安徽版2021版中考物理第十讲内能及其利用课件

这是一份安徽版2021版中考物理第十讲内能及其利用课件，共60页。PPT课件主要包含了考点帮，分子动理论，不停地做无规则运动，温度越高，引力和斥力，无规则，得分指南，分子势能，温度差，失分警示等内容，欢迎下载使用。

考点 1　分子动理论考点 2　内能考点 3　比热容考点 4　热机考点 5　热机的效率考点 6　能量的转化和守恒
命题角度 1　内能、热量和温度的联系命题角度 2　热量的计算
实验 1　分子动理论、内能相关小实验实验 2　比较不同物质的吸热能力
1.物质的构成(1)常见的物质是由大量　　　　构成的. (2)分子直径的数量级一般为10-10 m.(3)分子之间存在　　　　.
2.分子热运动(1)扩散现象ⅰ.不同的物质在互相接触时,彼此　　　　对方的现象叫扩散.气体、固体、液体之间都可以发生扩散现象. ⅱ.扩散现象说明:a.一切物质的分子都在　 　　　　　　　　;b.物质的分子之间存在　　　　. ⅲ.物质发生扩散现象的快慢与　　　　有关;　 　　　,扩散越快. ⅳ.举例:闻到气味,墨水在清水中扩散,堆煤的地面土层发黑等.
(2)分子的热运动ⅰ.分子的无规则运动与　　　　有关,所以这种运动叫分子的热运动. ⅱ.温度越　　　　,分子热运动越剧烈;温度是分子热运动的剧烈程度的标志.
3.分子间的作用力(1)分子之间同时存在　　　　　　　　　　.分子间作用力是这种斥力和引力的　　　　. (2)分子间作用力的特点ⅰ.固体、液体被压缩时,作用力一般表现为　　　　力,所以固体和液体很难被压缩. ⅱ.固体被拉伸时,作用力一般表现为　　　　力,所以拉伸固体需要用力. ⅲ.气体中,分子相距很远,作用力常可忽略,所以气体的体积容易改变.
4.分子动理论的基本观点(1)物质是由大量　　　　组成的; (2)分子在永不停息地做　　　　运动; (3)分子间存在着相互作用的　　　力和　　　力.
1.分子动理论中所说的“分子”与化学课上讲的分子并不是完全相同的概念.分子动理论研究的是组成物质的微粒的运动规律,而不关注这些微粒在化学变化中起什么作用;因此分子动理论中的“分子”其实是描述这些微粒的动力学性质的模型,是组成物质的分子、原子、离子等微粒的统称.2.分子间作用力的实质是电荷间的相互作用.分子内部既有带正电的粒子(如原子的原子核),也有带负电的粒子(如电子),同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,因此分子间同时存在斥力和引力.
3.分子动理论认为,分子的热运动是随机的,但大量分子的热运动是有规律的.对于大量分子组成的系统,在任一时刻,其中的每个分子都在做随机运动,由于分子的数量非常巨大,因此可以认为向任何方向运动的分子都有、以任意大小的速度运动的分子都有;在某一温度下,尽管单个分子的运动不可预测,但有多少分子在以某个速度运动是可以预测的,则大量分子的平均动能是确定的.
4.“温度升高时,分子运动速度变大”的表述是错误的.这是因为单个分子的热运动是无规则的,速度可能任意变化,温度升高时,有的分子运动变快,有的分子运动变慢,但总体来看,温度升高时,分子热运动的平均动能是变大的,即分子热运动变得剧烈了.
1.内能(1)定义:物体内所有分子做无规则运动的　　　　和　　　　 的总和,叫物体的内能.单位是焦耳(J). (2)分子动能:热运动的分子具有动能;一种物质温度　　　　时分子热运动的平均动能增加. (3)分子势能:分子之间存在作用力,因此分子组成的系统具有势能;分子势能跟分子间的　　　　有关.
(4)内能的特点ⅰ.一切物体在任何情况下都具有内能.ⅱ.质量一定的物体,体积变化不显著时,温度越高,内能就越　　　　. ⅲ.内能还与物体的质量、状态、化学组成等有关.
2.热量(1)定义:物体在热传递过程中吸收或放出能量的多少叫热量,用符号_________表示. (2)单位:　　　　(J). (3)物理意义:热量是热传递中内能改变多少的量度.
3.改变物体内能的方式(1)热传递ⅰ.实质:内能的　　　　. ⅱ.条件:不同物体或同一物体的不同部分之间存在　　　　. ⅲ.方向:热量总是从高温物体传向低温物体,或从物体的高温部分传向低温部分.ⅳ.方式:传导、对流、辐射.ⅴ.结果:使不同物体或同一物体的不同部分　　　　相同,即达到热平衡. ⅵ.在热传递过程中,若低温物体(部分)吸收的热量为Q吸,高温物体(部分)放出的热量为Q放,如果没有热量损失,则Q吸　　　　Q放. ⅶ.应用举例:炒菜做饭,用煤气灶烧水,用热水袋取暖,烤火取暖,晒被子等.
(2)做功ⅰ.实质:内能与其他形式的能的　　　　. ⅱ.应用举例:钻木取火,搓手取暖,燃气推动活塞运动,冰箱制冷剂膨胀降温,电热丝通电发热等.(3)做功和热传递对内能的影响ⅰ.不存在热传递时,物体对外做功,物体的内能　　　　;外界对物体做功,物体的内能　　　　. ⅱ.不存在做功时,物体吸热,内能　　　　;物体放热,内能　　　　. ⅲ.做功和热传递对改变物体的内能是　　　　的.
判断以下命题的正误.1.破镜不能重圆,是因为分子间存在斥力. (　　)2.温度低于0 ℃时,水分子停止无规则运动. (　　)3.温度足够低时,物体内能可能为零. (　　)4.30 ℃的水的内能一定大于20 ℃的水的内能. (　　)5.物体内能增大时,温度一定升高. (　　)
判断以下命题的正误.6.一定质量的物体温度不变时,内能一定不变. (　　)7.物体运动越快,分子动能越大,物体内能越大. (　　)8.热传递过程中,传递的是热量而不是温度. (　　)9.内能相等的物体间不会发生热传递. (　　)10.物体含有的热量越多,温度就越高. (　　)
1.比热容(1)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　　　　和____________乘积之比,叫这种物质的比热容,用符号　　　　表示.定义式:　　　　　　. (2)单位:　 　　　,读作　　　　　　　　. (3)物理意义:比热容是描述物质吸放热本领的物理量,数值上等于单位质量的物质温度升高1 ℃吸收的热量.质量和温度改变量相同时,比热容大的物质吸收或放出的热量　　　　(吸放热本领强);质量和吸收(或放出)的热量相同时,比热容大的物质温度的改变量　　　　(温度不易改变).
(4)影响因素:物质的种类、状态.比热容是物质的一种特性,不同物质的比热容一般不同.(5)水的比热容ⅰ.大小:4.2×103 J/(kg·℃),表示　 　　　　　　　　　　　　　　　　　. ⅱ.水比热容大的应用:用水作冷却液,用热水取暖,水能调节气候等.
1 kg水温度升高1 ℃吸收的热量是4.2×103 J
2.吸收或放出热量的计算(1)公式:Q=　　　　.Q表示吸收或放出的热量,单位是J;c表示比热容,单位是J/(kg·℃);m表示质量,单位是kg;Δt表示升高或降低的温度,单位是℃. (2)吸热时,Q吸=cm(t末-t初);放热时,Q放=cm(t初-t末).(3)变形式:m=　　　　(求质量);Δt=　　　　(求温度的变化量).
1.定义:热机是利用燃料燃烧时释放的内能　　　　的机器. 2.能量转化:将　　　　能转化成　　　　能. 3.热机的种类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等.4.内燃机(1)工作特点:燃料直接在发动机汽缸内燃烧,生成高温高压的燃气,推动活塞做功.(2)种类:常见的内燃机有汽油机和柴油机.(3)冲程:活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫作一个冲程.
(4)四冲程内燃机的工作过程ⅰ.吸气冲程、压缩冲程、　　　　冲程、排气冲程组成一个工作循环(如图是汽油机的工作循环,注意观察气门、活塞、火花塞的状态). ⅱ.在1个工作循环中,经历　　 个冲程,活塞往复运动　　 次,曲轴转动　　 周.ⅲ.　　　　冲程中,内能转化为机械能;排气、吸气、压缩冲程利用了飞轮的惯性,其中　　　　冲程中,机械能转化为内能.
(5)燃料完全燃烧时能量的计算ⅰ.能量转化:燃料的　　　　　能转化为　　　　 能. ⅱ.燃料完全燃烧时放出的热量,与燃料的质量(体积)成　　　　比. ⅲ.公式a.固体、液体:Q=　　　　(Q的单位是J,m的单位是kg,q的单位是J/kg); b.气体:Q=　　　　(Q的单位是J,V的单位是m3,q的单位是J/m3). (6)燃料的利用率:燃料完全燃烧放出的能量中被有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫作燃料的利用率.
判断以下命题的正误.1.冰和水属于同一种物质,因此比热容相同. (　　)2.沿海地区昼夜温差较小,是因为水的比热容大. (　　)3.比热容大的物质,升温时吸收的热量一定多;热值大的燃料,燃烧时放出的热量一定多. (　　)4.燃料没有充分燃烧时,热值将减小. (　　)5.热电厂将废热用来供暖,提高了燃料的利用率. (　　)
判断以下命题的正误.6.燃料的热值越大,热机的效率越高. (　　)7.水的温度从10 ℃升高了30 ℃,则末温是30 ℃. (　　)8.不计热量损失,标准大气压下,1 kg水吸收4.2×105 J的热量,温度一定升高100 ℃. (　　)
内能、热量和温度的联系
例1 [2020山东临沂]关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 (　　)A.0 ℃的冰块没有内能B.温度高的物体含有的热量多C.热传递的方向由内能大小决定D.物体吸收热量,温度不一定升高
例2　将1 kg 80 ℃的铁块投入1 kg 40 ℃的水中,假设只有铁块与水之间发生能量交换且忽略水的蒸发,则下列说法正确的是 (　　)A.热量从水传递到铁块B.最终铁块和水的温度相同且高于60 ℃C.铁块的温度降低是通过做功改变了内能D.铁块与水的总内能不变
在此过程中,容器内空气的温度将不断__________(选填“升高”或“降低”).【思路分析】　“绝热”指的是容器与外界之间不存在热传递;当不存在热传递时,内能的变化只受做功的影响.
例3　[2019合肥包河区二模]如图所示,一定质量的空气被密封在一个绝热(与外界环境无热量交换)的容器中,已知活塞与容器壁之间无摩擦.用力F快速向右推动活塞,使活塞向右移动一段距离,
温度、内能、热量的辨析(1)温度表示物体的冷热程度.温度是不能传递的.(2)内能是物体所具有的一种能量.内能变化时,可以用“增加”“减少”“转移”“转化”等描述.(3)热量是热传递过程中转移内能的多少.物体吸收或放出热量时,对应的是一个物理过程,热量并不属于任何一个物体,所以不能说物体“含有”热量.
(4)温度、内能、热量的关系①温度和内能的关系:内能包括分子热运动的动能和分子势能两部分,而温度只与分子动能有关,所以只有在分子势能变化不显著时,温度和内能之间才有确定的关系.发生物态变化时,分子势能显著变化,常常作为说明温度与内能的关系的反例.②热量与温度、热量与内能的关系:温度差是热传递的必要条件,热量通过影响内能来影响温度;由于改变内能的方式有做功和热传递两种,而热量只与热传递有关,因此在不对做功情况进行限定时,热量与内能、热量与温度间一般是没有确定的关系的.
1.下列有关热学知识的说法正确的是 (　　)A.物体的温度升高,一定是从外界吸收了热量B.0 ℃的冰块,内部分子间相互作用力消失C.“钻木取火”是通过做功的方式改变物体内能的D.晶体熔化时吸热,温度不变,内能不变
2.小亮测得甲、乙两杯水的温度分别是45 ℃和75 ℃,下列判断正确的是(　　)A.甲杯中水的分子运动一定比乙杯中水的分子运动剧烈B.甲杯中水的内能一定比乙杯中水的内能小C.乙杯中水的热量一定比甲杯中水的热量多D.乙杯中水的温度降低,水的内能一定减少
类型1　比热容和热值的计算例4　[2020合肥45中三模]北方楼房中的“暖气”常用水作为介质.质量为1 t的热水放出2.1×108 J的热量后,温度会降低　　　 ℃.[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
例5　[2019合肥38中三模]“低碳生活”是当今社会所倡导的绿色生活方式.在1个标准大气压下,利用太阳能将2 kg的水从40 ℃加热到沸腾,水需要吸收__________J的热量,至少可以节约　　　　kg无烟煤.[无烟煤的热值为3×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
类型2　热效率的相关计算例6　[2020山东聊城]小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否准确.当只有该热水器使用天然气时,把50 kg的水从20 ℃加热到54 ℃,天然气表的示数由1 365.05 m3变为1 365.17 m3,已知水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值q=7.0×107 J/m3.求:(1)水吸收的热量;(2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量;(3)该热水器的效率.
例7　某新型节能汽车在水平路面上行驶时所受阻力的大小与速度的关系如下表.已知该车的油箱最多可加45 kg燃油,发动机的效率是30%,汽车使用的燃油的热值为4.5×107 J/kg,求:(1)汽车油箱加满燃油时,这些燃油完全燃烧释放的能量;(2)汽车油箱加满燃油后汽车以30 m/s的速度在水平路面上沿直线匀速行驶时,汽车的最大行驶里程.
注：U太阳表示辐射到热水器上的太阳能；E太阳表示单位时间内辐射到单位面积上的太阳能，单位为W/m2.
分子动理论、内能相关小实验
例8　[2019山东淄博]关于下面四个实验的说法正确的是 (　　)A.甲:活塞压缩空气,硝化棉燃烧,此过程与热机的压缩冲程原理相同B.乙:瓶内空气推开瓶塞,内能减少,瓶口出现白雾是汽化现象C.丙:抽出玻璃板,下瓶中出现红棕色二氧化氮气体,有力地证明了气体间可以发生扩散现象D.丁:悬挂重物不能把两块铅块分开,说明分子间存在引力,没有斥力
比较不同物质的吸热能力
例9　利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”,操作如下.(1)在两烧杯中分别装入初温相同且　　　　相等的沙子和水. (2)用相同的酒精灯加热,并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,
甲 乙 丙
其中某时刻的温度计如图乙所示,其示数为　　　 ℃.根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像,如图丙所示.
(3)实验中,通过比较　　　　 来间接反映沙子和水所吸收的热量. (4)分析图丙可知,对于质量相等的沙子和水,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.由此可见,　　　　的比热容较大.
(5)除温度计外,实验中需要的测量仪器还有　　　　和　　　　. (6)实验中用玻璃棒不断搅拌的目的是　　　　　　　　　　. (7)已知烧杯中水的质量为0.2 kg,实验中得到的数据如表所示,根据数据可以计算:0~4 min内水吸收的热量是　　　 J,沙子的比热容约为　 　　　J/(kg·℃). [已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(8)实验小组的同学觉得该实验的结论可以用来解释“夏天中午海边的沙子热,海水却很凉;傍晚海边的沙子凉,海水却较暖和”,请你简要阐述:__________________________________________________________________________________________.
沙子的比热容比水小,相同质量的沙子和水比较,吸收或放出相同的热量,沙子的温度变化较大(合理即可)
实验器材1.实验中的测量工具:温度计、停表、天平.2.实验装置的安装顺序:自下而上.3.玻璃棒或搅拌器的作用:使物质受热均匀.
实验方法4.控制变量法的应用:控制两种物质的质量、初温、加热条件相同,只有物质的种类不同,比较加热相同时间后的末温,或比较达到相同末温所需的加热时间.5.转换法的应用:①用加热时间反映物质吸收的热量;为保证这一转换的有效性,需要使两种物质的加热条件完全相同(相同的热源、相同的容器、相同的加热部位等).②通过比较加热相同时间后物质的末温或达到相同末温所需的加热时间,来比较两种物质的吸热能力.
实验操作及分析6.温度计、停表、天平的使用和读数.7.设计表格或绘制温度—时间图像.8.图表数据的分析.9.热量的相关计算:Q=cmΔt.实验结论:不同物质的吸热能力是不同的;物理学中用比热容表示物质的吸热能力,质量相同的不同物质,升高相同的温度时,比热容越大,吸收的热量越多.