：

（）

A、分子间存在引力B、分子间是有空隙的C、分子在不停地运动 D、分子间存在斥力

内能

1、关于内能的说法正确的是（）

A、静止的物体没有内能。

B、物体运动越快，其内能越大。

C、热水有内能，冰块没有内能。

D、只有做功才能使物体内能增加。

E、做功一定能使物体的内能改变。

F、物体内部大部分分子热运动的动能之和叫内能。

2、辨析下列改变内能的途径。

A、锯条锯木头，锯条发烫。

（）

B、擦划火柴，火柴头着火。

（）

C、冬天对着手哈气，手变暖了。

（）

D、电流通过导体，导体会发热。

（）

E、壶中水开了，壶盖被顶起。

（）

F、火车驶过铁轨后，铁轨的温度升高。

（）

3、关于温度、内能、热量的说法正确的是（）

A、物体温度升高，它含有的热量就多。

B、物体的内能增加，一定要吸收热量。

C、物体的内能增加，放出的热量一定越多。

D、物体的内能增加，温度一定升高。

F、质量一定时，温度升高，内能一定增加。

比热容

1、水的比热为4．2×103J/（kg·℃）其物理意义是：

__________________________________________________。

2、关于比热下面说法正确的是（）

A、比热反映了物质吸、放热本领的大小。

B、升高相同温度，比热容越大的物体，吸收热量越多。

C、吸收相同的热量，比热容越大的物体，温度升高的越小。

D、在热传递过程中，热总是从比热大的物体传向比热小的物体。

E、冰和水是同一种物质，因此比热相同。

F、比热与物体质量有关，质量越大的物体，其比热越大。

3、沙漠地区在日光照射下，要比湖泊湿地处温度升高的快的原因是：

A．沙的比热容小 B．沙吸收热量多 C．沙的密度大   D．沙漠地区日照时间长

4、已知烟煤的热值是2.9×107J/kg，那么：

A.2kg烟煤燃烧时一定放出5.8×107J热量  

 B.1kg的烟煤完全燃烧时一定放出2.9×107J的热量

C.1kg烟煤温度降低1℃释放出2.9×107J的热量  

D.10kg烟煤的热值为2.9×108J/kg

5、有质量相同的两块金属铜和铝，已知铜的比热容小于铝的比热容，则（）

A．它们降低相同的温度，铝放出的热量一定大于铜放出的热量

B．它们升高相同的温度，铜吸收的热量一定大于铝吸收的热量

C．它们放出相同的热量后，铝降低的温度一定大于铜降低的温度

D．它们吸收相同的热量后，铜的末温一定高于铝的末温

6、初温相同的铜和铅，他们的比热之比是3：

1，质量之比是2：

3，若他们吸收相同的热量，铜升高的温度与铅升高的温度之比是（）

A．1：

2            B．2：

1            C．2：

9            D．9:

2

7、有A、B两种物体，它们的质量之比为1：

3，吸收的热量之比为4：

3，A物体升高的温度是乙物体升高温度的2倍，则A、B两种物质的比热之比是：

_______________

8、太阳光垂直照射地面，在每平方米的面积上，平均每分钟能得到8.4×104J的热量，如果我们能利用太阳光热的10%，那么在面积为50m2的屋顶上可以利用的太阳热的功率为_________KW

9、为什么汽车用水做冷却剂？

10、质量为500g的铁锅中放有3Kg的水，把它们从15℃加热到85℃，吸收了多少热量铁的比热容为［铁的比热为0.46×103J/（kg·℃），水的比热为4．2×103J/（kg·℃）］

11、质量是100g某金属块在沸水中加热相当长的时间，取出后立即投入200g温度为20℃的冷水中，结果水的温度升高到24℃，若不计热量的损失，求这种金属块的比热容。

【答案：

0.44×103J/kg·℃】

12、在一个标准大气压下，把质量为200g的铝块放在沸水中充分加热后，迅速投入温度为16℃、质量为210g的水中，不计热量损失，求当它们达到共同温度时铝快大约放出了多少热量？

（铝的比热为：

0.88×103J/kg·℃）（保留整数）

13、森林是一巨大的天然“氧吧”，因为绿色植物在光合作用下可以放出大量的氧气。

小明为了测量地球表面植物吸收太阳能的本领，做了如下实验：

用一脸盆装6Kg的水，水的表面积为0.1m2，经太阳垂直照射15min，温度升高了5℃。

求：

（1）实验时，6Kg的水吸收了多少热量？

（2）若地表植物接受太阳能的能力与水相当，每平方米绿色植物每秒种接受的太阳能为多少焦耳？

（3）100m2

绿色植物每秒种可释放出多少升氧气？

（若绿色植物在光合作用下每吸收103J的太阳能可放出0.05L的氧气）

热机

1、热机是通过燃烧燃料将________能转化为______能，并最终转化为_____能的装置。

2、四冲程内燃机工作过程中，一个工作循环包括________冲程、________冲程、_________冲程、___________冲程，其中活塞将往复运动_____次；只有第三个冲程燃料燃烧做功，把_______能转化为______能。

其他三个冲程是靠飞轮的_______完成。

在________冲程中，机械能转化为内能。

3、单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程是不用靠飞轮的惯性来完成的，这个冲程是（   ）

 　A．压缩冲程　B．做功冲程　C．吸气冲程　D．排气冲程

4、有关汽油机和柴油机的说法，不正确的是（）

A.使用的燃料不同

B.柴油机气缸顶部有喷油咀，而汽油机气缸顶部有火花塞

C.柴油机笨重但功率大

D.做功冲程中汽油机的气缸内燃气的压强和温度比柴油机气缸内燃气的压强和温度高

5、一台柴油机飞轮的转速为2400r/min，则每s做功的次数为（）

A.10次      B.20次     C.30次        D.40次

6、汽油机甲的效率比汽油机乙的效率高，这说明（）

A.甲做的有用功多  B.甲比乙用的汽油少 

C.完全燃烧相等的汽油，其内能转化为有用功的能量甲比乙多

D.相同的时间内，汽油机甲比乙所用的汽油节约一些

7、以下是提高热机效率的方法，错误的是：

（）

A、尽量减少热机功率  B、尽量使燃料充分燃烧

C、保证传动部分良好的润滑D、尽量减少各种热散失

8、完全燃烧210g木炭放出的热量有40%被质量为8.5kg、原来温度为25℃的水吸收，问水的温度可升高多少？

（木炭的热值为3.4×107J/kg）【答案：

75℃】

8、汽油机的活塞面积为100cm2，做功冲程燃气的平均压强为6×105Pa，冲程长为70cm，问：

1一个工作循环燃气对活塞做了多少功？

2若汽油机的转速为240转/min，其功率为多少？

【答案：

（1）4.2×103J，

（2）8.4×103W】

9、某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm（面积近似为S=3.0×10-3m2）,活塞冲程长度为L=0.06m,某种工作状态下做工冲程燃气的平均压强为P=1.0×106Pa，活塞以n=1380次/分钟做往复运动，汽油机活塞往复运动两次，对外做工一次。

求：

（1）汽油机在此工作状态下的功率

（2）如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率为多少？

（汽油的热值为4.6×107J/kg）

能量守恒

1、能量既不会凭空_______，也不会凭空_______，它只会从__________转化为_______________，或者从一个物体_________到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量__________。

2、各种形式的能量都可以在________下转化，电动机带动水泵抽水是_____能转化成________能，植物吸收阳光进行光合作用是_______能转化为______能，燃料燃烧时发热是_________能转化为________能。

3、在摩擦生热的现象中，_______能转化为______能，如克服摩擦做了100J的功，就有______J的_______能转化为_______能。

4、人类对各种能源的利用，都是通过_______来实现的。

5、光电池在供电的过程中，它的作用是（）

A．光能转化为内能  B．电能转化为光能     C．光能转化为电能    D．光能转化为机械能

6、下列例子中，属于内能转化为机械能的是（）

A．人造卫星的运载火箭点火发射        B．流星在地球的大气层中燃烧

C．从高处冲下来的水带动水轮机转动    D．电风扇通电后转动

7、2kg80℃的热水与4kg20℃的冷水混合。

如不计热损失，则热水放出热量Q放与冷水吸收热量Q吸的关系为（）

A．Q放＞Q吸      B．Q放＜Q吸     C．Q放＝Q吸      D．无法判断

8、下列事例中，属于内能转化为机械能的是（）

A．用打气筒给自行车内胎打气 B．用火箭发射人造卫星 

 C．古人使用的钻木取火 D．开水倒入杯中，逐渐冷却

9、直升机在空中匀速上升过程中，它的（）

A．重力势能增加，动能和机械能不变      B．重力势能和动能增加，机械能不变

C．动能不变，重力势能增加使机械能增加   D．动能、重力势能和机械能都增加

10、我国大力发展火力发电，火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（）

A．化学能→内能→机械能→电能    B．化学能→重力势能→动能→电能

C．机械能→内能→化学能→电能    D．内能→化学能→机械能→电能

第十七章《能源与可持续发展》讲义

考点及命题趋势

1、本章在考试内容中所占比例不大，但它是解决其他问题的必备知识，要求考生重点掌握：

①质量的含义，②天平的使用方法，③密度的物理意义，④测量密度的方法。

2、本章一般会和浮力、压强等知识综合在一起来考查，以选择题、填空题和实验题居多，预计2009年仍将侧重对质量与密度的测量，同时也会以本章内容为基础，综合在相关的知识中来命题。

知识点概要

17.1能源家族

1、一次能源：

即可以直接从自然界中获取的能源。

包括化石能源、生物质能、水能、风能、太阳能、地热能、和核能等，其中煤、石油和天然气是当今世界中一次能源的三大支柱，构成了全球能源家族结构的基本框架。

（1）化石能源包括：

煤、石油和天然气。

（2）生物质能：

即人类生活中广泛利用食物等生命物质提供的能量，是日常生活中最常见的能源之一。

2、二次能源：

无法直接从自然界中获取，必须通过一次能源的消耗，才能得到的能源是二次能源。

如电能、焦碳、汽油、柴油、煤气等。

其中电能是最主要的二次能源。

3、可再生能源：

可以在自然界中能源不断的得到的能源。

如水能、风能、太阳能。

不可再生能源：

不可能在短期内从自然界得到补充的能源。

如化石能源、核能。

17.2核能

1、核能：

在一定条件下，使较重的原子核分裂或较轻的原子核聚合时释放出的巨大的能量，叫核能。

获得核能的方式有重核裂变和轻核聚变两种。

2、核电站：

核电站是利用核能发电，目前已经建成的核电站，都是利用裂变产生的能量了来发电的，核电站的核心设备是：

核反应堆，它以铀为燃料。

3、核电站的能的转化：

反应堆中铀核放出的核能转化为蒸汽的内能，蒸汽的内能转化为蒸汽轮机的机械能，蒸汽轮机的机械能转化为发电机的电能。

17.3太阳能

1、太阳能来源于太阳内部的核（氢原子核聚变）反应，其优点：

⑴供应时间长，取之不尽，用之不竭；⑵分布广阔，获取方便；⑶安全、清洁开发利用不污染。

2、化石能源、水能和风能都是来源于太阳能。

17.4能源革命

1、人类历史上的三次能源革命：

第一次：

钻木去火的出现代表能源：

柴薪

第二次：

蒸汽机的发明代表能源：

化石能源

第三次：

可控核能的利用代表