广东省2020年中考物理二轮复习第3部分热学第2讲内能与热机课件

广东省2020年中考物理二轮复习第3部分热学第2讲内能与热机课件

第三部分　热　学 基 础 篇 第 2 讲　内能与热机 中 考 导 航 自 主 梳 理 命 题 揭 秘 体 验 中 考 节 节 高 升 3 中考导航 课标 要求 1 ．分子动理论的基本观点 ( 认识 ) ；用分子动理论的基本观点解释生活中常见的热现象 ( 理解 ) 2 ．内能的概念；内能的利用；温度和内能的关系 ( 认识 ) 3 ．燃料的热值；热量的概念；热机的工作进程 ( 认识 ) 4 ．比热容的概念 ( 认识 ) ；用比热容解释简单的自然现象 ( 理解 ) 5 ．能量守恒定律及生活中能量守恒的实例 ( 认识 ) 4 广东中考情况分析 年份 高频考查 题型 分值 2019 热机、热量计算 填空题、综合题 5 分 2018 内能、分子动理论、热量计算 选择题、填空题、综合题 6 分 2017 分子动理论、热量计算 填空题 4 分 2016 能的转化、内能、热机、热量计算 选择题、填空题、计算题 8 分 命题趋势 2020 年命题预测：分子动理论；温度、内能、热量综合；比热容；热量计算；热机．分值大约 6 分 5 一、分子动理论 1 ． 分子动理论的基本观点 (1) 物质由 ____________ 组成． (2) 一切物质的分子都在 ______________________. (3) 分子间有 ________ ，分子间存在相互作用的 ________ 和 ________. 自主梳理 大量分子　 不停地做无规则运动　 间隙　 引力　 斥力　 6 2 ． 扩散现象 (1) 两种不同物质相接触，彼此进入对方的现象叫 ____________. (2) 扩散现象表明：分子在 ______________________ ；分子间存在 ________. (3) 扩散快慢与 ________ 有关，温度越高，分子热运动越 ________ ，内能 ________. 3 ． 分子热运动： 分子永不停息地做热运动，温度越高热运动越 ________. 温度低于 0 ℃ 热运动也不停止． 扩散现象　 不停地做无规则运动　 间隙　 温度　 剧烈　 越大　 剧烈　 7 二、内能 1 ． 定义： 物体 ____________ 做热运动的 ________ 和分子间 ________ 的总和叫内能． 2 ． 影响因素： ________ 、 ________ 、 ________. (1) 物体在任何情况下都具有内能，且任何温度下物体的内能都不为零． (2) 同一物体在同种状态下，温度越高，内能越大；不同物体，温度高的内能不一定大． (3) 一个物体在任何情况下都有内能，但不一定具有机械能． 所有分子　 动能　 势能　 质量　 温度　 状态　 8 3 ． 改变物体内能的两种方法： __________ 和 ________. (1) 热传递：温度不同的物体相互接触，低温物体温度升高、高温物体温度降低的过程． 条件：物体之间存在 __________. 实质：内能从高温物体 ________ 到低温物体，最终结果两者的 ____________. (2) 做功 增加内能：外界对物体做功，物体的内能 ________. 减小内能：物体对外做功，物体的内能 ________. 实质：机械能和内能之间相互 ________. 热传递　 做功　 温度差　 转移　 温度相同　 增加　 减少　 转化　 9 三、比热容热量 1 ． 比热容 c 表示物质吸热能力的强弱 (1) 定义：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． (2) 单位： _________________. (3) 水的比热容： c 水 ＝ 4.2×10 3 J/(kg · ℃) ． 意义： 1 kg 的水温度升高 ( 或降低 )1 ℃ 所吸收 ( 或放出 ) 的热量是 4.2×10 3 J. J/(kg·℃) 　 10 2 ． 热量的计算 (1) 公式： Q ＝ ________. 吸热公式： Q 吸 ＝ cm ( t － t 0 ) ；放热公式： Q 放 ＝ cm ( t 0 － t ) ． 说明： c 为物质的比热容， m 为物体的质量， t 0 为物体的初温， t 为物体的末温， Δ t 为物体的温度变化量． (2) 物体吸收 ( 放出 ) 热量的多少跟物体的 ________ 、 ______________ 和 ________________ 有关，跟物体的温度高低无关． cm Δ t 　 质量　 温度变化量　 物质的比热容　 11 3 ． 探究不同物质的吸热能力 (1) 比较物体吸热能力的两种方法：质量相同的两种物质，吸收相同的热量，温度变化大的，吸热能力差；质量相同的两种物质，升高相同的温度，吸收热量多的，吸热能力强． (2) 实验器材：温度计、秒表等． (3) 结论：不同物质在质量相同的条件下，升高相同的温度，所吸收的热量是不同的． 比热容与物质的种类有关，还与 物质的状态 有关 ( 物态 ) ． 12 四、热机和热值 1 ． 热机 (1) 原理：燃料在汽缸内燃烧，把 __________ 转化为 ________ ；产生高温高压的燃气，然后燃气推动活塞做功，把 ________ 转化为 __________. (2) 四冲程内燃机的工作过程： ________ 冲程、 ________ 冲程、 ________ 冲程、 ________ 冲程． (3) 能量转化：压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能． 化学能　 内能　 内能　 机械能　 吸气　 压缩　 做功　 排气　 13 14 3 ． 燃料的热值 (1) 定义： 1 kg 的某种燃料 ____________ 放出的热量，用 q 表示． (2) 单位： J/kg ，读作焦每千克． (3) 燃料完全燃烧放出热量的计算： _________. 完全燃烧　 Q ＝ qm 　 15 1 ． (2019 年汕尾一模 ) 下列现象中能说明分子热运动的是 ( 　　 ) A ．走到花园闻到花香　 B ．大雪纷飞 C ．烧废纸时看到烟雾在空中弥漫　 D ．尘土飞扬 2 ． (2019 年南海一模 ) 下列实例属于做功改变物体内能的是 ( 　　 ) A ．晒太阳　 B ．搓手取暖　　 C ．热水袋取暖　 D ．冰袋降温 A 　 B 　 16 3 ． (2019 年上海卷 ) 两个质量相同的不同物质，吸收相同的热量，下列说法中正确的是 ( 　　 ) A ．比热容大的物质升高温度较小　 B ．比热容小的物质升高温度较小 C ．比热容大的物质升高温度较大　 D ．升高温度相同，与比热容大小无关 4 ． (2019 年天津卷 ) 如图是某四冲程汽油机的 ________ 冲程，在此冲程中内能转化为 ________ 能． A 　 做功　 机械　 17 5 ． (2019 年连云港市 ) 某同学在烧杯中装入质量为 100 g 、初温为 20 ℃ 的水，然后用酒精灯给水加热一段时间后，水的温度升高到 70 ℃ ，此过程中水的内能增加了 ____________J ，水增加的内能 ________( 填“大于”“小于”或“等于” ) 酒精完全燃烧所放出的热量．已知 c 水 ＝ 4.2×10 3 J/(kg · ℃) ． 2.1 × 10 4 　 小于　 18 物质的构成和尺度、微观结构　 例 1 ： 原子是由原子核和核外 ________ 构成的；原子核一般是由 ________ 、 ________ 构成的，质子带 ________ ，中子 __________. 由于 ________ 所带电量和 ________ 所带电量相等，但电性 ________ ，因此整个原子不显电性． 命题揭秘 分子动理论 电子　 中子　 质子　 正电　 不带电　 质子　 电子　 相反　 19 【方法规律】　物质的构成 1 ．物质由分子组成，分子是保持物质化学性质的最小微粒． 2 ． 分子由原子组成 ，原子 ( 通常不显电性 ) 由原子核 ( 带正电 ) 和核外电子 ( 带负电 ) 组成，原子核由质子 ( 带负电 ) 和中子 ( 不带电 ) 组成，质子和中子由夸克组成． 20 分子动理论和扩散现象　 例 2 ： 下列现象表明分子做无规则运动的是 ( 　　 ) A ．灰尘四起　 B ．花香满园 C ．雪花飘飘　 D ．黄沙扑面 B 　 21 【易错易混】　分子热运动注意点 1 ． 热运动特点： 一切微观粒子都在运动，永不停止． 2 ．分子间的引力和斥力同时存在，同时消失． (1) 折断树枝不能接回，是分子间距太大引力太小． (2) 固体、液体难压缩，说明分子有斥力；固体不易拉断、液体分子运动却不易飞散，说明分子有引力． 3 ． 扩散： 温度越高，扩散越快． (1) 扩散现象说明分子在做无规则热运动； (2) 液体和固体扩散现象说明分子间有空隙． 4 ． 特别注意： 分子运动无法直接用肉眼观察，直接看见的运动都不是分子运动，如尘土飞扬、大雾弥漫、扫地时的灰尘等． 22 1 ． (2019 年清远一模 ) 下列现象能说明分子在做无规则运动的是 ( 　　 ) A ．柳絮飞舞　 B ．玉兰飘香 C ．落叶纷飞　 D ．瑞雪飄飘 2 ．“便利贴”的背面有粘性，可方便地贴在课本上，其利用的物理知识是 ( 　　 ) A ．分子间有引力　 B ．分子间有斥力 C ．分子间有空隙　 D ．分子是运动的 B 　 A 　 23 3 ．当液体温度升高时，其分子 ______________ 加剧，以至于表层中有更多的分子脱离液体分子的束缚跑到空气中去．气体分子间距很大，相互作用力很小，表现为气体没有固定的 ________ 和体积． 4 ．“端午浓情，粽叶飘香”．“粽叶飘香”说明分子在 ______________________ ；将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，说明分子间存在 ________ ；若把分子看成一个小球，则一般分子直径的数量级为 10 － 10 m ，合 _______nm. 5 ．荷叶上两滴水珠接触时，能自动结合成一滴较大的水珠，这一事实说明分子间存在着 ________ ；封闭在注射器筒内的空气很容易被压缩，这实验说明分子间有 ________ ；个大粒圆的爆米花香气扑鼻，该现象说明分子不停地 ________________. 无规则运动　 形状　 不停地做无规则运动　 引力　 0.1 　 引力　 空隙　 做无规则运动　 24 【练后总结】　 物质三种状态的微观特点 物态 微观特性 宏观特性 分子 排列 分子 间距 分子 作用力 体积是 否一定 形状是 否固定 有无流 动性 固态 十分紧密 较小 很大 是 是 无 液态 无固定位置 较大 较大 是 否 有 气态 极度散乱 很大 可忽略 否 否 有 25 温度、热量和内能的关系　 例 1 ： 下列关于温度、热量和内能的说法，正确的是 ( 　　 ) A ．物体吸收热量，温度一定升高 B ． 60 ℃ 的水一定比 30 ℃ 的水含有的热量多 C ．热传递过程中，热量由高温物体传向低温物体 D ．物体的内能增加，一定从外界吸收热量 内能 C 　 26 【解析】 吸收热量，温度不一定升高，如冰融化时吸热，但温度不变；不能比较物体 “ 所含热量 ” 的多少，热量是过程量，只能比较物体在某个过程中放出或吸收热量的多少；热传递是由高温物体传递给低温物体；物体内能的增加有做功或热传递，不一定只是吸收热量．故选 C ． 27 【易错易混】　温度和热量 1 ． 热量易错 ：热量是过程量．不能说某物体 “ 具有 ” 或 “ 含有 ” 热量，更不能说 “ 比较 ” 两物体热量的多少．只能说物体 “ 吸收 ” 或 “ 放出 ” 了热量． 2 ． 热量、温度和内能变化是否影响其他量变化 3 ． 内能易错： 物体温度不变，分子动能不变，但分子势能可变，因此内能可变；物体温度变化，分子动能变化，内能一定变化． 28 改变内能的两种方式　 例 2 ： 下列四种情景中，属于热传递改变物体内能的是 ( 　　 ) A ．冬季，搓手取暖　 B ．开水冷却 C ．弯折铁丝，弯折处发热　 D ．划火柴，火柴燃烧 B 　 29 【方法规律】　内能的改变及易错点 1 ． 内能的决定因素 ：温度 ( 分子热运动剧烈程度，分子动能 ) 、质量 ( 分子个数 ) 、体积和状态 ( 分子势能 ) ．任何 物体在任何温度、状态下都具有内能． 2 ． 改变物体内能的方法 (1) 做功：实质为能量的转化，机械能转化为内能． 注意：做功不一定都改变内能，也可能是改变其他形式的能． (2) 热传递：实质为能量的转移． 注意： ① 是高温 → 低温，不是内能大 → 内能小； ② 传递的是热量，而不是温度． 30 1 ． (2017 年广州卷 ) 甲、乙两杯水温度各为 40 ℃ 、 80 ℃ ，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．只有加热才能使水升温 B ．甲杯中水的内能一定比乙杯中的小 C ．乙杯中水的温度降低，水的内能一定减小 D ．甲杯中的水分子运动一定比乙杯中的剧烈 C 　 31 2 ． (2019 年成都卷 ) 关于分子和物体内能，下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．杯子里的水可以任意倒出，说明水分子间没有引力 B ．固体间能扩散，表明固体物质分子是运动的 C ．把 0 ℃ 的冰块加热熔化成 0 ℃ 的水，其内能不变 D ．用力搓手，手发热是通过热传递增加手的内能 3 ． (2019 年顺德模拟 ) 关于温度、热量和内能，下列说法中不正确的是 ( 　　 ) A ． 0 ℃ 的冰块内能一定不为零 B ．物体温度升高，内能一定增加 C ．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 D ．温度高的物体，内能不一定大 B 　 C 　 32 4 ．下列实例中，属于做功改变物体内能的是 ( 　　 ) A ．锯木头时锯条的温度升高 B ．加入冰块的饮料温度降低 C ．倒入热牛奶的杯子温度升高 D ．放入冷水中的热鸡蛋温度降低 5 ．如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，会看到塞子被弹出，在塞子被弹出的过程中，水蒸气的 ______ 能转化成塞子的 ________ 能． A 　 内　 机械　 33 6 ．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能 ________( 填“增加”或“减少” ) ，空气的内能是通过 ________ 方式改变的；筒内的棉花由于温度升高到着火点而燃烧，棉花的内能是通过 __________ 方式改变的． 增加　 做功　 热传递　 34 比热容及生活中的现象　 例 1 ： 关于物质的比热容，下列说法中正确的是 ( 　　 ) A ．比热容是物质的一种属性，只和物质的种类有关 B ．同种物质的质量越大，比热容就越大 C ．因为水的比热容较大，所以比较适合做冷却剂 D ．物质的状态发生变化时其比热容一般不变 比热容、热量 C 　 35 【解析】 比热容与物质的种类、状态有关，故 A 错误；比热容是物质的一种特性，和物体质量的大小没有关系，故 B 错误；水的比热容最大，和其他物质比较，降低相同温度吸收热量多，所以汽车散热常用水作为冷却剂，故 C 正确；比热容与物质的种类、状态有关，种类不同，状态不同，比热容一般不同， D 错误． 36 【方法规律】 1 ．同种物质同种状态，比热容不变． 2 ． 同种物质不同状态，比热容不同，如冰和水的比热容不同． 3 ． 比热容大的常用作冷却剂 ，传递了相同热量温度变化小． 37 比热容和热量的计算　 例 2 ： 质量和初温相同的甲、乙两种液体，经同一加热器加热相同的时间后，甲的温度大于乙的温度，则甲液体的比热容 ________( 填“大于”“等于”或“小于” ) 乙液体的比热容．如果乙液体的质量为 1 kg ，初温为 20 ℃ ，加热一段时间后温度升高到 50 ℃ ，吸收的热量为 1.26×10 5 J ，则乙液体的比热容为 ____________J/(kg · ℃) ；如果将 2 kg 的这种液体由 20 ℃ 加热至 80 ℃ ，液体需吸收 _____________J 的热量． 小于　 4.2 × 10 3 　 5.04 × 10 5 　 38 39 1 ．一瓶酒精用掉一半，关于剩下的酒精，下列判断正确的是 ( 　　 ) A ．密度变为原来的一半　 B ．热值变为原来的一半 C ．温度变为原来的一半　 D ．比热容不变 2 ． (2019 年深圳模考 ) 深圳沿海地区昼夜温差较小，而内陆沙漠地区昼夜温差较大，这主要是因为海水与沙石相比具有较大的 ( 　　 ) A ．密度　　 B ．内能 C ．比热容　　 D ．质量 D 　 C 　 40 3 ．根据下表所提供的数据得出了四个结论，其中正确的是 ( 　　 ) A ．液体的比热容一定比固体的比热容大 B ．同种物质发生物态变化后，比热容不变 C ．由于水的比热容大，白天海水温度比沙滩高 D ． 2 kg 的水温度升高 50 ℃ ，吸收的热量是 4.2×10 5 J D 　 几种物质的比热容 /[J · (kg · ℃ ) － 1 ] 水 4.2 × 10 3 水银 0.14 × 10 3 酒精 2.4 × 10 3 沙石 0.92 × 10 3 煤油 2.1 × 10 3 铝 0.88 × 10 3 冰 2.1 × 10 3 铜 0.39 × 10 3 41 4 ．下列实例中与“水的比热容较大”这一特性无关的是 ( 　　 ) A ．让热水流过散热器供暖 B ．用循环水冷却汽车发动机 C ．沿海地区昼夜温差较小 D ．夏天在房间内洒水降温 5 ． (2019 年揭东模拟 ) 汽车发动机工作时，需要对它进行冷却．人们常常选用水作为冷却液，这是因为水的 __________ 较大，冷却效果好；当水吸收发动机缸体热量后，水的内能 ________. D 　 比热容　 增大　 42 6 ． (2019 年孝感卷 ) 如图所示，是“比较水和食用油吸热能力”的实验装置，图中相同的烧杯所装水和食用油的体积 ________( 填“相同”或“不同” ) ，用规格相同的电热器使水和食用油在相同的时间内吸收相同的热量，观察和比较它们升高的温度，实验结果表明，质量相等的水和食用油，升高相同的温度时， ________ 不同，我们引入一个物理量 —— 比热容来反映物质的这种吸热能力．在电加热过程中，电能转化为 ________. 不同　 吸热　 内能　 43 内燃机四冲程及原理　 例 1 ： 内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的．其中内能转化为机械能的是 ( 　　 ) A ．吸气冲程　 B ．压缩冲程 C ．做功冲程　 D ．排气冲程 热机和热值 C 　 44 【方法规律】　内燃机四冲程原理 45 1 ． 注意 ：内燃机每个工作循环有四个冲程，活塞往复两次，曲轴转动两周， 对外做功一次． 2 ．内燃机一个循环中，只有做功冲程是燃气对外做功，其他三个辅助冲程依靠飞轮惯性完成． 46 热值计算、热机效率计算　 12 　 20% 　 47 【方法规律】　热值的计算 ( 两套算式 ) 1 ．质量时： Q ＝ qm ， q 单位 J /kg 或 J/ g ， 需统一单位． 2 ．体积时： Q ＝ qV ， q 单位 J /m 3 或 J/ L ， 需统一单位． 3 ．通常与比热容搭配计算： Q ＝ cm Δ t . 4 ．注意：热值只有燃料才有，比热容所有物质都有． 48 1 ． (2019 年茂名模考 ) 下列关于内燃机说法正确的是 ( 　　 ) A ．柴油机吸气冲程吸进去的是柴油和空气的混合物 B ．汽油机汽缸顶部有喷油嘴 C ．做功冲程中内能转化为机械能 D ．内燃机功率越大，效率越高 C 　 49 2 ． (2019 年南京卷 ) 利用图示甲、乙装置 ( 燃烧皿内燃料和烧杯内液体未画出 ) ，既可以比较不同液体的比热容，又可以比较不同燃料的热值．要求仅根据温度计示数的变化完成实验，则两个实验都需要控制相同的 ( 　　 ) A ．液体种类　 B ．燃料种类 C ．液体质量　 D ．燃料质量 C 　 50 3 ．如图所示是汽油机工作时的各个冲程示意图，其中将机械能转化为内能的是 ( 　　 ) B 　 51 4 ． (2019 年南雄模拟 ) 下列关于热值的说法正确的是 ( 　　 ) A ． 2 kg 煤的热值大于 1 kg 煤的热值 B ．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C ．燃料燃烧不完全时热值变小 D ．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关 D 　 52 提高热机效率的途径　 例 3 ： 关于热值和热机效率的描述正确的是 ( 　　 ) A ．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 B ．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C ．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大 D ．热机的效率能达到 100% B 　 53 【方法规律】　提高热机效率的三种途径 1 ． 燃烧端 ：让燃料充分燃烧 ( 保证足够空气；增大燃料与空气的接触面，如将固体燃料粉碎 ) ． 2 ． 工作端 ：减少热机工作中的各种能量损失 ( 减少燃料燃烧过程中的热量损失、用先进设计减少机械传动能量损失、保证良好润滑减少摩擦 ) ． 3 ． 排放端 ：设法利用废气的能量． 4 ． 热值易错：热值大小与燃料种类有关，与燃料的质量和状态、是否完全燃烧无关． 5 ． 任何热机效率都小于 1 . 热机效率 η 蒸汽机 < η 汽油机 < η 柴油机． 54 5 ．用煤气灶把 2 kg 、初温为 30 ℃ 的水烧到 80 ℃ ，消耗了 20 g 煤气．已知水的比热容是 4.2×10 3 J /(kg · ℃ ) ，煤气的热值为 4.2 × 10 7 J/ kg ，则水吸收的热量为 ____________J ，煤气完全燃烧放出的热量为 __________J ，煤气灶烧水的效率为 ______%. 4.2 × 10 5 　 4 × 10 5 　 50 　 55 56 57 例： 为了比较水和食用油的吸热能力，小海用如图所示的装置图做了实验． 【原理考法】 (1) 实验器材：天平、水、食用油、电加热器、 __________ 、 ________ 、烧杯． (2) 在两容器内装入 ________ 相同的水和食用油．选用相同规格电加热器的目的是：使水和食用油在每秒钟吸收的 ________ 相同，利用加热时间来判断它．这里应用了两种科学方法，分别是 ______________ 、 __________. 比较不同物质的吸热能力 温度计　 停表　 质量　 热量　 控制变量法　 转换法　 58 【数据分析考法】 (3) 下面是实验记录数据： ① 分析第 1 、 2 次或第 3 、 4 次实验数据，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同的温度时，吸收热量的多少与物质的 ________ 有关． ② 分析第 1 、 3 次或第 2 、 4 次实验数据，可以得出的初步结论是：质量 ________ 的不同种类物质，吸收热量的多少与物质的 ________ 有关． 物质 实验次数 质量 m /kg 升高温度 Δ t / ℃ 加热时间 t /min 水 1 0.1 10 2 2 0.2 10 4 食用油 3 0.1 10 1 4 0.2 10 2 5 0.2 20 4 质量　 相同　 种类　 59 ③ 分析第 _____ 、 _____ 次实验数据，可以得出的初步结论是：质量相同的同种物质，吸收热量的多少与物质 ______________ 有关． (4) 在水还没有达到沸点之前，使水和食用油升高相同的温度，水的加热时间更长，说明 ______ 的吸热能力强． (5) 老师说还有一种方法可以比较水和食用油的吸热能力，你认为是 _________________________________________________________________________. 4 　 5 　 升高的温度　 水　 比较第 2 、 5 次实验，质量相同时，加热相同的时间，温度升高越高的吸热能力弱