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第 2 节 内能
第十三章 内能
第2课时
1.理解内能的含义,知道影响物体内能的因素;
2.结合生活现象能够区分改变物体内能的两种方法;
3.正确理解温度、内能、热量三个概念的物理含义。
学 习 目 标
知 识 结 构
1.内能
要 点 梳 理
[点拨]运用类比机械能的方法来研究内能,但内能是不同于机械能的另一种形式的能,两者间可以相互转化。
【例1】下列关于物体内能的说法中正确的是( )
A.静止的物体没有动能,但有内能
B.内能和温度有关,所以0℃的水没有内能
C.物体运动速度越大,内能越大
D.温度高的物体一定比温度低的物体内能大
【解析】静止的物体速度为零,故动能为零;一切物体都有内能,因此静止的物体有内能,故选项A正确;一切物体都有内能,0℃的水有内能,故选项B错误;物体的内能与速度无关,故选项C错误;内能与物体的质量、温度、状态有关,因此温度高的物体不一定比温度低的物体内能大,故选项D错误。
A
你能做吗?
【变式训练1】物理学把“物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和叫做物体的内能”,请你根据这个意思,结合所学知识,判断下列说法正确的是 ( )
A.同一物体温度越高,物体内能越大
B.同一物体温度越低,物体内能越大
C.温度相同的同种物质,分子个数越多,物体内能越大
D.温度相同的同种物质,分子个数越多,物体内能越小
AC
【变式训练2】关于物体的内能,以下说法中正确的是( )
A.运动的物体有内能,静止的物体没有内能
B.质量相同的0 ℃的水和冰具有相同的内能
C.温度相同的同种物质,分子个数越多,物体内能越大
D.内能与温度有关,所以物体温度在0 ℃以下时没有内能
C
你能做吗?
2.改变物体内能的两种方式
【例2】下列图示所列举的事例属于热传递改变物体的内能的是( )
B
【解析】改变物体内能的方法有两种:做功和热传递,做功是能量的转化,热传递是内能的转移。双手摩擦生热,是克服摩擦做功,使手的内能增大,温度升高,故选项A不符合题意;用火烧水,是热量发生了转移,属热传递改变物体的内能,故选项B符合题意;锯条锯木头,锯条发热,是克服摩擦做功,使物体内能增大,温度升高,故选项C不符合题意;钻木取火,是克服摩擦做功,使物体内能增大,温度升高,故选项D不符合题意。
你能做吗?
【变式训练3】如图所示是古人锻造铁器的过程。关于改变物体内能的方式,下列说法正确的是( )
A.加热和锻打属于热传递,淬火属于做功
B.加热属于热传递,锻打和淬火属于做功
C.加热和淬火属于热传递,锻打属于做功
D.加热和淬火属于做功,锻打属于热传递
C
【变式训练4】小李喜欢喝咖啡,冲调咖啡时总能闻到浓浓的香味。以下关于咖啡的说法不正确的是( )
A.咖啡在变冷的过程中,内能不断增加
B.咖啡在变冷的过程中,以热传递的方式改变了内能
C.咖啡香飘四溢是扩散现象,说明分子在运动
D.咖啡温度越高,分子的热运动越剧烈
A
你能做吗?
3.实验探究做功能改变物体的内能
【例3】如图所示,把一个底端密闭的薄壁金属管固定在桌上,管里放一些酒精,管口用塞子塞紧,用绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉动,一会看到塞子被弹起。
(1)拉动绳子克服摩擦做功,是将机械能转化为 ________能。
(2) 该实验中的塞子弹起的瞬间,还能看到管口有 ________
现象出现。由此可以推断,瓶中的气体在这一瞬间温度会 ________ (选
填“升高”“降低”或“不变”)。这个实验说明物体对外界做功时,
内能会 ________ (选填“增大”“减小”或“不变”) 。
【解析】解决此题要知道做功可以改变物体的内能,当对物体做功时,机械能转化为内能,当物体对外做功时,内能转化为机械能;各种能量之间可以相互转化,在转化过程伴随着做功过程。
(1)拉动绳子时,绳子与筒壁相互摩擦做功,机械能转化为它们的内能,使其内能增大,温度升高;(2)气体膨胀对塞子做功,内能减少,温度降低,水蒸气液化成小液滴,所以在筒口出现“白气” 。
内
“白气”
降低
减少
【变式训练5】如图所示,在平底烧瓶内装有少量的水,用打气筒向瓶内打气,观察到许多物理现象,其中分析错误的是( )
A.往瓶内打气时,外界对瓶内气体做功
B.往瓶内打气时,瓶内气体内能减少
C.塞子跳出时,瓶内气体温度降低
D.塞子跳出时,看到瓶内有白雾出现,是液化现象
B
【变式训练6】如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团硝化棉,迅速下压活塞,硝化棉燃烧。下列说法正确的是( )
A.迅速向上抽活塞,硝化棉也能燃烧
B.此实验只通过热传递改变筒内空气的内能
C.下压活塞的过程,空气的内能转化为活塞的机械能
D.硝化棉燃烧,是因为玻璃筒内空气的温度升高,内能增大
D
4.对于温度、热量、内能三个概念的理解
概念 温度 热量 内能
区别 温度表示物体的冷热程度,它是一个状态量,可以说“物体的温度是多少”,还可以用“降低、升高、降低到、升高到”等词来表述。温度是不能“传递”和“转移”的。温度的高低是分子无规则运动的剧烈程度的标志 热量是指在热传递过程中,传递内能的多少。它反映了热传递过程中,内能转移的数量,是内能转移多少的量度,是一个过程量,要用“吸收”或“放出”来表述,而不能用“具有”或“含有”。热量定义的条件是“在热传递过程中”,因此只有发生了热传递,才能谈及热量,所以物体本身没有热量 内能和温度一样,也是一个状态量,通常用“具有”等词来表述
联系 对于同一物体而言,内能大小与温度有关,温度升高,内能增大,温度降低,内能减小;热传递中,高温物体放出热量,内能减小,温度降低,低温物体吸收热量,内能增加,温度升高 【例4】关于温度、内能、热量和做功,下列说法正确的是( )
A.物体的内能增加,一定是从外界吸收了热量
B.0 ℃的冰块没内能
C.做功可以改变物体的内能
D.物体放出热量时,温度一定降低
C
【解析】改变物体内能的方法有做功和热传递,物体温度升高可能是对它做了功,也可能是热传递,故选项A说法错误,选项C说法正确;一切物体都有内能,0 ℃的冰块具有内能,故选项B说法错误;物体放热时,温度不一定下降,比如:晶体在凝固过程中虽然继续放热,但温度是不变的,故选项D说法错误。
你能做吗?
【变式训练7】下列说法正确的是( )
A.温度从高温物体传递到低温物体
B.物体温度越高,含有的热量越多
C.物体温度为0℃时,其内能为零
D.晶体熔化吸热,温度保持不变
【变式训练8】关于温度、热量和内能,以下说法正确的是( )
A.物体的温度升高,内能可能减小
B.60 ℃的水比30 ℃的水所含有的热量多
C.热量总是自发地从温度高的物体向温度低的物体传递
D. 0 ℃的水内能为零
D
C
你能做吗?
课 堂 达 标
1.关于物体的内能,下列说法正确的是( )
A.同一物体温度越高,物体的内能越大
B.物体运动得越快,物体的内能越大
C.高温的铁水具有内能,0 ℃的冰块没有内能
D.温度相等的1 kg水和100 g水内能相同
A
2.仔细观察如图所示的甲、乙、丙三杯水,判断下列说法中正确的是( )
A.甲杯中水的内能最大
B.乙杯中水的内能最大
C.丙杯中水的内能最大
D.乙、丙杯中水的内能一样大
C
C
你能做吗?
3.关于温度、热量和内能,下列说法中正确的是( )
A.物体的温度升高,内能增大
B.物体的温度越高,所含的热量越多
C.物体内能增大,一定从外界吸收热量
D.物体的温度不变,其内能就一定不变
A
4.在如图所示事例中,不属于做功改变内能的是( )
A
你能做吗?
5.如图a所示,都是利用 方式改变内能,其中 图可以说明,物体对外界做功,物体的内能减小。如图b所示,火柴可以擦燃,也可以放在火上点燃,前者是用 的方法使火柴燃烧,后者是用 的方法使它燃烧。
a b
做功
乙
做功
热传递
你能做吗?
(1)气筒打气时,气筒的活塞对筒内空气做功,筒内空气内能增大,温度升高;同时,由于气筒活塞运动与筒壁发生摩擦,通过做功方式也产生热,故打完气后,摸一摸打气筒的外壁,发现外壁变热了。
(2)当旋动气门芯将轮胎放气时,轮胎内的压缩空气迅速膨胀对外做功,使其内能减小、温度降低,故把温度计上的玻璃泡置于气门芯处喷出的气流中,这时会看到温度计的示数逐渐变小。
6.用所学的物理知识解释以下现象:
(1)用打气筒给自行车打气。打完气后,摸一摸打气筒的外壁,发现外壁变热了。
(2)把打好气的轮胎放置一段时间,使轮胎里外的温度一致。然后旋动气门芯将轮胎放气,同时把温度计上的玻璃泡置于气门芯处喷出的气流中,这时会看到温度计的示数逐渐变小,表明气流的温度低于当时的气温。
再见