2 内能和热量 （导学案）物理教科版2024九年级上册

2 内能和热量 （导学案） 【学习目标】 1. 知道温度与分子热运动的关系，了解热运动的概念。 2. 理解内能的定义，能说出影响物体内能大小的因素（温度、质量、状态等）。 3. 知道改变内能的两种方式（做功和热传递），并能举例说明。 4. 知道燃烧放热的本质是化学能转化为内能，并掌握热值计算的方法。 5. 能用分子动理论解释温度、内能和热运动之间的关系，并能用内能知识解释生活中的常见现象（如摩擦生热、加热物体等），认识物理知识在解释自然现象和实际问题中的作用。 【学习重点】 1. 内能的定义和影响因素；2. 改变内能的两种方式；3.燃烧热量的相关计算。 【学习难点】热量的概念及计算。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 温度表示物体的 ，温度的常用单位是 ，符号 。物体的温度越高，扩散越快，构成物体的大量分子的无规则运动越 。我们通常把物体内部大量分子的无规则运动叫做分子 。 2. 运动的物体具有动能，做热运动的分子同样也具有动能。分子间存在引力和斥力，像弹簧连接着，伸缩的弹簧具有弹性势能，彼此间相互作用的分子间也具有势能。物体内部所有 与 的总和，叫做物体的 。 3．组成物体的分子在 ，所以分子动能永远不可能为0，任何物体在任何情况下都有内能。同一物体，温度越高，物体内部分子运动越 ，分子动能越 ，内能也越 。内能的改变会影响物体内部 及 ，引起热膨胀、熔化、凝固、蒸发等热现象。 4. 改变物体内能的方式有两种，一种是以内能的形式从一个物体向另一个物体直接传递，叫做 。相互接触的物体发生热传递的条件是两物体间有 ，内能由 温物体向 温物体传递，在热传递的过程中，转移内能的多少叫作 。另一种是从其他形式的能量转化为内能，或内能转化为其他形式的能，叫作 。外界对物体做功时，物体的内能会 ，物体对外界做功时，物体本身的内能会 。 5．燃料的燃烧是一种 ，在燃烧的过程中，燃料的 转化为 。为了描述燃料的燃烧特性，我们把燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料的质量m的比，叫作燃料的 ，用符号 表示，单位 ，符号 ，公式 。对于气体燃料，热值常用 表示。 【课堂探究】 探究一、温度与热运动 1. 分子热运动 【思考】组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，那分子的运动具有什么特点，运动的剧烈程度由什么因素决定？ 【做一做】在两个烧杯中装入等质量的冷水、热水，用滴管向水中滴入两滴红墨水，观察现象。 【分析与论证】静置一段时间后，热水先全部变成红色，热水中的扩散现象更明显。意味着分子运动的剧烈程度与 有关，温度越高，扩散越 ，构成物体的大量分子做无规则运动越 。 分子热运动：温度反映了分子运动的剧烈程度，我们把分子的无规则运动叫作 。 【例题1】为探究物质的奥秘，进行了如图所示的实验。 (1)图甲中，将体积相同的酒精和水，充分混合后总体积变小，说明分子间存在 。 (2)在两个相同的烧杯中，分别倒入质量相等的冷水和热水，然后同时向两烧杯中各滴入一滴相同的红墨水，观察到图乙所示的扩散现象，这说明扩散现象的快慢与 有关。 (3)图丙中，弹簧测力计下吊着一块干净的玻璃板，先让玻璃板刚好和水面接触，再缓慢提起测力计，发现玻璃板离开水面的瞬间，其示数变 ，明分子间存在 力。 探究二、物体的内能 【想一想】初二时我们学习过机械能，运动的物体具有动能，因为重力或弹力的原因，物体具有势能。组成物体的分子也在永不停息地做无规则运动，分子间又存在引力和斥力，那分子间是否具有动能和势能？这种能量具有什么特点？它和机械能有什么联系和区别？ 1. 分子具有动能和势能 分子动能：物体内部的分子在做热运动，我们将分子运动所具有的能量叫作 ，温度越高，分子运动得越 ，速度越 ，分子动能也就越 。 分子势能：分子间存在相互作用的引力和斥力，当分子间距离改变时，分子间作用力做功，意味着分子间作用力具有能量，这种能量叫作 。 2. 内能 （1）内能的定义：物体内部所有分子热运动的 和 的总和，叫作物体的内能。 （2）内能的单位：能量的单位都是 ，简称 ，符号 。 （3）一切物体都有内能：因为分子会 ，物体一定具有 ，任何物体在任何情况下都有内能，内能 为0. 3. 内能的影响因素 【想一想】内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，那么物体内能的大小和哪些因素有关呢? (1) 内能和温度的关系 反映了物体内部分子运动的剧烈程度，对同一个物体而言，温度越高，分子运动越快，分子动能越大，内能越 。反之，温度越低，分子运动越慢，分子动能越小，内能也就越 。 (2) 内能和物体质量的关系 【议一议】除温度外，内能的影响因素还有什么？温度相同而质量不同的物体内能是否相等？ 内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，而物体的质量越大，就意味着组成物质的分子的数量越 ，分子动能与分子势能的总和也就越 。所以，当物体的温度和状态相同时，质量越大的物体，内能也越 。 (3) 内能和物体状态（体积）的关系 【议一议】具有分子势能是因为分子间存在相互作用的引力和斥力，当分子间距变化时，引力和斥力做功，分子势能是否会发生变化？分子间的距离无法直接观察，分子间的距离变化直接影响物体的什么属性？ 【分析】0℃冰块在熔化时会吸收热量，但温度保持不变，吸收的热量变成了物体的内能。在温度与质量不变的情况下，物质的状态改变，内能变化，所以物体的内能与物体所处的状态有关。 【实质】当分子间距离改变时，分子间作用力做功改变物体的分子势能从而改变内能。分子间距改变时物体的体积也会改变，但固体和液体的体积变化不明显，故体积对内能的影响不够直观。同时分子间距的改变也会改变物体所处的 ， 态时内能最小， 态内能最大。 总结：物体的内能与 等因素有关。比较内能时，需要同时分析物体的温度质量和状态，存在单一变量时，可直接判断内能的大小，多个变量时，看它们对内能的影响，若趋势相同，可比较内能，否则无法判断。 【例题2】如图是物质由液态变为固态过程温度随时间变化的图象，根据图象可以判断： (1)该物质固态时应为 （选填“晶体”或“非晶体”）； (2)时刻物体的分子动能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）时刻物体的分子动能； (3)经历从时刻时，内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 4. 内能和机械能的区别 （1）本质属性不同：内能对应微观粒子热运动及相互作用力，由 与 共同组成；机械能对应宏观的物体机械运动，由 与 组成。 （2）决定因素不同：内能由物体的 等决定；机械能由物体的质量、速度、高度、弹性形变程度等决定。 （3）内能不可能为0，而机械能可以为0。 【例题3】关于内能，下列说法正确的是（　　） A．的物体没有内能 B．内能大小与温度无关 C．具有机械能的物体不一定有内能 D．物体具有内能，也可以同时具有机械能 探究三、改变内能的方式 【问一问】寒冷的冬天，我们有哪些方法可以提升自己的温度？它们分别是通过什么方式在改变我们的内能？ 1. 通过热传递改变物体的内能 【想一想】天气寒冷时，很多同学喜欢抱着暖水袋，这有什么作用？我们从暖水袋得到了什么？ 【分析】暖水袋的温度比我们的温度高，物体相互接触时， 物体将热量传递给 物体，这种方式叫作热传递。 热传递的理解：不同物体或同一物体的不同部分之间存在 时，能量会从 处传递到 温处，高温处温度 ，内能 ，低温处温度 ，内能 ，直至温度相同，这一现象叫做 。物体间发生热传递的条件是相互接触的物体存在 ，且一定是从 物体向 物体传递，传递的内能叫作 。 通过热传递改变内能的一些实例：食品放入温度较低的冰箱后，温度降低，内能减小；汤勺放入温度较高的热汤后，温度升高，内能变大；生病发烧时，将湿毛巾放在头上，毛巾温度升高，内能增大等。 2. 温度、内能与热量的认识 （1）温度：表示物体的 ，反应分子热运动的 。单位：摄氏度（℃）。一般说“温度多少度，升高、降低、升高到、降低到多少度”，今天天气很热中的“热”指的就是温度高。 （2）内能;：物体内部所有 与 的总和。单位：焦耳（J）。一般说“具有多少、改变多少、增加、减少多少内能”，摩擦生热将机械能转化为内能中的“热”指的就是内能。 （3）热量：热传递过程中传递能量的多少，指的是内能的变化量。单位：焦耳（J）。一般说“吸收或者放出多少热量”，不发生热传递时，热量本身没有意义，内能很大的物体在没有发生热传递时没有热量。 3. 通过做功改变物体的内能 【想一想】没有热水袋时，我们也可以通过搓手取暖，这又是通过什么方式在改变内能？ 【分析】搓手时，克服摩擦力做功，手的温度升高，内能增大，说明做功也可以改变物体的内能。 【演示实验】在空气压缩仪的玻璃筒底部放一小团硝化棉，用力将活塞迅速下压，硝化棉会燃烧起来。 【实验分析】活塞向下运动时，对玻璃筒内的气体做功，气体内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点。 【演示结论】做功可以改变物体的 。 做功改变内能的认识：外界对物体做功时，其他形式的能转化为物体的内能，内能 ；物体对外界做功时，物体的内能转化为其他形式的能，内能 。 通过做功改变内能的一些实例：搓手取暖：钻木取火：坐滑梯屁股发烫等。 4.热传递和做功的区别和联系 项目 热传递 做功 区别 实质 能量的转移 能量的转化 能量变化的形式 内能在不同物体间或同一物体的不同部位间转移 其他形式的能（如机械能，电能）与内能的相互转化 实例 热水袋取暖、吹空调、喝饮料加冰块、煮饭等 摩擦生热、钻木取火、试管中的水加热后将橡胶塞喷出等 方向性 单向（高温物体向低温物体转移） 多向（对外界做功，内能减小；外界对内做功，内能增大） 条件 接触的物体存在温度差 有力和距离（摩擦、膨胀、压缩等） 联系 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同；无论做功还是热传递，都遵循能量守恒定律；物体的内能改变，可以通过做功，也可以通过热传递，或者两者同时进行。 【例题4】如图所示是“探究改变物体内能”的实验。 （1）烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能增大，这是通过 （选填“热传递”或“做功”）的方式改变了瓶内气体的内能； （2）继续打气，当瓶塞跳起时，观察到瓶口有“白雾”出现，这是因为瓶内气体对外做功后，内能 （选填“增大”“减小”或“不变”），温度 （选填“升高”“降低”或“不变”）的缘故； （3）我们发现，用这种方式改变物体的内能时，能量是在 能和机械能之间相互转化的。 探究四、燃烧：放出热量 【想一想】傍晚时，我们在篝火旁玩耍，会感觉到暖意，周围空气的温度升高，内能增大，这些内能是从何而来。 1. 燃料燃烧放热 【想一想】什么是燃料？燃料在燃烧过程中发生什么变化？能量发生什么变化？ 【分析总结】燃料指能够 的物体，根据燃料的状态一般可分为 燃料、 燃料和 燃料。燃料的燃烧是一种 变化，燃料在燃烧的过程中将自身贮存的 释放出来，转化成 。 2. 热值 【想一想】燃料的种类很多，不同的燃料在燃烧的过程中放出的热量是否相同？热量的多少与哪些因素有关？ 【交流谈论】将相同质量的酒精和汽油点燃，根据日常经验，它们放出的热量明显不一样，燃料的种类很多，应该如何定义不同燃料在燃烧过程中的放热能力？ 热值的定义：某种燃料 放出的 与燃料的 之比，叫做这种燃料的 。热值用符号q表示，单位是 。（对于气体燃料，通常用体积形容燃料的量，这时热值是热量与燃料体积之比，单位是J/m3）。 完全燃烧：指燃料全部烧尽，无残留（实际中难以完全燃烧，因此实际放热通常小于理论值）。 公式： 或 。 热值的物理意义：热值反映不同燃料在完全燃烧过程中，化学能转化为内能的本领大小；热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等无关。如木炭的热值是3.4×107J，它的物理意义是： 。 【例题5】小玲用天然气炉灶煲汤，看到锅边会冒出“白气”，以下说法中正确的是（　　） A．汤水在沸腾的过程中温度不断升高 B．在煲汤的过程中，天然气的热值保持不变 C．“白气”是汽化形成的水蒸气 D．加大火力可以提高汤水的沸点 【精讲点拨】 1. 任何物体在任何情况下都有内能，比较内能大小从物体的温度、质量、状态三方面着手判断。 2. 改变内能的方法有两种，热传递是内能的转移，从高温物体将内能向低温物体传递，但温度不是影响内能的唯一因素，温度高的物体内能不一定大，热传递也可以从内能小的物体向内能大的物体传递；做功是能量的转化，内对外做功时，内能减小，外对内做功时，内能增大。 3. 热值描述燃料完全燃烧时的放热本领，只有燃料的种类有关，与燃料的质量，体积，是否燃烧等因素无关。 【归纳整理】 2 内能和热量 【课堂练习】 1．如图所示是“烹”的金文写法，表示用火烧煮食物，这是通过热传递改变物体内能。下列实例与“烹”改变物体内能的方式相同的是（　　） A．围炉取暖 B．钻木取火 C．弯折铁丝 D．搓手取暖 2．如图为解冻料理盘，它采用了铝合金复合材料和新型高效热管技术，导热性能非常好，能在室温下迅速解冻由冷冻室拿出的冻肉。下列分析正确的是（　　） A．解冻前，冻肉中的水分子不做热运动 B．解冻后，冻肉中的水分子之间的间距发生了变化，分子作用力大小也变化了 C．解冻时，温度从料理盘向冻肉传递 D．解冻时，使冻肉的内能增大的方式是做功 3．在如图所示生活实例中，通过做功的方式使物体（加“• ”的字）内能减少的是（    ） A．铁丝来回弯折 B．西瓜浸泡在井水里 C．水蒸气把壶盖顶起 D．可乐中加入冰块 4．热干面是湖北最著名的食物之一，被誉为湖北的灵魂小吃。它以面条纤细、色泽黄亮、拌以香油、 芝麻酱等配料而闻名。拌有配料的热干面闻起来很香，这是 现象，过一会儿后热干面的 （选填“内能”“热量”或"内能和热量都"）减小，这是通过 （选填“做功”或“热传递”）方式改变的。 5．如图所示是央视春晚重庆分会场表演“打铁花”的场景。演出前，工作人员需要将生铁 （填物态变化名称）变成铁水。若将该生铁加热至所需温度，需要燃烧焦炭2.5kg，则焦炭完全燃烧产生的热量为 J（焦炭的热值为3.0×107 J/kg）。 6．图甲是用海波和石蜡“探究固体熔化时温度的变化规律”的实验装置。 (1)组装器材时，应先固定图甲中的 （选填“A”“B”或“C”）； (2)开始实验后，某一时刻温度计的示数如图甲所示，温度为 ℃； (3)根据实验数据绘制的两种物质熔化时温度随时间变化图象如图乙所示，由图象可知石蜡是 （选填“晶体”或“非晶体”），海波熔化持续了 min； (4)）在4~10min加热过程中，海波的内能 （选填“增加”“减少”或“保持不变”）。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2 内能和热量 （导学案） 【学习目标】 1. 知道温度与分子热运动的关系，了解热运动的概念。 2. 理解内能的定义，能说出影响物体内能大小的因素（温度、质量、状态等）。 3. 知道改变内能的两种方式（做功和热传递），并能举例说明。 4. 知道燃烧放热的本质是化学能转化为内能，并掌握热值计算的方法。 5. 能用分子动理论解释温度、内能和热运动之间的关系，并能用内能知识解释生活中的常见现象（如摩擦生热、加热物体等），认识物理知识在解释自然现象和实际问题中的作用。 【学习重点】 1. 内能的定义和影响因素；2. 改变内能的两种方式；3.燃烧热量的相关计算。 【学习难点】热量的概念及计算。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 温度表示物体的冷热程度，温度的常用单位是摄氏度，符号℃。物体的温度越高，扩散越快，构成物体的大量分子的无规则运动越剧烈。我们通常把物体内部大量分子的无规则运动叫做分子热运动。 2. 运动的物体具有动能，做热运动的分子同样也具有动能。分子间存在引力和斥力，像弹簧连接着，伸缩的弹簧具有弹性势能，彼此间相互作用的分子间也具有势能。物体内部所有分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 3．组成物体的分子在永不停息地做无规则运动，所以分子动能永远不可能为0，任何物体在任何情况下都有内能。同一物体，温度越高，物体内部分子运动越剧烈，分子动能越大，内能也越大。内能的改变会影响物体内部分子的运动及结构的变化，引起热膨胀、熔化、凝固、蒸发等热现象。 4. 改变物体内能的方式有两种，一种是以内能的形式从一个物体向另一个物体直接传递，叫做热传递。相互接触的物体发生热传递的条件是两物体间有温度差，内能由高温物体向低温物体传递，在热传递的过程中，转移内能的多少叫作热量。另一种是从其他形式的能量转化为内能，或内能转化为其他形式的能，叫作做功。外界对物体做功时，物体的内能会增大，物体对外界做功时，物体本身的内能会减小。 5．燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧的过程中，燃料的化学能转化为内能。为了描述燃料的燃烧特性，我们把燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料的质量m的比，叫作燃料的热值，用符号q表示，单位焦每千克，符号J/kg，公式 。对于气体燃料，热值常用 表示。 【课堂探究】 探究一、温度与热运动 1. 分子热运动 【思考】组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，那分子的运动具有什么特点，运动的剧烈程度由什么因素决定？ 【做一做】在两个烧杯中装入等质量的冷水、热水，用滴管向水中滴入两滴红墨水，观察现象。 【分析与论证】静置一段时间后，热水先全部变成红色，热水中的扩散现象更明显。意味着分子运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，扩散越快，构成物体的大量分子做无规则运动越剧烈。 分子热运动：温度反映了分子运动的剧烈程度，我们把分子的无规则运动叫作分子热运动。 【例题1】为探究物质的奥秘，进行了如图所示的实验。 (1)图甲中，将体积相同的酒精和水，充分混合后总体积变小，说明分子间存在 。 (2)在两个相同的烧杯中，分别倒入质量相等的冷水和热水，然后同时向两烧杯中各滴入一滴相同的红墨水，观察到图乙所示的扩散现象，这说明扩散现象的快慢与 有关。 (3)图丙中，弹簧测力计下吊着一块干净的玻璃板，先让玻璃板刚好和水面接触，再缓慢提起测力计，发现玻璃板离开水面的瞬间，其示数变 ，明分子间存在 力。 【答案】(1)间隙 (2)温度 (3) 大 引力 【详解】（1）将体积相同的酒精和水充分混合后总体积变小， 是因为分子间存在间隙，酒精分子和水分子分别进入了对方分子的间隙中。 （2）在质量相等的冷水和热水中滴入相同红墨水，热水中扩散快，说明扩散现象的快慢与温度有关。 （3）[1][2]当玻璃板刚好和水面接触，缓慢提起测力计，玻璃板离开水面瞬间，由于水分子和玻璃分子间存在引力 ，会使弹簧测力计受到向下的拉力增大，所以其示数变大。 探究二、物体的内能 【想一想】初二时我们学习过机械能，运动的物体具有动能，因为重力或弹力的原因，物体具有势能。组成物体的分子也在永不停息地做无规则运动，分子间又存在引力和斥力，那分子间是否具有动能和势能？这种能量具有什么特点？它和机械能有什么联系和区别？ 1. 分子具有动能和势能 分子动能：物体内部的分子在做热运动，我们将分子运动所具有的能量叫作分子动能，温度越高，分子运动得越剧烈，速度越快，分子动能也就越大。 分子势能：分子间存在相互作用的引力和斥力，当分子间距离改变时，分子间作用力做功，意味着分子间作用力具有能量，这种能量叫作分子势能。 2. 内能 （1）内能的定义：物体内部所有分子热运动的分子动能和分子势能的总和，叫作物体的内能。 （2）内能的单位：能量的单位都是焦耳，简称焦，符号J。 （3）一切物体都有内能：因为分子会永不停息地做无规则运动，物体一定具有分子动能，任何物体在任何情况下都有内能，内能不可能为0. 3. 内能的影响因素 【想一想】内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，那么物体内能的大小和哪些因素有关呢? (1) 内能和温度的关系 温度反映了物体内部分子运动的剧烈程度，对同一个物体而言，温度越高，分子运动越快，分子动能越大，内能越大。反之，温度越低，分子运动越慢，分子动能越小，内能也就越小。 (2) 内能和物体质量的关系 【议一议】除温度外，内能的影响因素还有什么？温度相同而质量不同的物体内能是否相等？ 内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，而物体的质量越大，就意味着组成物质的分子的数量越多，分子动能与分子势能的总和也就越大。所以，当物体的温度和状态相同时，质量越大的物体，内能也越大。 (3) 内能和物体状态（体积）的关系 【议一议】具有分子势能是因为分子间存在相互作用的引力和斥力，当分子间距变化时，引力和斥力做功，分子势能是否会发生变化？分子间的距离无法直接观察，分子间的距离变化直接影响物体的什么属性？ 【分析】0℃冰块在熔化时会吸收热量，但温度保持不变，吸收的热量变成了物体的内能。在温度与质量不变的情况下，物质的状态改变，内能变化，所以物体的内能与物体所处的状态有关。 【实质】当分子间距离改变时，分子间作用力做功改变物体的分子势能从而改变内能。分子间距改变时物体的体积也会改变，但固体和液体的体积变化不明显，故体积对内能的影响不够直观。同时分子间距的改变也会改变物体所处的状态，固态时内能最小，气态内能最大。 总结：物体的内能与温度、质量、状态等因素有关。比较内能时，需要同时分析物体的温度质量和状态，存在单一变量时，可直接判断内能的大小，多个变量时，看它们对内能的影响，若趋势相同，可比较内能，否则无法判断。 【例题2】如图是物质由液态变为固态过程温度随时间变化的图象，根据图象可以判断： (1)该物质固态时应为 （选填“晶体”或“非晶体”）； (2)时刻物体的分子动能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）时刻物体的分子动能； (3)经历从时刻时，内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】(1)晶体 (2)大于 (3)减小 【详解】（1）由图可知，该物质在凝固过程中，放出热量，温度不变，所以该物质为晶体。 （2）分子动能与温度有关，温度越高，分子动能越大，t1时刻温度比t2时刻温度高，所以t1时刻物体分子动能比t2时刻物体的分子动能大。 （3）t2、t3时刻温度相同，但在凝固过程中物体不断放热，内能减小，所以经历从时刻时，内能减小。 4. 内能和机械能的区别 （1）本质属性不同：内能对应微观粒子热运动及相互作用力，由分子动能与分子势能共同组成；机械能对应宏观的物体机械运动，由动能与势能组成。 （2）决定因素不同：内能由物体的质量、温度、状态等决定；机械能由物体的质量、速度、高度、弹性形变程度等决定。 （3）内能不可能为0，而机械能可以为0。 【例题3】关于内能，下列说法正确的是（　　） A．的物体没有内能 B．内能大小与温度无关 C．具有机械能的物体不一定有内能 D．物体具有内能，也可以同时具有机械能 【答案】D 【详解】AC．内能是所有分子的动能和势能之和，故任何一个物体都有内能，具有机械能的物体也一定有内能，故AC错误； B．物体的内能与温度、质量、物质的状态、种类都有关，故B错误； D．任何一个物体都具有内能，当物体运动时，既具有内能，又具有机械能，所以物体具有内能，也可以同时具有机械能，故D正确。 故选D。 探究三、改变内能的方式 【问一问】寒冷的冬天，我们有哪些方法可以提升自己的温度？它们分别是通过什么方式在改变我们的内能？ 1. 通过热传递改变物体的内能 【想一想】天气寒冷时，很多同学喜欢抱着暖水袋，这有什么作用？我们从暖水袋得到了什么？ 【分析】暖水袋的温度比我们的温度高，物体相互接触时，高温物体将热量传递给低温物体，这种方式叫作热传递。 热传递的理解：不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差时，能量会从高温处传递到低温处，高温处温度降低，内能减小，低温处温度升高，内能增大，直至温度相同，这一现象叫做热传递。物体间发生热传递的条件是相互接触的物体存在温度差，且一定是从高温物体向低温物体传递，传递的内能叫作热量。 通过热传递改变内能的一些实例：食品放入温度较低的冰箱后，温度降低，内能减小；汤勺放入温度较高的热汤后，温度升高，内能变大；生病发烧时，将湿毛巾放在头上，毛巾温度升高，内能增大等。 2. 温度、内能与热量的认识 （1）温度：表示物体的冷热程度，反应分子热运动的剧烈程度。单位：摄氏度（℃）。一般说“温度多少度，升高、降低、升高到、降低到多少度”，今天天气很热中的“热”指的就是温度高。 （2）内能;：物体内部所有分子动能与分子势能的总和。单位：焦耳（J）。一般说“具有多少、改变多少、增加、减少多少内能”，摩擦生热将机械能转化为内能中的“热”指的就是内能。 （3）热量：热传递过程中传递能量的多少，指的是内能的变化量。单位：焦耳（J）。一般说“吸收或者放出多少热量”，不发生热传递时，热量本身没有意义，内能很大的物体在没有发生热传递时没有热量。 3. 通过做功改变物体的内能 【想一想】没有热水袋时，我们也可以通过搓手取暖，这又是通过什么方式在改变内能？ 【分析】搓手时，克服摩擦力做功，手的温度升高，内能增大，说明做功也可以改变物体的内能。 【演示实验】在空气压缩仪的玻璃筒底部放一小团硝化棉，用力将活塞迅速下压，硝化棉会燃烧起来。 【实验分析】活塞向下运动时，对玻璃筒内的气体做功，气体内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点。 【演示结论】做功可以改变物体的内能。 做功改变内能的认识：外界对物体做功时，其他形式的能转化为物体的内能，内能增大；物体对外界做功时，物体的内能转化为其他形式的能，内能减小。 通过做功改变内能的一些实例：搓手取暖：钻木取火：坐滑梯屁股发烫等。 4.热传递和做功的区别和联系 项目 热传递 做功 区别 实质 能量的转移 能量的转化 能量变化的形式 内能在不同物体间或同一物体的不同部位间转移 其他形式的能（如机械能，电能）与内能的相互转化 实例 热水袋取暖、吹空调、喝饮料加冰块、煮饭等 摩擦生热、钻木取火、试管中的水加热后将橡胶塞喷出等 方向性 单向（高温物体向低温物体转移） 多向（对外界做功，内能减小；外界对内做功，内能增大） 条件 接触的物体存在温度差 有力和距离（摩擦、膨胀、压缩等） 联系 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同；无论做功还是热传递，都遵循能量守恒定律；物体的内能改变，可以通过做功，也可以通过热传递，或者两者同时进行。 【例题4】如图所示是“探究改变物体内能”的实验。 （1）烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能增大，这是通过 （选填“热传递”或“做功”）的方式改变了瓶内气体的内能； （2）继续打气，当瓶塞跳起时，观察到瓶口有“白雾”出现，这是因为瓶内气体对外做功后，内能 （选填“增大”“减小”或“不变”），温度 （选填“升高”“降低”或“不变”）的缘故； （3）我们发现，用这种方式改变物体的内能时，能量是在 能和机械能之间相互转化的。 【答案】 做功 减小 降低 内 【详解】（1）[1]用打气筒给瓶内打气时，外界对瓶内气体做功，机械能转化为内能，使得瓶内气体的内能增大，温度升高。 （2）[2][3]当瓶塞跳起时，瓶内气体对瓶塞做功，气体的内能转化为瓶塞的机械能，气体内能减小，温度降低。 （3）[4]由实验可知，通过做功的方式改变气体内能时，能量在内能和机械能之间转化。 探究四、燃烧：放出热量 【想一想】傍晚时，我们在篝火旁玩耍，会感觉到暖意，周围空气的温度升高，内能增大，这些内能是从何而来。 1. 燃料燃烧放热 【想一想】什么是燃料？燃料在燃烧过程中发生什么变化？能量发生什么变化？ 【分析总结】燃料指能够燃烧的物体，根据燃料的状态一般可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。燃料的燃烧是一种化学变化，燃料在燃烧的过程中将自身贮存的化学能释放出来，转化成内能。 2. 热值 【想一想】燃料的种类很多，不同的燃料在燃烧的过程中放出的热量是否相同？热量的多少与哪些因素有关？ 【交流谈论】将相同质量的酒精和汽油点燃，根据日常经验，它们放出的热量明显不一样，燃料的种类很多，热值的定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。热值用符号q表示，单位是J/kg。（对于气体燃料，通常用体积形容燃料的量，这时热值是热量与燃料体积之比，单位是J/m3）。 完全燃烧：指燃料全部烧尽，无残留（实际中难以完全燃烧，因此实际放热通常小于理论值）。 公式： 或 。 热值的物理意义：热值反映不同燃料在完全燃烧过程中，化学能转化为内能的本领大小；热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等无关。如木炭的热值是3.4×107J，它的物理意义是：一千克的木炭在完全燃烧时，放出的热量是3.4×107J。 应该如何定义不同燃料在燃烧过程中的放热能力？ 【例题5】小玲用天然气炉灶煲汤，看到锅边会冒出“白气”，以下说法中正确的是（　　） A．汤水在沸腾的过程中温度不断升高 B．在煲汤的过程中，天然气的热值保持不变 C．“白气”是汽化形成的水蒸气 D．加大火力可以提高汤水的沸点 【答案】B 【详解】A．液体沸腾的特点是继续吸热，但温度保持不变，所以汤水在沸腾过程中，尽管不断吸收热量，但其温度始终保持不变，故A错误； B．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，所以在煲汤过程中，天然气的热值不变，故B正确； C．锅边冒出的“白气”是锅内冒出的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，而不是汽化形成的水蒸气，水蒸气是肉眼看不见的，故C错误； D．液体沸腾时的温度叫做沸点，液体沸腾时，吸收热量，温度不变，所以加大火力也不能提高汤水的沸点，故D错误。 故选 B。 【精讲点拨】 1. 任何物体在任何情况下都有内能，比较内能大小从物体的温度、质量、状态三方面着手判断。 2. 改变内能的方法有两种，热传递是内能的转移，从高温物体将内能向低温物体传递，但温度不是影响内能的唯一因素，温度高的物体内能不一定大，热传递也可以从内能小的物体向内能大的物体传递；做功是能量的转化，内对外做功时，内能减小，外对内做功时，内能增大。 3. 热值描述燃料完全燃烧时的放热本领，只有燃料的种类有关，与燃料的质量，体积，是否燃烧等因素无关。 【归纳整理】 2 内能和热量 【课堂练习】 1．如图所示是“烹”的金文写法，表示用火烧煮食物，这是通过热传递改变物体内能。下列实例与“烹”改变物体内能的方式相同的是（　　） A．围炉取暖 B．钻木取火 C．弯折铁丝 D．搓手取暖 【答案】A 【详解】A．围炉取暖时人体吸收热量，是通过热传递改变人体的内能，故A符合题意； BCD．钻木取火、弯折铁丝、搓手取暖，是通过克服摩擦做功改变物体的内能，故BCD不符合题意。 故选A。 2．如图为解冻料理盘，它采用了铝合金复合材料和新型高效热管技术，导热性能非常好，能在室温下迅速解冻由冷冻室拿出的冻肉。下列分析正确的是（　　） A．解冻前，冻肉中的水分子不做热运动 B．解冻后，冻肉中的水分子之间的间距发生了变化，分子作用力大小也变化了 C．解冻时，温度从料理盘向冻肉传递 D．解冻时，使冻肉的内能增大的方式是做功 【答案】B 【详解】A．任何温度下，构成物质的分子都在不停地做热运动，故A错误； B．解冻后，冻肉中的冰熔化成了水，体积发生了变化，所以水分子之间的间距发生了变化，则分子间作用力也发生了变化，故B正确； C．温度是物体的冷热程度，是状态量，不能传递，故C错误； D．相对于冻肉，室温温度比较高，热量从空气传递到冻肉，使冻肉内能增大、温度升高、冻肉解冻，所以解冻时是通过热传递的方式使冻肉的内能增大，故D错误。 故选B。 3．在如图所示生活实例中，通过做功的方式使物体（加“• ”的字）内能减少的是（    ） A．铁丝来回弯折 B．西瓜浸泡在井水里 C．水蒸气把壶盖顶起 D．可乐中加入冰块 【答案】C 【详解】A．来回弯折铁丝，是通过做功增加物体的内能，故A不符合题意； B．西瓜浸泡在井水里是通过热传递的方式减小西瓜的内能，故B不符合题意； C．烧水时水蒸气把壶盖顶起，是水蒸气对外做功，自身的内能减小，温度降低，故C符合题意； D．冰块放入可乐中时，可乐会放出热量，是通过热传递的方式减少可乐的内能，故D不符合题意。 故选C。 4．热干面是湖北最著名的食物之一，被誉为湖北的灵魂小吃。它以面条纤细、色泽黄亮、拌以香油、 芝麻酱等配料而闻名。拌有配料的热干面闻起来很香，这是 现象，过一会儿后热干面的 （选填“内能”“热量”或"内能和热量都"）减小，这是通过 （选填“做功”或“热传递”）方式改变的。 【答案】 扩散 内能 热传递 【详解】[1][2][3]拌有配料的热干面闻起来很香，说明配料的香味扩散到了热干面中，这是扩散现象，是分子不停地做无规则运动的结果；过一会儿后因热干面向周围环境中传递热量，热干面内能减小，这是通过热传递方式改变的。 5．如图所示是央视春晚重庆分会场表演“打铁花”的场景。演出前，工作人员需要将生铁 （填物态变化名称）变成铁水。若将该生铁加热至所需温度，需要燃烧焦炭2.5kg，则焦炭完全燃烧产生的热量为 J（焦炭的热值为3.0×107 J/kg）。 【答案】 熔化 7.5×107 【详解】[1]铁块变成铁水，是固态变为液态的过程，是熔化的过程。 [2]焦炭完全燃烧放出的热量 6．图甲是用海波和石蜡“探究固体熔化时温度的变化规律”的实验装置。 (1)组装器材时，应先固定图甲中的 （选填“A”“B”或“C”）； (2)开始实验后，某一时刻温度计的示数如图甲所示，温度为 ℃； (3)根据实验数据绘制的两种物质熔化时温度随时间变化图象如图乙所示，由图象可知石蜡是 （选填“晶体”或“非晶体”），海波熔化持续了 min； (4)）在4~10min加热过程中，海波的内能 （选填“增加”“减少”或“保持不变”）。 【答案】(1)C (2)38 (3) 非晶体 6 (4)增加 【详解】（1）实验中，要用酒精灯的外焰加热，温度计的玻璃泡不能接触试管底，所以先安装铁圈C，再固定B，最后固定A。 （2）由图甲知，温度计的分度值为1摄氏度，示数为38摄氏度。 （3）[1]由图乙知，石蜡在熔化过程，温度一直上升，则它是非晶体。 [2]图乙中，海波在4min~10min内，温度保持不变，是熔化过程，所以它的熔化持续了6min。 （4）海波在熔化过程，温度不变，但需要持续吸热，所以内能增大。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$