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第25讲 分子热运动 内能
Ⅰ考生必背:基础知识
必记1:分子热运动
1.物质是由分子组成的。
2.一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
3.分子之间存在着相互作用的引力和斥力。
必记2:内能
4.物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和叫物体的内能。
5.内能与温度的关系:同一个物体,在同一状态下,温度越高所具有的内能越大。
6.热量:在热传递过程中,传递内能的多少叫热量。在国际单位制中,热量的单位是焦耳(J)。21世纪教育网
7.改变内能的途径:热传递和做功。
Ⅱ考生必会:考点
一、基本考点21世纪教育网
考点1:分子热运动(重点、热点)
1.物质是由分子组成的。组成物质的分子非常小,分子的大小用10 m度量。物体内部分子的数目非常多。
2.分子在不停地运动:一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。(1)扩散现象:不同物质相互接触时,彼此进入对方中去的现象叫扩散现象。扩散现象既证明组成物质的分子问存在着间隙,又证明组成物质的分子是运动的。(2)热运动:温度越高,扩散现象越明显,这说明物体内分子的运动情况与温度有关,温度越高,物体内分子的运动越剧烈,所以,人们把分子的无规则运动叫热运动。
3.分子间存在着相互作用的引力和斥力:物体很难被压缩,说明分子间存在着斥力;物体很难被拉伸,说明分子间存在着引力。组成物质的分子间的引力和斥力是同时存在的。分子间既有引力又有斥力这并不矛盾,就好像被弹簧连着的两个小球。当分子间的距离很小时,就像弹簧受到压缩,使两球间的作用力表现为斥力;当分子间的距离稍大时,就好像弹簧被拉长,使两球间的作用力表现为引力。
【例1】密闭的房间里打开香水瓶的盖子,一会儿整个房间都能闻到香味。下列说法正确的是( ) 21世纪教育网
A.温度越高,香味扩散得越慢
B.若温度低于0℃,这个现象就消失
C.这个现象能说明分子间有相互作用力
D.这个现象能说明分子运动是无规则的
D.温度越高,分子做无规则运动越剧烈,但是任何温度下,分子的扩散现象都不会消失。
三易点警示灯:对分子间的作用力的理解(易误点)
详释:有些同学由于对分子间的作用力不理解,误认为分子间的引力和斥力是单独存在的。实际上,物体间的引力和斥力是同时存在的,当物体被拉伸时,分子间的引力大于斥力,分子间的作用力表现为引力;当物体被压缩时,分子问的斥力大于引力,分子间的作用力表现为斥力。21世纪教育网
【例2】铜丝不易拉断,而稻草一拉就断,这是因为( )
A.铜丝分子间没有斥力,稻草分子间存着斥力
B.铜丝分子间存在着引力,稻草分子间没有引力
C.铜丝比稻草硬
D.铜丝、稻草的分子间都存在着引力,只是前者比后者大
错解:A或B
错解分析:错解的原因是对分子间的作用力不理解,误认为有的物体分子间有作用力,有的物体分子间无作用力;物体分子间的作用力(引力和斥力)是可以单独存在的。物体分子间都存在相互作用的引力和斥力,只不过不同物体间分子作用力的大小不同。拉物体时,分子间的作用力表现为引力,要拉断物体,所用外力要大于分子间的引力。由于铜丝分子间的作用力大于稻草分子间的作用力,所以铜丝不易拉断,而稻草一拉就断,所以本题正确选项为D。
正确解法:D21世纪教育网
考点2:内能(重点、热点)
考点归纳与拔高:
1.内能:(1)分子动能:分子由于运动所具有的能叫分子动能。(2)分子势能:由于分子间的相互作用力,而使分子所具有的能叫分子势能。(3)内能:物体内部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。
2.物体的内能与温度的关系:一切物体,不论温度高低,都有内能。同一个物体,在相同状态下(体积变化不大),温度越高,内能越大,温度降低,内能减小。
3.物体的内能除与温度有关外,还与物体的质量、种类、结构、状态有关,所以温度高的物体内能不一定大。
4.改变物体内能的两种途径:热传递和做功。热传递和做功对改变物体的内能来说是等效的,即一个物体的内能发生了改变,除事先知道外,人们是无法判断是用哪种途径使其内能发生改变的。用热传递的途径改变内能,其本质是内能在不同物体间或同一物体的不同部分之间的转移,物体吸收热量,内能增加,物体放出热量,内能减少;用做功的途径改变内能,其本质是内能与其他形式能的相互转化,对物体做功,物体的内能会增加,物体对外做功,内能会减少。21世纪教育网
5.本考点在中考中常与温度、分子运动论、比热容等知识联系在一起考查。常见的题型有:填空题、选择题。
【例3】如图l-25-l所示的四个事例中,用做功方式改变内能的是( )
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解:D 点拨:搓手是克服摩擦力做功,使手的内能增加;哈气取暖和铁锅热得烫手是通过热传递的方式改变物体的内能;水蒸气把软木塞冲开,水蒸气对外做功,内能减小。
三易点警示灯:内能、热量、温度的区别与联系(易误点)
详释:内能、热量、温度是热学中三个重要的物理量,它们之间既有区别又有联系,同学们在复习时要注意,避免将它们相混淆。(1)它们的区别:①内能是能量的一种形式。内能是一个状态量,通常用“具有”来描述,但不同物体间不能比较内能的大小;②热量是反映热传递过程中,内能转移多少的物理,它是一个过程量,用“吸收”或“放出”来描述,而不能用“含有”、“具有”来描述;③温度是用来反映物体冷热程度的物理量,两个不同状态间可以比较温度的高低,温度是不能转移和传递的。(2)它们的联系:①内能与温度:一个物体不论温度高低,都有内能,当它的温度变化时,它的内能也会变化,但是一个物体的内能变化时,其温度不一定变化,如晶体物质熔化时,内能增大,但温度却不变化;②热量与温度:物体的温度发生变化,可能是由于吸收或放出热量引起的,也可能是做功引起的;物体吸收热或放出热量,其温度也不一定变化;③内能与热量:对某个物体而言,它吸收或放出热量时,其内能一定会增加或减少,但物体的内能增加或减少,不一定是吸收或放出了热量。21世纪教育网
【例4】下列对温度、内能、热量三者关系的理解,正确的是( )
A.物体吸收热量,温度一定升高
B.物体温度升高,一定是吸收了热量
C.物体温度不变,就没有吸热或放热
D.物体温度升高,内能增大
错选:A或B或C
错选分析:错选的原因是不理解内能的概念及内能与温度的关系,不能正确掌握内能、热量、温度三者的区别与联系。物体吸收热量,内能增加,但温度不一定升高,如冰熔化时吸热,但温度不变,故A错;物体温度升高,内能增加,既可能是吸收了热量,也可能是对物体做了功,故B错,晶体熔化时温度不变,但要吸收热量,故C错。所以本题正确选项为D。
二、综合运用考点
考点3:运用分子热运动解释常见现象(学科内综合考点)
考点归纳与拔高:
日常生活、生产中有许多现象与分子的热运动有关,所以运用分子热运动知识分析、解释生产、生活中有关现象的题目在中考中占有一定的比重。用分子热运动分析、解释有关现象所涉及的知识有:物质是由分子组成的;分子非常小,物体内分子的数目非常多;分子永不停息地做无规则的运动;扩散现象;分子的运动情况与温度有关;分子间存在间隙;分子问存在相互作用的引力和斥力;分子是保持物质化学性质的最小微粒。
【例5】 对下列常见现象的解释,正确的是21世纪教育网( )
A.物体热胀冷缩,是因为分子的大小随温度的变化而改变
B.破镜难圆,是因为分子间有排斥力
C.花香四溢,是因为分子在不停地运动
D.水往低处流,是因为分子在不停地运动
解:C 点拨:物体热胀冷缩是因为分子问的距离随温度的变化而改变;破镜难圆是因为破镜分子间的距离比较大,分子间作用力非常微弱的缘故;水往低处流是由于重力的作用,故选项C正确。本题易错选A或B,错选A的原因是对分子的概念不理解,错选B的原因是对分子问作用力的特点不理解。21世纪教育网
三、实际应用考点21世纪教育网
考点4:改变内能的方法在实际中的应用
考点归纳与拔高:
1.物体的内能与温度有关,物体的温度变化可反映物体内能的变化。在实际中内能的改变有着广泛的应用,因此,有关内能的改变在实际中的应用也是中考的热点之一。改变内能的方法有做功和热传递。对物体做功,物体的内能增加,这里所说的“做功”特指对物体压缩、锻打或克服摩擦做功;物体对外做功,物体的内能会减小,这里的“物体”特指气体,即气体膨胀对外做功,气体的内能减小,温度降低。
2.本考点在中考中常结合实际事例,联系能的转化与守恒定律、功与能的关系一起考查,常见的题型有:填空题、选择题、简答题。
【例6】爆米花是将玉米放入铁锅内,边加热边翻动一段时间后,“砰”的一声变成了玉米花。下列说法正确的是( )
A.玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功,使其内能增加
B.玉米粒主要通过与铁锅间的热传递,使其内能增加
C.玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开,内能不变
D.玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开,内能增加
解:B 点拨:玉米粒在锅内时,锅体与玉米粒存在温度差,通过热传递的方式使玉米粒的内能增大,温度升高,玉米内部产生高压气体,当开锅后,由于外界气压突然降低,使玉米粒体积膨胀而成玉米花,故选项B正确。
Ⅲ 考生必知:课标新题型
课标新型题一:探究题
【例1】(实验探究题)把一块表面很干净的玻璃板水平地挂在弹簧测力计下(图1—25—2(a)),手持弹簧测力计上端,将玻璃板放到恰好与水槽内水面相接触(图1—25—2(b)),并慢慢向上提起弹簧测力计。试说出这两次弹簧测力计示数有何不同,其原因是什么
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解:向上提起时弹簧测力计的示数变大。这主要是分子之间具有相互作用的引力。
点拨:在图(a)中,弹簧测力计测出的是玻璃板的重力。在图(b)中,玻璃板的下表面与水面接触,在慢慢向上提起的过程中,水分子与玻璃分子间表现为引力,使弹簧测力计的示数比图(a)中情况略有增加。该探究实验证明分子间存在相互作用力。21世纪教育网
课标新型题二:课标新型题
【例1】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,通过推理而提出来的。
(1)用放大镜观察素描炭笔的笔迹,观察到微小的颗粒;麦粒碾成面粉,面粉揉成面团……大量类似事实,为我们想象物质的结构模型提供了依据,终于认识到:是由大量分子构成的。向冷、热不同的清水中各滴一滴墨水。观察到墨水扩散的快慢不一样……大量类似现象使我们推想到:分子无规则运动的快慢与________有关。
(2)物理学把“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”,请你根据这个意思,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(参照示例):
示例:物体内能的大小可能与物体的温度有关。推理性结论:一个物体的温度越高,内能越大。推理依据:温度越高,分子运动越快,分子动能越大。
物体内能的大小还可能与物体的______有关。推理性结论:__________________ 。
(3)由于推理性结论具有一定的事实和理论依据,所以在科学研究中,有时就运用它来初步解释相关问题——同学们也来尝试一下:在图1—25—3中,(a)杯中水量较少、(b)(c)(d)的水量相同。根据问题(2)中所得的推理性结论,比较各杯中水的内能的大小:①______杯中水的内能最大,因为________________________;
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②______两杯中水的内能不好比较,因为________________________。
解:(1)物体的温度 (2)物体的质量(或分子多少);质量越大(或分子越多),物体的内能越大 (3)①(d);(d)中水的质量比(a)中水的质量大,与(b)、(c)中水的质量相同,且温度最高②(a)(b);(a)中水的质量比(b)中水的质量少,但温度比(b)水的温度高21世纪教育网
点拨:(1)扩散现象是由分子运动引起的,物体的温度越高,扩散现象越明显,所以分子无规则运动的快慢与物体的温度有关。(2)物体的内能除与温度有关外,还与物体的质量、物质的种类、物体的体积及状态有关,所以本问答案不唯一,其他答案合理即可。(3)解答该问题时要运用控制变量法。
Ⅳ 考生必试:中考题
1.下列现象能说明分子运动快慢跟温度有关的是( )
A.打开一盒香皂,很快就会闻到香味
B.空气容易被压缩
C.湿衣服在阳光下比在阴天更容易干
D.两块用水刚洗干净的平玻璃板叠在一起不易分开
2.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
3.下列现象中,通过做功改变物体内能的是( )
A.石头被太阳晒热
B.用锤子敲打钢板,锤子和钢板都会变热
C.冬天,暖气使房间变暖
D.单缸四冲程汽油机的排气冲程
4.烧菜时,在很远我们就能闻到菜的浓浓香味,当菜凉下来后,所闻到的香味就逐渐变淡,其中蕴含的物理知识是__________________________________________。21世纪教育网
Ⅴ 考生必闯:过关测验题
一、选择题
1.下列现象中,能说明分子在做无规则运动的是( )
A.春天:春江水暖鸭先知
B.夏天:满架蔷薇一院香
C.秋天:数树深红出浅黄
D.冬天:纷纷暮雪下辕门
2.下面一些有关分子的说法中,不正确的是( )
A.热膨胀表明分子间的距离在增大
B.分子个数越多的物体,质量越大
c.物体温度越高,分子运动越快
D.扩散现象说明分子在不停地运动
3.下列事例中,属于做功改变物体内能的是( )
A.冬天晒太阳感觉暖和
B.冬天两手互相摩擦,手感觉暖和
C.冬天围着火炉烤火感觉暖和
D.冬天在暖气房里感觉暖和
4.在图1—25—4的四幅图中,属于利用热传递改变物体内能的是( )
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二、填空题
5.建筑、装饰、装修等材料会散发甲醛、苯等有害气体而导致室内空气污染,成为头号“健康杀手”。此现象表明分子在永不停息地做无规则_______。
6.在房间里喷洒空气清新剂,室内很快能闻到香味,这种现象叫_______。夏天香味散发得更快,这说明_______越高,分子热运动越快。
7.如图1—25—5所示,先在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花,然后迅速压下活塞,筒内棉花燃烧起来。对这一现象的解释是,活塞压缩玻璃筒内的空气,对筒内空气做了_______,使空气的_______增加,温度升高,达到乙醚着火点。21世纪教育网
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8.夏天,放入水中的冰很快就融化了,这是通过_______的方式改变了冰的内能。放人冰块将使水分子的运动变_______(填“剧烈”或“缓慢”)。21世纪教育网
三、实验题
9.如图1—25—6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。
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(1)拉动绳子克服摩擦做功,是将机械能转化为_______能。
(2)请说出该实验中的某一现象并简述其原因。
现象:__________________________________________;
原因:__________________________________________。
四、课标新型题
10.阅读短文,回答下列问题。
内能
内能是指物体内部所包含的总能量,包括分子的动能(即分子无规则热运动动能)、分子的势能(即分子间相互作用能)、分子内的能量、原予内的能量、原予核内的能量等。在热学中,由于在热运动中上述后三项能量不发生变化,所以内能一般指前两项。由于分子的动能跟温度有关,分子的势能跟分子间的距离有关,所以物体的内能跟温度、体积都有关系。
(1)慢慢压缩针筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化 21世纪教育网
答:__________________________________________。
(2)加热针筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化
答:__________________________________________。
(3)金属块在受热膨胀时,金属块内能中哪些部分发生变化
答:__________________________________________。
参考答案:
第25讲 分子热运动 内能
1V.1.C点拨:阳光下温度高,阴天温度低,故能说明分子运动快慢与温度有关的是C选项。
2.C点拨:晶体熔化时,吸收热量,但温度不变,故C项正确。
3.B点拨:A、C是通过热传递改变物体内能的,B是通过做功改变物体内能的。
4.分子永不停地做无规则运动,温度越高,热运动越剧烈(或分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关) 21世纪教育网
点拨:分子的热运动与温度有关,温度越高,热运动越剧烈。
V.一、1.B点拔:A、C选项与分子运动无关,蔷薇花开的时候,花的香味分子扩散到周围的空气中,引得“一院香”,这说明分子在做无规则运动,雪不是分子,是固体颗粒,“纷纷暮雪下辕门”不能说明分子在做无规则运动。
2.B点拨:物体的质量不仅与分子的个数有关,而且与单个份子的质量也有关,故8选项错。A、C、D选项所述都正确。
3.B点拨:改变物体的内能有两种方式:做功和热传递。做功是其他形式的能和内能之间的转化,热传递是内能的转移,A、C、D选项属于热传递;B选项是克服摩擦力做功增加手的内能,属于做功改变物体的内能,故选项B正确。
4.D
二、5.运动
6.扩散;温度点拨:两种不同的物质相接触,彼此进入对方的现象叫扩散,温度越高,分子无规则运动的速度越快,即扩散越快。21世纪教育网
7.功;内能
8.热传递;缓慢点拨:改变物体内能的方式有做功和热传递两种,冰放入水中后从水中吸热熔化,是通过热传递的方式改变了冰的内能;放入冰块后,水放热内能减少,温度降低, 从而使水分子的运动变缓慢。
三、9.(1)内(2)现象①:塞子被弹起;原因:筒内气体膨胀对塞子做功现象②:筒壁发热;原因:摩擦生热,机械能转化为内能21世纪教育网
四、l0.(1)分子的势能
(2)分子的动能
(3)分子的动能和分子势能
点拨:慢慢压缩针筒里的气体,气体温度保持不变,而分子间的距离减小,故分子势能发生变化;给针筒内的气体加热,气体温度升高,分子无规则运动加快,故分子动能增加。金属
块在受热膨胀时,温度和体积都发生改变,放其分子动能和分子势能都改变。
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