九年级科学上册 第五章 内能学案（无答案）华师大版）

用心 爱心 专心 1 第五章第五章 内能内能 概念与规律 一 物体的内能一 物体的内能 1 分子的热运动 1 扩散现象 diffusion 说明一切物体内部的分子都在永不停息地运动 温度越高 扩散现象越激烈 2 分子的热运动 movement of heat 构成物体的大量分子的无规则运 动 2 分子间的作用力 分子之间存在着相互作用的引力和斥力 分子之间的作用力与分子间的距离有 关 3 物体的内能 1 内能是指物体内部分子热运动的动能以及分子间相互作用的势能的总和 内能与温度和体积有关 也与物质质量有关 在国际单位制中 内能的单位是焦耳 2 物体的温度升高 物体的内能增加 因为分子无规则运动加快 分子的 动能增加 还因为一般物体受热体积膨胀 分子间距离增大 分子的势能增加 3 物体可以没有机械能 但在任何情况下物体总具有内能 物体的内能不 同于物体的机械能 4 改变物体内能的两种途径 1 改变物体的内能有两种方式 一种是做功 另一种是热传递 heat transfer 热传递只发生在温度不同的两个物体之间 或一个物体的温度不同的两个部分 间 它们是温度不同的两物体间能量转移的过程 即能量从高温物体转移到低温物 体 热传递的结果使两个物体的温度趋于均衡 在热传递的过程中转移的能量 称 之为热量 quantity of heat 改变系统内能的另一途径是做功 对物体做功也能达到的改变其内能的目的 2 做功和热传递对改变物体的内能是等效的 3 热传递的三种方式 热传导 conduction of heat 两者必须直接接触 对流 convection 发生在液体或气体内部 热辐射 heat radiation 沿直线传递 不需要直接接触 不需要媒介 二 比热容二 比热容 specific specific heatheat capacity capacity 1 比热容 简称比热 1 比热是物质的一种特性 不同物质比热一般不同 同种物质不同状态下比 用心 爱心 专心 2 热不同 2 概念 单位质量的某种物质 温度每升高 1 所吸收的热量 符号为 c 3 比热容的单位 焦耳 千克 4 水的比热容最大 为 4 焦耳 千克 2 热量的计算 1 运用公式 Q吸 cm t t0 和公式 Q放 cm t0 t 进行计算时 要分析 清楚 放热或吸热的是哪个物体 各物理量分别是多少 如果题中有几个物体间发 生热传递 每个物体相关的量要区分标注 以免混淆不清 2 在运用公式 Q cm t 进行计算时 要注意 t 的含义 改变的温度 即 升高或降低的温度 3 由公式 c Q吸 m t t0 可知某种物质的比热在数值上等于它吸收的热 量与质量和温度变化的乘积的比值 但不能说某种物质的比热与所吸收的热量成正 比 与质量和温度变化的乘积成反比 三 热机三 热机 heat heat engine engine 1 燃料的热值 heat value 用 表示 1 概念 1 千克某种燃料完全燃烧时放出的热量 单位 焦耳 千克 2 计算公式 Q mq 如果不是完全燃烧 还要乘以转化比例 2 热机 1 概念 利用燃料燃烧时释放出的热量 使工作物质的内能转化为机械能 的发动机 2 蒸汽机 内燃机 汽轮机 燃气喷气发动机和火箭喷气发动机都是热机 3 内燃机 internal combustion engine 燃料直接在发动机气缸内燃 烧产生动力的热机 4 常见的内燃机是汽油机和柴油机 两者的主要区别是 构造上 汽油机 有火花塞 柴油机有喷油嘴 点火方式也不同 前者是点燃式 后者是压燃式 吸 气冲程中 汽油机吸入汽油和空气的混合气体 而柴油机吸入的是空气 柴油机的 热效率比汽油机高 5 内燃机的工作过程包括四个冲程 吸气 压缩 做功 排气 四个冲程 为一个工作循环 活塞来回各两次 曲轴转动两周 对外做功一次 6 能的转化 在压缩冲程中 机械能转化为热能 在做功冲程中 热能转 化为机械能 3 火箭 rocket 1 火箭是目前唯一能使物体达到宇宙速度 克服或摆脱地球引力 进入宇 宙空间的运载工具 火箭的速度是由火箭发动机工作获得的火箭的速度与发动机的 喷气速度成正比 同时随火箭的质量比增大而增大 单级火箭不可能把物体送入太空轨道 必须采用多级火箭 以接力的方式将航 天器送入太空轨道 用心 爱心 专心 3 火箭用于运载航天器叫航天运载火箭 用于运载军用炸弹叫火箭武器 无控制 或导弹 有控制 航天运载火箭一般由动力系统 控制系统和结构系统组成 有的还加遥测 安 全自毁和其他附加系统 一般来讲火箭身上有三大系统 结构系统 动力系统 控制系统 结构系统是 它的躯壳 动力系统是它的心脏 由燃料部分和发动机部分组成 控制系统好比它 的大脑 指挥火箭飞多快 怎样飞和飞到哪儿 2 根据所使用的燃料 氧化剂的不同可以把火箭分为 液体火箭和固体火 箭 启迪与拓展 例例 1 1 在 0 的房间内 放在地面上的铅球 A 具有机械能 B 没有机械能 C 具有内能 D 没有内能 分析 机械能与物体的机械运动的情况有关 物体由于机械运动 被举高或发生弹性 形变 它就具有机械能 如果物体没有运动 物体就没有动能 如果物体在地面上 以没有弹性形变 物体就没有势能 没有动能和势能的物体 没有机械能 一切物 体不论它的温度高低如何 都具有内能 答案为 C 例例 2 2 下列实例中物体的内能是如何改变的 1 用锯条锯木头 锯条会发热 2 电冰箱的压缩机在压缩某种液体的蒸气时使蒸气温度升高 3 打开高压瓶的塞子 高压气体冲出后温度降低 分析 根据对物体做功 包括克服摩擦做功和压缩气体做功 和物体内能改变的关系去 考虑 1 是用克服摩擦做功的方法 将机械能转化为内能 使锯条的内能增加 温度升高 2 是用压缩气体做功的方法 将机械能转化为内能 使蒸气的内能 增加 温度升高 3 高压气体膨胀对外做功 气体内能减少 温度降低 气体 的内能转化为动能等 例例 3 3 一个物体温度升高 则 A 它含有的热量增加 B 它一吸收了热量 C 一定对物体做了功 D 它的内能增加 分析 热量是表示在热传递的过程中 传递能量的多少 因此不能说物体 含有热量 所以 A 错 一个物体温度升高 它的分子运动一定加快 内能增加 所以 D 正确 改变物体内能的方法能两种 做功和热传递 两种方法对改变物体的内能是等效的 因此不能肯定是做功或热传递 所以 B C 也错 例例 4 4 下列事例中 不属于通过热传递改变物体内能的是 用心 爱心 专心 4 A 用酒精灯加热杯里的水 B 人晒太阳觉得暖和 C 金属小勺在热汤中放一段时间后会烫手 D 用打气筒打气 筒壁会发热 分析 改变物体的内能有做功和热传递两种方式 A B C 三项都是通过热传递将一 个物体的内能转移到另一物体内 D 中 打气筒打气时 压缩气体做功和克服摩擦 做功 把机械能转化成内能 不属于通过热传递改变物体的内能 答案为 D 例例 5 5 白炽电灯泡通电发光 从灯丝发热直至发光 其内能的改变是通过 实现的 灯泡的玻璃泡壁也会发热 其内热的改变是通过 途径实现的 分析 电流具有电能 电流通过用电器时也要做功 电流所做的功通常称为电功 根 据焦耳定律 当电流通过电阻时 电能将转化为内能使电阻的温度升高 而白炽电 灯泡的灯丝是钨丝绕制的 实质上是一个电阻 所以通电时发热 内能增加是由于 电流做功的结果 一般灯泡都将空气抽去了 连接灯丝与泡壁的都是玻璃 玻璃是热的不良导体 灯泡壁的灯丝通电时发热是由于高温灯丝通过热辐射方式将内能传递给了它 例例 6 6 质量相等的铁块和铝块 吸收了相等的热量 升高的温度是否相同 为 什么 如果要使它们升高相同的温度 哪个吸收的热量多 分析 可从比热的定义进行比较 质量相等的铁块和铝块 吸收相等的热量后 升高 的温度不相同 这是因为铝的比热大于铁的比热 要使它们升高相同的温度 铝块 应吸收较多的热量 例例 7 7 沙漠地区为什么会有早穿皮袄午穿纱的奇特现象 沿海地区可能出现这 种现象吗 分析 沙漠地区多砂石 砂石比热小 夜间砂石散热 温度降低较多 因而出现早晨 气温较低 午间在阳光照射下 砂石吸热后温度升高较快 气温迅速上升 因而出 现早 午气温差别较大的奇特现象 沿海地区多水 水的比热较大 夜间海洋与沙 漠地区同样散热 海洋的温度降低不多 早晨气温就不太低 同理 白天气温也不 会升高得太快 所以沿海地区不会出现早穿棉袄午穿纱的现象 例例 8 8 下列说法中 哪些不是规范的物理语言 A 铁钉的比热是 0 46 103焦 千克 B 桌子的比热是 2 4 103焦 千克 C 铁的比热是 0 46 103焦 千克 D 1 千克铁的比热比 1 千克铜的比热大 分析 用心 爱心 专心 5 比热是表示物质的特性 而不是物体的特性 铁钉 桌子都是物体 比热本身 就是指单位质量温度升高 1 吸收的热量 显然是 1 千克某种物质的比热 从比热 的意义上说是错误的 A 中的 铁钉 B 中的 桌子 和 D 中的 1 千克铁 1 千克铜 都是不合 适的物理语言 正确的选项是 C 例例 9 9 判断下列说法中正确的是 A 物质吸收的热量越多 它的比热就越大 B 物质的温度变化越小 它的比热就越大 C 把一个铁块分开 用其中一块测铁的比热 因为质量小了 所以测得的比 热值就大了 D 单位质量的某种物质 温度升高 1 吸收的热量越少 比热就越小 分析 比热是物质的特性 同种物质无论如何分割 外部条件如何变化 比热的值都 是一个定值 因此答案 A B C 都是错误的 正确的选项是 D 思考与练习 一 填空题 1 分子运动论的基本内容是 1 2 3 2 不同的物质相互接触时 物质分子互相进入 的现象叫做扩散 扩散 现象说明了分子是在 地运动着 3 汽油的燃烧值是 4 6 107焦耳 千克 它的物理意义是 5 千克汽油完全燃烧放出的热量是 焦 耳 4 用做功的方法来改变物体的内能 实际上是 能和 能的相互转 化 5 锯木头 锯条发热 这是用 的方法使锯条内能 6 煮稀饭时 锅盖被水蒸气顶起 水蒸气对锅盖做了 水蒸气的内能 7 古人用 钻木取火 的方法产生火 这种方法的道理是 8 在国际单位制中功的单位是 能的单位是 9 的某种物质 温度升高 吸收的 叫做这种物质的比热 10 水的比热是 读作 它表示的物 理意义是 一桶水和一滴水相比较 它们的比热是 大 用心 爱心 专心 6 11 铝的比热是 0 88 焦耳 千克 质量是 1 千克的铝 当它的 温度 由 20 升高到 70 时 吸收的热量是 焦耳 由 170 降 低到 70 时 放出的热量是 焦耳 由 30 升高到 时 吸 收的热量是 4 4 104焦耳 12 在燃料燃烧的过程中 燃料的 能转化为 能 燃料的燃烧是一种 变化 13 叫做这种燃料的燃烧值 单位是 14 内燃机的一个工作循环是由 组成 其中第二个冲程是由 能转化为 能 15 如图 5 1 表示内燃机工作循环中的一个冲程 由气门的启 闭和活塞的运动可判断这是 冲程 16 在内燃机中 由于 1 2 3 4 四个主要原因 燃料完全燃烧放出的热量 并不能全部用来做有用功 17 燃料燃烧能获得大量内能 也造成对环境的污染 主要是由于燃料的燃烧 会产生 排放在大气中污染了大气 大气污染不但直接有害于 还会影响 甚至影响全球的 18 提高炉子效率的措施是使 和使 二 选择题 19 固体 液体和气体的分子之间的相互作用力从弱到强的排列顺序 A 固体 液体 气体 B 液体 气体 固体 C 气体 固体 液体 D 气体 液体 固体 20 下列现象中属于固体扩散现象的是 A 小树一年比一年长高 B 铁块放久后生了锈 C 打开醋瓶能迅速闻到醋的酸味 D 长期放石灰的墙角有相当厚的一层墙壁染上了白色 21 已知 9 克水内含有 3 01 1023个水分子 那么每个水分子的体积是 A 0 16 10 3厘米 3 B 2 99 10 23厘米3 C 9 224 10 26厘米 3 D 1 49 10 23厘米3 22 以下现象能说明分子间有斥力的是 A 一根细铅丝很难被拉断 B 沾在物体上的灰尘能被抖掉 C 液体很难被压缩 D 用浆糊很难把两块木头粘合在一起 23 下列过程中 物体比热会发生变化的是 A 把煤块碾碎成煤屑 B 把铁屑熔化后浇铸成铁块 图 5 1 用心 爱心 专心 7 C 把铜块投入热水中再取出 D 冰熔化成水 24 关于比热 下列说法正确的是 A 热传递中温度升高少的物体比热大 B 比热是物质的特性之一 它与质量 吸收或放出的热量及温度的变化等因 素无关 C 热传递中质量小的物体比热大 D 两个物体 如吸收相等的热量能升高相同的温度 则它们的比热相同 25 甲乙两个物体放在一起 甲物体吸收热量 乙物体放出热量 则 A 甲物体的比热大 B 乙物体的比热大 C 甲物体的温度低 D 乙物体的热量多 26 下列说法正确的是 A 高温物体放热 温度降低 内能减小 B 热传递实质是内能从高温物体传到低温物体 C 质量相同 温度降低一样的两个物体放出的热量是一样的 D 物体放热时 温度一定降低 27 下列说法错误的是 A 显微镜下观察墨汁中碳粒做无规则运动 就是分子在运动 B 物体的温度降低 它的内能就减小 C 物体温度升高 一定从外界吸收了热量 D 物体的温度越高 分子做无规则运动的速度就越大 28 下列现象中不能说明分子无规则运动的是 A 香水瓶打开盖 香味充满房间 B 汽车驶过后扬起灰尘 C 糖放入水中 一会儿整杯水变甜了 D 衣箱里卫生球不断变小 衣服充满卫生球味 29 两个质量相同的物体 其中甲物体升高的温度是乙物体升 高温度的二分 之一 甲吸收的热量是乙吸收热量的二倍 则甲的比热是乙的比热的 A 2 倍 B 1 2 倍 C 4 倍 D 1 4 倍 30 下列说法正确的是 A 低温物体含的热量少 B 1 卡就是 1 克的水温度在 1 时所具有的能量 C 烧红的铁钉投入冷水中 铁钉比冷水温度高 所以铁钉把温度传给了水 D 高温物体和低温物体相接触 高温物体放出热量 低温物体吸收热量 31 把质量和温度都相等的铜球和铁球放进沸水中加热一段时间 比较这一过 程中它们吸收的热量 C铁 C铜 A 铜球吸收的热量较多 B 铁球吸收的热量较多 C 铜球和铁球吸收的热量一样多 D 条件不足 无法判定 32 下面所述现象中的 热 字表示热能的是 用心 爱心 专心 8 A 摩擦生热 B 用酒精灯加热物体 C 热传递 D 天气热 33 质量和温度相等的铁块和水 它们放出相等的热量之后 把铁块放入水中 A 它们之间没有热传递 B 热从铁传向水 C 热从水传向铁 D 无法判断 34 完全燃烧 500 克烟煤放出的热量是 烟煤的燃烧值是 2 9 107焦耳 千克 A 1 45 1010焦 B 1 45 107焦 C 5 86 104焦 D 5 86 107焦 35 有关汽油机和柴油机的说法 不正确的是 A 使用的燃料不同 B 柴油机气缸顶部有喷油咀 而汽油机气缸顶部有火花塞 C 柴油机笨重但功率大 D 做功冲程中汽油机的气缸内燃气的压强和温度比柴油机气缸内燃气的压强 和温度高 36 甲乙两台柴油机 甲的效率低于乙的效率 意义是 A 甲的功率大于乙的功率 B 甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料 C 乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大 D 工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少 37 对于四冲程的柴油机和汽油机 下列说法正确的是 A 第一冲程进入气缸里的都是燃料的混合物 B 第二冲程末都需要点火 燃料才能燃烧 C 第三冲程都是燃气推动活塞做功 D 四个冲程两者没什么区别 38 由同种材料构成的物体 下列各种情况中放出热量一定相等的是 A 两个物体初温相等 B 两个物体降低了相同的温度 但末温不等 C 两个物体质量相等 降低的温度相等但初温不一定相等 D 两个物体初温相等 末温相等 三 联线题 39 把下列现象与产生的原因用直线对应相连 液体和固体很难被压缩 分子间有空隙 打开樟脑丸的包装袋闻 到樟脑丸气味 分子间存在引力 两块干净的铅块压缩后可以吊起重物 分子间存在斥力 气体可以被压缩 分子的扩散现象 四 判断题 40 通过不断改进和革新 炉子的效率最终可以提高到 100 用心 爱心 专心 9 41 用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机效率 42 四冲程内燃机中 只有做功冲程是燃气对外做功 43 需要用大气中的氧气来助燃的喷气式发动机叫空气喷气发动机 44 气体燃料的污染小 普及煤气和天燃气的使用是解决大气污染的主要措施 五 说理题 45 涮洗油腻的餐具 通常都是用热水来洗 为什么 46 气体压缩到一定程度时也很难继续压缩 这是什么原因 47 夏天 将一张平整的硬纸片放在强烈的阳光下曝晒 过些时候你就会发现 纸壳中间凸起两头向下翘 试解释其原因 六 分析计算 解题要求 写出依据的主要公式或变形公式 代入数据 计算 过程和结果都要写明所用的单位 48 质量是 500 克的金属块 放出 7350 卡热量后 温度从 100 降到 30 1 卡 4 2 焦耳 求 该金属的比热 如果金属块放出的热全部被质量是 200 克的水吸收 水温度升高了多少度 49 现有足够多的温度是 20 的冷水和温度是 100 的沸水 需要得到 20 千 克的 40 的温水 求 所需冷水和沸水的质量 50 把质量是 200 克 温度为 80 的一杯热水 凉成 30 的温水 这杯水应 该放出多少焦耳的热量 51 把 100 克的金属块 已知金属比热 0 84 103焦 千克 放入冰箱 的冷冻室里很长时间 取出后立即投入 80 克 40 的温水中 混合后的共同温度是 30 不计热量损失 求 冷冻室的温度 用心 爱心 专心 10 图 5 2 探索与实验 示例示例 1 1 能穿越障碍的水 器材 直径 3 5 厘米粗玻璃管 可用大试管制成 橡胶塞 管径 3 毫米长 20 厘米细玻璃管 玻璃纸 糖 水 玻璃杯 操作步骤 取粗玻璃管 10 厘米 一端用橡胶塞塞住 并在塞中插根 细长玻璃管 粗玻璃管的另一端 用玻璃纸扎紧 管内装上较 浓的糖溶液 并滴几滴红墨水染色 方便观察 在玻璃杯中装大半杯清水 然后把扎玻璃纸一端玻璃管 垂直浸在水里 如图 5 1 所示 1 玻璃杯 2 清水 3 粗玻璃管 4 糖溶液 5 玻璃纸 6 橡胶塞 7 细玻璃管 几 分钟后 细玻璃管内水位就升高了 时间越长 水会越爬越高 水是怎样越过玻璃纸障碍向上爬的呢 原来水能爬高是玻璃纸这个障碍物在起 作用 玻璃纸有一个特性 它像筛子一样只能让体积较小的水分子通过 而糖分子 因体积较大无法通过筛子 那么为什么糖液中的水不是越来越少 而是越来越多呢 这是因为在相同体积积中 清水中的水分子比糖液中的水分子多得多 因此在同样 时间内 进入糖液中的水分子要多于从糖液中进入清水中的水分子 所以细玻璃管 口水位升高 只有玻璃纸两边水分子在同样长时间内彼此进入相等 细玻璃管中水 位才能保持不变 观察与思考 如果把装糖的玻璃管放在温度较高的水杯中 这能不能加快水爬 高的速度 可实验一下并解释实验结果的成因 课外实践课外实践 1 1 通过实验说明不同物质比热不同 实验器材 如图 5 2 所示 操作步骤 在两只 200ml 的烧杯中分别放 100g 水和 100g 黄砂 将两支温度计分别插入水和黄砂中 将红外线灯放在与水 黄砂等距离处 从上向 照射 3 到 5 分钟 即可从温度计上观察到明显 的温差 说明水和黄砂的比热不同 说明 只用一个热源 可避免两个酒精灯 分别加热时火力不同的缺陷 此实验还可模拟 太阳照射 说明沿海地区与内陆地区温差明显的原因 课外实践课外实践 2 2 分子引力 实验器材 医用输液瓶胶塞 线 玻璃片 弹簧秤 玻璃缸 水 实验步骤 图 5 1 用心 爱心 专心 11 图 5 3 1 橡胶塞拴上线做成吸盘 如图 5 3 所示 2 用吸盘吸住玻璃片 4 厘米 4 厘米 并把吸盘悬挂 于弹簧秤下 记下弹簧秤示数 3 玻璃缸内盛满水 把被悬吊的玻璃片的底面接触 水面 然后慢慢向上提弹簧秤 则见弹簧秤示数逐渐增大 当玻璃片刚要和水面分开时 记下弹簧秤的示数 观察与思考 两次弹秤示数的差值 说明了什么问题 有人提出 由于玻璃片与水之间没有空气 认为是大 气压强起主要作用 你是怎样认为的 为什么 注意 如果只让部分玻璃与水接触则实验失败 科学撷萃 分子间的相互作用分子间的相互作用 组成物质的分子间在距离相当近时将显示其相互作用 这种相互作用在分子间 距 10 8米时才显示出来 分子间的引力和斥力是同时存在的 当分子间距 10 10米时 斥力大于引力 则分子间表现为相互排斥 而当分子间距 10 8米