第十三章 内能（培优复习课件）物理人教版2024九年级全一册

第十三章 内能 九年级全一册•人教版 单元课件 远处的山峰上火光冲天、烟雾弥漫，炽热的岩浆犹如一条火龙。这是火山在爆发。 地球内部有高温、高压的岩浆。在极大的压力下，岩浆会从地壳薄弱的地方喷涌而出，无情的火舌毁坏它途经的一切，大量火山灰冲上万米高空…… 火山爆发时，炽热的岩浆携带着大量与热有关的能量，那么覆盖火山的皑皑白雪是不是与岩浆一样，也具有与热有关的能量？在本章，我们将尝试从能量角度对热现象的性质进行描述并寻找规律。 第1节 热量 比热容 01 第2节 分子热运动 02 第3节 内能 03 单元内容 1. 能简单说明物质是由分子、原子构成的。 2. 能通过宏观现象推测物质的分子都在不停地做热运动。 3. 能够识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。 4. 知道分子之间存在着作用力。 5. 会用类比的方法建立内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。 6. 知道热传递可以改变物体的内能。 7. 知道热量的概念及单位。 8. 知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例。 9. 了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。 10. 通过比热容的实验，体会控制变量的方法在实验中的作用。 11. 尝试用比热容解释简单的自然现象，感受物理知识与生活的密切联系。 12. 会进行简单的吸、放热计算。 学习目标 单元重点 1. 比热容的概念、应用、热量计算。 2. 一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。 3. 内能、热量概念的建立。 4. 改变物体内能的两种途径。 单元难点 1. 分子间的作用力。 2. 用类比的方法建立内能的概念。 3. 比热容概念的建立。 重点难点 知识图谱 第1节 热量 比热容 考点串讲 知识一 热量 1. 热量 （1）热量的概念 加热水的过程就是热传递的过程。在热传递过程中，传递的___________叫作热量。 （2）热量的单位：________，符号为J。1g水温度升高1℃时吸收的热量约为4.2J。 热的多少 焦耳 2. 比较不同物质吸收热量的情况 知识一 热量 质量相等的不同物质，升高的温度相同，吸收的热量_________。 甲 乙 不相等 知识二 比热容 1. 比热容 （1）引入比热容的意义：用来比较物质吸热能力的物理量。 （2）定义：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，叫作这种物质的比热容。 （3）定义式：______________ Q 表示物质吸收或放出的热量，单位是焦耳（J） m 表示物体的质量，单位是千克（kg） Δt 表示升高（或降低）的温度，单位是摄氏度（℃） C 表示物质的比热容，单位是______________，符号: J/(kg·℃) C 焦/（千克·℃） 知识二 比热容 （4）实验证明：单位质量的某种物质，温度降低1 °C所放出的热量，与它温度升高1 °C所吸收的热量相等，数值上也等于它的比热容。 （5）比热容的物理意义：例如，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），表示1kg水温度升高或降低1℃时，吸收或放出的热量是4.2×103J。 （6）根据比热容公式计算其他物理量 计算物体吸收或放出的热量 Q=________ 计算物体升高或降低的温度 ____________ 计算物体的质量 _______________ cmΔt 知识二 比热容 （7）理解比热容 ①比热容是反映物质自身性质的物理量。不同的物质，比热容一般不同。每种物质都有自己的比热容，与质量、温度、吸收的热量无关，它仅与物质的种类和状态有关。 ②比热容反映了物质的_____________，在质量相等、温度的变化量相等时，物质的比热容越大，吸收或放出的热量越多。 吸放热能力 2. 运用比热容知识解释有关现象 （1）沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小 夏天，阳光照在海上，尽管海水吸收了许多热量，但是由于它的比热容较______，所以海水的温度变化并不大，海边的气温变化也不会很大。 而在沙漠，由于沙石的比热容较小，吸收同样的热量，温度会上升很多，所以沙漠的昼夜温差很大。 知识二 比热容 根据进行分析 大 （2）海陆风的形成 在沿海地区炎热晴朗的天气里，易形成海陆风。原因是泥土的比热容比海水小，日间陆地受太阳辐射温度升高很快，陆面上空空气迅速增温而向上抬升，而海面上由于海水比热容大受热升温慢，上空的气温相对较冷，冷空气下沉并在近地面流向附近较热的陆面，补充因热空气上升而造成的空缺，形成_______，如图甲所示； 夜间陆地冷却快，海上较为温暖，近地面气流从陆地吹向海面，称为_______，如图乙所示。 知识二 比热容 甲 乙 海风 陆风 3. 水的比热容比较大的应用 水的比热容比较大的一些应用： ①散热；②制冷；③调节气温。 发动机利用水的 循环吸热来散热 知识二 比热容 暖气片用水的 循环放热取暖 修建人工湖，利用水的 吸热本领强调节气温 4. 拓展实验—用传感器比较不同物质的比热容 不同物质吸热的差异还可以用图所示的实验很快比较出来。如图所示，用铁夹将温度传感器及分别盛有质量相同的水和食用油的两支试管固定在铁架台上，温度传感器的探头部分要分别与试管内的水和食用油接触良好。温度传感器通过数据采集线与计算机相连接。 在计算机上打开与此仪器配套的专用软件，点击“开始记录”，同时打开红外加热器开关，对盛有水和食用油的试管进行加热，在计算机上可以得到水和食用油的温度—时间图像，进而比较它们的比热容。 知识二 比热容 知识三 热量的计算 1. 热量的计算 根据比热容公式C （1）物体温度升高吸收的热量：Q吸=________________ （2）物体温度降低放出的热量：Q放=________________ t0 表示物体原来的初温度，t 表示物体的末温度。 （3）物理量与单位的选择 m 表示物质的质量，单位：kg △t表示改变的温度，单位：℃ C 表示物质比热容，单位： J/（kg·℃） Q 表示吸收或放出的热量，单位：J cm (t-t0) ＝cmΔt cm (t0-t) ＝cmΔt 2. 热平衡 （1）概念：两个温度不同的物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体________相同，称为“达到热平衡”。 （2）热平衡方程： Q吸 = Q放 c1m1（t1-t01）＝c2m2（t2-t02） 知识三 热量的计算 温度 一、 探究不同物质的吸热能力 【例题1】如图甲，利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体，得到温度随时间变化的图像如图乙，分析可知（　　） A．相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多 B．a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大 C．升高相同温度a所用时间比b少，a的吸热能力比b弱 D．相同时间内a升高的温度比b多，a的吸热能力比b强 C 一、 探究不同物质的吸热能力 【解析】A．实验中使用相同规格的加热器，则相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同，故A不符合题意； B．吸热能力是物质的属性，保持不变，所以a和b的吸热能力不会随着温度的升高而发生变化，故B不符合题意； C．由于相同时间内a与b中的加热器产生的热量相同，则相同时间内两种液体吸收的热量相同；升高相同的温度，a所用时间比b少，则a吸收的热量少，a、b两种液体的质量相等，由c=Q/mΔt可知，a的吸热能力比b弱，故C符合题意； D．由于相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同，则相同时间内两种液体吸收的热量相同，相同时间内a升高的温度比b多，a、b两种液体的质量相等，由c=Q/mΔt可知，a的吸热能力比b弱，故D不符合题意。 故选C。 一、 探究不同物质的吸热能力 【例题2】实验小组设计实验比较水和食用油吸热能力，使用相同的电加热器给水和食用油加热。 （1）小明同学用相同的电加热器对水和食用油加热相同的时间，目的是使水和食用油______________相同，再通过比较水和食用油__________来判断吸热能力的强弱； （2）而小丽同学使水和食用油升高相同的温度，通过比较________来判断吸热能力的强弱； （3）根据实验数据，小明作出了水和食用油的温度随时间变化的图像，由图像可知，水的温度随时间变化的图像是 ____（选填“a”或“b”），食用油的比热 容为___________J/（kg·℃）. 相同时间吸热 加热时间 升高的温度 a 2.1×103  一、 探究不同物质的吸热能力 【解析】（1）使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；小明用相同的电加热器对水和食用油加热相同的时间，目的是使水和食用油相同时间吸热相同，再通过比较水和食用油升高的温度来判断吸热能力的强弱。 （2）根据比较吸热能力的方法，小丽同学使水和食用油升高相同的温度，通过比较加热时间（比较吸收热量）来判断吸热能力的强弱。 （3）由水和食用油的温度随时间变化的图像知，升高30℃-10℃=20℃ a所用的加热为6min，b加热时间为3min，a吸热多，故a的比热容大，因水的比热容大，由图像可知，水的温度随时间变化的图像是a。 升高20℃，b加热时间是a的0.5倍，即b吸收的热量是a的0.5倍，根据Q=cmΔt，在质量、升温相同的情况下，故b（煤油）的比热容是 c=0.5×4.2×103 J/(kg·℃)＝2.1×103J/(kg·℃) 一、 探究不同物质的吸热能力 【例题3】为了比较水和煤油的吸热能力，江涛用两个相同的装置做了如图所示的实验。 （1）在两个相同的烧杯中应加入初温相同、______相同的水和煤油； （2）实验中选用相同酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内 ________（选填“A”或“B”）； A．升高的温度相同 B．吸收的热量相同 B 质量 （3）实验中发现煤油的温度比水的温度升高得 ______（选填“快”或“慢”），这表明 _______吸热本领更强； （4）由此实验可知，在受太阳照射的条件相同时，内陆地区昼夜温差比沿海地区 _____（选填“大”、“小”或“相等”）； 大 快 水 【解析】（1）根据控制变量法，在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油。 （2）选用相同酒精灯加热的目的是使水和煤油在相同时间内吸收相同的热量。故选B。 （3）质量相同的水和煤油，加热相同的时间，吸收相同的热量，煤油的温度比水的温度升高得快，则煤油的吸热能力弱，水的吸热能力强。 （4）沿海地区水多；内陆地区水少、干泥土多；因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和干泥土比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小。 一、 探究不同物质的吸热能力 一、 探究不同物质的吸热能力 探究物质吸热能力的实验中的控制变量法与转换法 1. 控制变量法 探究物质吸热能力的实验需要应用控制变量法，根据控制变量法的要求分析问题。用相同的热源对液体加热，液体在相等时间内吸收的热量相等。质量相同的不同液体升高相同的温度，吸收的热量越多，液体吸热能力越强；或者质量相同的不同物质吸收相同的热量，升高温度少的吸热能力强。 2. 转换法 物质吸收热量的多少难以直接测量，所以该实验中使用加热时间长短反映吸收热量的多少。 二、 比热容的概念与应用 【例题4】依据表格中的数据，下列说法正确的是（ ） A．一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容变小 B．水和砂石放出相等热量，水的温度降低得较多 C．水的比热容表示水的温度升高1°C吸收的热量是4.2×103J D．质量相等的水和煤油，吸收相等热量，煤油温度升高得较多 物质 比热容c/【J/（kg·°C）】 水 4.2×103 煤油 2.1×103 砂石 约0.92×103 D 【解析】 A．比热容是物质特有的一种物理属性，只跟物质的种类、状态有关，所以一杯水倒出一半，杯内剩余水的比热容不变，故A错误； B．根据Q=cmΔt可知，相同质量的水和沙石放出相等热量，由于沙石的比热容比水小，则沙石的温度降低得较多，故B错误； C．水的比热容表示的是1kg的水温度升高（或降低）1°C时吸收（或放出）的热量是4.2×103J，故C错误； D．根据Q=cmΔt可知，相同质量的水和煤油吸收相等热量，由于煤油的比热容比水小，则沙石的温度升高得较多，故D正确。故选D. 二、 比热容的概念与应用 【例题5】下列与比热容有关的生活现象，描述正确的是（　　） A．沙漠地区昼夜温差小 B．汽车发动机常用水做冷却剂 C．在太阳光的照射下，干泥土比湿泥土升温慢 D．“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国沿海地区的生活写照 B 二、 比热容的概念与应用 【解析】 AD．与沿海地区相比，由于沙漠地区的沙子的比热容比水的比热容小，白天吸收相同的热量后，沙子的温度升高得多，气温较高；夜晚放出相同热量后，沙子的温度下降得多，气温较低，因此沙漠地区昼夜温差大，故“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国沙漠地区的生活写照，故AD错误； B．水的比热容大，相同质量的水和其它物质相比，升高相同温度时，水吸收的热量多，因此用水来做发动机的冷却剂，故B正确； C．水的比热容大，湿泥土中含水多，因此干泥土的比热容小于湿泥土的比热容，在同等质量、同样的吸热情况下，干泥土的温度上升比较快，故C错误。 故选B。 二、 比热容的概念与应用 【例题6】炎炎夏日，小梅来到美丽的海滨城市青岛。她发现，在这里白天的风常常从海面吹向陆地，而每到夜晚风却从陆地吹向海面。她利用学过的物理知识进行分析，并画出陆地和海面之间空气流动情况的示意图，如图所示。形成这一现象的主要原因是（　　） A．海水的密度小于砂石的密度 B．海水的密度大于砂石的密度 C．海水的比热容小于砂石的比热容 D．海水的比热容大于砂石的比热容 D 二、 比热容的概念与应用 【解析】 质量相同的水和沙吸收相同的热量，水的温度变化低于沙石的温度变化，是因为水的比热容大于沙石的比热容；在相同的日晒情况下，沙石上方的空气温度会升得较快，其密度也变得较小而上升，海面上温度较低密度较大的空气会补充过来，从而形成海面吹向陆地的风，而晚上，沙石上方的空气温度下降得较快，其密度也变得较大而下降，海面上温度下降慢且温度较高、密度较小、空气上升，陆地的空气会补充过来，从而形成陆地吹向海面的风，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。 二、 比热容的概念与应用 1. 比热容是反映物质自身性质的物理量 比热容是物质的一种特性，其大小与物质的种类及其状态有关，而与物体的质量、升高（或降低）的温度、吸收（或放出）的热量均无关。 2. 水比热容大的三种应用 （1）“冷却”、“取暖”均利用水的比热容大的特点; （2）“调节气温”：根据公式c＝Q/mΔt可知，相同质量的水和沙石（或泥土）相比，吸收相同的热量，水升高的温度低，所以沿海或江河区域的昼夜温差小。 理解比热容的概念 二、 比热容的概念与应用 3. 图像法在比热容问题中的应用 一般情况下横轴表示加热时间，纵轴表示温度。解答方法有两种： （1）选取相同的加热时间，比较温度的变化，在相同的加热时间内，温度变化小的比热容大； （2）选取相同的温度变化，比较所用的加热时间，温度变化相同时，加热时间长的比热容大。 二、 比热容的概念与应用 三、 比热容相关计算 【例题7】一质量为2kg的金属块，被加热到500℃后，立即投入质量为1kg，温度为20℃的冷水中，不计热量损失，最终水的温度升高到80℃. [c水＝4.2×103J/J/（kg·°C）]。求： （1）水吸收的热量？ （2）金属块的比热容？ 【解析】 （1）水吸收的热量为 Q吸=cm（t−t0） =4.2×103 J/（kg·℃）×1kg×（80℃-20℃）= 2.52×105J （2）根据题意有 Q吸= Q放 Q放=c金m金（t金−t） 即 2.52×105J =c金×2kg×（500℃-80℃） 金属块的比热容 c金=0.3×103 J/（kg·℃） 结合条件，紧扣公式解题 利用热量计算公式Q吸=c水m(t-t0)、Q放=c水m(t0-t)进行计算。解题时，需明确题目所给条件，找准对应关系，代入相应公式或变形公式解答。 同时还应注意温度和温度变化量的区别。 三、 比热容相关计算 第2节 分子热运动 考点串讲 知识一 物质的构成 1. 物质的构成 常见的物质都是由极其微小的粒子——分子构成的。 2. 分子的体积非常小 分子直径的数量级为_______m。用肉眼直接看不到，用电子隧道扫描显微镜可以帮助我们观察到分子。 3. 分子数量巨大 2500万个水分子一个挨一个地排成一行，长约1cm。 4. 分子间有空隙 水与酒精混合后的总体积小于混合前的体积之和。 10-10 知识二 分子热运动 1. 扩散 （1）扩散：不同物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫作扩散。 扩散现象表明：一切物质的分子都处在永不停的无规则运动中，分子间存在_________。 （2）气体、液体、固体的扩散 硫酸铜溶液的扩散 铅分子和金分子的扩散 间隙 知识二 分子热运动 2. 分子热运动 一切物质的分子都在不停地做_________的运动。这种无规则运动叫作分子的热运动。 分子运动越剧烈，物体温度越高。 热水 冷水 无规则 知识三 分子间的作用力 1. 分子间存在着相互作用的引力和斥力 分子间的引力和斥力都跟分子间距离有关系。 ①当两个分子的距离处于平衡距离时，分子间的引力_____斥力。 ②当两个分子的距离变大时，分子间的作用力表现为____力。 ③当两个分子的距离变小时，分子间的作用力表现为____力。 引 斥 等于 知识三 分子间的作用力 2. 分子间存在着引力和斥力的现象  ①将两个表面光滑的铅块相互紧压，两块铅会结合起来，在下面吊一个重物都不能把它们拉开。 ②将一块干净的玻璃板吊在弹簧测力计下称量并读数，然后将玻璃板水平接触水面，稍稍向上用力拉弹簧测力计，则示数将变大。 ③用力压缩活塞内的水时，活塞内的水会产生“抵抗”。 知识三 分子间的作用力 3. 物质三态的微观特征和宏观特征 固态 固态分子间距离很小，分子间的作用力很大，只能在平衡位置附近振动。很难被压缩，具有一定的体积和形状. 液态 液态分子间距离比固体稍大，作用力较大，既可以振动，也可以移动。具有一定的体积，没有一定的形状，可以流动. 气态 气态分子间距离很大，分子间力的作用可以忽略，能够自由移动。气体没有一定的体积和形状，具有流动性。 一、分子热运动与扩散现象 【例题1】下列事例不能说明分子不停地做无规则运动的是（　　） A．端午节蒸粽子时，满屋子都弥漫着粽香 B．将一勺糖放入一杯清水中，一段时间后整杯水都变甜了 C．打扫教室地面时，在阳光下看到灰尘在空中飞舞 D．腌制腊肉时，将盐涂抹在猪肉表面，几天后整块肉都变咸了 C 【解析】A．端午节蒸粽子时，满屋子都弥漫着粽香，这是香味分子在停地做无规则运动，故A不符合题意；B．将一勺糖放入一杯清水中，一段时间后整杯水都变甜了，说明糖分子在停地做无规则运动，故B不符合题意； C．灰尘在空中飞舞，这是固体小颗粒的运动，不是分子运动，C符合题意； D．腌制腊肉时，将盐涂抹在猪肉表面，几天后整块肉都变咸了，说明盐分子在停地做无规则运动，故D不符合题意。故选C。 一、分子热运动与扩散现象 【例题2】春季，将密度大于水的蓝色硫酸铜溶液注入水的下方，可以看到清水与硫酸铜溶液之间有明显的界面，如图甲所示，静置20天后，现象如图乙所示，这是______现象，说明液体分子______。 相比春季，该实验进程在夏季会______（稍慢/一样快/稍快），原因是______。 【解析】不同物质相互接触彼此进入对方的现象叫扩散。将密度大于水的蓝色硫酸铜溶液注入水下方，静置20天后都变蓝，这是硫酸铜溶液和水发生了扩散现象，表明分子不停地做无规则运动。温度越高，分子运动越剧烈。夏季气温高，该实验进程在夏季会稍快。 扩散 不停地做无规则运动 稍快 见解析 1. 发生扩散现象的必备条件：①不同物质； ②彼此接触。 2. 明确固体、液体和气体之间都可以发生扩散现象。 3. 温度对扩散现象的影响：影响分子热运动快慢的因素，我们一般只需要考虑温度，温度越高，分子热运动越剧烈。 理解扩散现象 一、分子热运动与扩散现象 二、分子间相互作用力 【例题3】2023年9月21日下午，“天宫课堂”第四课正式开讲，神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在轨面向全国青少年进行太空科普授课。如图是航天员桂海潮在太空用水球“打兵兵”的视频截图，水能形成一个球而不会散开，其原理是（　　） A．组成物质的分子在做永不停息地无规则运动 B．分子间具有斥力 C．分子间同时存在引力和斥力 D．分子间具有引力 D 【解析】物质由分子组成，分子间存在着相互作用的引力和斥力，水在空间站内处于失重状态，悬浮在空间站中的水呈球形，水能形成一个球而不会散开主要是因为水球表面的分子之间的引力作用，故ABC不符合题意，D符合题意。 二、分子间相互作用力 【例题4】如图所示，关于分子动理论的基本观点，以下反映分子间有作用力的是（　　） A. 液体扩散 B. 金块中的金原子 C. 两个铅柱不分开 D. 四溢的花香 C A B C D 【解析】A．图中液体静放一段时间，会看到原来有明显分界面的液体混合均匀，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故A不合题意； B．金块中的金原子，说明金是由原子组成的，原子之间存在间隙，故B不合题意； C．图中两个铅柱不分开，是由于分子间存在相互作用的引力，故C符合题意； D．花香是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故D不合题意。故选C。 第3节 内能 考点串讲 知识一 内能 1. 内能 （1）分子动能：运动的篮球具有动能，分子在做热运动，所以也具有动能。 （2）分子势能 ①被压缩的弹簧各部分互相排斥，被拉伸的弹簧各部分互相吸引；所以具有弹性势能。 ②分子间既相互吸引又相互排斥，所以分子间 具有势能，叫作分子势能。 （3）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的________，叫作物体的内能。单位是______（J）。 总和 焦 知识一 内能 2. 影响内能大小的因素 （1）内能大小与温度的关系：对一杯水加热时，水的温度越高，水内部分子运动越剧烈，内能越大。反之，温度越低， 内能越小。 （2）内能大小与质量的关系：温度相同时，水的质量越大，水分子数目越多，分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也越大。 （3）内能大小与状态的关系：0℃的冰吸热熔化成0℃的水时，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，水的内能变大。可见物体的内能跟物体的状态有关。 总结：物体的内能跟物体的________、______、______等都有关。 温度 质量 状态 知识二 物体内能的改变 1. 热传递改变物体的内能 （1）热传递改变物体的内能 发生热传递时，低温物体吸收热量，内能增加；高温物体放出热量，内能减少。物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越大。 （2）热传递的实质：是_______从高温物体向低温物体转移的过程。 内能 知识二 物体内能的改变 2. 做功改变物体的内能 （1）经典实验 ①活塞压缩气体做功，使空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点，就会燃烧起来。 ②给内盛少量水的烧瓶内打气，当瓶塞跳出时，可看到瓶内出现白雾（即小水滴）。在这个过程中，气体膨胀对外做功，温度降低，内能减小。 （2）结论： 外界对物体做功，物体的内能_______； 物体对外界做功，物体的内能_______. 增加 减少 知识二 物体内能的改变 （3）生活及自然界中利用做功改变内能的现象 克服摩擦做功、压缩气体做功、气体膨胀做功等都可以改变物体的内能。例如： ①冬天人们搓手感到暖和； ②从滑梯下滑时屁股有点发烫； ③锯条锯木头，锯条发烫 ；擦划火柴，火柴头着火； ④汽车急刹车时，轮胎克服地面间的摩擦做功，内能增加，温度升高，轮胎表面被烧焦。 ⑤流星穿越大气层时，克服空气阻力做功，内能增加，温度太高，达到流星燃点，流星燃烧。 一、内能的概念 【例题1】四只相同规格的烧杯中装有水，水量及其温度如图所示。关于四只烧杯中水的内能的大小，下列判断不正确的是（　　） A．a烧杯中水的内能小于b烧杯中水的内能 B．d烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能 C．c烧杯中水的内能大于a烧杯中水的内能 D．b烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能 D 【解析】A．由图知，a与b质量相同，b的温度高，故b的内能大，故A正确； B．由图知，c与d质量相同，d的温度高，故d的内能大，故B正确； C．由图知，c与a的温度相同，c的质量大，所以c的内能大，故C正确。 D．由图知， bc烧杯两杯水的质量、温度都不同，无法比较内能大小，D错误。 故选D。 一、内能的概念 【例题2】物理学中，把物体内所有分子动能与______的和叫做物体的内能。如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况（箭头越长代表分子运动越快），则____ 时刻物体温度较高，该物体从A 时刻到 B 时刻_____（选填“一定”或“不一定”）是吸收了热量。 不一定 【解析】在物理学中，把物体内所有分子动能与势能的总和叫做物体的内能，一切物体都有内能。 如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况，箭头越长代表分子运动的越快，B时刻箭头长，表示B时刻物体内部分子运动的快，物体温度越高，分子运动越剧烈，则B时刻物体温度较高。 做功和热传递都能改变物体的内能，物体B时刻温度高，内能大，该物体从A 时刻到 B 时刻不一定是吸收了热量，也可能是外界对物体做了功。 势能 B 关于内能的概念，把握以下三点 一、内能的概念 二、改变内能的方式 【例题3】2022年4月16日，神舟十三号载人返回舱成功着陆，返回舱与大气摩擦温度升高，内能增加。下列事例中物体内能改变方式与它相同的是（　　） A．汤勺放在热汤中温度升高 B．烧水时水温升高 C．压缩空气温度升高 D．取暖器旁的物体温度升高 C A B C D 二、改变内能的方式 【解析】神舟十三号载人返回舱与大气摩擦温度升高，内能增加，是通过克服摩擦做功来改变内能的。 AB．汤勺放在热汤中温度升高、烧水时水温升高，是通过热传递来改变物体内能的，故AB不符合题意； C．压缩空气温度升高，是活塞对空气做功，使空气的内能增大、温度升高，故C符合题意； D．取暖器旁的物体温度升高，是通过热传递来改变物体内能的，故D不符合题意。故选C。 二、改变内能的方式 【例题4】 在研究“物体内能的改变”时，做了如图甲、图乙两个实验： （1）如图甲所示，在—个配有活塞的厚玻璃筒里放—小团硝化棉，把活塞______下压。可以看到硝化棉燃烧，这是因为活塞压缩______做功，内能______，温度升高到棉花的着火点，使硝化棉燃烧； （2）如图乙所示，烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳出时可以看到瓶内出现了“白雾”，这是因为瓶内气体膨胀做功，内能______，温度降低，使水蒸气______形成的； （3）两个实验说明了______可以改变物体 的内能，同时说明了内能和______能可以相互转化。 迅速 气体 增大 减小 液化 做功 机械 二、改变内能的方式 【解析】 （1）如图甲装置，把活塞迅速下压，可以观察到棉花立即燃烧起来，这是因为活塞压缩气体做功，使空气的内能增大，温度升高，达到了硝化棉的燃点。 （2）用气筒向装有少量水的烧瓶里打气，瓶内气压增大，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，使气体自身的内能减少，温度降低，受温度降低的影响，瓶口周围的水蒸气液化成小水滴，这些小水滴就是看到的白气。 （3）活塞压缩气体做功，使空气的内能增大，机械能转化为内能；水蒸气冲开瓶塞，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，两个实验说明了做功可以改变物体的内能，同时说明了内能和机械能能可以相互转化。 三、温度、内能与热量辨析 【例题5】生活中常提到“热”字，但其含义各不相同，有温度、热量、内能等含义。请写出下面几种情形中“热”字的含义： （1）“壶中的水被烧热了”，其中的“热”是指___________。 （2）“物体吸热升温”，其中的“热”是指___________。 （3）“摩擦生热”，其中的“热”是指___________。 （4）“今天的天气很热”，其中的“热”是指___________。 内能 温度 温度 热量 【解析】（1） （4）温度指物体的冷热程度，“壶中的水被烧热了”， “今天的天气很热”，其中的“热”是指温度高。 （2）在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量，“物体吸热升温”，其中的“热”是指热量。（3） “摩擦生热”是指克服摩擦中做功，机械能转化为内能，其中的“热”是指内能。 三、温度、内能与热量辨析 【例题6】关于温度、内能、热量，下列说法正确的是（　　） A．温度高的物体含有的热量多 B．物体吸收热量，温度一定升高 C．气体膨胀对外做功，自身内能会减少 D．热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体 C 【解析】A．热量是过程量，不能说物体含有的热量多，故A错误； B．物体吸收热量过程中温度不一定升高，如晶体在熔化过程中，吸热但温度不变，故B错误； C．气体膨胀对外做功，内能转化为机械能，则物体内能减小，故C正确； D．在发生热传递时，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，内能总是从高温物体转移到低温物体，故D错误。故选C。 课堂巩固 第十三章 内能 1. 关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（　　） A．一个物体吸收热量时，温度一定增加 B．0℃的冰没有内能 C．物体的温度越高，所含的热量越多 D．物体温度升高，内能一定增加 D 【解析】A．一个物体吸收热量时，温度不一定增加，例如：晶体熔化时，吸收热量，温度不变，故A错误； B．因为一切物体的分子都在不停地做无规则运动，所以一切物体都具有内能，0℃的冰具有内能，故B错误； C．热量是过程量，描述它的术语只能用“吸收”和“放出”，不能用“含有”，故C错误； D．同一物体，质量不变，温度升高，内能一定增加，故D正确。故选D。 课堂巩固 2. （多选）用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热（不计热量损失），如图是A和B的温度随加热时间变化的图像，下列说法正确的是（　　） A．A与B的比热容之比为1∶2 B．A与B的比热容之比为2∶1 C．都加热t时间，A和B吸收热量之比为1∶1 D．A和B升高相同的温度，吸收热量之比为1∶1 BC 课堂巩固 【解析】 ABC．由于A、B液体质量相等，初温相同，用相同的加热器加热相同的时间，则A、B吸收的热量相同，A温度升高了ΔtA=40℃-20℃=20℃ B温度升高了ΔtB=60℃-20℃=40℃ A与B的比热容之比 故BC正确，A错误. D．A和B升高相同的温度，吸收热量之比为 故D错误。 所以选BC。 课堂巩固 3. 通过热传递，某物体从固态变为液态。图甲是该过程物体的温度随时间变化图象，图乙的示意图形象反映物质气、液、固三态分子排列的特点，下列说法正确的是（ ） A．t1时刻物体分子的排列特点是a图 B．该过程是液化过程 C．t1、t2时刻物体内能相等 D．该过程需要吸热 D 课堂巩固 【解析】 固体分子间距离小，作用力大，分子位置固定，故图乙中b反映固态物质分子排列的特点；液体分子间距略大，作用力小，分子位置不固定，故图乙中a反映固态物质分子排列的特点；气体分子间距很大，作用力几乎为零，分子极度散乱，故图乙中c反映固态物质分子排列的特点。 A．由图甲可知，t1时刻物体处于固态，分子的排列特点是b图，故A错误； BD．由图甲可知，固体吸热，温度升高，继续吸热，温度不变，此时温度不变的过程是晶体的熔化过程，故B错误，D正确； C．t1到t2过程，物体吸热，内能增加，故t1时刻物体内能小于t2时刻的内能。故C错误。故选D。 课堂巩固 （3）在t2时刻的内能_______t3时刻的内能（选填“大于”、“等于”或“小于”），请说明判断依据：________； （4）在t1时刻的分子排列可能如图2 _____（选填“a”或“b”）。 4. 某物质从固态变为液态。图1是该过程物质的温度随时间变化图像，图2的示意图形象反映两种物态下分子排列的特点。 （1）如图1，在温度为0℃时，该物质的内能_______（选填“等于”或“不等于”）零； （2）在t1时刻的分子动能______ t4时刻的分子动能（选填“大于”、“等于”或“小于”）； a 不等于 小于 小于 见解析 课堂巩固 【解析】（1）任何温度下的物体内能都不等于零。 （2）t4 时刻的温度高，分子热运动更剧烈，分子动能更大，因此t1时刻的分子动能小于t4时刻的分子动能。 （3）t2和t3时刻虽然温度相等，但是熔化过程中在持续吸热，因此t3时刻的内能更大。 （4）t1时刻物质处于固态，分子排布最紧密，分子间距最小，所以可能如图a。 课堂巩固 5. 用两个相同的电加热器同时给质量都为500g，初温都为20℃的水和另一种液体加热，两种液体的温度随时间变化的图像，如图所示[c水=4.2×103J/J/（kg·°C）]。求： （1）在90min的加热过程中，水吸收的热量为多少焦耳？ （2）另一种液体的比热容为多少？ 课堂巩固 【解析】 （1）由图像知，水加热90min后末温为50℃，该过程水吸收的热量 Q=cmΔt=4.2×103J/（kg•℃）×500×10-3kg×（50℃-20℃）=6.3×104J （2）水和液体都加热90min吸收的热量相同，由图像知，加热90min液体的末温为90℃，则另一种液体的比热容 课堂巩固 $$