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1、九年级物理第二章 分子动理论内能人教四年制版【同步教育信息】一. 本周教学内容： 第二章 分子动理论 内能5. 比热容 6. 热量的计算 7. 能量守恒定律二. 重、难点：1. 重点：比热容概念、单位以及物理意义和比热表的使用2. 难点：比热容概念 3. 重点：各种形式的能在一定条件下都可以相互转化或转移4. 难点：能量在转化和转移过程中，能的总量保持不变三. 知识点分析： （一）比热容在日常生活中，我们经常需要热水，而水在温度升高时，需要吸收热量，那么吸热的多少与什么因素有关？水在温度升高时吸收的热量与水的质量有关，与温度升高的多少有关。即水的质量越大，温度升高的越高，需吸收的热量越多。（1
2、）物体温度升高时，吸收的热量不仅与质量、升高的温度有关，还跟物质的种类有关。（2）质量相等的不同物质，在温度升高的度数相同时，吸收的热量不同。为了表示各种物质的这种性质的不同，物理学中引入比热容的概念，这是本节的重点，也是难点。1. 什么叫比热容单位质量的某种物质温度升高1吸收的热量叫做这种物质的比热容，简称：比热，用字母“C”表示。 2. 单位比热是一个复合单位，是由质量、温度、热量的单位组合而成的。国际单位制J（kg）读作焦每千克摄氏度。3. 比热表（1）比热值的数值后面都用来表示（2）水的比热较大，金属的比热更小一些（3）c铝c铁c钢c铅（c铝c铁c钢c铅）从表中可以看出（1）不同的物质
3、有不同的比热，比热是物质的一种特性；（2）同一物质的比热一般不随质量、形状、温度而变化，如一杯水与一桶水，冷水与热水，它们的比热相同；（3）对同一物质、比热值与物体的状态有关，同一物质在同一状态下的比热是一定的，但在不同的状态时，比热是不相同的，如，水的比热与冰的比热不同 比热是物质的一种特性 某种物质的比热是：aJ（kg）表示的意思是1kg的某种物质温度升高（或降低）1吸收（或放出）的热量是a焦，如c水= 4.2J（kg）表示的意思是1kg的水温度升高（或降低）1，吸收（或放出）的热量是4.2J。4. 应用 水的比热较大，对于气候的变化有显著的影响在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化小一些
4、，水的这个特征对气候影响很大，白天沿海地区比内陆地区温升慢，夜晚沿海温度降低少，为此一天中沿海地区温度变化小，内陆温度变化大，一年之中夏季内陆比沿海炎热，冬季内陆比沿海寒冷。 用热水取暖，冬季供热用的散热器、暖水袋。 用水冷却汽车的发动机，发电厂的发电机等。 农村在培育秧苗时，为保护秧苗夜间不致受冻，傍晚要往秧田里灌水，夜间秧田里温度不致降得太多，秧苗不致冻坏，早晨再把水放出去，以日照使秧苗温度高一些，有利于生长。 （二）能量守恒定律 能量的形式很多，有的我们已经学到了，有的虽然我们还没有系统地学习到，但也有所了解的。大家想想看，看我们能想出哪些能量的形式呢？（机械能、内能、电能、太阳能、化学
5、能、生物能、原子能等） 那么，这些能量之问有什么联系呢？ 各种形式的能量都可以在一定条件下转化或转移。或者这样说：能量会从一种形式转化为其他形式或者从一个物体转移到另一个物体。那么能量在转化和转移的过程中，有什么规律呢？ 先看两组画面 铜管，一端开口，一端有底，装少量乙醚塞上塞子固定在桌边，用皮带套在铜管底部，来回抽拉，一人摩擦几下，就停住了，没什么反应，另一个人上来，摩擦次数较多，结果塞子被冲开 有两杯等质量等温度的水放在桌子上，分别从开水中、火炉中将两个等质量的金属球拿出放入两杯水中，一段时间后，同时测水的温度，结果一高一低。 从这两个画面中，我们都能知道些什么?摩擦生热中，做的功越多，那
6、消耗的机械能越多，物体的内能增加得越多。热传递中，一个物体减少的内能越多，另一个物体增加的内能也就越多。 大量事实告诉我们，能量在转化和转移的过程中，消耗多少某种形式的能量，就得到多少其他形式的能量，即能量的总量保持不变。1. 把烧热的铁块放到冷水中，铁块放热。冷水盛水的容器、周围的空气等都要吸热，那么怎样体现能量的总量保持不变呢？（这些吸热的物体所吸收的热量的总和，跟铁块放出的热量相等）2. 夏天用电风扇吹风，所消耗的电能的多少等于什么呢？（所消耗电能一定等于所转化的机械能及由于部件间的摩擦而产生的内能的总和）前面我们所分析的规律是人类经过长期的实践探索，许多科学家如焦耳、迈耶等都进行了创造
7、性的劳动。在19世纪初，确定为能量守恒定律，这一定律的确立与发现细胞、进化论一起被恩格斯誉为19世纪自然科学的三大发现。其内容表述为能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变（1）用热传递的方法改变物体的内能，实质是什么?内能由高温物体转移到低温物体在热传递过程中，怎么体现能量守恒呢?若在两个物体之间发生的热传递过程中没有内能的损失，那么高温物体减少的内能等于低温物体增加的内能，那么热量之间有什么关系呢?（扩展为热平衡方程Q吸=Q放）（2）用做功的方法改变物体的内能，实质是什么?怎么体现守恒?做的功全部
8、转化为内能（吸收的热量）（理想情况）W = Q学了能量守恒定律以后，你对我们前面所讲述的功、热量、能量的单位都是“J”这一问题是否有了更深认识和理解呢?【典型例题】例1 早春育秧苗时，秧田早上要放水，傍晚要灌水，为什么?解析：在这道题目中，提到两种情况，傍晚灌水，早上放水，都是为使秧苗保持一定的温度而不被冻坏。这里要区别：第一，“傍晚”和“早上”的差别，傍晚后气温降低，秧田水放热，早上太阳出来，在阳光的照射下秧苗吸热；第二，“灌水”和“放水”的差别，灌水是增加水的质量，放水使水的质量减少；第三，在两种情况下，“提高水温”的差别，吸热时提高水温则要求水的温度上升量（t一t0）大，放热时提高水温则
9、要求水的温度下降量（t0一t）小，然后根据Q吸=Q放分别弄清（t0t）和（t一t0）的大小，从而得出“都是提高秧田水温的目的”。答案：傍晚后，气温降低，秧田水放热，据公式Q放=cm（t0一t），水的比热容较大，灌水后水的质量m又增加，所以，在放热Q放一样的情况下，温度降低就小，相对于没有灌水的秧田，水温就会高一些，秧苗不致冻坏早上太阳出来了，在阳光照射下，秧田要吸热，据Q吸=cm（t一t0），把水放出一部分使水的质量m减小，在吸热Q吸一样的情况下，水上升的温度（t一t0）就大些，相对于没有放水时，秧田温度就高些，因而有利于秧苗的生长。题目扩展：比热容是物质的特性之一，利用比热容这一特性来解释的
10、现象很多。如：内陆地区夏季比沿海地区要炎热，为什么？还有，在沙漠地区，常有“早穿皮袄午穿纱”的现象；汽车发动机的冷却剂常用水，而不用油；这些都主要是利用水的比热容大这一特性来解释。例2 为了测某金属的比热容，把质量为200 g的金属块加热到98，然后投入80 g 12的水中，混合后水的温度为18，不计热损失，求金属的比热容是多少?解析：热平衡就是在发生热传递时，两者温度达到一致而终止了热传递，“不计热损失”表示水和金属块之间进行热传递时，金属块放出的全部热量被水吸收，求出吸收的热量根据Q吸=c水m水（t一t0水），就可以知道金属块放出多少热，再根据Q放=c金m金（t0金一t），求出金属块的比热
11、容。答案：水吸收的热量为： Q水吸= c水m水（t一t0水）= 4.2J（kg）0.08 kg（18一12）=2 016 J 根据题意Q水吸= Q金放。 Q金放= 2 016 J= c金m金（t0金一t）， 所以c=0.126J/（kg）拓展延伸：解题中要运用平衡方程Q吸：Q放，找准吸热物体（低温物体）和放热物体（高温物体），利用公式求出比热容。计算中还要注意统一单位，用国际单位制中主单位进行计算。例3 多少90的热水跟多少15的冷水混合，可得l0 kg 50的温水?（不计热量损失）解析：本题中应考虑到热水、冷水质量之和为温水质量，热水放出的热量就是冷水的吸收的热量。答案：设热水的质量为m热，
12、冷水的质量为m冷，则 m热+m冷=10 kg， （1） 又根据Q吸=Q放，可知 c水m冷（t一t0冷）= c水m热（t0热一t）， （2）4.2J（kg）m冷（50一15）= 4.2J（kg）m热（90一50） 由（1），（2）解得所以= 4.67 kg，= 5.33 kg易错分析：解题中要注意，分清楚吸热的部分和放热的部分。由于题目中有不计热量损失的条件，则有Q吸：Q放，还要考虑质量、比热容、温度变化等与计算有关的物理量。热平衡方程中各个温度值的代入计算不能出错。例4 10kg 25的水吸收3.36J的热量后，温度将升高（ ）A. 100 B. 70 C. 80 D. 75解析：很明显这道题
13、可用Q吸= cmt公式求解，但是求出t的值后，要检查一下是否符合实际情况。答案：设水吸热温度升高了t，据Q吸= cmt，得：3.36J = 4.2Jkgl0 kgt t = 80易错分析：若不结合题目条件进行检查，就会选出C答案。这显然是错误的。因为在通常情况下水的沸点是100，而计算出水末温是80+25=105，这显然是不可能的。这道题要注意考虑水的沸腾过程，当水温升高到100时，需要吸收的热量是：Q吸= cmt：4.2Jkg10 kg（10025）= 3.15J3.36J，所以水温度升高到100进入沸腾状态，又因为液体在沸腾的过程中温度将保持不变。故水升高的温度为：t：100一25=75，
14、答案应为D。解此类题目要注意物态变化的发生，如沸腾、凝固、熔化等。【模拟试题】1. 关于比热的说法，正确的是（ ）A. 温度越高，物质的比热越大B. 物体的质量越大，比热越小C. 热量越多的物体，比热越大D. 比热是物质的特性，它不随质量、温度等而改变2. 沿海地区的气温变化比内陆地区变化小，根本原因是（ ）A. 水吸收热的本领比砂石、泥土小B. 海水的质量比砂石、泥土大 C. 海水的比热比砂石、泥土大D. 水传热本领比砂石、泥土大3. 下列哪种情况，比热会发生变化（ ）A. 一杯水倒掉一部分 B. 0的水温度升高成10的水C. 水凝结成冰 D. 铁块加工成铁板4. 沿海地区的风向往往是（ ）
15、A. 白天从海面吹向陆地 B. 白天从陆地吹向海面C. 夜晚从海面吹向陆地 D. 夜晚从陆地吹向海面5. 甲、乙两种不同物质的物体，质量相同比热不同，当它们升高相同的温度，一定是（ ）A. 比热大的物体吸收热量多B. 比热小的物体吸收热量多C. 甲、乙两物体吸收热量一样多D. 因初温不知道无法判定吸收热量情况6. 关于比热的概念，下面说法错误的是（ ）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B. 单位质量的某种物质，温度降低1所放出的热量，也等于它的比热C. 不同物质的比热一定不同D. 各种物质都有自己的比热，它是物质的特性之一7. 下面几种说法中，正确的是（ ）
16、A. 大的物体所含的热量多B. 质量大，温度升高的物体吸收热量多C. 质量小，比热小的物体温度容易变化D. 比热大，温度高的物体放出的热量多8. 有两块质量相同的铝块和铁块，可以近似认为铝的比热是铁的比热的2倍，若吸收相同的热量，铁块温度升高40，则铝块温度升高约为（ ）A. 20 B. 40 C. 80 D. 无法判定9. 有质量相等的金属块，都从沸水中取出，放在冰上，能熔化冰较多的金属是（ ）A. 具有较大的密度 B. 具有较大的体积C. 具有较大的比热 D. 具有较小的比热10. 20的水和60的热水混合，则混合后水的温度是（ ）A. 大于20 B. 等于40 C. 小于60 D. 在2
17、0和60之间11. 质量和初始温度都相同的水和铁块放出相同的热量后，再将铁块投入水中，将（ ）A. 由铁块向水传递热量 B. 由水向铁块传递热量C. 水和铁块之间不发生热传递 D. 无法判定12. 甲、乙两种物质的比热之比是，质量之比是，若甲物质吸收的热量是乙物质吸收的热量的3倍，则它们升高的温度之比是（ ）A. B. C. D. 13. 甲、乙两个物体的质量相同，甲从60降到40所放出的热量等于乙从20升高到60吸收热量的2倍，则甲、乙两种物质的比热之比是（ ）A. 12 B. 2l C. 14 D. 4114. 甲、乙两物体的质量相等，温度相同，先将甲投入一杯热水中，热平衡后，水的温度降低
18、6，取出甲（不计热损失），再将乙投入这杯热水中，热平衡后，水温又降低3，若甲、乙升高的温度相同，则（ ）A. 甲、乙比热一样大 B. 乙的比热比甲的比热大C. 甲的比热比乙的比热大 D. 无法判定15. 铜的比热是铅的比热的3倍，现有质量相等的铜块和铅块，如果它们吸收相等的热量，则铜块升高的温度是铅块升高的温度的（ ）A. 2倍 B. 3倍 C. 1/3倍 D. 初温不知，不能确定16. 下列事例中，属于内能转化为机械能的是（ ）A. 水壶中的水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起B. 两手互相摩擦，手心变热C. 用气筒给自行车车胎打气时，气筒会发热D. 钻木取火17. 以下说法正确的是（ ）A. 木柴燃
19、烧总能量增加B.“摩擦生热”总能量增加C. 烙铁降温总能量减少D. 能量转化时总能量不变18. 高速飞行的人造卫星落人大气层中会烧毁，下面说法中正确的是（ ）A. 卫星电池中化学能转化为内能，致使卫星烧毁B. 卫星高速运动具有的大量动能转化为内能，致使卫星烧毁C. 卫星与空气的剧烈摩擦使其带大量的静电荷，形成火花放电，造成卫星中的易燃物燃烧D. 在卫星上安装引爆装置，当其落入大气层时，令其自动爆炸烧毁19. 下列现象与对应的能量转换正确的是（ ）A. 生石灰加水后发热是化学能转化为内能B. 电熨斗通电后发热是电能转化为内能C. 太阳灶使物体发热是光能转化为内能D. 铁轨通过火车会发热是机械能转
20、化为内能二. 填空题20. 煤油的比热为2.1J/（kg），它所表示的意思是 ，0.5kg的煤油的比热是 。21. 质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量是 的。我们用 来表示物质的这种性质的区别。22. 水和干泥土相比，在同样受热或冷却的情况下（吸收或放出的热量相同） 的温度变化小，因为它的 。23. 水的比热是 J（kg），1 kg的水从10升高到20吸收的热量为 J；2 kg的水升高1吸收的热量为 J；2 kg的水升高10吸收的热量为 J。24. 质量相等的水和煤油，吸收了相等的热量， 温度升高快；要使它们升高相同的温度， 吸收热量多。25. 沿海地区气温变化要比内陆地区气温变化
21、小，这是因为 的缘故。26. 1 kg的铁，温度由10升高到40吸收 J的热量。（C铁=0.46Jkg）27. 8.4105 J的热量如果全部被水吸收，可使5 kg的水从15升高到 。28. 100的1 kg的铁放在1 L10的水中，混合后的温度是 ，铁放出的热量是 J。29. 甲、乙两种物质的比热之比是，质量之比是，甲降低20，乙降低10，则甲、乙放出的热量之比是 。30. 自然界中，各种形式能都可以在一定条件下 。且在这一过程中，一定遵循定律。31. 自然界最普遍、最重要的基本定律之一是能量守恒定律，其内容是：能量既不会消灭，也不会创生，它只会 或者 ，而在转化和转移的过程中，能量的总量
22、。32. 在摩擦生热的现象中， 能转化为 能；在气体膨胀对外做功现象中， 能转化为 能；水轮机带动发电机发电 能转化为 能；燃料燃烧时， 能转化为 能，由此可见，自然界中各种现象都不是孤立的，是互相联系的。三. 计算题33. 质量为100g，温度为98的铝块投入到温度为5，质量为300 g的水中，达到热平衡时，铝块温度降低到13，求铝块放出的热量。（c铝= 0.88Jkg）34. 将200 g铅加热到100，然后投入温度为14的80 g的水里，混合后温度为20，求铅的比热。35. 一碗500g的热水，放出了2.1J的热量，那么这碗水的温度降低了多少摄氏度?【试题答案】一. 选择题1. D 2.
23、 C 3. C 4. A、D 5. A 6. C 7. C 8. A 9. C 10. D 11. B 12. B 13. D 14. C 15. C 16. A 17. D 18. B 19. A、B、C、D二. 填空题20. 质量为1 kg的煤油，温度升高1吸收的热量为2.1J；2.1J（kg）21. 不等 比热22. 水 比热比较大 23. 4.2；4.2；8.4；8.424. 煤油；水25. 海水比热较大26. 1.3827. 55 28. 18.9；3.73829. 2130. 相互转化能量守恒31. 从一种形式转化为其他形式从一个物体转移到另一个物体保持不变32. 机械；内；内；机械；机械；电；化学；内三. 计算题33. 7.48J 34. 0.126J/（kg） 35. 10