课程解读

一、学习目标：

1. 知道一切物质的分子都在不停地做无规则的运动和分子热运动。

2. 知道分子之间存在相互作用力。

3. 能识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释。

4. 了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。

5. 知道改变内能的两种方式：做功、热传递。

6. 理解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性。

7. 尝试用比热容解释简单的自然现象。

二、重点、难点：

重点：

1. 一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。

2. 改变内能的两种方式。

3. 比热容的概念，热量的计算。

难点：

1. 分子之间存在相互作用力。

2. 正确理解内能的概念。

3. 比热容概念的形成。

三、考点分析：

知识点	考纲要求	题型	分值
分子热运动	知道	填空、选择题	1~3分
内能的概念	了解	填空、选择题	1~3分
改变内能的两种方式	知道	填空、选择题	1~3分
比热容的概念与单位	理解	填空、选择题	1~3分
比热容的计算	理解	填空、计算题	3~6分

知识梳理

一、分子热运动

1、物质由分子组成

分子很小，其直径约为10^－10m。

2、热运动

扩散现象：不同物质相互接触时，彼此进入对方的现象

固体之间也会发生扩散现象，影响扩散快慢的主要因素是温度。

扩散现象是这样产生的

扩散现象表明：一切物体的分子都在永不停息地做无规则的运动。分子间存在间隙。

由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子（的）热运动。温度越高，分子热运动越剧烈。

3、分子间作用力

分子间存在相互作用的引力和斥力。

分子之间既有引力又有斥力，就像被弹簧连着的小球。

当r＝r₀ 引力＝斥力

当r＞r₀ 引力＞斥力

当r＜r₀ 引力＜斥力

当r＞10r₀ 无作用力

二、内能

1、一切物体都具有内能

微观世界和宏观世界一样，分子也具有动能和势能。

物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。

一切物体，不论温度高低，都具有内能。同一个物体，温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大。物体的温度降低时，内能会减小。

2、改变（物体）内能的方法

（1）改变（物体）内能的两种方式：做功和热传递。

（2）内能改变的量度

①做功改变内能时：用做功的数值来量度。

②热传递改变内能时：用传递热量的多少来量度。

（3）做功和热传递在改变（物体）内能上是等效的。

三、比热容

1、比热容

质量相等的煤油和水吸收相同的热量时，煤油比水升高的温度多；由此可知，升高相同的温度时，煤油比水吸收的热量少。

1kg的煤油升高1℃需要吸热 0.88×10³J

1kg的水升高1℃需要吸热 4.2×10³J

质量相同的不同物质，在升高相同的温度时，吸收的热量不同。

概念：单位质量的某种物质，温度升高（降低）1℃所吸收（放出）的热量叫做这种物质的比热容。

单位：焦/（千克 ·℃）

符号：J/（kg · ℃）

读作：焦耳每千克摄氏度

比热容是物质的一种属性，每种物质都有自己的比热容。

小资料：

一些物质的比热容

水		铝
酒精		干泥土
煤油		铁、钢
冰		铜
蓖麻油		水银
砂石		铅

2、热量的计算

吸热：Q_吸＝cm（t－t₀）

放热：Q_放＝cm（t₀－t）

Q＝cm△t

Q为物体吸收（放出）的热量，c为物质的比热容，m为物体的质量，△t为物体变化的温度，t为物体的末温，t₀为物体的初温。

典型例题

知识点一：分子热运动

例1：如下图所示，根据分子动理论：①说明分子 _____ ；②说明分子间 _____ ；③说明分子间 ______ 。

①墨水滴入水中 ②两表面磨平的铅块紧密接 ③一半酒精和一半水混合

后散开 触后可将台灯吊起 后体积变小

答案：在不停地做无规则运动；存在引力；存在间隙

例2：物理课上，老师做了一个有趣的演示实验：在一个烧杯中装半杯热水，另一个同样的烧杯中装等量的冷水，用滴管分别在两烧杯中滴入一滴红墨水，过一会后，杯中热水都变红了，稍后冷水也都变红了。水变红了是 ______ 现象；热水比冷水红得更快，说明____________。

思路分析：考查点：分子热运动。

解题过程：物质的分子彼此进入对方的现象叫扩散现象，这是由于分子在永不停息地做无规则运动的结果，而且温度越高，分子热运动越剧烈。

答案：扩散 温度越高，分子热运动越剧烈（温度越高，分子扩散得越快）

例3：下面关于分子动理论和物体内能的说法中，不正确的是（ ）

A. 压在一起的铅片和金片，几年后剖开，发现切面处互相渗透，属于扩散现象

B. 用力拉铅笔，铅笔没有断成两半，说明物质的分子间有相互作用的引力

C. “和平号”空间站退役后，坠入大气层烧毁，是用做功的方法改变物体的内能

D. 高温物体一定比低温物体的内能大

思路分析：扩散现象是指不同物质在互相接触时，彼此进入对方的现象，气体、液体、固体都能发生扩散现象，只不过固体扩散得较慢。压在一起的铅片和金片，几年后剖开，切面处互相渗透可达1mm之深，这就证明了固体分子也在不停地做无规则运动，故A对；

在正常情况下，铅笔内部的分子处于平衡位置，分子所受的引力与斥力相等。当用力拉铅笔时，分子间的距离加大，分子间的引力、斥力均减小，但斥力减小得更快，最终引力大于斥力（表现为引力），因而铅笔不会断成两半，故B对；

“和平号”空间站退役后，坠入大气层运动时，由于它与大气层之间有摩擦，在运动的过程中，必须要克服摩擦力做功，因而物体的内能增加，温度升高，最终烧毁，故C也对；

错误的答案是D，因为物体的内能大小不但与物体的温度有关，还与其他因素（如质量、物态）有关，故高温物体的内能不一定大。

答案：D

例4：下列三个实验中，可以说明分子之间存在引力的是：

丙

思路分析：甲说明做功可以使物体内能增加，乙说明分子在不停地做无规则运动（扩散），丙说明分子间存在引力。

答案：丙

例5：固体、液体很难被压缩的原因是：

A. 分子间无间隙 B. 分子间无引力

C. 分子间存在斥力 D. 分子在永不停息地做无规则运动

思路分析：固体、液体很难被压缩的原因是分子间存在斥力。

答案：C

知识点二：内能

例1：下图所示是王濛在2010年温哥华冬奥会500米短道速滑比赛中夺金的场景。在滑行的过程中，冰刀与冰面之间的摩擦为_________摩擦（选填“滑动”或“滚动”）；冰面的温度会升高，这是通过___________的方式增加了冰面的内能。

思路分析：冰刀和冰面之间的滑动摩擦是由相对运动引起的，冰面温度升高是通过做功使其内能增加的。

答案：滑动；做功

解题后的思考：使内能增加的两种方式无非是做功和热传递。

例2：下列所描述的场景中，属于利用热传递改变物体内能的是（ ）

A. 冬天人们搓手取暖

B. 小孩从滑梯上滑下时臀部感觉到热

C. 加剧的温室效应使得多年的积雪融化了

D. 古代的人钻木取火

思路分析：考查点：改变物体内能的方式有做功和热传递。

解题过程：搓手取暖，滑滑梯时臀部感到热和钻木取火都是利用做功的方式来改变物体的内能，只有C是利用热传递的方式来改变物体内能。

答案：C

知识点三：比热容

例1：分析为什么会出现下图所示情况

思路分析：因为水的比热比沙子的比热大，1kg的水升高（降低）1℃比同质量的沙子升高（降低）1℃所吸收（放出）的热量多。在同一时刻，它们吸收（放出）的热量相同，水升高（降低）的温度就比沙子少。所以，中午（傍晚）时，海水凉沙子烫（海水暖沙子凉）。

例2：冬天，室内的供暖设备，大多采用让流动的热水慢慢地流过散热器的方式，其原因是（ ）

A. 水比较便宜 B. 水的密度小 C. 水的比热大 D. 水的沸点高

思路分析：因为水的比热较大，在降低相同温度的条件下，可以释放更多的热量。

答案：C

例3：关于温度、热量、比热容，下列说法中正确的是 （ ）

A. 温度越高的物体具有的热量越多

B. 温度越高的物体的比热容越大

C. 吸收的热量越多，物质的比热容越大

D. 物体吸收了热量，温度不一定升高

思路分析：A，热量指的是由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转移的能量。热量只是热传递过程中的一个名词，如单说一个物体“含有”或“具有”多少热量是不正确的。

B、C，比热容是物质本身的一种属性，某种物质的比热容是一定的，不会随温度的改变而改变。

答案：D

例4：质量是10千克的冰，温度由－20℃升高到0℃，共吸收了多少热量？

解：t＝0℃ t₀＝－20℃ m＝10千克 c＝2.1×10³焦/（千克·℃ ）

根据Q_吸＝cm（t－t₀）得

Q＝2.1×10³焦/（千克·℃）×10千克×[0－（－20）]℃

＝4.2×10⁵焦耳

答：冰吸收的热量是4.2×10⁵焦耳。

例5：初温相同的铜和铅，它们的比热容之比是3：1，质量之比是2：3，若它们吸收了相等的热量，则铜升高的温度与铅升高的温度之比是多少？

解：根据Q＝cm△t得

∵c₁：c₂＝3：1 m₁：m₂＝2：3 Q₁：Q ₂＝1：1

∴1：2

提分技巧

物质的比热容与密度相似，也是物质的特性之一。

对某种确定的物质来讲，比热容是一个确定的数值，跟物体质量的大小、温度改变的多少、物体的形状、体积、位置等无关，它仅与物质的种类和状态有关。因此，可以用比热容来鉴别物质的种类。

预习导学

1. 汽车、火车、轮船之所以能运动都是因为发动机做功，那同学们知道发动机的工作原理吗？

2. 同学们已学过动能、势能、内能，那各种能量之间能相互转化吗？

请同学们带着这些问题预习下节课的内容吧！

同步练习

（答题时间：60分钟）

一、选择题

1、下列说法正确的是（ ）

A. 人们常用水做冷却剂是因为水的温度低

B. 物体的内能增大，温度一定升高

C. 做功和热传递是改变物体内能的两种方式

D. 扩散现象说明分子之间存在引力

2、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切开，可以看到它们相互渗入约l mm深。这个现象说明（ ）

A. 分子间有引力 B. 分子间有斥力

C. 分子在做热运动 D. 分子热运动与温度有关

3、下列说法正确的是（ ）

A. 物质是由大量分子组成的，分子间可以有空隙，也可以没有空隙

B. 固体不易被压缩，说明分子间只有斥力，没有引力

C. 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引

D. 地球是宇宙的中心，太阳围绕地球做圆周运动

4、如图所示的四个小实验中，能说明分子之间有间隙的是（ ）

水与酒精混合 蓝墨水滴入热水 压紧的两铅块 用力推活塞，针管

后总体积变小 中，整杯水变蓝 能吊起玩具熊 内的水很难被压缩

A B C D

5、5月31日是“世界无烟日”，很多公共场所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. 物质是由分子组成的 B. 分子间有引力

C. 分子间有斥力 D. 分子在不停地运动

6、下列说法中正确的是（ ）

A. 雪花飞舞，说明分子在运动

B. 花香扑鼻，说明分子在运动

C. 破镜难圆，说明分子间没有作用力

D. 一潭死水，说明水分子是静止的

7、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，内能减小

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，内能减小

D. 外界对气体做功，瓶内温度降低，内能增加

8、在下图所示的四幅图中，不属于利用做功的方式来改变物体内能的是（ ）

A. 双手摩擦生热 B. 烧水时水温升高 C. 反复弯折铁丝铁丝发烫 D. 钻木取火

9、夏天，从冰箱内拿出一瓶结了冰的矿泉水。一段时间后，瓶内的冰全部化成了水。瓶内的冰化成水的过程中，不变的是（ ）

A. 体积 B. 质量 C. 密度 D. 比热容

二、简答与填空题

10、甲、乙两个相同的透明玻璃水杯，盛有质量相等、温度不同的纯净水，其中一杯是80℃的热水，另一杯是5℃的冷水，它们都静静地放置在水平桌面上。同时向两个水杯中滴入一滴碳素墨水，过几分钟后观察到如图所示的现象。

（1）甲、乙两个水杯中，盛有热水的是 ；

（2）该实验说明分子热运动的剧烈程度与 有关。

11、在装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上（二氧化氮的密度大于空气的密度）倒扣一个空瓶子，使两个瓶口相对，两瓶口之间用一块玻璃板隔开. 抽掉玻璃板后，最终发现两瓶内气体颜色基本相同。

（1）这是一种什么现象？

（2）它说明了什么？

12、小宇准备给老师做一个粉笔盒，他用锯锯木头，锯完后发现锯条发热，这是为什么？请你帮他解释这个现象。

13、打开一盒香皂，很快能闻到香味，这是 现象；固体和液体的分子不会散开，这是由于分子之间存在相互作用的 ，从而使固体和液体保持一定的体积。

14、如图甲，将两个底面削平的铅柱紧压在一起，下面吊一个重物也不能把它们拉开，说明分子间存在 ；如图乙，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，棉花燃烧起来，说明对物体做功，物体的 增大。

15、冬天孩子们围着火炉取暖，这是利用 的方式获取内能；而远离火炉的孩子同时还要靠反复摩擦双手才能让手感到温暖，这是利用 的方式增加手的内能。（以上两空选填“做功”或“热传递”）

16、改变内能有不同的方式，图甲是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，当迅速压下活塞时，可看见筒内棉花燃烧起来。这是通过 的方式使玻璃筒内的空气 增加，温度升高，达到棉花的燃点，使棉花燃烧。图乙是通过 的方式把试管里的水加热至沸腾。

迅速下压活塞 加热让试管里的水沸腾

甲 乙

17、如图所示，火柴头在火柴盒侧面的磷层上轻轻划过就能擦燃，这是通过 的方式来改变火柴的内能。

18、如图是中国女子冰壶队在2010年 2月21日温哥华冬奥会比赛的精彩瞬间，比赛时两名队员在冰壶前方“刷冰”，通过 的方式改变冰的内能，使表面的冰 成薄薄的一层水（填物态变化名称），这样就能够减小冰壶与冰面之间的 。

19、改变物体内能的方式有两种，夏天为了解暑，把饮料放进冰箱里冷冻，使其温度降低，这是用 的方式减小饮料的内能；将冰冻后的饮料瓶，放在手中反复搓动，可加快冰块的熔化，这是通过___ ___的方式增物体的内能。

20、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，这一做法所隐含的物理知识是：水的 较大，气温降低时，水能 （选填“放出”或“吸收”）较多的 （选填“温度”、“内能”或“热量”）。

21、如图是刘星在“五一”假期探究“海水和海滩的温度随时间变化的规律”时画的一张示意图。根据图给的信息，刘星观察的时间是 （选填“中午”或“夜晚”），产生这一现象的原因是水的________比沙石的大。

22、质量为200g的砂子，吸收9.2×10³J的热量后，温度升高了50℃，则砂子的比热为________J/（kg・℃），其物理意义是 。

三、实验探究题

23、上课时老师给同学们演示了“水也能使某些液体沸腾”的实验：将适量的乙醚倒入试管中，塞上木塞，然后放入盛有热水的烧杯中，如图甲所示。一会儿，观察到试管中的乙醚沸腾起来，接着听到“砰”的一声，木塞冲出了试管口。

（1）烧杯中温度计示数如图乙所示，则热水的温度为 ℃；

（2）从实验中可知乙醚的沸点 （选填“大于”、“小于”或“等于”）热水的温度；

（3）木塞冲出试管口的瞬间，乙醚的温度降低，内能 （选填“增大”或“减小”），这是通过 的方式改变乙醚的内能。

四、计算题

24、质量为100kg的地热水，温度从80℃降低到20℃，放出的热量是多少？［c_水＝4.2×10³J／（kg·℃）］。

25、2010年上海世博会通过大面积推广应用太阳能等以低能耗、低污染、低排放为特点的绿色环保技术，来体现“城市，让生活更美好”的主题。如图所示的太阳能热水器，它的水箱容量为120L，热水器上的集热器对太阳能的利用效率为40%，在与阳光垂直的地球表面上每平方米得到的太阳辐射功率约为P＝1400W。如果将整箱水的温度从20℃加热到70℃，需要阳光照射5h，那么：

（1）一箱水需要吸收的热量是多少？

（2）热水器上集热器的面积至少要多大？

［水的比热容是：4.2×10³J/（kg·℃）］

26、质量为0.2kg的热水，温度从90℃降低到40℃，放出的热量是多少？[水的比热容为4.2×10³J/（kg·℃）]

试题答案

一、选择题

1、C

2、C 解析：因为运动才能渗入，易错选A

3、C 解析：分子间既存在斥力也存在引力，分子间距离不同表现不同

4、A

5、D

6、B 解析：分子的运动肉眼是看不见的，只能通过一些现象来分析，雪花飞舞只能说明雪花在运动，破镜难圆说明分子间存在斥力，表面看来是一潭死水，实际上水分子在运动。

7、C 解析：外界对气体做功内能增加，气体对外界做功内能减小，开始时外界对气体做功，塞子从瓶口冲出，继而气体对塞子（外界）做功内能减小，温度降低。

8、B

9、B 解析：各种物质都有自己的比热容。

二、简答与填空题

10、（1）乙 （2）温度 解析：考查点：分子无规则运动的速度与温度的关系

分析：同时滴入碳素墨水，几分钟后，温度高的杯子里墨水扩散得快，温度低的杯子里墨水扩散得慢，所以盛有热水的是乙杯；该实验说明温度越高分子扩散得越快，反之，扩散得越慢。

11、（1）扩散 （2）分子在不停地做无规则运动

12、这是因为锯木头时，锯条要克服摩擦做功（或对锯条做了功），它的内能增加，温度升高，所以锯条发热。

13、扩散 引力

14、引力 内能

15、热传递；做功

16、做功 内能 热传递

17、做功

18、做功 熔化 摩擦

19、热传递；做功 解析：改变内能的两种途径：做功和热传递。

20、比热容 放出 热量

21、中午；比热容

22、0.92×10³ 1千克砂子温度升高或降低1℃，吸收或放出的热量是0.92×10³焦耳

解析：根据Q＝cm△t得c＝Q/m△t

三、实验探究题

23、（1）60；（2）小于；（3）减小；做功

四、计算题

24、解：Q_放＝cm＝4.2×10³J／（kg·℃）×100kg×（80℃－20℃）＝2.52×10⁷J

25、解：（1）由ρ＝得：

m＝ρV_水＝1×10³kg/m³×0.12m³＝120 kg

水吸收的热量：

Q_水吸＝cm（t₂－t₁）

＝4.2×10³J/（kg·℃）×120 kg×（70℃－20℃）

＝2.52×10⁷J

（2）这台太阳能热水器获得的辐射功率：P_太＝S×1.4kW/m²

由：P＝可得：

太阳照射5h获得的太阳能：＝P_太t＝S×1.4kW/m²×5h

由：η＝W_有 /W_热 可得：

Q_水吸＝W_有＝S×1.4kW/m²×5h×40%

热水器集热器面积：

S＝Q_水吸/（1.4kW/m²×5h×40%）

＝2.5m²

另解：（1）由：ρ＝m/V得：

m＝ρV_水＝1×10³kg/m³×0.12m³＝120kg

水吸收的热量：

Q_水吸＝cm（t₂－t₁）

＝4.2×10³J/（kg·℃）×120 kg×（70℃－20℃）

＝2.52×10⁷J＝7.0kW·h

（2）太阳辐射的总能量，由：η＝W_有/W_总 可得：

W_总＝W_有/η＝Q_水吸/η＝17.5 kW·h

太阳辐射的总功率：

P_总＝W_总/t

＝3.5 kW

热水器集热器面积：

S＝P_总/ P₀＝3.5 kW/1.4kW

＝2.5m²

26、解：Q_放＝cm（t₀－t）＝4.2×10³J/（kg·℃）×0.2kg×（90℃－40℃）

＝4.2×10⁴J