第一节物体的内能.

第十三章内能与热机第一节物体的内能【体验1】内能的存在活动:观察水烧开时,壶盖被顶起的现象。思考:(1)原本静止的壶盖被顶起,它具有了能。(2)壶盖获得的这种能量是什么能量转化来的?这是否预示着可能存在某种新的能量形式?提示:(1)动(2)从内能转化而来是【体验2】内能的改变活动1:如图(a)反复弯折铁丝;活动2:如图(b)把铁丝放在火焰上烤一下。(1)活动1中,手对铁丝(选填“做功”或“不做功”),弯折后的铁丝温度。(2)活动2中,在火焰上烤过的铁丝,温度。提示:(1)做功升高(2)升高1.什么是内能?是否一切物体都具有内能?2.内能与温度有什么关系?3.改变内能的两种途径是什么?4.什么是热量?探究1内能结合机械能的知识,思考以下问题1.下面是物体具有机械能的实例(1)运动着的篮球具有动能。(2)自由下落的苹果和地球互相吸引具有势能。(3)被压缩的弹簧的各部分互相排斥而具有势能。与这些实例类比:物质是由分子组成的,运动着的分子具有能;互相吸引或排斥的分子具有能。提示:与机械能类比,物体由于运动具有动能,由于被举高具有势能,弹性物体由于发生弹性形变具有弹性势能。由此可以推理:分子是运动的一定具有动能,分子间有相互作用的引力和斥力一定具有势能。参考答案:动势2.将物体内部分子具有的能和机械能类比,我们如何定义内能?参考答案:由于分子具有动能和势能,故把物体内所有分子无规则运动的动能以及分子势能的总和叫做物体的内能。3.结合分子动理论知识分析,内能与温度有什么关系?提示:温度越高,分子运动越快,分子动能越大,故内能越大。参考答案:温度影响内能大小,同一物体温度越高,内能越大。4.为什么说“一切物体,不论温度高低,都具有内能”(结合分子动理论的知识)?提示:从分子动理论的知识回答。任何情况下,分子无规则运动不会停止,分子动能不会为零;分子之间的相互作用不会消失,分子势能不会为零,因此物体的内能不会为零。参考答案:任何情况下,分子无规则运动不会停止,分子动能不会为零,分子之间的相互作用不会消失,分子势能不会为零,因此物体的内能不会为零。探究2改变内能的两种途径结合“体验2”,思考以下问题:1.和都可以改变物体的内能。参考答案:做功热传递2.小实验:如图所示,在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉,迅速向下压活塞,棉花球会立即燃烧起来。试一试解释原因:向下压活塞,对筒内空气,空气温度,内能,达到硝化棉的着火点,棉花球立即燃烧起来。说明可以改变物体的内能。提示:根据实验过程和现象分析是否有力做功,物体温度是否变化,怎样变化。参考答案:做功升高增大做功3.下面是生活中常见的实例,请指出哪个力在做功?内能是增加还是减小?能量如何转化?总结出做功改变物体内能的实质是什么。(a)刀在磨刀石上摩擦后温度升高;(b)用打气筒打气时筒壁变热;(c)水沸腾时,顶起壶盖跳动。提示:根据所给的情景分析物体温度或运动状态的变化,找出能量的变化。(a)刀在磨刀石上摩擦,克服摩擦力做功,物体温度升高,内能增加,是机械能转化为内能;(b)用打气筒打气时,活塞对空气的压力做功,空气被压缩,温度升高内能增加,机械能转化为内能;(c)水沸腾时,水蒸气受热膨胀,推起壶盖,对壶盖的推力对壶盖做功,壶盖运动获得机械能,内能转化为机械能。由以上实例得出:做功改变物体内能的实质就是能量的转化。参考答案:(a)克服摩擦力做功,物体内能增加,机械能转化为内能(b)活塞对空气的压力做功,空气内能增加,机械能转化为内能(c)水蒸气对壶盖的推力对壶盖做功,水蒸气的内能减小,内能转化为机械能能量的转化4.下面是生活中改变物体内能的实例(1)加热金属棒的一端,金属棒的另一端温度升高。(2)用煤气灶烧水。(3)把水放在阳光下,水的温度上升。分析以上实例可知,可以改变物体的内能,其特点如下:(1)物体之间发生热传递的条件是存在。(2)传递的是能,是从传递到,传递过程中能量的形式(选填“有”或“没有”)变化,其实质是。(3)热传递的结果是低温物体的内能,高温物体的内能。提示:以上三个例子,被加热物体的温度升高,内能增加,说明热传递可以改变物体的内能,分析特点,都有温度较高的物体或物体的一部分存在温度差,都是内能发生转移,从高温物体转移到低温物体或从高温部分转移到低温部分。热传递的结果是高温物体失去内能,低温物体得到内能,其实质就是内能的转移。参考答案:热传递(1)温度差(温度不相等)(2)内高温物体低温物体没有能量的转移(3)增加减小5.热传递的三种方式是、、。参考答案:热传导对流热辐射6.通过“探究”可知,做功和热传递在改变物体内能方面是的。提示:仅凭物体温度的变化不能判断出是哪种方式使它的内能发生了改变,可能是做功,也可能是热传递,即做功和热传递的效果是相同的。参考答案:等效探究3热量的含义1.在热传递的过程中,为了衡量内能传递的多少,引入一个新的物理量即。2.我们(选填“可以”或“不可以”)说一个物体具有内能,但(选填“可以”或“不可以”)说一个物体具有热量。提示:任何物体都具有内能,只有发生热传递时内能发生了变化才谈得上热量,任何物体都不能说它具有热量。参考答案:1.热量2.可以不可以一、内能1.定义:物体内所有分子无规则运动的_____,以及_________的总和。2.单位:_____。3.内能与温度的关系:如果体积变化不大,同一个物体,其_____越高,内能_____,_____越低,内能_____。动能分子势能焦耳温度越大温度越小二、改变物体内能的两种途径1.做功:(1)大小:外界对物体做功,物体的内能_____。物体对外界做功,物体的内能_____。(2)实质:能量的转化。增加减小2.热传递:(1)三种方式:_______、_____、_______。(2)条件:两物体(或部分)之间有_______。(3)实质:能量的_____。(4)结果:低温物体吸热,内能_____;高温物体放热,内能_____。3.做功和热传递对于改变物体的内能是_____的。热传导对流热辐射温度差转移增加减少等效三、热量1.定义:在热传递过程中,物体间_____传递的多少。2.实质:热传递转移的是_____。内能能量【拓展延伸】影响物体内能的因素:物体的内能包括所有分子的动能和势能,所以物体的内能不仅受物体的温度影响,还会受质量、体积、物质种类的影响,具体关系如下。决定因素制约关系温度温度越高,物体内部分子的无规则运动越剧烈,物体的内能就越大质量在温度一定时,物体的质量越大,也就是分子的数量越多,物体的内能就越大体积在质量一定时,物体的体积越大,分子间的势能越大,物体的内能就越大种类不同物质的分子大小、结构不同,在温度相同时,它们的分子动能、分子势能不同考点1温度、内能、热量的联系及区别【典例1】关于温度、热量、内能,以下说法正确的是()A.0℃的冰没有内能B.水沸腾时继续吸热,温度保持不变C.物体的温度越低,所含的热量越多D.物体的内能与温度有关,只要温度不变,物体的内能就一定不变【思路导引】分析本题的三个关键点:关键点1:热量是个过程量,内能是个状态量。关键点2:热量是内能改变多少的量度,不是温度改变多少的量度。关键点3:内能与物体的温度、质量和状态都有关。【精讲精析】选B。本题考查温度、内能和热量的关系。一切物体都有内能,A项错误;水沸腾时虽然继续吸热,但温度保持沸点不变,B项正确;热量是在热传递过程中传递能量多少的量度,不能说物体含有多少热量,C项错误;物体的内能与温度、质量、物质状态都有关,温度相同,质量和状态不同,物体的内能也不同,D项错误。【方法归纳】内能、温度、热量的区别与联系温度热量内能物理意义物体的冷热程度热传递过程中改变的内能物体内所有分子动能与势能之和量的性质状态量过程量状态量存在情况表示一定的冷热程度可能为零不可能为零联系热传递改变物体的内能,物体吸热内能增加,放热内能减小,但温度不一定改变(如晶体熔化);同一个物体的温度升高内能一定增加,温度降低内能一定减小考点2改变内能的两种途径【典例2】寒冷的冬天,人们的手常常会感到冷。从物理学的角度看,小丽和小亮改变手内能的途径分别是()A.做功、做功B.做功、热传递C.热传递、热传递D.热传递、做功【思路导引】解答本题的关键是确定能量是发生了转化还是转移。【精讲精析】选D。本题考查改变内能的两种方式。做功和热传递都能改变内能,本题中小丽采用哈气的方法取暖,这是利用热传递的方式改变手的内能,小亮采用双手摩擦的方法使自己的双手热乎起来,这是利用做功的方式改变手的内能。【方法归纳】判断内能改变方式的方法1.物体的内能是指()A.物体中个别分子运动所具有的能B.物体做机械运动所具有的能C.物体内所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和D.物体内分子定向移动所具有的能【解析】选C。本题考查内能的概念。内能是物体内部所有分子所具有的能。对于个别分子谈不上内能,A错误。分子动能是分子做无规则运动所具有的能量,而不是定向移动所具有的能量,更不是物体做机械运动所具有的能,B、D错误,C正确。2.关于静止在水平地面上的足球的能量,下列说法正确的是()A.因为足球静止,所以足球的分子动能为零B.因为足球在水平地面上,所以足球的分子势能为零C.如果足球运动起来,足球的内能要增加D.如果足球的温度升高,足球的内能要增加【解析】选D。本题考查对内能概念的理解,主要是认识到内能是一种不同于机械能的能量形式。足球静止,其动能为零,但足球内部的分子始终不停地运动着,分子动能不为零,所以A错。足球在水平地面上,其重力势能为零,但分子间存在着相互作用的引力和斥力,就存在着分子势能,所以B错。足球运动起来,其动能增加,但内能不会增加,所以C错。足球的温度升高,其内能增加,所以D正确。3.下列现象中,通过热传递来改变内能的是()【解析】选A。本题考查改变物体内能的方式。给冷水加热是内能从酒精灯转移到冷水,属于热传递改变物体内能,A正确;B是压缩空气做功,C、D是克服摩擦力做功,均是机械能转化为内能,属于做功改变物体内能。4.如图所示的四个事例中,用做功方式改变内能的是()A.①②B.②③C.③④D.①④【解析】选D。本题考查改变内能的两种方式。分析四种现象中内能改变的方式,然后找出正确的选项。①火柴头划过火柴盒,两者摩擦做功,是利用做功改变火柴头的内能;②嘴对手哈气是热气的内能转移到手上,是热传递;③炒菜是热传递;④水蒸气把软木塞冲开是水蒸气对外做功,因此温度降低。5.将一根铁丝用手快速反复弯折数十次,铁丝弯折处会发热,铁丝的内能将。这个实验说明可以改变物体的内能。【解析】本题考查改变内能的方式。弯折铁丝,铁丝弯折处发热,铁丝的温度升高,内能增加;铁丝内能增加的过程中对铁丝有力的作用,由此判断是做功改变了铁丝的内能,是机械能转化成了内能。答案:增加做功6.如图所示实验,展示了人类利用内能的过程。其中,酒精燃烧过程中,能量转化关系是能转化为能,软木塞被冲开,能量转化关系是_________能转化为能。【解析】本题考查内能和其他形式能的转化。用酒精灯在给试管加热的过程中,酒精的化学能转化为内能,这些内能传递给试管中的水,使得水的内能增加,产生大量的水蒸气,试管内的气体压强增大,大于外界的大气压,水蒸气就会将软木塞冲开,即对软木塞做功,将水的内能转化为软木塞的机械能。答案:化学内内机械找找你容易错在哪里?1g水与1kg水,若它们的温度相同,内能相同吗?说明理由。【学生自答】相同。因为它们的温度相同。【教师点评】能知道温度影响内能的大小,但是忽略了影响内能的其他因素,如物体的质量。【标准解答】不相同。虽然温度相同,但1kg水比1g水的水分子数目多,分子动能和分子势能的总和大,所以它们的内能不相同。