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第一章 復習課
素養目標
1.了解分子動理論的內容,并能用分子的動理論解釋相關的物理的問題。
2.了解內能的概念,能簡單描述溫度與內能的關系。
3.能從能量轉化角度認識和理解燃料的熱值。
4.通過實驗探究,比較不同物質的吸熱能力,經歷比熱容概念的建立過程,嘗試用比熱容解釋簡單的生活和自然現象。
◎重點:分子動理論及其應用,熱值、比熱容的相關計算。
【思維導圖】
【單元達標】
達標點1分子動理論
例1　夏季來臨,瓶裝水迎來銷售旺季,大量廢棄的塑料瓶會污染環境。三位英國大學生用海藻提取物制成可食用薄膜,將水封裝在薄膜中做成“水球”——Ooho,可直接吞服解渴,如圖所示。圖中薄膜沒有破裂是因為 ( )
A.薄膜的分子間有引力
B.薄膜的分子間有斥力
C.薄膜的分子靜止不動
D.薄膜的分子間沒有空隙
思路導引　分子動理論的內容:(1)物質是由大量分子組成的,分子間有空隙;(2)分子處于永不停息的無規則運動中;(3)分子間不僅存在著吸引力,而且還存在著排斥力,如固體和液體能保持一定的體積,表明分子間存在引力;分子間的斥力使分子離得很近的固體和液體很難進一步被壓縮;當分子距離很小時,分子間作用力表現為斥力;當分子間距離稍大時,分子間作用力表現為引力。
達標檢測
1.劣質的油性油漆、板材、涂料劑等材料含有較多的甲醛、苯、二甲苯等有毒有機物,用來裝修房屋會造成室內環境污染。這是因為有毒有機物分子都在做永不停息的 ,這種現象在夏天時特別嚴重,因為 越高,分子運動越劇烈。
【答案】達標點一
例1　A　解析　當分子距離很小時,分子間作用力表現為斥力;當分子間距離稍大時,分子間作用力表現為引力,圖中薄膜沒有破裂是因為分子間有引力,所以A正確,B錯誤;物質是由大量分子組成的,分子間有空隙,分子永不停息地做無規則運動,故C、D錯誤。
達標檢測
1.無規則運動　溫度
解析　整個屋子彌漫著有毒氣體的氣味,是分子不停地做無規則運動的結果;因為分子在永不停息地做無規則運動,運動速度與溫度有關,所以在夏天時特別嚴重。
達標點2改變內能的方式
例2　以下描述中的“發熱”現象,其改變內能的方式與其他三個不同的是 ( )
A.鋸木頭鋸條發熱
B.鐵絲反復彎折后發熱
C.陽光下路面發熱
D.搓手時手掌發熱
思路導引　改變物體的內能有兩種方式,分別是做功和熱傳遞,這兩種方式在改變內能上是等效的,做功改變物體內能的實質是能量的轉化,熱傳遞改變內能的實質是能量的轉移。
達標檢測
2.寒冷的冬天,我們可以坐在電火箱旁取暖,也可以跳繩使身體發熱。前者是通過 的方式改變人體的內能,后者是通過 的方式改變人體的內能。(均選填“做功”或“熱傳遞”)
【答案】達標點二
例2　C
解析　鋸木頭鋸條發熱是通過做功改變物體的內能,鐵絲反復彎折后發熱是通過做功改變物體的內能,陽光下路面發熱是通過熱傳遞的方式改變物體的內能,搓手時手掌發熱是通過做功改變物體內能;綜上分析可知,其改變內能的方式與其他三個不同的是陽光下路面發熱,故選C。
達標檢測
2.熱傳遞　做功
解析　冬天坐在電火箱旁取暖,是通過熱傳遞的方式增加了身體的內能;跳繩使身體發熱,是通過做功的方式增加了身體的內能。
達標點3溫度、內能、熱量的辨析
例3　關于溫度、熱量和內能,下列說法正確的是 ( )
A.物體吸收了熱量,溫度一定升高　
B.溫度高的物體含有熱量多　
C.溫度相同的物體,內能不一定相同　
D.物體內能增加,一定從外界吸收了熱量
思路導引　溫度表示物體的冷熱程度,它是一個狀態,所以只能說“物體的溫度是多少”,溫度是不能“傳遞”和轉移的,其單位是“攝氏度”。內能是能量的一種形式,它是物體內部所有分子無規則運動的動能與勢能的總和。內能和溫度一樣,也是一個狀態量,通常用“具有”等詞來修飾,它與物體的質量、體積、溫度及構成物質的種類有關,而熱量是物體在熱傳遞過程中傳遞內能的多少,它反映了熱傳遞的過程,內能轉移的多少,是一個過程量,要用“吸收”或“放出”描述,而不能用“具有”或“含有”,熱量的單位是“焦耳”。
達標檢測
3.關于溫度、熱量和內能,下列說法正確的是 ( )
A.0 ℃的物體也具有內能
B.只要物體放出熱量,溫度就一定降低
C.物體溫度越高,含有的熱量越多
D.熱量總是從內能大的物體傳遞給內能小的物體
【答案】達標點三
例3　C
解析　物體吸收熱量,內能增加,但溫度不一定變化,如晶體熔化,內能增加,但溫度不變,故A錯誤;熱量是一個過程量,不能說物體含有多少熱量,故B錯誤;物體的內能與質量、溫度、狀態等多個因素有關,不能只根據溫度判定內能的大小,所以兩物體溫度相同,內能不一定相同,故C正確;改變物體內能的兩種方式——做功和熱傳遞,物體內能增加,不一定從外界吸收了熱量,故D錯誤。
達標檢測
3.A　解析　一切物體在任何情況下都具有內能,故A正確;物體放出熱量的同時如果外界對物體做功,那么物體溫度不一定降低,故B錯誤;熱量是過程量,只能在熱傳遞過程中體現,不能表述成含有熱量,只能表述成放出熱量或吸收熱量,可以表述成物體溫度越高,具有的內能越大,故C錯誤;熱傳遞的方向是高溫物體放出熱量,低溫物體吸收熱量,故D錯誤。
達標點4燃料的熱值
例4　如圖所示,甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同,燃料的質量相同,燒杯內的液體質量也相同。下列說法正確的是 ( )
A.比較不同液體的比熱容,可以選擇甲、丙兩圖
B.比較不同液體的比熱容,可以選擇乙、丙兩圖
C.比較不同燃料的熱值,可以選擇乙、丙兩圖
D.比較不同燃料的熱值,不可以選擇甲、乙兩圖
思路導引　熱值是燃料本身的一種特性,同種燃料的熱值不隨燃燒充分與否而變,不隨燃料質量的大小而改變,即每種燃料都有一個確定的熱值,不同燃料的熱值一般不同,它是反映燃料完全燃燒釋放熱量本領大小的物理量。
達標檢測
4.探究“煤油和菜籽油熱值的大小關系”,如圖,小寧用兩套相同的實驗器材,甲、乙兩個燒杯都裝有0.46 kg的水,水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃),實驗數據記錄如下表:
　
燃料 加熱前燃 料質量 加熱后 燃料質量 加熱前 水溫 加熱后 水溫
煤油 0.034 kg 0.024 kg 24 ℃ 84 ℃
菜籽油 0.034 kg 0.024 kg 24 ℃ 74 ℃
(1)組裝器材時,圖中燒杯、溫度計、鐵圈、燃具四個器材的安裝順序是 (選填“自下而上”或“自上而下”)。
(2)分析表中實驗數據可知 油的熱值較大,若煤油的熱值為4.6×107 J/kg,加熱水前后煤油完全燃燒放出的熱量是 J,該煤油燃具的效率為 %。
【答案】達標點四
例4　A
解析　為了比較不同液體的比熱容,需要燃燒相同的燃料,加熱不同的液體,讓液體的質量和溫度的變化相同,通過比較加熱時間,進而判斷兩種液體比熱容的大小關系,應選擇甲和丙兩圖進行實驗,A正確,B錯誤;為了比較不同燃料的熱值,要用不同的燃料,加熱同一種液體,讓液體的質量相同,通過溫度計的示數高低得出吸熱多少,進而判斷熱值大小,應選擇甲和乙兩圖進行實驗,故C、D錯誤。
達標檢測
4.(1)自下而上
(2)煤　4.6×105 　25.2
解析　(1)為了利用火焰的外焰給燒杯充分加熱,并且溫度計不碰到燒杯壁和燒杯底,所以應按照由下往上的順序組裝器材。(2)分析表中實驗數據可知,煤油放出的熱量使水升高的溫度高,根據Q=cm(t-t0)可知煤油放出的熱量多,即煤油熱值大;煤油完全燃燒釋放的熱量Q放=m1q=(0.034 kg-0.024 kg)×4.6×107 J/kg=4.6×105 J。(3)水吸收的熱量Q吸=cm2(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.46 kg×(84 ℃-24 ℃)=1.1592×105 J,煤油燃具的效率
η=×100%=×100%=25.2%。
達標點5物質吸熱能力的探究
例5　為了比較水和煤油比熱容的大小,實驗裝置如圖甲所示。實驗過程中,水和煤油的溫度隨時間變化的圖像如圖乙所示。請回答如下問題:[已知水的比熱容是4.2×103 J/(kg·℃), 小明用完全相同的兩個燒杯分別裝上初溫、質量相同的水和煤油,用兩個相同的酒精燈給兩個燒杯加熱相同的時間]
　
(1)實驗中,要求水和煤油的初溫相同且 (選填“質量”或“體積”)相同,并記錄實驗數據。
(2)煤油和水吸收熱量的多少通過觀察 (選填“加熱時間的長短”或“溫度計升高的示數”)來比較。
(3)由圖像得出:加熱相同的時間,溫度升高較多的是 (選填“煤油”或“水”)。
(4)分析圖像得出:煤油的比熱容是 J/(kg·℃)。
思路導引　在探究物質的吸熱能力強弱時,要注意控制變量法的應用,實驗時可用相同的加熱裝置對兩種質量相同的不同物質加熱,加熱相同的時間,來比較兩種物質升高的溫度,升高溫度大的物質比熱容小,吸熱能力弱,升高溫度小的物質比熱容大,吸熱能量強,這里“用相同的加熱裝置”和“加熱相同的時間”保證兩種質量相同的不同物質,吸收的熱量相同。
達標檢測
5.在“比較不同液體的吸熱能力”實驗中:
(1)除了圖中所示器材,還需要的測量儀器有天平和 。
(2)在甲裝置中,分別給初溫相同且 相等的水和食用油加熱。
(3)在甲裝置中,用相同的酒精燈給兩種液體加熱相同時間,其目的是保證兩種液體 相同。
(4)在甲裝置中,等質量的水和煤油加熱相同時間,溫度升高多的吸熱能力 (選填“強”或“弱”)。
(5)乙裝置中兩個相同燒杯裝有相同質量的水,燈中煤油和酒精的質量相等,進行“比較煤油和酒精的熱值大小關系”實驗,實驗數據如表:
加熱時間/min 0 1 2 3 4 5 6
乙中A杯水溫/℃ 25 27 29 32 34 36 38
乙中B杯水溫/℃ 25 26 27 28 29 30 31
分析數據可知:熱值較大的是 。通過實驗數據直接計算出燃料的熱值將 (選填“偏大”或“偏小”),原因可能是 。(寫出一種即可)
【答案】達標點五
例5
(1)質量
(2)加熱時間長短
(3)煤油
(4)2.1×103
解析　(1)物體吸收熱量的多少與物質的質量、比熱容、溫度的變化量有關。要探究“比較水和煤油比熱容的大小”,需要控制物體的質量相同。(2)根據轉換法,用相同的酒精燈加熱相同的時間,煤油和水吸收的熱量相同,所以煤油和水吸收熱量的多少通過觀察加熱時間的長短來比較。(3)由圖乙可知:加熱相同的時間,煤油升高的溫度比水升高得多,故溫度升高較多的是煤油。(4)由圖可知,加熱相同的時間,煤油升高的溫度是水升高溫度的2倍,根據Q吸=cmΔt可知,在質量和吸收熱量相同的情況下,比熱容與物質升高的溫度成反比,則煤油的比熱容為c煤油===2.1×103 J/(kg·℃)。
達標檢測
5.(1)秒表
(2)質量
(3)吸收的熱量
(4)弱
(5)煤油　偏小　存在熱量的散失
解析　(1)比較不同液體的吸熱能力,實驗中需要控制液體的質量相同,故需要天平測量液體的質量;需要記錄不同時刻水和食用油的溫度,故需要秒表來計時。(2)根據控制變量法知,在“比較不同液體的吸熱能力”時,應控制水和食用油的質量相同。(3)用相同的酒精燈給兩種物質加熱,在相同的時間內,水和食用油吸收的熱量是相同的,這是轉換法的應用。(4)在甲裝置中,等質量的水和食用油加熱相同時間,水和食用油吸收的熱量相同,由c=知溫度升高多的吸熱能力弱。(5)水的質量和初溫相同,由c=知,末溫高的吸收的熱量較多;在消耗燃料的質量相同,由Q=qm知,水溫上升得越高,對應的燃料的熱值越大,所以煤油的熱值大;在實驗的過程中,由于存在熱量的散失,用水吸收的熱量代表燃料燃燒放出的熱量會偏小,所以實驗測得的熱值會偏小。
單元實踐作業
調查燃料結構變化
調查當地近年來炊事、取暖、交通等方面燃料結構的變化。
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