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第四单元热和能内能的利用第12讲内能2013~2015年初中学业水平考试试题统计与命题解读考点聚焦考纲要求云南省近三年考题统计命题角度年份/卷别/题号/分值题型分子热运动通过自然界和生活中的一些简单热现象,了解分子热运动的一些特点,知道分子动理论的基本观点2015云南,2,3分2014昆明,12,2分2014云南,9,2分填空扩散现象、分子间的相互作用力、分子热运动、改变内能的两种方式考点聚焦考纲要求云南省近三年考题统计命题角度年份/卷别/题号/分值题型内能了解内能和热量2015昆明,4,3分2015曲靖,11,2分2014云南,4,3分2013云南,9,2分选择填空内能、改变内能的两种方式比热容通过实验,了解比热容,尝试用比热容说明简单的自然现象2015曲靖,6,3分选择探究不同物质的吸热能力考点1考点2考点3考点1分子热运动1.分子动理论:物质是由分子组成的;一切物质的分子都在不停地做无规则运动;分子间存在相互作用的引力和斥力。2.扩散现象:(1)定义:不同物质在相互接触时彼此进入对方的现象。(2)影响因素:温度。温度越高,扩散进行得越快;温度越低,扩散进行得越慢。(3)扩散现象说明:分子在不停地做无规则运动,分子间存在间隙。3.分子热运动与机械运动的比较:类别机械运动分子热运动研究对象宏观物体微观分子运动情况静止或运动不停运动肉眼能否直接观察能否快慢的影响因素力温度考点1考点2考点3【提示】(1)分子间的引力和斥力同时存在,同时消失。当分子间距离较大时,分子间的引力和斥力都很小,可以忽略不计。“破镜不能重圆”就是因为分子间距大,分子间引力太小。(2)气体、液体和固体之间都能发生扩散现象。一般地,气体间扩散最快,液体次之,固体最慢。(3)通过扩散现象来证明分子在做无规则运动,利用了转换法。考点1考点2考点3考点2内能1.内能大小与温度的关系温度一方面反映了物体内部分子运动的剧烈程度,温度越高,分子平均速度越大,分子动能就越大。另一方面,对于固体和液体,分子平均速度越大,分子离平衡位置的距离也越大,也就是热胀冷缩现象,此时物体体积变大,分子势能也变大。所以,物体的温度越高,内能越大。考点1考点2考点32.内能和机械能的区别与联系能量区别内能机械能定义物体内部分子动能和分子势能的总和整个物体所具有的动能和势能的总和影响因素物体的温度、体积、质量、状态、材料物体的质量、速度、高度(或弹性形变程度)研究对象微观世界的大量分子宏观世界的物体存在条件永远存在(一切物体都具有内能)物体有一定质量、速度、高度(或弹性形变)联系物体的内能与运动状态无关,所以具有机械能的物体同时一定具有内能,但具有内能的物体不一定具有机械能考点1考点2考点33.改变物体内能的两种方式的比较两种方式热传递做功内能改变物体吸收热量,内能增加;物体放出热量,内能减少外界对物体做功,物体的内能增加;物体对外界做功,物体的内能减少常见形式吸热升温,内能增加;放热降温,内能减少(注意:晶体熔化或液体沸腾吸热内能增大,晶体凝固放热内能减少,但温度都不变)弯折、煅打物体做功,压缩气体做功,克服摩擦做功等,物体的内能增加;气体膨胀对外做功,内能减少实质内能的转移内能与其他形式能量的相互转化相同点都可以改变物体的内能,且效果相同考点1考点2考点34.温度、热量、内能的比较比较方面温度热量内能概念表示物体的冷热程度表示物体在热传递中传递能量的多少物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和微观实质标志着物体内部大量分子热运动的剧烈程度物体内能的改变量物体的内能与物体内部所有分子的运动及相互作用有关描述术语是吸收、放出具有、含有量的种类状态量过程量状态量是否可测可测可测不可测考点1考点2考点3比较方面温度热量内能符号tQE单位摄氏度(℃)焦耳(J)焦耳(J)联系①物体吸收(或放出)热量,则内能一定改变,温度不一定改变(如晶体熔化、液体沸腾的过程)。②物体的温度改变,则物体内能一定改变,但物体不一定吸收(或放出)热量,因为做功也可以改变物体的内能考点1考点2考点3考点3比热容1.定义:单位质量的某种物质,温度升高(或降低)1℃吸收(或放出)的热量叫作这种物质的比热容。如水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)表示质量为1kg的水温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量为4.2×103J。考点1考点2考点32.理解:(1)从两个角度理解比热容两个角度物质的吸热本领物质温度改变的难易程度具体说明比热容大表示吸热本领强比热容大表示温度难改变比热容小表示吸热本领弱比热容小表示温度容易改变解释相同质量的不同物质升高相同的温度,比热容越大,吸收的热量越多;比热容越小,吸收的热量越少相同质量的不同物质吸收相等的热量,比热容越大,温度升高得越小;比热容越小,温度升高得越多c=𝑄𝑚Δ𝑡考点1考点2考点3(2)比热容是物质的一种属性,每种物质都有自己的比热容。一般地,同种物质比热容相同,不同物质比热容不同。同种物质,状态发生改变,比热容也会发生改变。(3)比热容与物质的种类和状态有关,与物质的质量大小、温度改变量的多少、吸收或放出热量的多少无关。3.定义式:。4.单位:焦每千克摄氏度,符号是J/(kg·℃)。5.水的比热容大,依据这一特性水有如下应用:(1)冷却剂:如汽车的发动机用循环水来冷却。(2)散热剂:如在寒冷的北方让水经过散热器放出较多的热量。(3)调节气温:如三峡水电站建成后,水库周边地区“冬暖夏凉”。【提示】并非所有的跟水有关的应用都利用了水比热容大的这一特性,例如夏天洒水降温就是利用了水蒸发吸热。考法1考法2考法3考法1分子热运动梳理近年中考题,运用分子动理论的三个基本观点解释常见的热现象经常出现,命题角度主要是扩散现象、温度对扩散的影响等,有时与物态变化现象结合考查,题型以填空、选择为主。例1荷叶上两滴水珠接触时,能自动结合成一滴较大的水珠,这一事实说明分子间存在着。如图所示,封闭在注射器筒内的空气很容易被压缩,这实验说明分子间有。个大粒圆的爆米花芳香扑鼻,该现象说明分子不停地。考法1考法2考法3解析:两滴水珠接触时,能自动结合成一滴较大的水珠,这一事实说明分子间存在着引力;封闭在注射器筒内的空气很容易被压缩,这实验说明分子间有间隙;爆米花芳香扑鼻,该现象说明分子不停地运动。答案:吸引力(引力)空隙(间隙)运动方法点拨生活中常见的扩散现象:①炒菜时,满屋飘香;②校园里花香四溢;③刚刚装修好的房间内,能闻到强烈的甲醛气味;④为汽车加油时,会闻到汽油味等等。考法1考法2考法3考法2内能及其改变方式做功和热传递是改变内能的方式,因而在“内能、温度、热量”三个概念辨析时,容易混淆三者关系,这是为什么概念辨析是重要命题角度的原因。例2下列说法正确的是()A.两杯水温度相同,内能也一定相同B.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递C.由于水的比热容大,工厂里的冷却塔通常用水作为冷却物质D.质量、初温相同的水和煤油放出相同热量后,水的温度低于煤油的温度考法1考法2考法3解析:内能除了与温度有关外,还与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用有关;发生热传递的条件是两物体有温度差,高温物体的内能转移到低温物体,使高温物体降温,低温物体升温,直到两者温度相同,热传递才停止,所以热量总是由温度高的物体传递给温度低的物体;因为水的比热容较大,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以用水来做冷却介质;因为Q放=cmΔt,c水c煤油,Q放相同,m相同,所以Δt水Δt煤油,又因为初温相同,所以末温t水t煤油。答案:C考法1考法2考法3方法点拨内能、温度、热量的关系如图所示:在图中,箭头代表由一个量的变化引起另一个量的变化。其中“√”表示这个推论正确,“×”表示这个推论是错误的;箭头线旁边的文字表示推论不正确的其他原因。对于以上六个关系,我们只需要记住图中指向内能的两个是正确的,而另外两个是错误的,记住错误的原因是“熔化”或“做功”就行了。考法1考法2考法3例3下列生活情景中,属于通过热传递途径改变物体内能的是()A.锯木头时锯条会变热B.冬天,人们常常搓手使手变暖C.冬天,人们常用热水袋取暖D.铁丝被反复弯折,弯折处会变热解析:用锯条锯木头,克服摩擦做功,使锯条和木头的内能增加,温度升高而变热,是通过做功的方式增加了物体的内能,A不符合题意;搓手取暖是通过做功的方法把机械能转化为手的内能,手的内能增加,温度升高,B不符合题意;冬天用热水袋取暖,是人从热水吸收热量,使人的内能增加,温度升高,是通过热传递改变了物体的内能,C符合题意;弯折铁丝时,机械能转化为铁丝的内能,内能增大,温度升高,是通过做功改变了物体的内能,D不符合题意。答案:C考法1考法2考法3方法点拨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,如图所示。考法1考法2考法3考法3比热容及热量的计算比热容是初中物理中较为复杂的物理概念,反映了不同物质吸、放热能力的强弱,比热容大小会影响物质吸热升温的快慢,常和热量综合考查。例4净含量为350mL(1mL=1×10-6m3)的瓶装饮用纯净水的质量为kg。若将其放入冰箱冷藏,温度降低了20℃,则水放出的热量为J(此过程未发生物态变化)。〔已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)〕解析:(1)水的体积V=350mL=3.5×10-4m3,水的质量m=ρ水V=1.0×103kg/m3×3.5×10-4m3=0.35kg;(2)水放出的热量Q放=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×0.35kg×20℃=29400J。答案:0.3529400考法1考法2考法3方法点拨用Q=mc(t2-t1)计算时,注意初温和末温的高低对应吸放热过程;该公式不适用于发生了物态变化的过程。比较不同物质的吸热的情况1.实验器材:铁架台、平底试管2支(型号相同、质量相等)、筷子一根(用以挂温度计)、温度计2只、细绳、石棉网、冷水、食用油(或煤油)、酒精灯、火柴等。2.实验过程:如下图设计实验装置。(1)将装有质量相等的水和食用油的烧杯插入事先准备好的同一水槽的冷水中1~2分钟,保证两烧杯中液体的初温相同;(2)将初温相同的两烧杯从冷水中拿出来放入相同功率的热得快,并同时接通电源,并放入温度计(同时按下停表开始计时),观察通过热传递获得热量的两烧杯中温度计的变化;3.实验结论:升高相同温度时,所用时间较长的物质吸收的热量较多,吸收热量的能力较强(比热容较大)。探究物体吸热本领实验最常见的是考查学生对现象的分析得出实验结论,但还要注意实验器材选择的原因,如为什么用食用油或煤油,而不用水(比热容大,加热时间长)等问题,加热时选用相同的加热器等。例题(2015江苏苏州)在“比较不同物质吸热升温情况”的实验中:(1)小丽和小明用一套器材做加热水和煤油的实验,如图甲所示。在组装器材时应先调节(选填“A”或“B”)的高度,调节它的高度是为了。(2)组装好器材,他们先后在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油,分别加热相同的时间,比较水和煤油,得出结论。要完成该实验,除图甲所示器材外,还需要的一个测量工具是。(3)在对实验进行反思时,他们认为原方案有需要两次加热耗时长等缺点,因此改进方案并设计了图乙所示的装置。与原方案相比,该方案除克服了上述缺点外还具有的优点是。(答出一个即可)解析:(1)组装实验仪器时,应根据酒精灯及其火焰的高度先固定图中的A部分,使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热,然后再固定图中的B部分,这样可以避免重复调整;(2)在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油,分别加热相同的时间,比较水和煤油升高的温度,得出结论。实验要保证两次加热时间相等,需要用停表测时间;(3)由题图乙所示实验可知,实验用同一个烧杯用“水浴法”对水与煤油同时加热,该方案避免两次加热,用同一热源加热确保在相等时间内吸收的热量相等;“比较不同物质的吸热能力”的实验是热学最主要的实验。此实验不仅考查学生对基本过程的掌握情况,更进一步考查学生运用基本知识