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第二节 内能

初中物理知识总结

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1.在认识动能和势能的基础上,运用类比的方法理解分子动能和分子势能。

2.了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系。

3.通过探究找到改变物体内能的两种途径。

4.知道热量的概念及其单位。

5.知道做功可以使物体的内能增加或减少的一些事例。

相关知识链接

1.分子动理论的内容:常见的物质是由大量的分子、原子构成的;物质内的分子在不停地做热运动;分子之间存在引力和斥力。

2.物体由于运动而具有的能叫动能;物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能;动能和势能统称为机械能。

3.能量的单位是焦耳,简称焦,符号是J。

4.物体的冷热程度叫做温度。晶体熔化过程中,吸收热量,温度不变;晶体凝固过程中,放出热量,温度不变。

知识点一 内能

1.用类比的方法探究物体的内能

探究归纳:

(1)分子动能:分子在不停地做无规则的运动,分子由于运动而具有的能叫做分子动能。物体的温度越高,分子热运动的速度越大,它们的动能就越大。

(2)分子势能:由于分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用力,所以分子具有势能,叫做分子势能。

(3)物体的内能:构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。单位:焦耳(J)。各种形式能量的单位都是焦耳。

深化透析

从四个方面理解物体的内能

(1)内能是指物体的内能,不是分子的内能,不能说个别分子和少数分子具有内能,单独分析一个分子的动能和势能是没有意义的。

(2)一切物体在任何情况下都具有内能。例如50℃的水具有内能,-10℃的冰也具有内能。因为一切物体中的分子都在不停地做无规则运动,分子间都存在相互作用力,所以无论物体处于何种状态,构成物体的分子都具有分子动能和分子势能。

(3)内能具有不可测量性,即不能准确知道一个物体的内能的具体数值。

(4)物体的内能可以发生改变,当物体的内能发生变化时,物体的表现方式有温度改变和物态改变两种。

2.物体内能与温度的关系

一个物体在物态不变的情况下,温度降低时内能减小,温度升高时内能增大。

当物体的物态改变时,尽管温度不变,物体的内能也会改变。如晶体在熔化时,分子动能不变,但物体由固态变为液态时分子间距离变大,分子势能变大,物体内能增大;晶体在凝固时,分子动能不变,分子势能变小,物体内能减小。

提示

同一物体的温度升高(或降低)时,内能一定增大(或减小);但内能增大(或减小)时,温度却不一定升高(或降低),也可能不变。

3.影响物体内能大小的因素

4.辨析内能和机械能

点拨

内能是不同于机械能的另一种形式的能,机械能与整个物体的机械运动情况有关,而内能与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关。

知识点二 物体内能的变化

1.热传递改变物体的内能

现象探究:热传递可以改变物体的内能。

深化透析

对热传递的理解

2.做功改变物体的内能

实验探究:做功改变物体的内能。

提示

是小液滴,由水蒸气液化形成的。

警示

并不是任何情况下对物体做功都能改变物体的内能。如把物体举高,克服重力做功,改变了重力势能,但物体的内能不变。

3.热传递和做功的区别与联系

方法技巧

改变物体内能的方式的识别方法

(1)抓住关键词判断内能改变方式:凡是带有“取暖”“加热”“遇冷”等词语来描述物体温度变化的情景,一般是通过热传递的方式来改变物体的内能;凡是带有“压缩”“摩擦”“锻打”“拧弯”“钻木”等词语来描述运动形式的情景,一般是通过做功的方式来改变物体的内能。

(2)利用能量变化方式判断内能改变方式:物体间若发生了内能与其他形式的能量之间的转化,就是通过做功改变物体的内能;物体间若只发生了能量的转移,就是通过热传递改变物体的内能。

知识点三 热量

1.定义:在热传递过程中,传递能量的多少叫做热量。热量用符号Q表示。

2.单位:热量和功都可以用来量度物体内能的改变,所用的单位相同,都是焦耳,内能的单位也是焦耳,符号是J。

3.理解热量的概念应注意以下三点

(1)热量是内能转移多少的量度,是一个过程量,可以用“吸收”或“放出”来表述而不能用“具有”或“含有”来表述,如果物体之间没有温度差,就不会发生热传递,就没有内能的转移,也就不存在“热量”的问题。

(2)内能的改变不只与放出或吸收热量有关,做功也可以改变物体的内能。

(3)吸收或放出热量的多少与物体能量(内能)的多少、物体温度的高低没有关系。

4.温度、热量、内能的区别与联系

总结

热量、温度和内能三者的辩证关系可用一个“一定”和五个“不一定”来概括:

(1)一个“一定”:物体的温度升高(或降低)时,其内能一定增加(或减少)。

(2)五个“不一定”

①.一个物体的内能增加(或减少)时,其温度不一定升高(或降低),如:晶体的熔化(或凝固)过程。

②.一个物体的内能增加(或减少)时,不一定吸收(或放出)热量, 如:外界对物体做功(或物体对外界做功)。

③.一个物体吸收(或放出)热量时,其温度不一定升高(或降低), 如:晶体的熔化(或凝固)过程。

④.一个物体温度升高(或降低)时,不一定吸收(或放出)热量,如: 摩擦生热。

⑤.一个物体吸收(或放出)热量时,其内能不一定增加(或减少)。如: 物体吸收热量,同时对外做功;或者物体放出热量,同时外界对物体做功。

考点二 内能、温度、热量的区别与联系。

【例1】下列关于温度、热量和内能的说法正确的是( )

A.物体吸收热量,温度一定升高

B.60℃的水一定比30℃的水含有的热量多

C.热传递过程中,热量由高温物体传向低温物体

D.物体的内能增加,一定从外界吸收热量

【解析】物体吸收热量,温度不一定升高,如晶体在熔化过程中,吸收热量但温度保持不变,A选项错误;热量是在热传递过程中内能转移的多少,是一个过程量,因此不能说一个物体含有多少热量,也不能比较两个物体所含热量的多少,B选项错误;发生热传递时,高温物体放出热量,低温物体吸收热量,即热量由高温物体传向低温物体,C选项正确;物体的内能增加,可能是物体从外界吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,D选项错误。

【答案】C

注意

改变内能的方式有两种,在没有明确的是哪种方式时,则不能用“一定”来描述是哪种方式,可以用“可能”来描述。

【例2】蜥蜴是冷血动物,需要通过晒太阳使自己的身体温度升高到一定值才能活动,如图13-2-4甲所示,蜥蜴晒太阳是通过( )改变自己内能的。如图乙为航母上简化的蒸汽弹射装置,能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。汽缸内蒸汽体积膨胀,对外做功,内能( )(选填“增大”“减小”或“不变”),推动活塞运动,使舰载机获得巨大的动能。

【答案】热传递 减小

【例3】实验探究和推理都是科学研究的基本方法,比如科学猜想,往往是以一定的事实和已有知识为依据,通过推理而提出的。

(1)物理学中把“物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能”,请你结合所学知识,就“影响物体内能大小的因素”提出合理猜想、给出推理性结论、说明推理依据。

猜想:物体内能的大小可能与物体的________有关。

推理性结论:_____________________________。

推理依据:_______________________________。

提示

主要有五种原因:质量、温度、体积、种类、物态,猜想哪一种都可以。

中考考点解读

解读1:改变物体内能途径的判断是中考的重点,主要结合具体实例考查,要注意区分做功和热传递的实质。中考难度较小,主要以选择题和填空题为主。

解读2:内能、温度和热量三者之间的区别与联系是中考的另一个重点,难度中等,主要以选择题为主。

中考典题剖析

做功改变物体的内能

【例】下列事例中,改变物体内能的途径与其他三项不同的是( )

A柴火烧水

B 压缩空气发热

C 冬天搓手取暖

D 钻木取火

【解析】改变物体内能的途径有做功和热传递,柴火烧水是利用热传递的方式改变物体内能的;压缩空气发热、冬天搓手取暖、钻木取火都是利用做功的方式改变物体内能的。

【答案】A

考题点睛

中考真题来源于教材图片,考查了对改变物体内能途径的判断。解答此类题目的关键是明确通过“运动”改变物体内能的,是通过做功改变物体的内能;通过温度不同的物体相互接触而改变内能的,是通过热传递改变物体的内能。

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