人教版九年级全册第13章 内能（全章教案）

第十三章　内　能
1.知道常见物质是由分子、原子构成的.
2.通过自然界和生活中的一些简单热现象,了解分子热运动的特点,知道分子动理论的基本观点.
3.了解内能和热量.
4.通过实验,了解比热容,并能用比热容解释简单的自然现象.
1.通过观察和演示实验初步了解分子动理论.
2.通过演示实验感受改变物体内能的方式.
3.通过演示实验了解比热容的概念.
1.利用演示实验让学生通过直接感受的现象,认识无法直接感知的事实,激发学生对物理世界的兴趣,让学生体会到物理知识就在我们身边,激发学生的求知欲望.
2.通过教师、学生双边教学活动,促进师生间的情感互动,营造共同讨论、共同参与、共同尝试的民主融洽教学氛围.
学生在八年级物态变化的学习中,已经接触了一些宏观热现象.本章在此基础上,进一步分析这些宏观热现象内部的微观机制.教材首先通过长喙天蛾吸食花蜜的图片,引导学生思考花香是怎样传播的.这样不仅吸引了学生的学习兴趣,也启发他们思考花香到底是什么,进而猜想花香是否是由一些微小的颗粒所组成的.这个过程中,学生不仅要思考和学习物理知识,也体会到生活中常见的各种事物,都暗含了物理学的道理.在充分调动学生思考后,再介绍有关物质是由分子、原子构成的相关知识.
教材在介绍分子的微观知识后,引入用二氧化氮气体演示宏观的扩散现象.为了揭示扩散现象的普遍性,教材通过硫酸铜溶液的扩散以及铅和金的相互扩散,分别说明气体、液体和固体中都存在扩散现象.结合章首闻到花香就是扩散到远处的花粉颗粒引起的,引导学生从微观角度思考扩散现象,进而推理得出一切物质的分子都在不停地做无规则的运动.为了解释温度对于热运动的影响,教材安排了墨水在冷水和热水中比较扩散快慢的实验,让学生讨论得出温度越高,分子的热运动越剧烈,从而引出热运动的概念和影响因素.结合固体、液体和气体的图片,联系分子热运动的知识,让学生认识到分子间存在相互作用力,而且不同状态的物质分子间的距离和相互作用力不同.正是这种不同,导致了物质的不同形态,这部分内容,能帮助学生用微观模型解释宏观现象.
内能是热学非常重要的概念,为了让学生在分子动理论的基础上,了解内能是物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和,教材通过对比和联系日常生活等多种方式,让学生认识到内能的存在、特点、变化等.首先通过“想想议议”,引导学生思考弹出瓶塞的动能来自哪里,认识到内能的存在.然后与机械能作对比,提出内能的概念,进而把宏观的温度和微观的分子无规则运动联系起来.内能本质上不同于机械能,对此教材以空中运动的足球具有的能量为例进行了说明.然后通过炽热的铁水和冰冷的冰块对比,指出虽然温度不同,但是其中的分子都在做热运动,都具有内能.
学生已经学习过热传递的概念,教材从日常的热传递引起温度变化入手,结合内能与温度的关系,提出热传递能改变物体的内能.相对于热传递改变内能,学生并不熟悉做功对内能变化的影响.教材对几幅图片和演示实验中的做功与内能变化关系进行了细致分析,归纳出做功也可以改变内能,从而给出了改变内能的两种途径.
比热容是本章的一个难点.教材首先从日常生活经验出发,指出物质在吸收或放出相同热量时,升高或降低的温度可能会不同;然后再通过实验比较不同物质吸热情况,引导学生观察、对比、分析,从而明确比热容的概念,再指出其单位.为了加深比热容是物质的一种特性的理解,对常见物质的比热容大小有具体认识,教材列出了几种常见物质的比热容,其中对于比较重要的水的比热容做了讨论,帮助学生理解水的比热容大这种特性的应用.
课标只要求会进行简单的吸、放热计算,没有要求比热容的复杂计算,因此教材通过“想想议议”让学生归纳出物质受热时吸收热量的公式、散热时放出热量的公式,加深对比热容的理解.
【重点】　分子动理论的基本观点、温度、内能和热量的关系、热量计算、比热容的应用.
【难点】　比热容的概念、温度、内能和热量的关系、比热容的应用.
一、分子热运动
为了理解分子间的相互作用力,可做如下实验.准备一个注射器,装入适量水,用手指堵住注射口,用力压活塞,观察水的体积是否明显变小;让学生双手捏住一根铁丝的两端,用力向两端拉,体会铁丝很不容易被拉长.铁丝可以选择建筑用扎丝,较柔软,较大的力能拉伸一点长度,能更好地体会引力的存在.
二、内能
可以用动能和势能类比建立内能的概念.比如分别做四个视频对比:一是运动物体具有动能;二是分子运动具有分子动能;三是弹簧拉伸或压缩具有弹性势能;四是分子间吸引和排斥具有分子势能.这四个画面一起显示,抽象的内能通过这样类比,变得形象易懂.
三、比热容
比热容是表示物质吸热本领的物理量,比热容的单位是由三个物理量的单位复合而成的,理解以上知识会有难度,因此做好实验和数据分析很关键.教材比较不同物质吸热情况,加热装置用电加热器.由于酒精灯很难准确控制火焰相同时间内放出相同热量,所以不如电加热器效果好.建立比热容概念时,让水和食用油质量相等、温度升高相同,使用控制变量法.质量取1 kg,温度取升高1 ℃,是为了计算方便.
第1节分子热运动
1课时
第2节内能
1课时
第3节比热容
1课时
本章复习教案
1课时
第1节　分子热运动
1.知道物质是由分子组成的,一切物质的分子都在不停地做无规则的运动.
2.能识别扩散现象,并能用分子热运动的观点进行解释.
3.知道分子热运动的快慢与温度的关系.
4.知道分子之间存在相互作用力.
1.通过演示实验说明一切物质的分子都在不停地做无规则运动.
2.通过演示实验使学生知道物体温度越高,分子热运动越剧烈.
3.通过演示实验以及与弹簧的弹力类比使学生了解分子之间既存在斥力又存在引力.
1.用演示实验激发学生对物理世界的兴趣,使学生了解通过直接感受的现象,可以认识无法直接感知的事实.
2.通过教师、学生的双边教学活动,激发学生的学习兴趣,使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理.
【重点】　通过对演示实验的观察、分析、推理,了解分子动理论的初步知识.
【难点】　用分子热运动观点解释有关现象.
【教师准备】　花露水一瓶、长颈漏斗一个、硫酸铜溶液若干、量筒一个、多媒体课件等.
【学生准备】　烧杯两个、水、红墨水若干、铅柱两个、钩码一盒、美工刀一把、针管一个.
导入一:问题导入
师:在空中喷几下花露水,前排同学有什么感觉?后排同学有什么感觉?
前排生:很快闻到香味.
后排生:过几分钟后闻到香味.
师:为什么大家能闻到香水的香味?后排同学为什么过一会儿才能闻到香味?
生:因为花露水的气味跑到鼻子里了.
师:不是气味,是一些带有香味的分子,从花露水中跑出来,进入空气中,向各个方向传播开来,当它们到达我们的鼻子里时,就会闻到香味.这就说明了分子是运动的.后排同学为什么过一会儿才能闻到香味,说明分子运动需要时间.这节课我们就来学习第十三章第一节分子热运动.
导入二:情境导入
多媒体视频
师:春暖花开,公园里四处飘着花香,为什么我们不在花前也会闻到花香呢?同学们知道其中的道理吗?学了这节内容,问题便会迎刃而解.
一、物质的构成
【视频】　常见物质的内部构成是怎样的?分子有多大?原子有多大?固态、液态、气态分子有什么特点?通过视频、动画将微观看不见的分子直观地展现在学生眼前.
【归纳总结】　现代科学研究发现,物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的.如果把分子看作球形,一般分子的直径只有百亿分之几米,人们通常以10-10 m为单位来量度分子.分子如此之小,人们只能用电子显微镜来观察分子.也可以通过一些宏观表现来推断构成物体的分子的情况.比如打开香皂盒闻到香味,说明香气的分子发生了运动.如图所示是电子显微镜下的水分子结构.
【拓展延伸】　在通常温度和压强下,1 cm3的空气里大约有2.7×1019个分子,一台大型计算机每秒可计算100亿次,如果人数数的速度也能达到计算机的水平,要把1 cm3空气中的分子一个个数完,需要80多年.
　　[过渡语]　构成物质的分子是静止的还是运动的?由于分子很小,人类肉眼无法直接观察到分子,所以分子的运动情况需要借助转化法,用其他物质的现象表现出来.
二、分子热运动
扩散现象:
(1)气体扩散演示实验:
思路一
师:将一个空瓶子,倒扣在一个装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,抽掉盖在二氧化氮瓶上的玻璃板,你看到了什么?
生:过一会儿,发现上面空瓶逐渐变成红棕色.
师:我们刚才看到的二氧化氮气体和空气在接触时彼此进入对方的这种现象叫做扩散.
思路二
在日常生活中,我们常常遇到这种现象:
例1:妈妈在厨房炒菜,我在客厅里看电视也能闻到香味.
例2:值日生扫地时,教室里尘土飞扬.
例3:去医院打预防针,闻到消毒水的味道.
例4:夏夜点一盘蚊香,很快整个房间都能闻到蚊香味.
小组讨论:
1.以上几个现象是否都能说明分子在不停地做无规则运动?
2.哪几个现象能说明分子在不停地做无规则运动?这种现象又叫什么?
3.哪几个现象不能说明分子在不停地运动?它是什么运动?
4.这两种运动有什么区别?
【归纳总结】
1.不能都说明;
2.例1、例3、例4能说明分子在不停地做无规则运动,这种现象又叫扩散.
3.例2不能说明分子在运动,它是机械运动.
4.机械运动是宏观的,整个物体的运动,可以直接或间接测量速度等指标,一般肉眼可以观测到.分子运动是微观的,肉眼无法观测到,但是我们可以用转化法,把分子的热运动转换成看得见、摸得着的宏观现象.
(2)液体扩散现象:
【实验】　在量筒里装一半清水,用长颈漏斗在水下注入硫酸铜溶液,硫酸铜溶液的密度比水大,沉在量筒下部,可以看到无色的清水与蓝色硫酸铜溶液之间有明显的界线.向学生展示10天前、20天前、30天前配好的溶液,界线越来越模糊.
师:大家看到的是硫酸铜溶液和水之间的液体扩散现象.
　　[过渡语]　从以上这些例子可以看出气体和液体都会发生扩散现象,那么固体能否发生扩散现象呢?
(3)固体扩散实验:
师:长期堆放煤的墙角,墙壁的内部会变黑吗?
生:用小刀刮一下墙壁,会发现墙壁的内部变黑.
师:这是因为煤的分子处于永不停息的无规则运动之中,当煤与墙壁接触时,会有一些煤的分子进入墙壁.同时,墙壁上的石灰等物质的分子也会进入煤炭,开始阶段,进入墙壁内部的煤分子不会多,进入墙壁也不会太深,长时间地让煤与墙相接触,进入墙壁内部的煤分子会增多,使墙壁内部发黑.扩散现象可以在哪些物质中进行?
生:除了气体、液体之间可以发生扩散,固体也可以发生扩散.
【观看视频】　把磨得很光的铅块和金块紧压在一起,在室温下放置5年后再将它们切开,
可以看到它们互相渗入约1 mm深.
师:固体能发生扩散现象,但是花费的时间比气体和液体要长得多!
　　[过渡语]　我们如果想实际观察铅和金的扩散现象,需要等待五年的时间,真的是很漫长!有什么办法能让扩散进行得快一些呢?
(4)影响扩散快慢的主要因素:
【学生实验】　在一个烧杯中装大半杯热水,另一个同样的烧杯中装等量的凉水.用滴管分别向两个烧杯注入一滴红墨水,比较两杯中墨水的扩散现象.
师:你看到了什么现象?
生:我看到装热水的烧杯很快变红了.
师:说明了什么?
生:扩散现象与温度有关,温度越高,扩散得越快.
师:其实生活中腌咸菜和炒菜,炒菜时菜咸得快就说明了温度越高,扩散越快.
【拓展延伸】　既然不同物质的分子可以相互进入对方,扩散现象可以说明物质的分子不是紧密的一个个地排列在一起的,分子之间还存在间隙,如图所示.
　　[过渡语]　分子既然在不停地运动,那么固体和液体为什么不会飞上天呢?而总是聚合在一起,保持一定的形状或体积呢?
三、分子间的作用力
1.分子间存在引力:
思路一
【学生实验】　两个铅柱的底面削平,紧紧压在一起,下面吊一个物体也不能把它们拉开.
师:这个实验说明了什么?
生:实验说明分子间存在引力.
思路二
【演示实验】　将一段粗熔丝用刀斜着切成两段,使两段粗熔丝的平滑表面紧密接触,然后把一端悬挂起来,在另一端挂个物体,观察两段熔丝是否分开.
【现象】　挂上质量较小的物体时,熔丝不会分开.当挂上质量较大的物体时,熔丝会分成两段.
【原因】　分子间存在引力.
2.分子间存在斥力:
【学生实验】　封闭在注射器内的水很难被压缩.
师:为什么密闭在注射器内的水很难被压缩?
生:说明分子之间存在斥力.
3.物质三态的微观原理
【观看动画】　弹簧小球
师:分子间既有引力又有斥力,就像被弹簧连着的小球,当分子间的距离很小时,表现为斥力;当分子间距离稍大时,表现为引力;若分子相距很远,作用力就变得十分微弱,可以忽略.
【总结】　物质之所以会呈现固态、液态、气态,区别在于三态中分子间的距离、相互作用力的大小和分子运动状态不同,如图所示.固体分子间作用力大,排列紧密,因此固体有固定的形状和体积.液体分子间作用力稍弱一些,分子间距稍大,因此液体有固定的体积,没有固定的形状.气体分子间作用力几乎为零,分子间距很远,因此气体没有固定的形状和体积,但是具有流动性.
【拓展延伸】　分子力的作用范围很小,当分子间距为某一距离r(称为平衡距离,约为1埃,即10-10 m)时,分子间的引力与斥力大小相等,作用抵消.当分子间距小于r时,斥力和引力都增大,但是斥力增大得快,斥力大于引力,分子间表现为斥力.当分子间距大于r时,斥力和引力都减小,但是斥力减小得快,斥力小于引力,分子间表现为引力.当分子间距大于分子直径的10倍(分子的直径也是以埃作为数量级的)时,分子力变得极其微弱可以忽略.
1.物质是由分子、原子构成的,分子直径大约是10-10米.
2.物质内的分子永不停息地做无规则热运动.
3.分子之间存在相互作用的引力和斥力.
1.下列说法错误的是 (　　)
A.分子是不可再分的最小粒子
B.汤姆孙发现电子说明原子是可分的
C.一般分子的直径的数量级是10-10 m
D.物质是由分子、原子组成的
解析:分子是能够保持物质原有性质的最小微粒,是由原子组成的,A错误;汤姆孙发现了电子,说明原子是可以再分的,B正确;分子直径的数量级约为10-10 m,C正确;物质是由分子、原子组成的,D正确.故选A.
2.下列现象不能说明分子在永不停息地运动的是 (　　)
A.切开香瓜,满屋飘香
B.打扫教室,灰尘飞扬
C.腌泡菜加盐,整坛菜都有咸味
D.放在衣橱中的樟脑球变小了
解析:切开香瓜,满屋飘香是扩散现象,能证明分子不停地做无规则运动,A错误;扫地时尘土飞扬,是固体小颗粒的运动,不是分子的运动,不能说明分子不停地做无规则运动,B正确;腌泡菜加盐,整坛菜都有咸味是扩散现象,能证明分子不停地做无规则运动,C错误;衣橱里的樟脑球过一段时间变小了,是扩散现象的结果,能证明分子不停地做无规则运动,D错误.故选B.
3.把一块很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面,记下弹簧测力计的读数,如图所示,让玻璃板的下表面接触水面,然后稍稍用力向上拉,发现弹簧测力计的读数　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”),其原因是玻璃板与水的接触面之间存在　　　　.?
解析:玻璃板和水面接触,玻璃分子和水分子间的距离在引力作用的范围内,所以玻璃分子和水分子之间存在相互作用的引力,因此向上拉玻璃板时,弹簧测力计的读数将变大.
【答案】　变大　引力
4.如图所示,刚做好了鱼,满屋子都是鱼的香味,这是　　　　现象.刚做好的鱼的香味比凉的更容易被我们闻到,这是因为分子无规则运动与　　　　有关.?
解析:刚做好了鱼,满屋子都是鱼的香味,这是扩散现象;刚做好的鱼的香味比凉的更容易被我们闻到,这是因为分子无规则运动与温度有关.
【答案】　扩散　温度
分子热运动扩散现象分子间的作用力分子之间的引力分子之间的斥力
一、教材作业
【必做题】
教材第6页动手动脑学物理的1,2,5题
【选做题】
教材第6页动手动脑学物理的3,4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.如图所示,将两个铅块的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两铅块就会结合起来,甚至下面吊一重物,都不能把它们拉开,这说明 (　　)
A.两铅块被压得太紧
B.下面所吊的重物还不够重
C.两铅块分子之间有引力
D.大气压作用使它们不能分开
2.下列事例中不能用“分子热运动”解释的是 (　　)
A.环境恶化,尘土满天飞
B.炒菜时加盐使菜变咸
C.室内喷清新剂,香气四溢
D.密封的室内一人吸烟,其他人闻到烟味
3.如图所示,在封闭的场所里,只要有人吸烟,场所内的其他人就会闻到烟味,从而损害他人健康.从物理学角度来看,场所里烟雾弥漫属于　　　　现象,这个现象表明　　　　.?
4.槐树开花时,空气中弥漫着槐花的香味,说明分子　　　　;两滴水银靠近时自动结合成一滴较大的水银,说明分子间存在　　　　.?
【能力提升】
5.PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质,在空气气流作用下输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响很大.世界卫生组织认为,PM2.5浓度小于0.01毫克/米3是安全值,而中国的部分地区高于0.05毫克/米3,接近0.08毫克/米3.据统计,每个人每天平均要吸入约1万升的空气,若PM2.5浓度上升到0.05毫克/米3,则每人每天约吸入　　　　克PM2.5;空气中PM2.5的远距离输送　　　　(选填“能”或“不能”)说明分子的运动.?
6.科学家研发出制作单层硅分子薄膜技术,如图所示.在硅板表面覆盖陶瓷薄层,持续加热一段时间后,硅板中的硅分子居然能穿透陶瓷薄层形成单层硅分子薄膜.加热使得硅分子穿透陶瓷薄层,这说明:　　　　;　　　　.?
7.1 mm3的一滴油滴在水面上,充分散开后面积最大为4 m2,估计油分子的直径约为　　　　m.?
【拓展探究】
8.在装有红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,倒扣一个空瓶子.使两个瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开,如图所示,抽掉玻璃板后,二氧化氮气体会进入到上面装着空气的玻璃瓶中.小红认为二氧化氮气体进入到上面的瓶子中,不是因为气体分子的运动造成的,而是由于空气受到重力,在重力的作用下,部分空气会向下运动,挤压底下瓶中的二氧化氮气体,使二氧化氮进入到上面瓶中的,并不能说明气体分子是无规则运动的.请你仅利用如图所示的实验器材,设计一个实验证明小红的观点是错误的.
【答案与解析】
1.C[解析:两个表面平整的铅块紧紧压在一起,两铅块就会结合起来,甚至下面能吊起重物,说明分子间存在引力.]
2.A[解析:尘土满天飞,这是固体小颗粒的运动,是机械运动,不是分子的热运动,符合题意,A正确;炒菜时加盐使菜变咸,说明分子热运动与温度有关,温度越高分子的热运动越剧烈,不符合题意,B错误;室内喷清新剂,香气四溢,说明分子不停地做无规则运动,不符合题意,C错误;密封的室内一
人吸烟,其他人闻到烟味,说明分子不停地做无规则运动,不符合题意,D错误.故选A.]
3.扩散　分子在永不停息地做无规则运动[解析:吸烟时产生的烟雾分子由于无规则运动弥漫到空气中,这是扩散现象.]
4.在永不停息地做无规则运动　引力[解析:空气中弥漫着槐花的香味,是花香分子无规则运动的结果,说明分子在永不停息地做无规则运动.由于分子间存在着相互作用的引力,所以两滴水银靠近时自动结合成一滴较大的水银.]
5.5×10-4　不能[解析:每人每天吸入的PM2.5的质量:m=ρV=0.05 mg/m3×10000×10-3 m3=0.5 mg=5×10-4 g;PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,它们在空气中做无规则运动,是机械运动,不是分子运动.]
6.分子不停地做无规则运动　温度越高分子运动越剧烈[解析:加热使得硅分子穿透陶瓷薄层,这说明分子不停地做无规则运动,温度越高分子运动越剧烈.]
7.2.5×10-10[解析:油散开后,油膜的厚度为一个油分子的直径,d=VS=1×10-9 m34m2≈2.5×10-10 m.]
8.将装有红棕色二氧化氮气体的玻璃瓶和装有空气的玻璃瓶水平放置,使两个瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开,抽掉玻璃板后,二氧化氮气体会进入到装着空气的玻璃瓶中,说明气体分子是做无规则运动的,证明小红的观点是错误的.[解析:研究气体分子不停地做无规则运动实验时,空气在上,二氧化氮在下,如果把较大密度的气体放在上面,不能充分说明气体分子不停地运动.]
　　“分子动理论”教学的难点在于,学生对看不见的微观世界缺少想象,因此显得教学内容比较抽象,接受比较困难.教学中可以采用通过生活中学生身边的宏观现象具体事例,来反映微观世界中的具体情况的办法来突破难点.
1.比如关于分子永不停息地运动,可以通过学生身边的各种气味,尽管看不见但是闻得到,一定要指明在没有空气流动的情况下,不是风的作用.也可以利用墨水扩散实验、二氧化氮和空气混合实验等来反映.
2.分子之间有空隙,通过酒精和水混合实验体积减小来体现.
3.通过实验证实某些规律.比如分子运动的激烈程度和温度有关,可以通过墨水滴入不同温度的水中,比较扩散的快慢来说明.
4.分子之间的作用力.通过气体不能无限制地被压缩;液体不容易被压缩反映有斥力存在.固体(比如铁丝)很难被拉伸,反映分子间有引力等.
做好这些实验辅助教学,比起纯粹按照知识体系、理论推导式的讲解,要有趣、生动、有吸引力,学生听课时不容易疲劳、走神,不会觉得物理枯燥.
动手动脑学物理(教材第6页)
1.分子的直径一般为10-10 m,该正方形每条边排列的分子数目约为n=1×10-2 m10-10 m=108(个),故该正方形中约有的分子数为108×108=1016(个);全球人口数目约为60亿,即6×109,故这些分子数目大约是全球人口数目的倍数为10166×109≈1.67×106.
2.扩散现象有用的例子:为了预防感冒,在教室内放一碟醋,不久醋味就扩散到教室的每个地方.扩散现象有害的例子:一人吸烟,由于烟的扩散,房间内的所有人都被动吸烟.
3.热水更甜,因为热水温度高,糖分子扩散得快.
4.弹簧测力计的示数变大.这是因为玻璃板下表面的玻璃分子与水面的水分子之间存在分子引力的作用,从而使弹簧测力计所受的向下的拉力增大.
5.如下表所示.
物态
微观特性
宏观特性
分子间
距离
分子间
作用力
有无固
定形状
有无固
定体积
固态
较小
很大
有
有
液态
较大
较大
无
有
气态
很大
很小
无
无
如图所示,图A是一个铁丝圈,中间松松地系一
根棉线.图B是浸过肥皂水并附着肥皂薄膜的铁丝圈.图C表示手指轻轻地碰一下棉线的任意一侧.图D表示这一侧的肥皂液薄膜破了,棉线被拉向了另一侧.这种现象说明什么?
〔解析〕　观察图可知:用手轻轻地碰一下附着肥皂泡棉线的任意一侧,这一侧的肥皂液薄膜破了,棉线被拉向了另一侧,这种现象说明分子间存在引力.
第2节　内　能
1.了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系.
2.知道热传递过程中,物体吸收(或放出)热量,物体温度升高(或降低),内能改变.
3.知道在热传递过程中,传递内能的多少叫做热量,热量的单位是焦耳.
4.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例.
1.通过事例分析找到热传递与物体内能的变化关系.
2.通过演示实验说明做功与物体内能的变化关系.
3.通过查找资料,了解地球的“温室效应”.
1.通过探究实验,使学生体验探究过程,激发学生主动学习的兴趣.
2.通过演示实验培养学生的观察能力,并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系.
3.鼓励学生自己查找资料,培养学生自学的能力.
【重点】　掌握四个概念(分子动能、分子势能、物体内能、热量),掌握三个物理规律(温度与分子动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递和做功与内能改变的关系).
【难点】　区分温度、内能、热量.
【教师准备】　空气压缩引火仪、硝化棉、火柴、打气筒、烧瓶等.
【学生准备】　细铁丝、钳子、手套、暖手宝、水等.
导入一:问题导入
我们知道做机械运动的物体具有机械能,比如飞在空中的足球,由于有高度,具有重力势能;由于飞行,还具有动能.那么热现象发生的过程中,是否也有相应的能量变化.我们已经知道热现象是大量分子做无规则热运动产生的,那么热运动的能量与大量分子的无规律运动有什么关系呢?这节课我们就来学习有关内能的问题.
导入二:情境导入
用多媒体向学生展示三幅有关人类对“热”充满渴望的图片或视频.
1.原始人钻木取火;
2.卖火柴的小女孩点燃火柴取暖;
3.交警在冰雪天向过路司机递上一杯热水.
师:热是一种能量吗?如果是,那它能为我们做什么呢?
一、内能
思路一
1.什么是内能?
【演示实验】　小球在桌面上滚动.
师:小球具有什么能?
生:具有动能.
【演示实验】　在试管里装入一些热水用橡皮塞塞住,放在酒精灯上加热使水沸腾,水蒸气膨胀,冲开橡皮塞.
师:水蒸气对橡皮塞有没有做功?水蒸气是否具有能?
生:做了功,具有能.
师:水蒸气具有能的原因是什么?具有什么能?
生:水蒸气由大量水分子组成,这些水分子永不停息地做着无规则运动,因此具有动能.
【演示实验】　高举起小球.
师:小球与地球相互吸引具有什么能?
生:具有重力势能.
师:分子间有什么力?
生:有相互作用的引力和斥力.
【演示实验】　把两根分别固定在两辆小车上的条形磁铁,分开一段适当的距离(异名磁极相对),然后松开手,可以看到小车互相靠近直至吸引在一起.
【分析】　两辆小车上的外力辙去后,小车之间的引力可以做功,该实验对我们有何启示?
【引申总结】　类比上述实验,假如分子间的斥力突然消失,分子间的引力可以做功,势能表现出来,分子间因为相互吸引而具有势能.
【演示实验】　按住两小车上的磁铁,使两同名磁极相对,挨近(约5 mm)然后松开手,可观察到小车相互推开.
【启发得出结论】　与两个相互排斥的磁铁类似,互相排斥的分子也具有势能,分子间因为相互排斥而具有势能.
【结论】　物体内部所有分子做无规则运动的动能和相互作用的势能的总和叫物体的内能.
【拓展延伸】　物体内能是指物体内部所有分子具有的能量,不是指单个分子具有的能量.因为分子势能跟分子间的相互作用关系比较复杂,初中阶段不考虑它的变化,只考虑分子动能对内能的影响.
2.内能跟温度的关系:
【演示实验】　盛有等量热水和冷水的两烧杯中滴入墨水,观察扩散快慢情况(后面衬以白纸,以便同学们观察比较).
师:看到什么现象?这种现象说明什么?
【现象】　热水杯中墨水扩散很快,冷水杯中墨水扩散很慢.
【分析】
温度高→扩散快→分子运动快→分子动能大→内能大;
温度低→扩散慢→分子运动慢→分子动能小→内能小.
【总结】　物体温度升高,内能增加;物体温度降低,内能减少.
【拓展延伸】　我们知道扩散现象与温度有关系,温度越高,分子运动越激烈,扩散越快.这说明温度升高后分子无规则运动加剧.用分子热运动的平均动能来解释,就是物体温度升高,分子热运动的平均动能增大;物体温度降低,分子热运动的平均动能减小;当温度不变时,分子热运动的平均动能不变.因此从分子动理论的观点来看,温度是物体内部分子热运动的平均动能的标志.
　　[过渡语]　由以上实验可知,内能随温度的变化而变化,内能改变与否关键看温度,那么如何改变物体的内能呢?
思路二
1.物体的内能:
物体内部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.物体内部的每一个分子都在运动,都受分子作用力,但是单个分子的动能和势能不是物体的内能.内能不同于机械能.物体的动能跟物体的速度有关,物体的重力势能跟物体被举起的高度有关.一个钢球是否运动,是否被举高,这只能影响钢球的机械能,并不能改变钢球内部分子无规则运动的动能和势能.那么物体的内能与什么有关呢?
2.内能的变化:
物体内能既然是物体内部所有分子无规则运动的动能和势能的总和,那么当分子运动加剧时,物体的内能也就增大.前面我们曾学过:物体的温度升高,其内部分子的无规则运动加剧.在物理学中通常是用实验来证实论断的.今天我们同样用实验来证实上面的论断.
【演示实验】　取两只烧杯,分别倒入冷水和热水,然后分别向两只杯内缓慢地滴入几滴蓝墨水,观察比较两只杯内墨水扩散的快慢.
【实验结果】　温度越高,扩散越快.扩散得快,说明分子无规则运动的速度大,即分子无规则运动激烈.
【归纳总结】　物体的内能跟温度有关.温度升高时,物体的内能增加.温度降低时,物体的内能减小.正是由于内能跟温度有关,人们常常把物体的内能叫做热能,把物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动.
3.一切物体都有内能:
一切物体都有内能,不论这个物体是运动还是静止,是高温还是低温,这是因为物体内部分子永不停息地做无规则运动.如图所示,炽热的铁水,温度很高,分子运动激烈,它具有内能.冰冷的冰块,温度虽低,其内部分子仍在做无规则运动,也具有内能.
【拓展延伸】　一个确定的物体,分子总数是固定的,那么这个物体的内能大小是由宏观量,即温度和体积决定的.如果不是确定的物体,那么物体的内能大小是由质量、温度、体积和物态决定的.
4.内能和机械能:
一个在水平光滑桌面上滑动的木块具有什么能.首先木块在桌面上有高度,因此有势能,滑动因此也有动能,所以具有机械能.机械能与整个物体的机械运动情况有关,木块内部分子做无规则运动,且分子间有作用力,所以木块有内能.内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用有关.
【拓展延伸】　一辆加气汽车车内有一罐燃气,当汽车以80 km/h的速度行驶后,气瓶内燃气的内能是否增加?答案是否定的.因为内能是所有分子热运动的动能和分子势能总和,不是分子定向移动的动能.物体机械能增加,内能不一定增加.
二、物体内能的改变
1.热传递改变物体内能:
【小组讨论】　一根火柴,如何让上面的火药燃烧?
学生甲:和高温物体接触,比如与火炉中的炭、烧红的金属块等接触.
学生乙:放在酒精灯火焰的上方.
学生丙:放在太阳光下凸透镜或凹面镜的焦点处.
【教师分析】　火药能被点燃,说明温度升高、内能增加,达到了燃点.甲、乙、丙三位学生其实分别是用了热传递中的传导、对流、辐射使火药的温度升高、内能增加的.在这个过程中内能从温度高的物体转移给温度低的物体.
【结论】　用热传递的方式改变物体的内能,其实质是内能从一个物体转移给另一个物体,能的形式没有变.
【拓展延伸】　在不同物体之间或者同一物体的不同部分之间存在温度差,就会发生热传递现象.发生热传递时,热量总是从高温物体传递到低温物体,或者从物体的高温部分传递到物体的低温部分,直到温度相同为止.热量是在热传递过程中,传递能量的多少.物体吸收热量,温度升高,内能增大;物体放出热量,温度降低,内能减小.
　　[过渡语]　除了热传递,还有别的方式可以改变物体的内能吗?
2.做功改变物体内能:
【演示实验】　在“空气压缩引火仪”的厚管中,放入黄豆大小的硝化棉,用力把活塞迅速压下去,可见硝化棉猛烈燃烧,发出明亮的光,冒出白烟,如图所示.
【师生分析】　压缩空气→对空气做功→空气内能增加→温度升高→达到硝化棉的燃点燃烧.这个过程中,人消耗机械能,活塞压缩空气做功,使空气内能增加,温度升高,达到硝化棉燃点而燃烧.
【结论】　做功也可以改变物体的内能,其实质是内能和其他形式的能之间相互转化,能的形式发生了变化.
(1)做功增加内能:
【学生实验】
①两手合在一起用力搓,说出感觉.
②出示一根铁丝,让甲同学分别摸一下说出感觉,然后请乙同学快速来回弯折十几次,再让甲同学摸一下,说出感觉.
【现象】　①手掌逐渐变得发热;②铁丝变热.
【归纳总结】　外界对物体做功,物体内能增加.
(2)做功减小内能:
【演示实验】　烧瓶内装入少量水,用塞子塞住,一个抽、打两用气筒用一根橡皮管穿过塞子与烧瓶连通.请一个同学迅速地向烧瓶内打气,一会儿塞子就被冲开.
【现象】　烧瓶内出现白雾.
【分析】　气体膨胀对外做功,温度降低,内能减小.
【归纳总结】　物体对外界做功,内能减少.
3.改变内能的效果是等效的:
【演示实验】　出示两根相同的铁丝,一根请甲同学快速来回弯折十几次,另一根请乙同学在酒精灯火焰上烤十几秒,请三至五名同学用手分别触摸,然后判断说出哪根是弯折造成的温度升高,哪根是加热造成的温度升高.
师:这两根铁丝温度都升高了,如果没有看到内能改变的过程,你能否判断出它是通过做功还是热传递的方式使它的内能增加的呢?
【归纳总结】　做功和热传递对改变物体的内能是等效的,所以无法判断.
【拓展延伸】　改变物体内能的两种方法:做功和热传递.这两种方法对于改变物体的内能是等效的.物体对外做功,物体的内能减小;外界对物体做功,物体的内能增大.做功改变物体的内能,是把其他形式的能转化为内能,而热传递改变物体的内能,没有涉及能量的转化,只是能量的转移.
一、内能的定义
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.
二、改变物体内能的两种方法
1.热传递.
2.做功.
三、内能改变多少的量度
1.热传递改变内能时:用传递热量的多少来量度.
2.做功改变内能时:用做功的多少来量度.
3.做功和热传递对改变物体内能是等效的.
1.关于物体的内能,下列说法中错误的是 (　　)
A.物体的内能是不能改变的
B.热传递可以改变物体的内能
C.做功可以改变物体的内能
D.内能是物体所有分子动能和分子势能的总和
解析:物体温度降低(或升高)时,内部分子运动变缓慢(或剧烈),所以内能减少(或增加),A错误;改变物体内能的方式有做功和热传递,B,C正确;内能是物体内部所有分子动能和分子势能的总和,一切物体都具有内能,D正确.故选A.
2.0 ℃的冰全部熔化成0 ℃的水,体积将变小,比较这块0 ℃的冰和熔化成0 ℃的水,它们具有的内能,下列说法正确的是 (　　)
A.它们的内能相等
B.0 ℃的冰具有的内能较多
C.0 ℃的水具有的内能较多
D.无法确定
解析:0 ℃的水和0 ℃的冰,温度相同,分子动能相同,体积不同,说明分子势能不相等,所以内能不相等,A错误;冰熔化成水时要吸热,所以0 ℃的水具有较多的内能,B错误,C正确,D错误.故选C.
3.列车通过时,铁轨的温度会升高,表明它的内能　　　　(选填“增加”或“减少”),这是通过　　　　方式改变物体内能的(选填“做功”或“热传递”).?
解析:列车通过时,车轮和铁轨之间相互摩擦,要克服摩擦做功,使铁轨的内能增大,温度升高,是通过做功的方式改变物体内能的.
【答案】　增加　做功
4.如图所示,装有汽油的油桶放在烈日下温度会　　　　(选填“升高”或“降低”),这是通过　　　　的方式使其内能增加,具有一定的危险性,为了安全,油桶应存放在阴凉干燥处.?
解析:油桶放在烈日下温度会升高,这是通过热传递的方法使其内能增加的,具有一定的危险性,为了安全,油桶应存放在阴凉干燥处.
【答案】　升高　热传递
一、物体的内能
1.概念:物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和.
2.内能与温度的关系:温度越高,内能越大;温度越低,内能越小.
二、改变物体内能的方法
1.热传递:高温物体放出热量,内能减少;低温物体吸收热量,内能增加.
2.做功:外界对物体做功,物体内能增加;物体对外界做功,物体内能减少.
一、教材作业
【必做题】
教材第10页动手动脑学物理的1,2,3题
【选做题】
教材第10页动手动脑学物理的4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.做功和热传递在改变物体的内能上是等效的,下列属于做功改变物体内能的是 (　　)
A.用煤炉烧水、做饭
B.棉被被太阳晒热了
C.钻木取火
D.铁匠把烧红的铁块浸入水中使铁块变冷
2.关于物体的内能,下列说法正确的是 (　　)
A.物体内能增加,一定要从外界吸收热量
B.在相同物态下,同一物体温度升高,它的内能一定会增加
C.温度为0 ℃的物体没有内能
D.温度相等的1 kg水和100 g水内能相同
3.2013年上海科技活动节推出了一项节能环保、可调节室温的江水源热泵技术.如图所示是其夏天工作时的流程,当江水循环到冷凝器时,利用江水与冷凝器存在的温度差,通过　　　　的方式带走室内热量,从而实现降温.?
4.空气中的二氧化碳、甲烷、水汽等物质能让太阳发出的热顺利地通过到达地球,但却阻碍地表反射的热散发到大气层外,大气的这种保暖作用,就像玻璃温室一样,这种现象称做　　　　效应,而城市的平均气温要比周围的乡村高一些,就像一个个“热岛”分布于乡村之中,这种现象称为　　　　,它给城市和乡村的环境带来了不利的影响.?
【能力提升】
5.如图所示,在空可乐瓶内滴一滴酒精,用装有气门芯的橡皮塞塞紧瓶口,再用打气筒通过气门芯向瓶内打气.当瓶内气压达到足够大时,塞子将从瓶口冲出,且原来透明的瓶内充满了白雾,这一实验现象表明 (　　)
A.气体对外界做功,瓶内温度升高,内能减少
B.外界对气体做功,瓶内温度升高,内能增加
C.气体对外界做功,瓶内温度降低,内能减少
D.外界对气体做功,瓶内温度降低,内能增加
6.物理学中“热”的含义很多,有温度、热量、内能等,那么“加热”“熔化吸热”等中的“热”是指　　　　;“热水”“热膨胀”“物体变热”等中的“热”是指　　　　;“太阳能集热箱”“热机”等中的“热”是指　　　　.?
7.在需要保温的时候,就要尽可能防止热传递的三种方式发生.保温瓶上玻璃和软木塞都是热的　　　　,防止发生　　　　,夹层里的空气抽得非常稀薄,瓶口又盖着塞子,防止发生　　　　,保温瓶胆上镀银的光亮表面可以防止发生　　　　,所以保温瓶能起到保温的作用.?
【拓展探究】
8.小明和小芳为了研究泡沫塑料和棉絮的保温性能好坏,两人设计并做了一个实验.他们用这两种材料分别包着装有热水的密闭烧瓶,让它们自然冷却,利用温度计和计时器定时测量两烧瓶中的水温随时间变化的情况.
(1)为了保证实验的准确性,实验前除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外,还应考虑影响水温变化的其他因素,即保持烧瓶相同、水的初温相同、环境因素相同和　　　　相同;?
(2)按照计划操作,小明和小芳同学把实验测得的时间与温度数据填在下列表格中:
时间
t/min
泡沫塑料组水温
T1/℃
棉絮组水温
T2/℃
0
80
80
10
64
56
20
55
43
30
50
32
40
41
28
…
…
…
150
21
20
180
20
20
分析上表数据可知:他们实验时的室内温度是　　　　℃;经过40 min后,泡沫塑料包的烧瓶水温降低了　　　　℃;而棉絮包的烧瓶水温降低了　　　　℃.由此可以得出的实验结论是:　　　　;?
(3)除了采用相同时间内观察水降低的温度来比较这两种材料的保温性能外,根据上表数据你还可以采用　　　　来比较这两种材料的保温性能.?
【答案与解析】
1.C[解析:煤炉烧水、做饭是通过热传递的方式改变物体内能的,A错误;棉被被太阳晒热是通过热传递的方式改变物体内能的,B错误;钻木取火,利用了摩擦生热,是通过做功的方式改变物体内能的,C正确;铁块在水中变冷是通过热传递的方式改变铁块内能的,D错误.故选C.]
2.B[解析:物体的内能增加,可能是由于外界对其做了功,A错误;在相同物态下,同一物体温度升高,它的内能一定增加,B正确;任何温度的物体都具有内能,温度为0 ℃的物体也有内能,C错误;1 kg水和100 g水的温度相等,但分子数目不等,所以内能不同,D错误.故选B.]
3.热传递[解析:江水和冷凝器之间存在温度差,热量从高温物体传递给低温物体,发生热传递.]
4.温室　热岛效应[解析:空气中的二氧化碳等物质能让太阳的热顺利地通过到达地球,但却阻碍地表反射的热散发到大气层外,这种保暖作用就像玻璃温室一样,称做温室效应.城市平均气温要比周围乡村高一些,这就是热岛效应.]
5.C[解析:雾是小液滴,它是由酒精蒸气液化形成的.其具体过程是:瓶内的气体压强增大到一定程度,对瓶塞做功,将瓶塞打出,气体对外界做功,气体的内能减少,温度降低,瓶中的酒精蒸气遇冷液化形成白雾.故选C.]
6.热量　温度　内能[解析:“加热”“熔化吸热”是在热传递过程中的“热”,是指热量;“热水”“热膨胀”“物体变热”等中的“热”表示物体的冷热程度,是指温度;“太阳能集热箱”“热机”等中的“热”是能量转化过程中的热,是指内能.]
7.不良导体　热传导　对流　热辐射[解析:保温瓶上玻璃和软木塞都是热的不良导体,能防止发生热传递.夹层里的空气抽得非常稀薄,瓶口又盖着塞子,防止发生对流.保温瓶胆上镀银的光亮表面可以防止发生热辐射,所以保温瓶能起到保温的作用.]
8.(1)热水的质量　(2)20　39　52　泡沫塑料的保温性能比棉絮的好　(3)让两瓶水降低相同的温度,比较所用的时间[解析:(1)根据控制变量法,除了控制烧瓶、水的初温、环境因素外,还要保持热水的质量也要相同;(2)由表中的数据可知,最后水的温度和室温相同,所以室温为20 ℃,经过40分钟,泡沫塑料包的烧瓶的热水温度从80 ℃降到41 ℃,降低了39 ℃;而棉絮包的烧瓶的热水从80 ℃降到28 ℃,降低了52 ℃,由此可见,泡沫塑料的保温性能比棉絮的好;(3)除了比较相同时间内温度的变化,还可以让两烧瓶的热水降低相同的温度,比较所用的时间.]
　　做实验时,课堂气氛容易活跃,但是学生兴奋点全在做实验上,对于设置的问题往往思考不足.为了能吸引学生参与,变问题“过度”开放为“适度”开放,可以在每个大问题下面设置几个小问题,用问题串的形式将它们紧凑地联系在一起.比如在做空气压缩引火仪的实验时,可以这样设置问题:
1.棉花燃烧说明棉花的温度发生了怎样的变化?2.棉花的内能如何变化?3.是用怎样的方式使其内能发生变化的?4.变化的内能从何而来?5.能量如何转化?这样设计问题,减少了问题的宽泛性,每一步都不难回答,学生解决起来就有的放矢,从而大大增加了提问的有效性.
动手动脑学物理(教材第10页)
1.(1)冰粒的内能增大,机械能减小;(2)火箭的内能增大,机械能增大;(3)子弹的内能增加,机械能减小.
2.提示:“炙手可热”是通过热传递的方式,使手的内能增加,温度升高;“钻木取火”是克服摩擦做功,把机械能转化为内能,从而使木头的内能增加,温度升高,达到木头的燃点而使木头燃烧.
3.通过加强热传递直接利用内能的实例:煤气灶烧饭,太阳能热水器,生火取暖等;通过阻碍热传递防止内能转移的实例:暖水瓶,木质锅把手等.
4.自己做一下,会对“摩擦生热”有一个感性的认识,摩擦后的图钉变热,是因为通过克服摩擦做功,机械能转化为内能.
　　1.温度、内能、热量的区别:
(1)温度用来表示物体的冷热程度,从分子动理论的观点来看,温度是分子热运动剧烈程度的标志,对同一物体而言,温度只能说“是多少”或“达到多少”,不能说“有”“没有”或“含有”等.
(2)内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和.内能只能说“有”,不能说“无”.只有当物体内能改变,并与做功或热传递相联系时,才有数量上的意义.
(3)热量是在热传递过程中,物体吸收或放出热的多少,其实质是内能的变化量.热量跟热传递紧密相连,离开了热传递就无热量可言.对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”,不能在热量名词前加“有”或“没有”“含有”.
2.温度、内能、热量的联系:
(1)温度与内能:物体内能的变化,不一定引起温度的变化.因为物体内能变化的同时,有可能发生物态变化.物体在发生物态变化时内能变化了,温度有时变化有时不变化.比如晶体的熔化和凝固过程,内能虽然发生变化,但是温度保持不变.温度的高低,标志着物体内部分子运动速度的快慢.因此物体温度升高,其内部分子无规则运动的速度增大,分子的动能增大,内能也增大,反之温度降低,物体内能减小.因此物体温度的变化,一定会引起内能的变化.
(2)温度与热量:物体吸收或放出热量,温度不一定变化,这是因为物体在吸热或放热的同时,如果物体本身发生了物态变化(如冰的熔化或水的凝固),这时物体虽然吸收(或放出)了热量,但温度却保持不变.物体温度改变了,物体不一定要吸收或放出热量,也可能是由于对物体做功(或物体对外做功)使物体的内能变化了,温度改变了.
(3)热量与内能:热量反映了热传递过程中,内能转移的数量.物体放出了多少热量,内能就减小多少;物体吸收了多少热量,内能就增加多少.要注意:内能增减并不只与吸收或放出热量有关,做功也可以改变物体内能.对物体做功,物体的内能会增加,对物体做了多少功,物体的内能会增加多少;物体对外做功,物体的内能会减小,对外做功多少,物体的内能会减小多少.物体内能的改变方法有热传递和做功两种方法,这两种方法在改变物体的内能上是等效的.
第3节　比热容
1.理解比热容的概念,知道比热容是物质的一种特性.
2.尝试用比热容解释简单的自然现象.
3.能根据比热容进行简单的热量计算.
1.通过探究,比较不同物质的吸热能力.
2.尝试用比热容解释简单的自然现象,培养学生的知识迁移能力.
利用探究性学习活动,培养学生的实践能力和创新精神,培养解决问题的能力.
【重点】　比热容的概念和热量有关计算.
【难点】　理解比热容概念并能利用它解释有关现象.
【教师准备】　多媒体和课件、视频等.
【学生准备】　温度计、煤油、水、电加热器、天平等.
导入一:问题导入
师:大屏幕投影一幅漫画:炎热夏天的傍晚,有两个小朋友在海边游玩,为了纳凉问题两人发生激烈争执,甲主张划船到海中去,乙则认为在岸上散步更凉快,你认为谁的意见对?
让学生思考、猜想、讨论并发表自己的观点.
生甲:在岸上散步凉快,因为沙石温度低.
生乙:划船到海中更凉快,因为水温较低.
生丙:一样凉爽,因为气温是一样的.
师:同学们有这么多猜想,到底谁的想法正确呢?学习本节知识后你自然会明白的.
导入二:情境导入
利用多媒体播放一段中央电视台天气预报的视频片段,播放前提醒学生特别注意观察不同省份各城市的最高气温和最低气温,看看能不能从中发现什么规律?
提出问题:“为什么内陆的昼夜温差比沿海地区的大呢?”让学生带着这个问题开始本节课的学习.
一、比热容
思路一
1.以烧水为例,根据生活经验,你猜想物体吸收热量的多少可能与什么有关?
2.比较不同物质的吸热能力:
【提出问题】　对于不同物质,如果它们的质量相同,升高相同的温度,它们吸收的热量会相等吗?物质的种类会不会影响吸收热量的多少呢?
【猜想】　物质的种类会影响吸收热量的多少.
【实验器材】　水、食用油若干、相同规格电加热器两个、烧杯两个、温度计两支、秒表一块等.
【实验过程】
(1)在两个相同的烧杯中加入初温相同、质量相等的水和食用油;
(2)用相同规格的电加热器同时给水和食用油加热;观察两者升高相同的温度时,分别记录需要的时间;
(3)分析比较实验数据,得出实验结论.
【实验记录】　得到的实验数据如下表:
物质种类
水
食用油
质量/g
100
100
初温/℃
20
20
末温/℃
30
30
温度差/℃
10
10
加热时间/min
10
4
　　【实验结论】　根据表中数据,我们可以得出:不同的物质,在质量相等、升高温度相同时,吸收的热量是不同的.也就是说,物质的种类不同吸热能力不同.
【交流与论证】
(1)在实验中将用到什么物理研究方法?以控制变量法为例,具体应该怎样操作?
(2)怎样比较水与食用油,谁吸收的热量多?
3.比热容
(1)定义:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比.用符号c表示.
(2)单位:J/(kg·℃),读作焦每千克摄氏度.
(3)物理意义:为了表示各种物质在吸热能力上的差别,物理学中引入了比热容这个物理量.比热容是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容.
【拓展延伸】　水的比热容较大,在工农业生产和日常生活中有广泛的应用.这个应用主要考虑两个方面,第一是一定质量的水吸收(或放出)很多的热而自身的温度却变化不多,有利于调节气候;第二是一定质量的水升高(或降低)一定温度吸热(或放热)很多,有利于用水作冷却剂或取暖.
思路二
师:同学们在生活中一定烧过水,一壶水容易烧开还是半壶水容易烧开?
生:半壶水容易烧开.
师:将一壶水烧开与烧热,哪个需要时间长?
生:一壶水烧开需要时间长.
师:烧水时,水吸收的热量可能与哪些因素有关?有什么关系?请同学们猜想一下.
生甲:与水的质量有关,水的质量越大吸收热量越多.
生乙:与水温升高多少有关,水温升高越多吸收热量越多.
生丙:与水的质量、水温升高多少都有关,质量越大、水温升高越多吸收热量越多.
在学生讨论回答的基础上,教师板书结论.
师:对于不同的物质,例如水、沙子、煤油,如果它们的质量相同,温度升高的度数也一样,它们吸收的热量是否相同?
生甲:吸收热量不相同,夏天到海边洗澡时,会感觉沙子烫脚,而海水却比较凉;水吸收的热量多,说明水的吸热本领大.
生乙:吸收热量相同,因为它们受同样的太阳光照射.
　　[过渡语]　吸收热量的多少或者温度变化了多少,都反映了物质吸热能力的大小.那么怎样比较不同物质的吸热能力呢?请同学们使用桌上的实验器材,边讨论边合作设计实验方案.
1.实验探究:比较不同物质吸热的情况:
【提出问题】　不同物质的吸热能力有何不同?
【制订计划与设计实验方案】　实物投影展示学生的典型设计方案,并让学生口头表述自己的设计思路.
生甲:用相同质量的水和沙子,加热相同时间,比较它们温度升高的多少,温度升高越小,说明吸热能力越强.
生乙:用相同质量的水和沙子,温度升高相同时,比较它们加热时间的长短,加热时间越长,说明吸热能力越强.
【讨论设置问题】　教师在学生进行实验之前,把实验中可能遇到的问题先提出来讨论,有助于实验顺利完成.
(1)怎样获得质量相同的水和沙子?
(2)怎样测出它们的温度?
(3)怎样确定它们吸收了相同的热量?
学生思考、小组讨论,并逐一回答.
【实验器材】　两个相同酒精灯、两个相同的烧杯、两个石棉网、两支温度计、天平、搅拌棒、沙子若干、水若干等.
【实验过程】　甲同学的方案,加热时间容易控制,便于操作,推荐使用.
(1)在相同的环境温度下,分别用天平量取相同质量的水和沙子(比如100 g),倒入烧杯中,用温度计测出它们的温度,保持初始温度相同;
(2)用相同的酒精灯,控制火焰大小和高度的同时对水和沙子加热,使水和沙子吸收相同的热量,同时记录加热时间并且读取温度计示数,同时停止加热;
(3)读取停止加热时两支温度计的示数,把所得数据记录在表格中;
实验数据记录:
物质
次数
质量m/kg
升高的温
度Δt/℃
加热时间t/min
水
1
0.1
10
5
沙子
1
0.1
40
5
　　【交流与论证】　吸收相同的热量,沙子升高的温度多,水升高的温度少,说明水的吸热能力比沙子强.
【得出结论】　不同种类的物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量一般是不同的.
　　[过渡语]　怎样表示不同物质吸热能力的差异呢?物理学中引入了比热容这个物理量.
2.比热容:
(1)概念:比热容是为了研究热传递而引入的一个物理量,在物态保持不变时,物体吸热或放热后温度将发生改变,这种改变的大小与物体的质量,温度的改变量以及构成物体的物质本身都有关系.为了便于比较,我们自然会想到用相同的质量数,相同的温度改变量来讨论不同物质的这种特性,最简单的相同质量数便是单位质量,最简单的温度改变量便是1 ℃,所以可将比热容定义为“单位质量的某种物质,温度升高(或降低)1 ℃时所吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热容”.
(2)意义:反映在条件相同的情况下物质吸热本领的物理量.
(3)单位:J/(kg·℃),读作焦每千克摄氏度.
(4)比热容表:各种物质的比热容在比热容表中可以查到.
几种物质的比热容c/[J·(kg·℃)-1]
水
4.2×103
干泥土
0.84×103
酒精
2.4×103
铜
0.39×103
冰
2.1×103
铝
0.88×103
煤油
2.1×103
铅
0.13×103
水银
0.14×103
砂石
0.92×103
　　【读表寻找规律】
(1)比热容是物质的特性,不同物质的比热容一般不同;
(2)同种物质状态不同时比热容不同;
(3)液体的比热容一般比固体的比热容大;
(4)一般情况下,水的比热容最大,为4.2×103 J/(kg·℃).其物理意义是:1千克的水温度每升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103 J.
【小组讨论】
问题1:常见物质中水的比热容最大,日常生活中哪些地方利用了水的这一特性?
问题2:在自然现象中,有哪些现象可用水的这一特性解释?
生甲:冬天暖气用水做“热源”,因为水储藏的热多.
生乙:司机师傅用水做“冷却剂”冷却汽车发动机.
生丙:夏天到海滨去避暑,因海滨比内陆凉爽.
【师生共同分析】　水的比热容最大,说明水的吸热能力最强.水的比热容约是沙石的4.5倍,因此白天在同样阳光照射下,水的温度变化比沙石小得多.这就是沿海气温温差较小的原因.夜晚水和沙石同样放热,但是水温比沙石温度高,因此晚上在岸上散步更凉爽.
【拓展延伸】　比热容是物质的一种特性,它不随物质的质量、吸收(或放出)热量的多少以及温度的变化而变化.也就是说,只要是相同的物质,不论其形状、质量、温度高低、放置地点如何,它的比热容一定是相同的.物质有许多特性,比如已学过的密度.所谓特性是物质所具有的,不随外界条件的变化而变化的性质(即使有些变化也是很微小的).物质的比热容与物质的状态有关,物质的状态变了,其比热容会发生变化,比如水结成冰.
　　[过渡语]　以水的比热容为例:1千克的水温度升高1 ℃需要吸收的热量是4.2×103 J,那么质量为m千克的铝,温度升高Δt ℃,需要吸收多少热量?
二、热量的计算
1.公式得出过程:
展示问题(1):1 kg水温度升高1 ℃吸收的热量是多少?
学生计算得出:吸收的热量:Q1=4.2×103 J.
展示问题(2):2 kg水温度升高1 ℃吸收的热量是多少?
学生讨论得出:吸收的热量:Q2=2×4.2×103 J=8.4×103 J.
展示问题(3):2 kg水温度升高50 ℃吸收的热量是多少?
学生讨论得出:吸收的热量:Q3=2×50×4.2×103 J=4.2×105 J.
展示问题(4):物体吸收热量的多少与其质量、温度变化、比热容有什么关系?
学生讨论得出:物体吸收的热量与质量成正比,与温度变化成正比,与物质的比热容成正比.
2.热量计算公式:
学生推导得出:
物体吸收热量计算公式:Q吸=cm(t-t0);
物体放出热量计算公式:Q放=cm(t0-t).
热量计算总公式:Q=cmΔt.其中:Q吸表示物体吸收的热量;Q放表示物体放出的热量;c表示物质的比热容;t0表示初温;t表示末温;Δt表示温度变化量.
【拓展延伸】
在运用热量计算公式Q吸=cm(t-t0),Q放=cm(t0-t)和Q=cmΔt解题时,要明确以下几点:
1.明确与热量Q有关的因素:在运用热量计算公式解题时,应明确物体吸收或放出热量的多少,是由物质的比热容c、物体的质量m和物体温度的变化量Δt三者决定的.对同一物体而言,热量Q仅由温度的变化量Δt来决定.
2.明确Δt在公式中的意义:在热量计算公式中,Δt为物体升高或降低的温度,即物体变化的温度.同一物体,无论初温t0和末温t大小如何,只要温度的变化量Δt相同,那么物体吸收或放出的热量Q就相同.如果温度不变化,即使是高温物体,也不会吸热或放热,所以在应用公式解题时,必须明确热量Q与温度变化量Δt的关系.公式是一个整体,不能随意把公式经过数学变形写成其他形式.因为热量是物体内能的改变量,所以我们不能脱离温度的变化来说物体在某一温度时含有多少热量,那样是没有任何物理意义的.
一、比热容
1.意义:质量相等的不同物质,升高或降低相同的温度时,吸收或放出的热量不同.
2.概念:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量,与它的质量和升高的温度乘积之比.
3.单位:J/(kg·℃).
4.水的比热容大的应用解释.
二、热量的计算
1.吸热公式:Q吸=cm(t-t0).
2.放热公式:Q放=cm(t0-t).
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.把常温下装满水的玻璃杯与一个空玻璃杯同时放入冰箱冷藏室中.过一会儿,发现空玻璃杯比装满水的玻璃杯要冷得多,这种现象产生的主要原因是水的 (　　)
A.凝固点低 B.凝固点高
C.比热容大 D.比热容小
解析:水的比热容比玻璃的大,质量相等的水和玻璃放出相等的热量,水降低的温度少,故选C.
2.夏天人们喜欢到海边度假.白天,海风拂面,带来丝丝凉意,夜间却不会很凉.而沙漠的夏天昼夜温差可达50 ℃.对这种现象的解释,正确的是 (　　)
A.太阳照射沙漠地区的时间较长
B.海边有风而沙漠地区可能没有
C.海水的比热容比砂石的比热容大
D.太阳直射沙漠地区,斜射海边
解析:沿海地区水多,水的比热容较大;沙漠地区,地表以砂石为主,砂石比热容较小.白天相同质量的水和砂石吸收相同的热量,水温度升高得少,砂石温度升高得多,所以海边升高温度较少.夜晚,放出相同的热量,水温度降低得少,砂石温度降低得多,所以海边降低温度较少,因此海边白天海风拂面,带来丝丝凉意,夜间却不会很凉,沙漠的昼夜温差巨大.故选C.
3.水稻是喜温植物,春季育秧时,通常傍晚向秧田灌水,早晨将水放出,以防霜冻.隐含的物理知识是水的　　　　较大.气温降低时,水能　　　　(填“放出”或“吸收”)较多的　　　　(填“温度”“内能”或“热量”).?
解析:在自然界中水的比热容是最大的.由于水的比热容较大而泥土的比热容较小,因此当气温降低时,与泥土相比水可放出更多的热量,这样可使秧苗周围的空气温度不至于降得太低,从而保护秧苗不被冻坏.
【答案】　比热容　放出　热量
4.两个相同的容器中分别装满了质量相同的甲、乙两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与加热时间关系如图所示.
(1)如果升高相同的温度,甲液体吸收的热量　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)乙液体吸收的热量;?
(2)甲液体的比热容　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的比热容;?
(3)如果在甲、乙两种液体中选择一种作为汽车的冷却液,你认为选择　　　　液体更好.?
解析:(1)甲、乙两液体质量相同,如果升高相同的温度,甲需要的时间较短,所以甲液体吸收的热量小于乙液体吸收的热量;(2)由图像可知:质量相同的甲、乙两种液体,用同一热源分别加热相同时间,吸收的热量相等,甲升高的温度大,甲液体的比热容小;(3)根据Q=cmΔt,升高相同的温度,比热容大的吸收热量多,所以比热容大的更适合做冷却液,因此乙液体做冷却液更好.
【答案】　(1)小于　(2)小于　(3)乙
1.引导学生回顾一个完整的探究应包括哪些过程.
2.比热容的概念、单位及物理意义.
3.Q吸=cm(t-t0).
4.Q放=cm(t0-t).
一、教材作业
【必做题】
教材第14~15页动手动脑学物理的1,2,4,5题
【选做题】
教材第15页动手动脑学物理的3题
二、课后作业
【基础巩固】
1.关于比热容,下列说法中错误的是 (　　)
A.比热容可用来鉴别物质
B.水的比热容较大,可用作汽车发动机的冷却剂
C.沙的比热容较小,所以沙漠地区昼夜温差较大
D.一桶水的比热容比一杯水的比热容大
2.关于比热容的概念,下列说法错误的是 (　　)
A.单位质量的某种物质,温度升高1 ℃所吸收的热量,叫做这种物质的比热容
B.单位质量的某种物质,温度降低1 ℃所放出的热量,也叫做这种物质的比热容
C.某种物质吸收或放出的热量越多,比热容也越大,比热容与热量有关
D.各种物质都有自己的比热容,它是物质的特性之一
3.在“比较水和煤油的吸热能力”的实验中,可以通过控制水和煤油的质量相同、吸收的热量相同,比较它们　　　　的多少,从而比较它们的吸热能力;实验中,用　　　　间接反映吸收的热量.?
4.10 kg水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),把水倒掉一半,水的比热容是　　　　J/(kg·℃),密度将会　　　　(填“增大”“不变”或“减小”).水结成冰后比热容将　　　　(填“不变”或“改变”).?
【能力提升】
5.中央气象台每天都会发布全国主要城市的天气预报.下表列出的是2013年6月某天沿海城市上海和内地城市西安的气温情况,请根据两座城市气温变化情况判断城市名称,乙是　　　　,你做出判断的依据是　　　　.?
6.用如图甲所示两个完全相同的电加热器分别给A,B两种液体加热,绘制它们的温度随时间变化的图像,如图乙所示.
(1)如果A,B两种液体的质量相同,则　　　　液体的比热容较大;?
(2)如果A,B为同种液体,则　　　　液体的质量较大.?
7.有一个高温物体被投入质量为10 kg,温度为20 ℃的水中,如果传给水的热量是2.73×106 J,则水的温度会升高到多少度?
【拓展探究】
8.许多公园里都设有供游人休息的石凳或木椅,在夏日阳光照射下,用手摸石凳和木椅,感到石凳比木椅热.对于这种现象的原因,张扬同学提出了以下几种猜想:
猜想1:石头比木头的温度高;
猜想2:石头比木头的比热容小;
猜想3:石头比木头的密度大;
猜想4:石头比木头传热快.
(1)对以上几种猜想,你认为正确的是　　　　;?
(2)为了验证这个猜想是正确的,请你设计一个实验,并简要说明实验步骤.
【答案与解析】
1.D[解析:比热容是物质的一种特性,不同物质的比热容一般不同,比热容可用来鉴别物质,A正确;水的比热容较大,相同质量的水与其他物质相比,升高相同温度时,水吸收的热量比较多,可用作汽车发动机的冷却剂,B正确;沙的比热容较小,相同质量条件下,吸收或放出相同的热量,温度变化大,所以沙漠地区昼夜温差较大,C正确;比热容是物质的一种特性,与质量没有关系,一桶水的比热容和一杯水的比热容相同,D错误.故选D.]
2.C[解析:单位质量的某种物质,温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量称为该物质的比热容,A,B正确;比热容是物质本身的一种特性,不同物质的比热容一般不同,与物体的温度、质量以及吸收或放出的热量都无关,C错误,D正确.故选C.]
3.升高温度　加热时间[解析:比较不同物质的吸热能力,有两种方法:第一种是控制物质的质量相同,用同一热源加热,比较相同的时间内温度的变化值,温度变化越小说明吸热能力越强;第二种是控制物质的质量相同,用同一热源加热,加热到相同的温度,比较加热的时间,时间越长说明吸热能力越强.实验中加热时间越长,表明物体吸收的热量越多,反之吸热越少.]
4.4.2×103　不变　改变[解析:把水倒掉一半,比热容不变,仍为4.2×103 J/(kg·℃),密度不变.水结成冰后比热容将改变.]
5.西安　内陆城市昼夜温差大[解析:沿海地区水多,水的比热容较大,白天相同质量的水和沙石吸收相同的热量,水的温度升高得少;夜晚放出相同的热量,水的温度降低得少,使得沿海地区昼夜的温差小.由表可知城市甲的温差小,所以甲是沿海城市上海;乙的温差大,乙是内陆城市西安.]
6.B　B[解析:从图像中可以看出,在相同的条件下A液体温度升高得快,变化大,所以如果A,B两种液体的质量相同,则B液体的比热容较大.如果A,B为同种液体,则升温快的质量小,升温慢的质量大,即B液体的质量较大.]
7.解:t=Qcm+t0=2.73×106 J4.2×103 J/(kg·℃)×10kg+20 ℃=85 ℃.
8.(1)“猜想2”　(2)用相同的两个盒子,分别装相等质量、温度相同的石头和木材,放到阳光下,受热时间相等后,用温度计测量两者的温度.[解析:(1)由于是在相同的环境下,吸热条件一样,而两种物体的温度不同,说明两种物质的吸热本领不同,即比热容不同;(2)利用控制变量法进行设计实验,控制质量相等,初温相等,吸热条件相等,经过相等的时间后,比较两者的温度.]
　　比热容是热学中一个很重要的物理量,在进行新课时,很多学生很难理解比热容的概念.比热容到底是一个表示物质什么性质的物理量,比热容与什么因素有关等问题,让学生感到很困惑,因此做好探究实验是至关重要的.
在平时教学中,经常发现在讲解一些物理概念时借助于数学或语文等教学工具,非常有助于学生对物理概念的理解.比如关于热量的计算公式Q=cmΔt,就可以利用数学方法对比热容的定义进行讲解.将公式Q=cmΔt变形为c=QmΔt,从数学角度来看,比热容c是将热量Q除以mΔt.当质量m变为1(即单位质量),温度差Δt变为1,则Q=c.再看比热容的概念:单位质量的某种物质温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量叫这种物质的比热容,这样就更容易理解了.从语文的角度来看,将比热容的概念进行语法分析,去掉定语,比热容就是热量,是什么时候的热量,是在物质的质量为1 kg、温度变化1 ℃时吸收或放出的热量.
在教学中要不断思考、总结,如果发现其他学科好的教学手段,只要有助于学生学习理解物理的,都可以使用.
动手动脑学物理(教材第14页)
1.C
2.B[提示:因为铜比铝的比热容小,相同质量,吸收相同热量的情况下,比热容小的物质温度上升较高.]
3.由于沙子的比热容比水的比热容小,在吸收相同的热量时,与水相同质量的沙子的温度会上升得更高,所以在烈日当空的海边,沙子比海水热得多.
4.解:该物质的比热容c=Qm(t-t0)=1.88×104 J2kg×(40℃-20℃)=0.47×103 J/(kg·℃).
5.解:Q放=cm(t0-t)=0.46×103 J/(kg·℃)×1.5×10-3 kg×(800 ℃-20 ℃)=538.2 J.
一、比较不同物质吸热能力的实验改进
1.不足:探究比较不同物质的吸热能力,教材提供的实验方案,选取质量相同的水和食用油作为被加热的物质,研究发现此实验方案有两点不足:(1)食用油有一定的黏度,其黏度随温度变化,温度越低黏度越大,在刚开始加热时,由于食用油温度低黏度大,对流缓慢,因此其温度的变化与水比较不明显,只有等加热到一定温度时,食用油黏度减小了,其温度上升的速度才比水快,这给实验现象带来了解释上的麻烦;(2)用两个电加热器加热,由于相同质量的水和食用油体积不相同,加热器浸入的深度不同,难以保证两种物质相同时间内吸收的热量相同.
2.改进:将被加热的物质改为水和干沙子,一方面,这两种物质很易找到;另一方面,这两种物质的比热容差距较大.水的比热容约是沙子的4.5倍,实验时现象明显、便于观察,实验装置如图所示.把质量相同的水和干沙子分
别装入两个相同的烧杯中,放在石棉网的中间,让酒精灯对准两烧杯的中间加热,以保证两个烧杯吸收相同的热量.由于沙子导热能力差,实验中要用玻璃棒不断搅拌沙子.经过这样改进,此实验便于操作、现象明显,缩短了加热时间,课堂效果较好.
二、正确理解比值定义法
比值定义物理量的方法是指在定义某一个物理量的时候采取比值的形式,将某一物理量作为分子,另一物理量作为分母,把得到的比值定义为新的物理量的一种方法.比如密度的定义:单位体积的某种物质的质量,是将物体的质量作为分子,物体的体积作为分母,得到的比值定义为该物质的密度,其定义式为:ρ=mV.再比如比热容的定义:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,其定义式为:c=QmΔt.
用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例,在初中物理中,涉及利用比值法定义的物理量有速度、密度、压强、功率、比热容、热值等.
1.复习分子动理论、内能和热量、比热容等知识.
2.通过复习理解分子热运动的特点、分子动理论的基本观点、温度和内能的关系、内能的改变、比热容的概念、热量的计算以及能应用比热容解释简单自然现象的能力.
3.熟悉中考考点在这部分知识的考查题型、考查形式.
1.通过复习和归纳,学会梳理知识的方法.
2.通过复习活动,进一步了解研究物理问题的方法.
通过对本章知识的系统复习,将所学知识应用到实践中去,培养学生热爱科学的品质.
【重点】
1.分子动理论
2.物体内能的改变
3.热量的计算
【难点】
1.比热容的概念
2.用比热容解释物理现象
分子热运动物质的构成:分子、原子分子热运动扩散影响因素:温度越高,　　　　分子运动越剧烈分子间的作用力分子间存在引力分子间存在斥力内能概念影响因素:温度升高,内能增加;　　　　温度降低,内能减少物体内能的改变:做功和热传递比热容概念:一定质量的某种物质,在温度　　升高时吸收的热量与它的质量　　和升高的温度乘积之比应用:沿海地区昼夜温差小,沙漠地区昼　　夜温差大热量的计算:吸热:Q吸热=cm(t2-t1)放热:Q放热=cm(t1-t2)
专题一　分子热运动
项目
内容
事例
分子
动理论
物质由大量分子构成
一滴水大约有1.67×1021个水分子等
物质内的分子在不停地做无规则运动
闻到花香、水中放糖变甜等扩散现象
分子间存在相互作用的引力和斥力
破镜不能重圆等
相关
说明
分子运动越剧烈,物体温度越高.分子间的引力使得固体和液体保持一定的形状和体积;分子间有斥力使得分子不是紧密的排列,而是有空隙.
　　【专题分析】
扩散、用分子动理论解释一些现象是中考常考内容.其中理解扩散现象,区别分子运动和机械运动是本专题的难点.
　下列现象中可以说明分子在不停地做无规则运动的是 (　　)
A.在室内扫地时,在阳光照射下,看到空中飞舞着尘埃
B.一阵风吹过,感到很凉爽
C.一滴墨水滴入水中沿途形成一长串墨迹
D.香水瓶打开后,过会儿,整个屋内闻到香味
解析:尘埃在空气中飞舞,是宏观物体在外力作用下的机械运动,A错误;空气的流动是大量分子的有规则运动,是宏观物体的机械运动,B错误;墨水形成的墨迹是墨水在重力作用下运动的轨迹,是宏观机械运动的产物,C错误;打开香水瓶后屋内闻到香味,说明香水分子扩散到了空气中,D正确.故选D.
[易错提示]　一切物质的分子都在不停地做无规则运动,分子比较小,是纳米尺度的,我们用肉眼是看不到的;我们能够用肉眼看到的就不是分子了,是固体小颗粒.
专题二　内能
内能
概念
物体内所有分子热运动的动能与分子势能的总和
影响因素
同一物体,温度升高,内能增加.还与质量、物质种类、状态等因素有关.
改变方式
一是热传递;二是做功.
　　【专题分析】
改变物体的内能,归结为两种方式:一是做功;二是热传递.热传递改变物体的内能,实质是能量的转移,高温物体把热量传递给低温物体,直至温度相同为止.做功改变物体的内能实质是能量的转化,能量从一种形式转化为另一种形式.常以生活中、自然界中物理现象或小实验为情境,考查改变内能的方式和实质.
　下列说法正确的是 (　　)
A.物体内能增大,一定是吸收了热量
B.物体内能增大,一定是外界对它做了功
C.物体机械能减小,它的内能可能增大
D.温度越高的物体内能越大
解析:物体的内能增大,可能是吸收了热量,也可能是外界对物体做功,A,B均错误;流星进入大气层后,速度减小、高度减小,流星的动能、重力势能都减小,机械能减小,但流星的内能增大,C正确;温度越高的物体,质量大小不确定,内能不一定大,D错误.故选C.
[规律方法]
内能
机械能
定义
物体内部所有分子具有的动能和分子势能的总和
整个物体具有的动能和势能的总和
影响
因素
受物体的温度、体积、质量、状态等影响,跟物体整体运动无关
受物体的速度、高度、弹性形变等影响,与整个物体运动情况有关
存在
条件
任何温度都有
一定高度、速度、弹性形变才具有
联系
具有机械能的物体同时具有内能,具有内能的物体不一定同时具有机械能
专题三　比热容
比热容
概念
一定质量的某种物质,温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比
单位
符号:J/(kg·℃),读作:焦每千克摄氏度
意义
是物质的一种特性,反映物质吸热或放热能力大小的物理量
应用
利用水的比热容较大解释一些物理现象
　　【专题分析】
比热容概念的建立、利用比热容来解释自然现象是一个难点,因此近几年中考常常围绕研究比热容的实验、水的比热容较大在生产生活中的实际应用来考查,主要考查器材选择、数据分析、实验现象分析、研究方法、实验结论等,题型主要有选择、填空、实验题.
　在比较水和煤油比热容大小的实验中,小明取了两只相同的烧杯,他用两个完全相同的“热得快”给它们加热,并记录得到了下表中的实验数据,请你回答下列问题:
加热时间/min
水的温度/℃
煤油温度/℃
0
20
20
1
22
24
2
24
28
3
26
32
4
28
36
5
30
40
6
32
44
7
34
48
　　(1)实验中需要的测量工具是　　　　;?
(2)在实验中是如何控制变量的?　　　　;?
(3)通过观察记录　　　　了解水和煤油的吸热能力;?
(4)小明给水和煤油加热,选用两个完全相同的“热得快”的目的是什么?　　　　;?
(5)两种液体相比较,温度升高比较快的是　　　　;?
(6)它们在相同时间内升温不同的原因是　　　　;?
(7)分析说明这个实验能得出什么结论?　　　　.?
解析:(1)需要测量加热时间和液体的温度,因此测量工具需要钟表和温度计.(2)由热量计算公式Q=cmΔt可知,物体吸收热量的多少跟物体的质量多少、温度升高的多少以及物质的比热容大小有关.比较水和煤油的比热容大小,控制质量、初温和加热的时间相同,升高温度高的液体,其比热容小.(3)加热到相同的温度,比较加热时间的长短,加热时间长的吸热能力强.(4)实验中用两个完全相同的“热得快”的目的是在相同的时间内供给水和煤油相同的热量,使水和煤油在相同的时间内吸收的热量相同.(5)由热量计算公式Q=cmΔt可知,由于水的比热容大于煤油的比热容,相同质量的水和煤油,吸收相同的热量,煤油升高的温度高.(6)它们在相同时间内升温不同的原因是水的比热容大于煤油的比热容.(7)分析数据可得:质量相同的煤油和水,吸收热量(或加热时间)相同时,如果煤油的温度变化量大(或末温高),那么煤油的比热容小.
【答案】　(1)钟表和温度计　(2)控制水和煤油的质量、初温和加热的时间相同　(3)水和煤油的温度变化　(4)是在相同的时间内供给水和煤油相同的热量,使水和煤油在相同的时间内吸收的热量相同　(5)煤油　(6)比热容不同　(7)质量相同的煤油和水,吸收热量(或加热时间)相同时,煤油的温度变化量大(或末温高),煤油的比热容小
[规律总结]　水的比热容较大,在工农业生产和日常生活中有广泛的应用.这个应用主要有两个方面:一是一定质量的水吸收(或放出)很多的热量而自身的温度变化不多,有利于调节气候;二是一定质量的水升高(或降低)一定温度吸热(或放热)很多,有利于用水作冷却剂或取暖.
本章重要内容总结:
一
一个理论
分子动理论:物质由大量分子组成;分子在不停地做无规则运动;分子间存在相互作用的引力和斥力
一个数值
水的比热容:4.2×103 J/(kg·℃)
二
两种方式
改变内能的两种方式:做功和热传递
两种研究方法
控制变量法、转换法
两个计算公式
Q吸热=cm(t2-t1);Q放热=cm(t1-t2)
五
五个重要概念
扩散、热运动、内能、热量、比热容
六
六个实验
气体扩散实验、液体扩散实验、温度对扩散的影响实验、分子间作用力实验、改变物体内能途径实验、比较不同物质吸热情况实验
本章质量评估
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(每小题2分,共30分)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.用酱油煮鸡蛋,酱油的色素扩散到了鸡蛋内,这一现象表明 (　　)
A.色素分子间有间隙
B.色素分子间存在引力
C.色素分子间存在斥力
D.色素分子在永不停息地运动
2.下列物质中,分子间作用力最弱的是 (　　)
A.黄金 B.水银 C.水 D.空气
3.对下列现象的解释,正确的是 (　　)
A.打开香水瓶盖后,能闻到香味,说明分子在永不停息地做无规则运动
B.封闭在容器内的液体很难被压缩,说明分子间有引力
C.用手捏海绵,海绵的体积变小了,说明分子间有间隙
D.铅笔芯用了一段时间后会变短,说明分子间有斥力
4.5月31日是“世界无烟日”,吸烟有害健康已成为同学们的共识.封闭的公共场所里贴了如图所示的标志,这主要是考虑到在空气不流通的房间里,只要有一个人吸烟,整个房间就会充满烟味,这是因为 (　　)
A.分子在不停地运动
B.分子间有引力
C.分子间有斥力
D.物质是由分子组成的
5.家乡环境优美,四季如画,国内外游客写下了许多赞美家乡景象的诗文.下列语句是从杂志中摘录的,其中能说明分子永不停息地做无规则运动的是 (　　)
A.初春的果园鸟语花香
B.盛夏的海滩微风轻抚
C.深秋的塔山红叶纷飞
D.隆冬的田野大雪茫茫
6.如图所示,在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,倒扣一个空瓶子,使两个瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开.抽出玻璃板后,比空气密度大的二氧化氮进到了上面的瓶子.这个现象说明 (　　)
A.气体分子在不停地运动
B.气体分子之间存在引力和斥力
C.气体是由分子组成的
D.温度越高,气体分子运动越剧烈
7.用细线把很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面,记住弹簧测力计的读数.使玻璃板水平接触水面,然后稍稍用力向上拉玻璃板,如图所示.则弹簧测力计的读数 (　　)
A.不变,因为玻璃板重力不变
B.变大,因为玻璃板沾水变重了
C.变小,因为玻璃板受到了浮力作用
D.变大,因为玻璃板与水的接触面之间存在分子引力
8.将50 mL的水与50 mL的酒精混合,所得液体体积小于100 mL,下列对此现象的解释合理的是 (　　)
A.分子间是有空隙的
B.分子是由原子构成的
C.分子的质量和体积都很小
D.分子总是在不断运动
9.在如图所示的四种现象中,能体现“分子在不停息地运动”的是 (　　)
10.关于物体的内能,下列说法正确的是 (　　)
A.温度相等的1 kg和100 g的水内能相同
B.物体内能增加,一定要从外界吸收热量
C.温度为0 ℃的物体没有内能
D.在相同物态下,同一物体温度降低,它的内能会减少
11.关于温度、内能和热量,下列说法正确的是 (　　)
A.物体的内能越多,放热一定越多
B.温度相同的物体,其内能一定相等
C.物体的内能增大,一定要吸收热量
D.晶体熔化时温度不变,其内能一定增加
12.在如图所示事例中,不属于做功改变内能的是 (　　)
13.关于比热容,下列说法正确的是 (　　)
A.物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体的比热容跟物体的温度有关
C.物体的质量越大,它的比热容越大
D.物体的比热容与温度、质量都没有关系
14.如图所示为某一天中央电视台天气预报的截图.图中显示的四个地方,内陆地区的温差比沿海地区的温差大,造成这种差别的主要原因是 (　　)
A.水的比热容比泥土、砂石的比热容大
B.水的内能比泥土、砂石的内能大
C.水的密度比泥土、砂石的密度小
D.水的温度比泥土、砂石的温度低
15.关于热现象,下列说法正确的是 (　　)
A.温度高的物体比温度低的物体内能多
B.热量只能从内能多的物体传向内能少的物体
C.物体内所有分子都在不停地做无规则运动
D.分子间相互作用的引力和斥力不能同时存在
二、填空题(每空2分,共28分)
16.把碳素墨水分别滴入质量相等的清水中,一段时间后观察到的现象如图所示,这个实验演示的是　　　　现象;比较图甲和图乙可知,　　　　越高,分子运动越激烈.?
17.淘气的小明把图钉按在铅笔的一端,手握铅笔让图钉帽在课桌上来回摩擦几下后,发现图钉帽变烫了,这是用　　　　的方法改变了物体的内能.把瓶装水放在冰箱里,一会儿变凉了,这是用　　　　的方法改变了物体的内能.?
18.一只电热快速开水壶,内装质量为1.5 kg,初温为20 ℃的水,在对水加热的过程中,水的内能　　　　,将这些水烧开,水吸收的热量是　　　　J.[当地气压为1标准大气压,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]?
19.如图甲所示,在一端开口的玻璃管中倒入一半水然后再注入一半的酒精,将管口密封后翻转让水和酒精充分混合,可以观察到混合液的体积　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)水和酒精的总体积,这一现象说明了　　　　.如图乙所示,分别在热水和冷水中滴入相同的红墨水,可以看到　　　　水瓶中墨水扩散得快,这说明　　　　跟温度有关.?
20.(1)阅读表格说明并回答问题.
上下两个瓶中分别装有空气和红棕色的二氧化氮气体,抽掉两瓶中间的玻璃板,几分钟后,两种气体均匀地混合在一起.
在烧杯中装一些水,水下面注入一些硫酸铜溶液,经过一个月或更长的一段时间,两种液体就均匀混合在一起了.
科学家把磨得很光的铅片和金片紧压在一起,在室温下放置五年后,再将它们分开,可以看到它们互相渗入约1 mm深.
上述三个事实可以说明:①　　　　;②　　　　.?
(2)如图所示,下列两个实验都是同学们做过的实验,请回答:
①图甲中,当向上拉弹簧测力计时,观察到弹簧测力计示数会变大,这说明了:　　　　;?
②图乙中,用力下压活塞,棉花燃烧,这个实验说明了:　　　　.?
三、实验探究题(第21小题10分,第22小题20分,共30分)
21.在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油,用同样的加热器加热.根据表中的实验记录回答下列问题:
烧杯号
液体
质量(g)
初温(℃)
末温(℃)
加热时
间(min)
1
水
300
20
30
12
2
水
150
20
30
6
3
煤油
300
20
30
6
4
煤油
300
20
25
3
(1)分别比较1,2两烧杯的实验记录,可看出　　　　;?
(2)分别比较3,4两烧杯的实验记录,可看出　　　　;?
(3)分析比较　　　　(填烧杯号)两烧杯的实验记录,可得出的初步结论是:在质量和升高的温度都相同时,不同物质吸收的热量不同;?
(4)综合分析实验记录,可以发现,物质吸热的多少取决于　　　　、物质的种类和　　　　.?
22.为了比较水和沙子吸热本领的大小,小明在两个相同的烧杯中分别装入水和沙子.用两个相同的酒精灯对其加热.
(1)在实验前要控制水和沙子的　　　　和　　　　相同;?
(2)比较水和沙子吸热升温快慢的方法有两种:
方法一:加热时间相同比较它们各自升高的温度;
方法二:　　　　　　　　　　　　　　;?
(3)用两个相同的酒精灯对其加热的目的是　　　　;?
(4)如果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,　　　　(填“沙子”或“水”)升高的温度更高;?
(5)实验中有些同学发现:刚开始加热时,情况与(4)结论不符,可能的原因是　　　　　　　　　　　　;?
(6)小丽家住市中心,奶奶嫌城市夏天太热不住她家,这激发了她探究城乡温差原因的兴趣.她利用双休日时间和同学们一起在中午同一时刻测量了各个测试点的气温,并以此绘制出如图所示的“区域—温度”坐标图.
(a)从图中你发现　　　　的温度比较高,这种现象我们称为“城市热岛效应”;?
(b)请结合图中数据以及你的经验,找出一个造成热岛效应的原因:　　　　;?
(c)如何减少城市环境的热污染,请你提出一条合理化建议:　　　　.?
四、计算题(每小题6分,共12分)
23.炎夏,某工厂用冰块降温.一块质量为20千克的大冰块,温度由-20 ℃升高到0 ℃过程中,能从周围环境中吸收多少热量?[c冰=2.1×103 J/(kg·℃)]
24.质量为2千克的水温度从10 ℃升高到60 ℃,求:[已知:c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)水升高的温度Δt;
(2)水吸收的热量Q吸.
【答案与解析】
1.D[解析:色素分子不停地做无规则运动,通过扩散进入鸡蛋内使鸡蛋着色.故选D.]
2.D[解析:固体分子作用力最强,分子间距最小,因此固体有一定的形状和体积;液体分子作用力较弱,分子在一定限度内可以运动且具有流动性.因此液体没有确定的形状,但有一定的体积;气体分子作用力最弱,因此气体分子能自由地沿各个方向运动,因此气体没有固定的形状,也没有确定的体积.故选D.]
3.A[解析:香味分子在空气中做无规则运动,A正确;液体很难被压缩,说明分子间存在斥力,B错误;海绵可以用肉眼观察到,所以不是分子,C错误;铅笔芯变短是由于质量变小,和分子斥力无关,D错误.故选A.]
4.A[解析:由于烟分子做无规则运动,所以只要有一个人吸烟,整个房间就会充满烟味.故选A.]
5.A[解析:初春的果园鸟语花香,是芳香油分子运动的结果,是分子运动,A正确;盛夏的海滩微风轻抚,是空气的流动,不是分子运动,B错误;深秋的塔山红叶纷飞,属于机械运动,C错误;隆冬的田野大雪茫茫,属于机械运动,D错误.故选A.]
6.A[解析:不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象叫做扩散,扩散说明分子在不停地做无规则运动.虽然二氧化氮的密度大于空气密度,但是它也会运动到上面的瓶子内,这说明气体分子在不停地做无规则运动.故选A.]
7.D[解析:因为玻璃和水面接触,玻璃分子和水分子间的距离在引力作用的范围内,水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力,向上拉玻璃板时,弹簧测力计的读数将变大.故选D.]
8.A[解析:将50 mL水与50 mL酒精混合,总体积小于它们的体积之和,这表明分子间存在间隙,两种液体混合时,分子相互进入对方的分子间隙中,总体积变小,所以总体积小于100 mL,这与分子的构成、分子的质量和体积大小、分子的运动无关.故选A.]
9.A[解析:荷花飘香,是气体分子的运动,A正确;柳絮飘舞、雪花飞扬、落叶纷飞是宏观物体的运动,不是分子运动,故B,C,D错误.故选A.]
10.D[解析:水的内能不仅与温度有关,还和水的质量有关,所以温度相等的1 kg水和100 g水的内能不同,A错误;改变内能的方法有两种,做功和热传递;物体内能增加,可能是从外界吸收热量,也可能外界对它做功,B错误;一切物体都有内能,C错误;物体的内能与温度有关,在相同物态下,同一物体温度升高时,内能增加,温度降低时,内能减少.故选D.]
11.D[解析:放热多少是指内能的改变多少,不是指物体内能的多少,A错误;内能的大小不但和物体的温度有关,还与物体的质量、状态和物质种类有关,所以温度相同的物体,其内能不一定相等,B错误;物体的内能增大,可能是外界对物体做功,也可能是从外界吸收热量,C错误;晶体在熔化过程中,吸收热量,内能增大,但是温度不变,故选D.]
12.C[解析:冷天搓手取暖是通过做功的方式增加内能的,A不符合题意;空气被压缩时内能增大是通过做功的方式,B不符合题意;烧水时水温升高是通过热传递的方式改变物体内能的,C符合题意;下滑时臀部发热是通过做功的方式改变物体内能的,D不符合题意.故选C.]
13.D[解析:比热容是物质本身的一种特性,其大小是由物质决定的,与是否吸热、放热、温度、质量等因素无关.故选D.]
14.A[解析:上海和台北属于沿海地区,水多,其比热容较大;西宁和拉萨属于内陆地区,地表以砂石、泥土为主,其比热容较小.白天相同质量的水和砂石吸收相同的热量,水的温度升高得少,砂石、泥土温