中考物理 考点聚焦 第十五讲 内能及其利用课件.ppt

第十五讲内能及其利用 甘肃省 物理 1 能准确表述分子动理论的基本观点 即物质是由大量分子组成的 分子在不停息地做无规则运动 分子间存在着相互作用的引力和斥力 2 知道内能的概念 知道内能是物体能量的一种形式 知道内能和物体温度之间的关系 即质量一定的物体 它的温度越高 其内能越大 3 知道热量是指在热传递过程中内能的改变量 4 知道比热容的概念 能举例阐明比热容的物理意义 能利用比热容概念解释一些简单的自然现象和生活现象 能运用关系式Q cm t2 t1 进行简单的计算 5 能举例说明做功和热传递是改变物体内能的两种途径 6 能举例阐明燃料热值的物理意义 能运用关系式Q mq进行简单的计算 7 知道热机工作过程中的能量转化情况 不要求知道内燃机具体的工作过程 即不要求分析说明内燃机工作的四个冲程 8 能结合实例说明能量可以从一个物体转移到另一个物体 不同形式的能量之间可以相互转化等 9 能正确表述能量守恒定律 能从能量的转化和转移的角度认识效率 能运用能量守恒定律分析一些简单的实际问题 一 分子热运动1 分子动理论 物质是由 组成的 分子在永不停息地做 分子之间存在着相互作用的 力和 力 分子之间有 2 扩散 不同物质互相接触时 彼此进入对方的现象叫做 不同物质之间都可以发生 现象 3 热运动 分子运动快慢与 有关 越高 分子热运动越剧烈 所有分子的这种无规则运动叫做分子热运动 分子 无规则运动 引 斥 间隙 扩散 扩散 温度 温度 二 内能4 内能 物体内部所有分子做无规则运动的 能和 能的总和叫做物体的内能 一切物体在任何情况下都具有内能 同一物体 物体的内能与温度有关 温度升高 分子运动越剧烈 内能 此外 内能还与物体质量 种类 结构 状态有关 5 热传递 内能从高温物体转移到低温物体或者从物体的高温部分转移到低温部分的现象叫做热传递 发生热传递的条件是物体之间或物体各部分之间存在 热传递达到平衡时温度 6 热量 在热传递的过程中 传递内能的多少叫热量 物体吸收热量 内能 放出热量 内能 动 分子势 越大 温度差 相同 增大 减小 7 改变内能的方式 和 是改变内能的两种方式 它们在改变物体内能上是等效的 做功改变内能的实质是 和 能的相互转化 热传递改变内能的实质是能量的 提示 热量是物体在热传递过程中内能变化的量度 是过程量 讨论物体 含有 或 具有 热量是没有意义的 只有在发生热传递时才能讨论热量 注意分析理解内能 热量 温度三者之间的区别和联系 做功 内能 其他形式 转移 热传递 三 比热容8 比热容 一定质量的某种物质 在温度升高时所吸收的热量与 乘积之比 叫做这种物质的比热容 其单位是 9 比热容的特性 比热容是物质的特性之一 不同物质的比热容一般 比热容与物质的种类有关 与物质的质量 温度和吸 放 热的多少无关 10 热量计算 物体温度升高吸热Q吸 物体温度降低时放热Q放 它的质量和升高的温度 J kg 不同 cm t t0 cm t0 t 提示 物体吸收或放出热量的多少由物质的比热容 物体质量和物体温度变化量的乘积决定 跟物体温度高低等无关 应用Q吸和Q放公式时 要注意 升高到 升高了 或 降低到 降低了 的区别 四 热值11 热值 某种燃料完全燃烧放出的 与其 之比叫做这种燃料的热值 其单位是 燃料完全燃烧放热公式Q放 热值是燃料的特征之一 五 热机和热机的效率13 热机的工作过程 汽油机的一个工作循环包括 四个冲程 完成一个工作循环曲轴转 圈 对外做功 次 压缩冲程是将 能转化为 能 做功冲程是将 能转化为 能 热量 质量 J kg mq 机械 吸气 压缩 做功 排气 两 一 机械 内 内 机械 14 柴油机和汽油机的比较 15 热机效率 用来做 的那部分能量与燃料 放出的能量之比叫做热机的效率 提高热机效率的途径 使燃料 减少各种 减少 16 热机造成的污染主要表现在 污染和 污染 有用功 完全燃烧 充分燃烧 热损失 机械磨损消耗的能量 大气 噪声 六 能量的转化和守恒17 能量既不会 也不会 它只会从一种形式 为另一种形式 或者从一个物体 到另一个物体 而在 和 的过程中 能量的总量 18 能的转化和守恒定律是自然界最普遍 最重要的基本定律之一 无论是机械运动 还是生命运动 无论是宇宙天体 还是微观粒子 都要遵循这个定律 19 能量的转移和转化是有一定的 的 消灭 创生 转化 转化 转移 保持不变 方向性 转移 提示 1 注意燃料燃烧放热的计算 对固体和液体燃料 用公式Q mq q的单位是J kg 对气体燃料 用公式Q Vq q的单位是J m3 2 判断内燃机工作在哪个冲程应抓住两点 一是气门的开与关 二是活塞的运动方向 有一个气门关闭 活塞向下运动 是吸气冲程 活塞向上运动 排气冲程 两个气门都关闭 活塞向上运动 是压缩冲程 活塞向下运动 是做功冲程 1 2015 天水 给汽车加油时 会闻到汽油味 这是 现象 当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒 黑烟 这时发动机的效率 选填 升高 不变 或 降低 2 2014 联考 如图所示是四冲程汽油机的两个冲程 甲图显示的是汽油机的 冲程 乙图中是 能转化为 能 扩散 降低 压缩 内 机械 3 2015 兰州 汽油的热值为4 6 107J kg 这个数值究竟有多大 有人通过一个具体例子来认识汽油热值的大小 一个60kg的人 从1楼步行至11楼 每层楼的高度为3m 他克服重力做了 J的功 如果汽油完全燃烧放出热量在数值上与这些功相等 则需要汽油的质量是 g 10N kg 结果精确到0 01 4 2015 庆阳 下列说法错误的是 A 划燃火柴是利用做功的方式使火柴温度升高的B 油菜花开放时 香气袭人是扩散现象C 冬季取暖用水做媒介是因为水的比热容较大D 破镜难圆是因为分子间有斥力 1 8 104 0 39g D 5 2015 兰州 下列有关热学知识的说法中正确的是 A 固体和液体很难被压缩是因为分子间没有间隙B 燃料燃烧越充分 其热值越大C 物体吸收热量 温度不一定升高D 比热容与物体吸收热量的多少有关 C 6 2015 天水 舌尖上的中国2 聚焦普通人的家常菜 让海内外观众领略了中华饮食之美 如图一所示 通过煎 炒 蒸 拌烹饪的四种美食中所包含的物理知识 认识正确的是 A 煎 煎锅一般用铁制造 主要利用了铁的比热容大B 炒 主要是通过做功的方式使藜蒿和腊肉的内能增加C 蒸 是通过热传递和高温水蒸气液化放热 将榆钱饭蒸熟D 拌 香葱和豆腐要拌着才能入味 说明分子没有做无规则运动 C 7 2014 兰州 下列说法中正确的是 A 把零下10 的冰块放在0 的冰箱保鲜室中 一段时间后 冰块的内能会增加B 在汽油机的压缩冲程中 内能转化为机械能C 用锯条锯木板 锯条的温度升高 是由于锯条从木板吸收了热量D 我们不敢大口地喝热气腾腾的汤 是因为汤含有的热量较多 A 8 2013 庆阳 2011年3月 日本发生了强烈地震并引发了海啸 对福岛核电站造成了很大的破坏 如图甲所示 1 核电站是利用 能来发电的 其能量是原子核发生了核 选填 裂变 或 聚变 2 由于一系列的爆炸 使得大量的核燃料外泄 周围的人们处在核污染中 图乙中是核辐射标志的是 3 为了给处于高温中的核反应堆外壳降温 消防员通过喷水的方法来有效的降温 这是用的 方法来改变内能的 核 裂变 C 热传递 4 如果核电站每年需要50t的核燃料 而同等规模火电站每年需要6 106t的煤炭 6 106t的煤炭完全燃烧放出的热量为 J 煤炭的热值为3 107J kg 5 能源与环境 是世界各国共同面临的问题 保护环境 节约能源要从我做起 下列说法中需要改正的是 A 尽可能用太阳能热水器代替电热水器B 养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯C 用洗脸水冲厕所 将废报纸 空酒瓶等送到废品收购站D 及时将生活垃圾 废电池装在一起丢入垃圾箱 1 8 1017 D 9 2015 天水 小明家用燃气灶烧水时 把质量为2kg 初温为20 的水加热到100 共燃烧了0 02m3的天然气 假设天然气完全燃烧 已知水的比热容为c水 4 2 103J kg 天然气的热值为q 8 4 107J m3 求 1 水吸收的热量 2 燃气灶烧水时的效率 10 2015 兰州 某品牌电热水器的主要技术参数如表所示 请根据表中信息计算 1 电热水器装满水时 水温升高1 吸收的热量Q c水 4 2 103J kg 2 电热水器的效率 结果精确到百分位 例1 2015 扬州 下列现象中 不能用分子动理论解释的是 A 走进花园闻到花香B 放入水中的糖使水变甜C 看到烟雾在空中弥漫D 水和酒精混合总体积变小 分子热运动 解析 进入花园闻到花香是因为花香中含有的分子不断运动 向四周扩散 使人们闻到花香 能用分子动理论解释 A不符合题意 糖加入水中 水变甜 说明糖分子在永不停息的做无规则运动 B不符合题意 分子很小 不能用肉眼看到 看到的烟雾不是分子 不能用分子动理论解释 C符合题意 酒精和水混合后的体积变小 是因为分子之间有间隙 能用分子动理论解释 D不符合题意 故选C 答案 C 变式题1 2013 济南 泉城四季 风景迥异 无论是一朵花 一个麦穗 还是一粒沙 一片雪花 世间万物皆由大量分子组成 下列现象说明分子在做永不停息运动的是 A 春 微风拂过 花香袭人B 夏 暖风阵阵 麦浪翻滚C 秋 狂风乍起 黄沙漫天D 冬 寒风凛冽 漫天飞雪 A 例2 在 关爱我们的家园 实践活动中 同学们用砂纸清除校园周边的 小广告 砂纸表面很粗糙 是为了增大 擦除过程中感觉砂纸发热 这是通过 的方式增加了它的内能 解析 砂纸表面很粗糙 可以使摩擦力增大 易去掉校园周边的 小广告 在摩擦的过程中通过做功的方式增加了砂纸的内能 答案 摩擦力 或摩擦 做功 内能的改变 变式题2 夏季 在高速公路服务区内 一些重型汽车停在有水的坑里 这是因为汽车在高速行驶过程中 通过 方式增加轮胎的内能 使轮胎的温度 轮胎停在水中 通过 方式减少内能 降低温度 以保行车安全 做功 升高 热传递 例3 2015 广安模拟 如图1是甲 乙两种质量相等的非燃料液体吸收的热量与温度变化情况的图象 请根据图象中提供的信息判断 液体的比热容较大 如果要你在甲 乙两种液体中选择一种作为汽车的冷却剂 你认为选择 液体更好 比热容 变式题3 用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热 它们的温度随加热时间的变化关系如图所示 据此判断物质甲的比热容为 A 2 1 103J kg B 4 2 103J kg C 1 2 103J kg D 条件不足 不能确定 A 比较不同物质的吸热能力1 取质量相同的不同物质 用相同的加热器加热相同的时间 比较它们升高的温度 温度升得高的 吸热能力弱 比热容小 温度升得低的 吸热能力强 比热容大 2 让质量相同的不同物质 用相同的加热器分别同时加热 让它们升高相同的温度 比较它们被加热时间的长短 加热时间长的 吸热能力强 比热容大 反之 比热容小 例4 2013 威海 为了比较水和食用油的吸热能力 小明用两个相同的装置做了如图所示的实验 用温度计测量液体吸收热量后升高的温度值 并用钟表记录加热时间 实验数据记录如下表 1 在实验过程中控制加热时间相同 通过比较 来研究水和食用油吸热能力的差异 2 在此实验中 如果要使水和食用油的最后温度相同 就要给 加热更长的时间 此时水吸收的热量 选填 大于 小于 或 等于 食用油吸收的热量 3 通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同 物质的这种特性用 这个物理量来描述 解析 1 由实验数据记录看出 食用油和水的质量相同 初温相同和加热装置相同 说明在相同的时间内 食用油和水吸收的热量相同 因此 只要比较水和食用油加热相同时间后升高的温度 就可以判断它们的吸热能力的差异 2 由实验记录表看出 对食用油和水都加热6min 食用油和水的末温分别为68 和45 要使它们的最后温度相同 应给水加热更长的时间 此时水吸收的热量大于食用油吸收的热量 3 不同的物质吸热本领一般不同 物理学上用比热容这个物理量来描述物质的这一特性 答案 1 升高的温度 或温度升高的多少等 2 水大于 3 比热容 一 方法技巧过程 现象和内能热传递过程伴随着内能的变化 吸热物体内能增加 放热物体内能减少 做功过程也会伴随着内能的变化 对物体做功内能增加 物体对外做功内能减少 白气 的现象也体现了内能的变化 一般情况下内能会减少 二 常见易错现象 认为颗粒运动是分子运动 分子运动是肉眼看不见的 而颗粒运动是肉眼看得见的机械运动 认为温度高的物体所含的热量多 热量是一个过程量 只有在物体温度改变时或状态改变时 才会有吸收或放出热量 不能在某一温度下谈热量 认为物体内能增加 一定是吸收了热量 改变物体内能的方法有做功和热传递两种 认为物体内能增加温度一定升高 例如0 的冰吸热熔化为0 的水 内能增加 温度不变 认为物质的比热容大 物体吸热升温快 根据Q吸 cm t 在质量一定和吸收相同的热量时 比热容大的 升温慢 根据Q吸 cm t计算末温时 不考虑外加条件 计算结果出错 沸点与气压有关 气压增大沸点升高 不理解能量转化和转移的本质区别 转化 指能量从一种形式转变为另一种形式 而 转移 指的是能量的传递 能量从一个物体转移到另一个物体 或者从物体的一部分转移到另一部分 能量形式不变 内燃机的一个工作循环中做功和能量转化易错 一个工作循环包括四个冲程 曲轴转动二周 对外做功一次 有两次能量转化 例5 关于温度 热量 内能 以下说法正确的是 A 物体的温度越高 所含的热量越多B 0 的冰没有内能C 一个物体吸收热量时 温度不一定升高D 对物体做功 物体的温度一定升高 解析 热量是一个过程量 与物体温度的高低无关 故A错 任何物体都具有内能 故B错 物体吸收热量 温度不一定升高 如冰熔化 水沸腾 吸热温度不变 故C对 对物体做功时 物体的内能增加 但物体的温度不一定升高 如0 的冰块在桌面上摩擦 与桌面接触的一侧 有水出现 但水的温度与冰相同 即温度不变 故D错 答案 C 例6 1kg 20 的水吸收4 2 105J的热量后 它的温度在下列给出的四个温度中 最多有几个可能温度 80 100 120 130 A 1B 2C 3D 4 解析 液体的沸点与液体表面的大气压有关 气压升高沸点升高 反之 气压降低沸点降低 水在一个标准大气压下沸点为100 题中通过计算水吸热后温度变化100 所以若环境气压低于标准气压 水的末温低于100 若环境气压高于标准大气压 水的末温高于100 因此水的末温有可能为80 100 120 故选C 答案 C 例7 一台四冲程内燃机转速为600转 分 则 A 每分钟内做功150次 共有600个冲程B 每分钟内做功600次 共有1200个冲程C 每秒内做功20次 共有10个冲程D 每秒内做功5次 共有20个冲程 解析 四冲程内燃机一个工作循环曲轴转两圈 完成四个冲程对外做功一次 600转 分相当于每分钟完成600 2 300个工作循环 做功300次 共计1200个冲程 每秒内完成300 60 5个工作循环 做5次功 共20个冲程 答案 D