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第十三章 內(nèi)能 —2023~2024學(xué)年九年級物理人教版期末復(fù)習(xí)知識小錦
【單元學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1 準(zhǔn)確理解分子間的運動規(guī)律和分子間的相互作用力。
2 了解內(nèi)能的概念，能簡單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系。
3 知道熱傳遞、做功可以改變內(nèi)能。知道過程中所傳遞內(nèi)能的多少叫做熱量，熱量的單位是焦耳。
4 了解比熱容的概念，知道比熱容是物質(zhì)的一種特性。嘗試用比熱容解釋簡單的自然現(xiàn)象。
5 能根據(jù)比熱容進(jìn)行簡單的熱量計算。
【思維導(dǎo)圖】
【重難知識講解】
知識點 1 物質(zhì)結(jié)構(gòu)
一、物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)
1.常見物質(zhì)由大量分子構(gòu)成，分子是有原子構(gòu)成的，原子是有原子核和核外電子
構(gòu)成的，原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的，質(zhì)子和中子是由夸克構(gòu)成的。
2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型：如圖所示。盧瑟福提出：原子中間有一個帶正電的原子
核，它只占極小的體積，卻幾乎集中了原子的全部質(zhì)量，帶負(fù)電的電子分布在核
外較大空間內(nèi)。
二、物質(zhì)的微觀認(rèn)識
1.分子動理論
（1）物質(zhì)是由大量分子組成的；
（2）分子在永不停息做無規(guī)則運動，溫度越高，分子熱運動越劇烈；
（3）分子間存在間隙；
（4）分子之間同時存在引力和斥力。
2.物質(zhì)的三種狀態(tài)的微觀模型
固態(tài)（晶體） 液態(tài) 氣態(tài)
分子模型 固態(tài)物質(zhì)的分子排列規(guī)則，就像坐在座位上的學(xué)生 液態(tài)物質(zhì)的分子可以移動，就像課間教室中的學(xué)生 氣態(tài)物質(zhì)的分子幾乎不受力的約束，就像操場上，亂跑的學(xué)生
分子特點 分子間距離小，分子間作用力顯著，分子排列緊密、規(guī)則，分子只能在平衡位置附近振動 分子間距離比固體的稍大，分子間作用力比固體的小，分子容易移動，沒有固定位置 分子間距離很大，分子間 作用力可以忽略，分子運動非常自由
【例題】
1.關(guān)于分子的熱運動和分子之間的作用力，下列說法正確的是( )
A.擴散現(xiàn)象說明分子在做不停息地?zé)o規(guī)則運動
B.固體之間不能發(fā)生擴散現(xiàn)象
C.液體很難被壓縮，是由于液體分子間存在引力
D.固體很難被拉伸，說明固體分子間只存在引力
1.答案：A
解析：A.擴散現(xiàn)象是由于分子在做不停息地?zé)o規(guī)則運動造成的，故A正確；
B.擴散現(xiàn)象是不同的物質(zhì)相互接觸時，彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象，固體、液體、氣體之間都可以發(fā)生擴散現(xiàn)象，故B錯誤；
CD.分子引力、和斥力同時存在，距離較近時，表現(xiàn)為斥力，距離較遠(yuǎn)時表現(xiàn)為引力；液體很難被壓縮，是因為液體分子排列相對緊密，分子之間距離小，表現(xiàn)為斥力；固體很難被拉伸，是因為固體的分子排列規(guī)則且緊密，分子之間距離小，表現(xiàn)為斥力。故CD錯誤。
故選A。
2.甲、乙兩杯質(zhì)量相同的水，甲杯溫度80℃，乙杯溫度18℃，分別滴入一滴墨水，哪杯墨水?dāng)U散的快？為什么？
2.答案：見解析
解析：甲杯中墨水?dāng)U散的快。因為物質(zhì)是由分子組成的，分子在不停的做無規(guī)則運動，且溫度越高，分子熱運動越劇烈。甲、乙兩杯中水的質(zhì)量相同，甲杯中水溫度更高，因此分子熱運動更劇烈，墨水?dāng)U散的更快。
知識點 2 內(nèi)能與熱量
一、內(nèi)能
1.概念：物體內(nèi)所有分子做無規(guī)則運動的分子動能和分子勢能的總和叫物體的內(nèi)
能。單位：焦耳（J）
2.內(nèi)能的認(rèn)識
（1）一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能；
（2）內(nèi)能的大小與溫度、質(zhì)量、體積、狀態(tài)等因素有關(guān)。
3.改變物體內(nèi)能的兩種方式
（1）熱傳遞
實質(zhì)：內(nèi)能的轉(zhuǎn)移
條件：存在溫度差
方向性：從高溫物體到低溫物體
（2）做功
實質(zhì)：內(nèi)能與其他形式能之間的轉(zhuǎn)化。不存在熱傳遞時，物體對外做功，內(nèi)能減
少；外界對物體做功，內(nèi)能增加。
【說明】熱傳遞和做功兩種方式改變物體的內(nèi)能時是等效的。
二、熱量
1.概念：物體在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少叫熱量，用符號 Q 表示。單位：
焦耳（J）
2.熱量是一個過程量，只能用“吸收”“放出”描述。內(nèi)能是一個狀態(tài)量，一般用“具
有”“含有”描述。
3.物體吸收或放出的熱量多少與物質(zhì)種類（比熱容）、質(zhì)量、變化的溫度有關(guān)。
【例題】
3.下列生活情景中，屬于通過熱傳遞途徑改變物體內(nèi)能的是( )
A.鋸木頭時鋸條會變熱 B.冬天，人們常常搓手使手變暖
C.冬天，人們常用熱水袋取暖 D.鐵絲被反復(fù)彎折，彎折處會變熱
3.答案：C
解析：改變物體內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳遞。鋸木頭、搓手、反復(fù)彎折鐵絲都是通過做功的方式增加物體的內(nèi)能，熱水袋暖手則是通過熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能，故C正確。
4.已知銅的比熱容大于鉛的比熱容，小原將等質(zhì)量的銅球和鉛球放入沸水中加熱足夠長的時間，同時取出并釋放相同的熱量后立即接觸，關(guān)于它們之間熱量的傳遞，說法正確的是( )
A.銅球傳遞給鉛球 B.鉛球傳遞給銅球
C.它們間無熱傳遞 D.無法判斷
4.答案：A
解析：等質(zhì)量的銅球和鉛球放入沸水中加熱足夠長的時間，說明此時銅球和鉛球的溫度相同，當(dāng)釋放相同的熱量后，根據(jù)可知，比熱容越大的溫度降低的少，即末溫高，所以可得銅球的末溫高于鉛球，當(dāng)把兩球接觸后，熱量會由銅球傳給鉛球，故A正確，BCD錯誤。故選A。
知識點 3 比熱容與熱值
一、比熱容
一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之
比，叫這種物質(zhì)的比熱容，用符號 c 表示，單位： J /(kg C)。
1.定義式：
2.物理意義：比熱容是描述物質(zhì)吸、放熱本領(lǐng)的物理量。例如：水的比熱容，表示1kg水溫度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量為。
3.正確認(rèn)識：比熱容是物質(zhì)的一種特性，只與物質(zhì)的種類及狀態(tài)有關(guān)，與物質(zhì)的質(zhì)量、吸（或放）熱的多少以及溫度的變化無關(guān)。
4.水的比熱容較大
（1）應(yīng)用：用水作冷卻液，用熱水取暖，水體能調(diào)節(jié)氣候等。
（2）現(xiàn)象解釋：沙漠地區(qū)晝夜溫差大，海濱城市晝夜溫差小，是因為沙石的比熱容比水的比熱容小，在質(zhì)量和吸收或放出熱量相同時，水的溫差小，而沙石的溫差大。
5.吸收或放出熱量的計算
公式：
Q——吸收或放出的熱量——J
c——比熱容——
m——質(zhì)量——kg
——升高或降低的溫度——℃
變形式：；。
實驗 探究不同物質(zhì)的吸熱能力
1.實驗裝置
實驗器材：溫度計、天平、停表、相同加熱器（酒精燈或電加熱器）等。
2.實驗方案
方案一：讓質(zhì)量相同的煤油和水，升高相同的溫度，比較吸熱多少（即加熱時間長短）。
方案二：讓質(zhì)量相同的煤油和水，吸收相同的熱量（即加熱相等時間），比較升高的溫度。
3.實驗操作
（1）自下而上安裝實驗器材。
（2）每隔1 min記錄一次溫度。
（3）分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論。
4.實驗結(jié)論
方案一：質(zhì)量相等的不同物質(zhì)，升高相同的溫度，吸熱多（即加熱時間長）的物質(zhì)吸熱能力強（即比熱容大）。
方案二：質(zhì)量相等的不同物質(zhì)，吸收相同的熱量（即加熱相等時間），溫度升高得少的物質(zhì)吸熱能力強（即比熱容大）
總結(jié)：物質(zhì)的吸熱能力與物質(zhì)種類有關(guān)。
5.交流與反思
（1）實驗中用相同加熱器加熱的目的是使液體在相同的時間內(nèi)吸收的熱量相同。
（2）選擇電加熱器優(yōu)于酒精燈，電加熱器發(fā)熱穩(wěn)定，熱量不易散失，更易控制在相同的時間內(nèi)吸收的熱量相同。
（3）轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用：用加熱時間長短反映物質(zhì)吸收的熱量的多少。
（4）溫度-時間圖像的分析：圖像平緩的物質(zhì)吸熱能力強（即比熱容大）。
【例題】
5.水的比熱容較大，下列做法中不是利用這一特性的是( )
A.炎熱的夏天在室內(nèi)灑水降溫 B.用水做內(nèi)燃機的冷卻液
C.供暖系統(tǒng)用熱水循環(huán) D.沿海地區(qū)氣溫受大面積海水的影響
5.答案：A
解析：A.炎熱的夏天，在室內(nèi)地面上灑水，水蒸發(fā)會從周圍吸熱而降低周圍環(huán)境的溫度，使人感到?jīng)鏊皇抢盟谋葻崛荽蟮奶攸c，故A符合題意；
B.用水做內(nèi)燃機的冷卻液是因為水的比熱容較大，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，故B不符合題意；
C.冬天供暖系統(tǒng)使用熱水循環(huán)供暖是因為水的比熱容較大，降低相同的溫度，水放出的熱量多，故C不符合題意；
D.利用水的比熱容較大，白天，水吸收熱量，溫度升高的少；夜晚，水放出熱量，溫度降低的少，故能調(diào)節(jié)周圍的氣溫沿海地區(qū)氣溫，故D不符合題意。
故選A。
6.甲、乙兩金屬塊的比熱容之比是，質(zhì)量之比是，當(dāng)它們吸收相同的熱量時，甲金屬塊的溫度升高了10 ℃，則乙金屬塊的溫度升高了_______℃。在1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，使3 kg溫度為60 ℃的水吸收的熱量，水的溫度將升高_(dá)______℃。
6.答案：60；40
解析：由題意可知，
甲、乙兩金屬塊吸收的熱量
由可得，兩種金屬塊升高的溫度之比
由題意可知，則。由可得，水升高的溫度
此時水的末溫
因為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點為100 ℃，且水沸騰時，吸收熱量，溫度保持不變，所以水升高的溫度
溫度、內(nèi)能、熱量的辨析
1.溫度表示物體的冷熱程度。溫度是不能傳遞的。
2.內(nèi)能包括分子熱運動的動能和分子勢能兩部分，而溫度只與分子動能有關(guān)。內(nèi)能是物體所具有的一種能量。內(nèi)能變化時可以用“增加”“減少”“轉(zhuǎn)移”“轉(zhuǎn)化”等描述。
3.熱量是熱傳遞過程中傳遞能量的多少溫度差是熱傳遞的必要條件。熱量是一個過程量，不能說物體“含有”熱量，只能用“吸收”或“放出”描述
4.內(nèi)能的變化有做功和熱傳遞兩種方式不做功的情況下，吸收或放出熱量，內(nèi)能一定變化，但溫度不一定變化(晶體熔化吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度不變:晶體凝固，放出熱量，內(nèi)能減少，溫度不變)
【單元核心素養(yǎng)對接中考】
1.【2023北京】 如圖所示，在試管內(nèi)裝適量水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間后，橡膠塞被推出，管口出現(xiàn)大量“白氣”.下列說法正確的是( )
A.管口出現(xiàn)的“白氣”是水蒸氣
B.水蒸氣推出橡膠塞導(dǎo)致水蒸氣內(nèi)能增加
C.水被加熱的過程中，其內(nèi)能是通過做功的方式改變的
D.水蒸氣推出橡膠塞的過程中，橡膠塞的動能是由水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化來的
2.【2023天津】 熱愛勞動的津津?qū)W做天津特色菜“貼餑餑熬魚”.烹飪時主要是通過______（選填“做功”或“熱傳遞”）的方式來增大食材的內(nèi)能；鍋內(nèi)冒出的大量“白氣”是水蒸氣______（填物態(tài)變化名稱）形成的小水滴.
3.【2023重慶A】 新能源太陽灶是一種燒水做飯的器具，太陽灶燒水時將太陽能轉(zhuǎn)化為水的___________能，將2 kg的水從20 ℃加熱到70 ℃，水吸收的熱量為__________J.[]
4.【2023陜西A】 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，使用煤氣灶將2 kg的水從20 ℃加熱到100 ℃，水吸收的熱量是_____J，若不計熱量損失，此過程需要完全燃燒______kg的煤氣，這是通過______的方式增加了水的內(nèi)能.未使用完的煤氣的熱值_______（選填“變大”“變小”或“不變”）.[水的比熱容，煤氣的熱值]
5.【2023廣西】 我們在端午節(jié)有包粽子的習(xí)俗，煮粽子是利用______的方式增大粽子的內(nèi)能；粽香四溢，說明分子在不停地做無規(guī)則的______.
參考答案
1.答案：D
解析：A（×）管口出現(xiàn)的“白氣”是水蒸氣遇冷液化而成的小液滴.
B（×）水蒸氣推出橡膠塞，水蒸氣對外做功，水蒸氣的內(nèi)能減小.
C（×）水被加熱的過程中，水的內(nèi)能是通過熱傳遞的方式增大的.
D（√）水蒸氣推出橡膠塞的過程中，水蒸氣的內(nèi)能減小，橡膠塞的動能增大，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為橡膠塞的動能.
2.答案：熱傳遞；液化
解析：烹飪時食材吸收熱量、溫度升高，是通過熱傳遞方式增加食材內(nèi)能的；“白氣”產(chǎn)生的原因是：鍋內(nèi)的水汽化形成高溫的水蒸氣，水蒸氣遇冷液化形成.
3.答案：內(nèi)；
解析：將2 kg的水從20 ℃加熱到70 ℃，水吸收的熱量.
4.答案：；0.016；熱傳遞；不變
解析：水吸收的熱量；若不計熱量損失，則煤氣完全燃燒產(chǎn)生的熱量，需要完全燃燒的煤氣的質(zhì)量.燃料的熱值是燃料自身的一種特性，與燃料質(zhì)量大小、是否完全燃燒沒有關(guān)系，因此未使用完的煤氣的熱值不變.
5.答案：熱傳遞；運動
解析：煮粽子時，粽子吸收熱量，內(nèi)能增加，是通過熱傳遞方式增加粽子的內(nèi)能；人能聞到香味，是因為香味分子運動到人的鼻子里，是一種擴散現(xiàn)象，說明分子在永不停息地做無規(guī)則運動.

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