2.知道物體的內(nèi)能，知道影響內(nèi)能大小的因素，改變內(nèi)能的兩種方式；
3.掌握比熱容的概念，能利用比熱容解釋有關(guān)現(xiàn)象；
4.了解熱機的工作原理，知道汽油機、柴油機的工作原理及能量轉(zhuǎn)化；
5.知道熱機的效率；知道提高熱機效率的途徑；
6.知道能量的轉(zhuǎn)化和守恒。
【知識網(wǎng)絡(luò)】
【考點梳理】
考點一 、分子熱運動
1.物質(zhì)的構(gòu)成：常見物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成的。
2.分子的熱運動：
（1）擴散：不同物質(zhì)在相互接觸時，彼此進入對方的現(xiàn)象。
（2）影響擴散快慢的因素：溫度。
（3）擴散現(xiàn)象表明：一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則運動。
3.分子之間的作用力：分子之間即存在斥力也存在引力。
要點詮釋：
1.物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運動叫做分子的熱運動。溫度的高低是物體內(nèi)分子熱運動劇烈程度的標志。溫度越高，分子熱運動越劇烈，擴散越快。
2.分子之間的引力和斥力同時存在，只是對外表現(xiàn)不同：
（1）當(dāng)固體被壓縮時，分子間的距離變小，作用力表現(xiàn)為斥力。
（2）當(dāng)固體被拉伸時，分子間的距離變大，作用力表現(xiàn)為引力。
3、分子動理論的基本觀點：
（1）常見物質(zhì)是由大量的分子、原子構(gòu)成的；
（2）物質(zhì)內(nèi)的分子在不停地做熱運動；
（3）分子之間存在引力和斥力。
考點二 、內(nèi)能
1.定義：構(gòu)成物體的所有分子，其熱運動的動能與分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。
2.單位：焦耳，符號：J。
3.影響內(nèi)能大小的因素：溫度、質(zhì)量、體積、狀態(tài)等。
4.改變內(nèi)能的方式：熱傳遞、做功。
5. 內(nèi)能與機械能的區(qū)別：物體的內(nèi)能大小與物體內(nèi)部分子的熱運動以及分子間的相互作用情況有關(guān)，是物體能量的微觀表現(xiàn)；物體的機械能則與整個物體的機械運動情況及相對位置有關(guān)，是物體能量的宏觀表現(xiàn)。物體的內(nèi)能在任何情況下都不會為零（因為分子不停地做無規(guī)則運動總有動能），而物體的機械能可以相對為零。所以內(nèi)能和機械能是兩種不同形式的能量。
要點詮釋：
1.內(nèi)能與溫度：同一個物體，它的溫度越高，內(nèi)能越大。物體的溫度升高，內(nèi)能增加，內(nèi)能增加，溫度不一定升高，如：晶體熔化的過程，物體吸收熱量內(nèi)能增加，但是溫度不變。
2.熱傳遞：
（1）發(fā)生條件：溫度差。
（2）方向：能量從高溫物體傳遞到低溫物體。
（3）結(jié)果：物體溫度相同。
（4）實質(zhì)：內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。
3.熱量：熱傳遞中，傳遞的能量的多少叫熱量。即“熱量”是一個過程量，只能說“吸收”或“放出”了熱量，不能說物體含有熱量。熱量的單位是焦耳（J）
4.做功：外界對物體做功，物體內(nèi)能增加；物體對外界做功，物體內(nèi)能減小。做功的實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化。
考點三 、比熱容
1.定義：一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比，叫做這種物質(zhì)的比熱容。符號c
2.單位：焦每千克攝氏度，符號是J/(㎏·℃）。
3.熱量的計算：
（1）吸熱公式：
式中Q吸表示物體吸收的熱量，c表示物質(zhì)的比熱容，m表示物體的質(zhì)量，t0表示物體原來的溫度，t表示物體后來的溫度。（t-t0）表示溫度的升高量。
（2）放熱公式：
式中（t0-t）表示物體溫度的降低量。
要點詮釋：
1.比熱容是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)：
（1）同種物質(zhì)在同一狀態(tài)下的比熱容與其質(zhì)量、吸收（或放出）熱量的多少及溫度的改變無關(guān)。
（2）同一種物質(zhì)在不同的狀態(tài)下比熱容不同，如冰、水的比熱容是不同的。
2.水的比熱容比較大，是4.2×103J/(㎏·℃）。主要表現(xiàn)：
（1）由于水的比熱容較大，一定質(zhì)量的水升高（或降低）一定的溫度吸收（或放出）的熱量較多，我們用水作為冷卻劑和取暖用。
（2）由于水的比熱容較大，一定質(zhì)量的水吸收（或放出）較多的熱量而自身的溫度卻改變不多，這一點有利于調(diào)節(jié)氣候。夏天，太陽曬到海面上，海水的溫度升高過程中吸收大量的熱，所以人們住在海邊并不覺得特別熱；冬天，氣溫低了，海水由于溫度降低而放出大量的熱，使沿海氣溫降得不是太低，所以住在海邊的人又不覺得特別冷。
考點四 、熱機
1.熱機：利用內(nèi)能做功的機械。
2.熱機的種類：蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。
3.內(nèi)燃機：燃料直接在發(fā)動機的汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機。
（1）種類：汽油機和柴油機
（2）四個沖程：活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運動，從汽缸缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程，汽油機是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的。在一個工作循環(huán)中，汽缸內(nèi)的活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周。四個沖程中只有做功沖程燃氣對外做功，其他三個沖程都是靠飛輪慣性完成的。一個工作循環(huán)有兩次能量轉(zhuǎn)化，在壓縮過程中，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在做功過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。
4.燃料的熱值：
（1）定義：把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。
（2）單位：焦每千克，符號：J/kg。
（3）熱量的計算：，—燃料完全燃燒后放出的熱量，m—質(zhì)量，q—燃料的熱值。
5.熱機的效率：
（1）定義：用來做有用功的那部分內(nèi)里，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。
（2）公式：。
要點詮釋：
1.汽油機和柴油機的異同點：
2.燃料在熱機中燃燒時，總有一小部分燃料不能完全燃燒而損失掉，燃料釋放出的內(nèi)能只有一部分用來推動熱機的運動，即轉(zhuǎn)化為熱機的機械能，其余的能量在廢氣、散熱、機械摩擦中損失掉了，其中廢氣帶走的能量最多，所以設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。熱機的效率是熱機性能的一個重要指標，熱機的效率越高，它的機械性能就越好。
考點五、能量的轉(zhuǎn)化和守恒
1.常見的能量形式有：機械能、內(nèi)能、電能、光能、化學(xué)能等。這些不同形式的能在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化。如摩擦生熱是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；水電站里的水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電是機械能轉(zhuǎn)化為電能。
2.能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。
要點詮釋：
定律中能的轉(zhuǎn)化，是指通過做功，能的形式發(fā)生了變化，一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種形式的能。如鉆木取火，就是通過克服摩擦做功，使機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。能的轉(zhuǎn)移，是指同一種能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，能的形式?jīng)]有變化，如熱傳遞過程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體。
【典型例題】
類型一、基礎(chǔ)知識
1. （?無錫）有關(guān)分子熱運動，下列說法正確的是（ ）
A．液體很難被壓縮，說明分子間有斥力
B．手捏海綿，海綿體積變小，說明分子間有空隙
C．掃地時塵土飛揚，說明分子在做無規(guī)則運動
D．?dāng)U散現(xiàn)象不能在固體中發(fā)生
【思路點撥】（1）分子間同時存在相互作用的引力和斥力；（2）力可以改變物體的形狀；（3）要區(qū)分開分子的運動和固體小顆粒的運動（機械運動）；（4）擴散現(xiàn)象在固體、液體、氣體中均能發(fā)生。
【答案】A
【解析】A、液體很難被壓縮，說明分子間有斥力，故A正確；B、用手捏海綿，海綿的體積縮小了，說明力可以改變物體的形狀，不能說明分子間有空隙，故B錯誤；C、塵土飛揚是固體小顆粒的運動，屬于機械運動，不是分子的運動，故C錯誤；D、擴散現(xiàn)象能在固體中發(fā)生，比如長時間緊挨在一起的金板和鉛板，金中有鉛，鉛中有金，故D錯誤。
【總結(jié)升華】本題考查分子的運動、分子間作用力、力的作用效果，考查的知識點比較多，主要考查學(xué)生對所學(xué)物理知識的綜合應(yīng)用能力。
舉一反三：
【變式】下列現(xiàn)象中，不能用分子熱運動的觀點來解釋的是（ ）
A．打開香皂盒會聞到香味
B．擦黑板時粉塵飛揚
C．水和酒精混合后體積變小
D．將兩個鉛柱底削平、削干凈，緊壓在一起，它們就結(jié)合起來了
【答案】B
2.關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量，下列說法正確的是（ ）
A．溫度越高的物體所含的熱量一定越多
B．溫度相同的兩個物體間不會發(fā)生熱傳遞
C．0℃的冰變成0℃的水，溫度不變，內(nèi)能不變
D．任何物體都具有內(nèi)能，通過摩擦可增大冰塊的內(nèi)能
【思路點撥】（1）熱量指的是物體在熱傳遞過程傳遞的內(nèi)能的多少，只能說“吸收”或“放出”熱量，不能用“含有”、“擁有”等字眼。
（2）熱傳遞的條件是物體間存在著溫度差異，內(nèi)能從高溫物體傳給低溫物體。
（3）晶體物質(zhì)的熔化過程不斷吸熱，內(nèi)能增加，但是溫度不變。
（4）內(nèi)能指物體內(nèi)部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，任何物體都具有內(nèi)能，改變物體內(nèi)能有兩種方式：做功和熱傳遞。
【答案】BD
【解析】A、熱量是過程量，描述它的術(shù)語只能用“吸收”和“放出”，不能用“含有”，故A的說法錯誤，不符合題意。
B、溫度相同的兩個物體間不存在溫度差，不會發(fā)生熱傳遞，故B的說法正確，符合題意。
C、0℃的冰變成0℃的水，吸收了熱量，盡管溫度不變，但是內(nèi)能變大，故C的說法錯誤，不符合題意。
D、任何物體都具有內(nèi)能，通過摩擦，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，冰塊的內(nèi)能增大，故D的說法正確，符合題意。
【總結(jié)升華】①要正確理解溫度、熱量與內(nèi)能的關(guān)系，以及改變內(nèi)能的兩種方式。
②解決問題的訣竅是：物體吸熱或溫度升高，內(nèi)能一定增大；但物體的內(nèi)能增大，不一定是由物體吸熱或溫度升高引起的。
舉一反三：
【變式】（?南寧）下面關(guān)于熱現(xiàn)象的說法，正確的是（ ）
A．冬天搓手取暖是利用熱傳遞來改變內(nèi)能
B．鐵絲很難被拉斷說明分子間存在引力
C．衣柜里的樟腦片升華時要放熱
D．汽油機的做功沖程把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
【答案】B
3.探究“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”時，同學(xué)們用酒精燈同時開始均勻加熱質(zhì)量和初溫都相等的沙子和水，裝置如圖。下列說法正確的是（ ）

A．實驗中，沙子吸熱升溫較快，說明沙子吸熱能力較強
B．在本實驗中，物體吸熱多少是由物質(zhì)的種類決定的
C．實驗中，將沙子和水加熱到相同溫度時，它們吸收的熱量相同
D．實驗中，加熱相同的時間，末溫低的物質(zhì)吸熱能力強
【思路點撥】（1）比熱容是物質(zhì)的一種特性，與物體質(zhì)量、溫度高低、吸放熱多少都沒有關(guān)系；比熱容是反映不同物質(zhì)吸放熱能力強弱的一個物理量。
（2）水和干沙子，誰溫度升高的快，需要利用Q=Cm△t來判斷。
【答案】D
【解析】A.實驗中，沙子吸熱升溫較快，說明沙子的比熱容小，吸熱能力弱；
B.在本實驗中，物體吸熱多少是由加熱時間決定的；
C.將沙子和水加熱到相同溫度時，據(jù)Q=cm△t，水吸收的熱量多；
D.加熱相同的時間，吸收的熱量相等，據(jù)Q=cm△t，末溫低的物質(zhì)比熱容大，吸熱能力強。
【總結(jié)升華】考查了比熱容的概念，學(xué)生要學(xué)會總結(jié)實驗得到的結(jié)論．考查了利用吸收熱量公式Q=cm△t的熟練應(yīng)用，對實驗說明的問題，學(xué)生要記住這個結(jié)論。
舉一反三：
【變式】用兩個相同的電熱器給質(zhì)量相同的物質(zhì)甲和水加熱，它們的溫度隨加熱時間的變化關(guān)系如圖所示，據(jù)此判斷物質(zhì)甲的比熱容為（ ）

A．2.1×103J/（kg?℃） B．4.2×103J/（kg?℃）
C．1.2×103J/（kg?℃） D．條件不足，不能確定
【答案】A
4.小明根據(jù)所學(xué)的物理知識并結(jié)合下列表格中的數(shù)據(jù)，得出以下四個結(jié)論，其中正確的是（ ）

A．寒冬季節(jié)盛有水的水缸放在室外不可能破裂
B．標準大氣壓下，鋁在660℃時一定處于固液共存狀態(tài)
C．體積相等的鐵球和鋁球，如果它們的質(zhì)量相等，鐵球可能是實心的
D．質(zhì)量相等的實心鐵塊和實心鋁塊，升高相同的溫度，鋁塊吸收的熱量較多
【思路點撥】A.由表中數(shù)據(jù)可得冰的熔點，而水的凝固點與冰的熔點相同。在寒冬季節(jié)，水達到凝固點而結(jié)冰，結(jié)冰時質(zhì)量不變，密度減小，體積變大，將把水缸脹破；
B.一標準大氣壓下，鋁的熔點是660℃，鋁熔化時溫度不變繼續(xù)吸熱，直到完全熔化；
C.鐵的密度大于鋁的密度，體積相等的鐵球和鋁球，如果是實心的，鐵的質(zhì)量大于鋁的質(zhì)量，如果它們的質(zhì)量相等，鐵一定是空心的；
D.由表中知道鐵和鋁的比熱容的大小關(guān)系，又知道m(xù)相同，升高的溫度相同，根據(jù)吸熱公式判斷。
【答案】D
【解析】A.水在寒冬季節(jié)，達到凝固點而結(jié)冰，結(jié)冰時，體積變大，將把水缸脹破，故A錯；
B.一標準大氣壓下，鋁的熔點是660℃，660℃的鋁可能剛達到熔點還沒有熔化（全是固態(tài)）、也可能是處于熔化過程中（固液混合），也可能剛?cè)刍Y(jié)束（全為液體），故B錯；
C.鐵的密度大于鋁的密度，體積相等的鐵球和鋁球，如果是實心的，鐵的質(zhì)量一定大于鋁的質(zhì)量，故C錯；
D.由表中知道c鐵＜c鋁，又知道m(xù)相同，升高的溫度△t相同，根據(jù)吸熱公式Q吸=cm△t可知鋁塊吸收的熱量較多，故D正確。
【總結(jié)升華】本題考查了學(xué)生從表格數(shù)據(jù)中搜集有用信息并加以利用的能力，涉及到空心問題、晶體熔化規(guī)律、熱量的計算、凝固條件，是一個與生活相聯(lián)系的綜合題。
類型二、知識運用
5.為體現(xiàn)低碳經(jīng)濟的理念，上海世博會充分利用太陽能發(fā)電技術(shù)，其主題館屋面太陽能板的面積達3×104m2，年發(fā)電量3×106kW?h。若這些電能由火力發(fā)電站提供（煤的熱值為3×107J/kg，煤完全燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是30%），則僅此一項每年可節(jié)約煤炭的質(zhì)量為（ ）
A．2.0×104kg B．1.2×105kg C．3.6×105kg D．1.2×106kg
【思路點撥】知道利用太陽能年發(fā)電量W，這些電能若由燃燒煤的火力發(fā)電站提供，根據(jù)W=mq×30%求出需要煤的質(zhì)量，即每年可節(jié)約煤炭的質(zhì)量。
【答案】D
【解析】由題知，利用太陽能年發(fā)電量： ；
∵若這些電能有火力發(fā)電站提供：；
∴用火力發(fā)電需要煤炭：；
每年可節(jié)約煤炭1.2×106kg。
【總結(jié)升華】本題是一道電學(xué)與熱學(xué)的綜合應(yīng)用題．與生活相連，加強了學(xué)生的節(jié)能環(huán)保意識．注意計算時的單位變換要正確。
6.如圖，為內(nèi)燃機的能流圖，則內(nèi)燃機的效率可表示為（ ）

A. B.
C. D.
【思路點撥】熱機的機械效率是指有用功與燃料完全燃燒放出熱量的比值。
【答案】B
【解析】由能流圖可知：
燃料完全燃燒放出的熱量為E，有用機械能即有用功為E2，
所以內(nèi)燃機的效率可表示為：。
【總結(jié)升華】本題是信息給予題，考查了熱機效率概念的理解和應(yīng)用。
舉一反三：
【變式】轉(zhuǎn)速為1200r/min的四沖程單缸內(nèi)燃機，若每工作循環(huán)做功600J，該內(nèi)燃機的功率為 W。若汽缸的橫截面積為200cm2，活塞一個沖程運動的距離是30cm，則做功沖程產(chǎn)生的平均壓力是 N，壓強是 Pa。
【答案】6×103；2×103；1×105
【解析】
曲軸每轉(zhuǎn)兩圈對外做功一次，1min轉(zhuǎn)動1200周，則轉(zhuǎn)動兩周，需要的時間：；
故該內(nèi)燃機的功率：；
做功沖程產(chǎn)生的平均壓力：；
壓強：。
不同點
相同點
項目
汽油機
柴油機
（1）構(gòu)造基本相同都是燃料在氣缸內(nèi)燃燒，都是內(nèi)燃機。
（2）都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。
（3）每一個工作循環(huán)都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。
構(gòu)造
汽缸頂部有火花塞
汽缸頂部有噴油嘴
點火方式
壓縮沖程末由火花塞放出電火花點燃，稱點燃式
壓縮沖程末由噴油嘴向汽缸內(nèi)噴霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自動燃燒，稱壓燃式
燃料
汽油、吸氣沖程吸進汽油和空氣混合物
柴油、吸氣沖程吸進汽缸的只是空氣
壓縮比
壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進體積的1／9至1／6
壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進體積的1／22至1／16
做功
做功沖程初燃氣壓強為30至50個大氣壓，溫度2000℃至2500℃，高溫高壓的氣體推動活塞做功
做功沖程初燃氣壓強為50至100個大氣壓，溫度1700℃至2000℃，高溫高壓的氣體推動活塞做功
效率
效率較低20％至30％
效率較高30％至45％
用途
輕便，多用于汽車、飛機、小型農(nóng)機具
笨重，多用于拖拉機、載重汽車、輪船等重型機械
物
質(zhì)
密度ρ/（kg?m-3）
（常溫常壓下）
熔點t/℃
（標準大氣壓下）
比熱容
c/[J?（kg?℃）-1]
冰
0.9×103
0
2.1×103
鋁
2.7×103
660
0.88×103
鐵
7.9×103
1535
0.46×103

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