第十三章内能单元讲义-人教版物理九年级全册（A4版）

第十三章内能单元讲义20252026学年人教版物理九年级全册知识梳理知识梳理一、分子动理论1.物质构成（1）物质由大量分子/原子构成，分子间存在空隙。（2）分子直径数量级：1010m。2.分子热运动（1）扩散现象：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象（如墨水在水中扩散）。（2）表明：分子在永不停息地做无规则运动（温度越高，运动越剧烈）。（3）布朗运动间接证明分子运动。3.分子间作用力（1）引力和斥力同时存在，随分子距离变化：当r=r0（平衡距离）：引力=斥力。当r>r0：引力主导（如拉伸物体）。当r<r0：斥力主导（如压缩物体）。（2）固体分子间距最小，气体最大。二、内能（热力学能）1.定义（1）物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和。（2）单位：焦耳（J）。2.影响因素（1）温度：同一物体，温度越高，内能越大（但内能大不一定温度高，如熔化吸热时内能增加但温度不变）。（2）质量：同种物质，质量越大，内能越大。（3）状态：物态变化会改变分子势能（如冰→水吸热，内能增加）。3.特点（1）一切物体在任何温度下都有内能。（2）内能是状态量，与机械能无关（静止的冰块也有内能）。三、改变内能的方式1.做功（1）外界对物体做功（如摩擦生热、压缩气体），内能增加；（2）物体对外做功（如气体膨胀），内能减少。（3）实质：其他形式的能与内能的相互转化。2.热传递（1）条件：存在温度差。（2）方向：热量从高温物体传递到低温物体。（3）方式：传导（固体）、对流（流体）、辐射（真空）。（4）实质：内能的转移。（5）热量（Q）：热传递中转移内能的多少，单位：焦耳（J）。3.等效性（1）做功和热传递对改变内能是等效的（1卡=4.2焦耳）。四、比热容1.定义（1）单位质量的某种物质，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。（2）公式：c=Q/(m·Δt)，单位：J/(kg·℃)。（3）是物质的特性，与质量、吸热多少无关（如水的比热容：4.2×10³J/(kg·℃)）。2.应用（1）解释现象：沿海地区昼夜温差小（因水的比热容大，吸放热慢）。（2）计算热量：Q=cmΔt（Δt为温度变化量）。五、热机与能量转化1.热机原理（1）将内能转化为机械能的装置（如汽油机、柴油机）。（2）工作循环：吸气→压缩（机械能→内能）→做功（内能→机械能）→排气。2.热值（1）定义：1kg燃料完全燃烧放出的热量，单位：J/kg。（2）公式：Q=qm（q为热值）。（3）注：热值是燃料特性，与实际燃烧情况无关。六、易错点1.温度、热量、内能的区别：（1）温度是状态量，热量是过程量，内能是状态量。2.热传递的“终止条件”是温度相同，不是内能相同。3.比热容大的物质吸热能力强，但温度变化慢。附：常考公式热量计算：Q=cmΔt热值计算：Q=qm热平衡方程（不计损失）：Q吸=Q放巩固练习巩固练习一、选择题1．下列现象，可以说明构成物质的分子在运动的是（）A．大雪漫天飞舞 B．扫地尘土飞扬C．玫瑰花香四溢 D．病毒飞沫传染2．下列实例中，属于热传递方式增加物体内能的是（）A．烈日下的路面变得很烫 B．相互摩擦后手掌发热C．铁条经反复锤打后升温 D．小流星进入大气层时燃烧3．路边的烤红薯香味扑鼻，关于烤红薯所涉及的物理知识，下列说法正确的是（）A．烤红薯主要是通过做功的方式增加内能B．烤红薯香味扑鼻，说明分子不停地做无规则运动C．刚烤出炉的红薯冒“白气”，是因为它含有的热量多D．烤好的红薯放置一段时间后变凉，是因为内能消失了4．如图所示是用水壶烧开水时出现的场景，下列说法正确的是（）A．壶嘴冒出的“白汽”是汽化现象，此现象需要放热B．壶嘴冒出的“白汽”是液化现象，此现象需要吸热C．壶嘴冒出的“白汽”属于扩散现象D．水沸腾时，吸收热量，内能增加，温度不变5．近年来许多家庭使用电热液体蚊香器（如图），瓶中的炭纤维棒将瓶内的杀虫剂吸到棒的顶端，而发热电阻传递的热会使棒的上端温度达到50℃左右，此时杀虫剂蒸发得更快从而提高了驱蚊效果。以下说法正确的是（）A．蒸发是液化的一种方式B．在常温下，炭纤维棒里的杀虫剂分子不会运动C．杀虫剂分子运动的快慢与温度高低有关，50℃时杀虫剂分子运动得最慢D．一般情况下，温度升高汽化的速度会加快6．将质量为m、温度为0℃的雪(可看成是冰水混合物)投入装有热水的容器中，热水的质量为M，平衡后水温下降了t；向容器中再投入质量为2m上述同样性质的雪，平衡后容器中的水温恰好又下降了t.则m：M为()A．1：2 B．1：3 C．1：4 D．1：57．如图所示是唐代画家张萱的《捣练图》。图中仕女用“熨斗”熨烫布匹，此过程中，改变布匹内能的主要方式是（）A．摩擦 B．挤压 C．热传递 D．做功8．新房装修中，越来越多的家庭选用水循环式地暖系统。该系统把水加热后输送到地板下的管道中，向各房间供暖。这主要利用了水的（）A．凝固点低 B．比热容大 C．密度大 D．热值大二、填空题9．端午节煮粽子，是通过的方式改变物体的内能。粽子煮熟后，屋内粽香四溢，这属于现象。10．如图是我国古代人们压榨香油的情景。劳作中油香扑鼻，这是现象，说明分子在不停的做运动。11．长征二号F遥十九运载火箭以煤油、液态氢和液态氧为燃料，发射前加注燃料时，应在（选填“低温”或“高温”）环境中进行，氢在（选填“液”或“气”）态时氢分子无规则运动更剧烈，火箭加速升空过程中，它的机械能逐渐（选填“增大”“减小”或“不变”）。12．把红墨水分别滴入冷水和热水中时，可以看到热水变色比冷水变色快，说明温度越高，分子的；酒精和水混合后总体积变小了，该现象说明了分子之间有；将两个表面光滑的铅块相互紧压后，发现它们会粘在一起，这说明分子间有力。13．彭彭一家人去吃火锅，未到店就闻到火锅的香味，这是现象。把火锅煮开，是通过（选填“做功”或“热传递”）的方式来增大火锅的内能。14．如图所示为人们生活中常用的热水瓶，其外壁采用镀银的双层玻璃，并将中间抽成真空，这是为了减少.注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来.这一过程中瓶内气体的能转化为软木塞的机械能.三、实验探究题15．小云同学探究“水在沸腾前后温度变化的特点”实验取200g水进行。（1）图甲所示操作中有一处明显的错误是；（2）某时刻温度计的示数如图乙所示，此时水的温度为℃；（3）图丙所示的图像可得，水加热到第5min后水温不变；小云为提高水的沸点，换用火力更大的酒精灯加热，这种做法是否可行？请说明原因；（4）假如酒精灯均匀放热，且释放的热量全部被水吸收，忽略沸腾前水的质量变化以及热量的损耗，从第5min起1分钟内水吸收的热量是J.[c=4.2×103J（kg⋅℃）]四、计算题16．80g水温度降低1℃所放出的热量刚好能使1g0℃的冰熔化为水.现把10g0℃的冰与390g4℃的水混合，当它们达到热平衡时的温度是多少?17．有一根烧红的金属棒，温度是820°C，质量是0.2kg，把它浸没到温度为10°C的水中，达到热平衡时水的温度变为20°C，若这种金属的比热容为0.42×103J/（1）金属棒放出的热量是多少?（2）水的质量是多少?18．荷兰人华伦海特引入华氏温度.他把一定浓度的盐水凝固时的温度定为零华氏度，把纯水凝固时的温度定为32华氏度，把标准大气压下水沸腾的温度定为212华氏度，中间分为180等份，每一等份代表1华氏度.用符号F表示华氏温度.根据上述文字，回答以下问题：（1）请写出华氏温度F与摄氏温度t的转换式.（2）求相同体积零华氏度的冰与90摄氏度的水混合后的温度.不计整个过程的能量损失.19．质量为5kg的酒精，温度由60℃降低到40℃，会放出多少焦耳的热量？若这些热量全部被初温为50℃，质量为1kg的水吸收，则水的温度会上升到多少摄氏度？[水的比热容4.2×103J/（kg•℃），酒精的比热容2.4×103J/（kg•℃），环境气压为一个标准大气压]

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】ABD．大雪飞舞、尘土飞扬、病毒飞沫传染，运动的物质都不是分子，是机械运动，故ABD不符合题意；C．闻到玫瑰花香，是香味分子无规则热运动形成的，可知分子在做无规则的运动，故C符合题意。故选C。【分析】闻到气味，是分子在不停的无规则运动；物体位置的变化，是机械运动。2．【答案】A【解析】【解答】A．烈日下路面烫，热量从太阳传递给路面，通过热传递改变物体的内能，故A符合题意；BCD．手掌相互摩擦而发热，铁条经锤打后升温，流星和大气层摩擦后燃烧，将机械能转化为内能，是做功改变物体的内能，故BCD不符合题意。故选A。【分析】物体间温度不同，通过热传导改变内能；物体间相互摩擦，机械能转化为内能，是做功改变内能。3．【答案】B【解析】【解答】A．根据题意可知，烤红薯时，红薯吸收火焰的热量，则主要通过热传递的方式增加内能，故A错误；B．根据题意可知，烤红薯香味扑鼻，说明分子不停地做无规则运动，故B正确；C．刚烤出炉的红薯冒“白气”，是因为红薯的温度高，周围的水蒸气放热液化而成小水珠，故C错误；D．烤好的红薯放置一段时间后变凉，温度降低，内能减小，内能不会消失，故D错误。故选B。【分析】A.改变物体内能方式有两种：做功和热传递，做功的实质是能量的转化，热传递的实质是能量的转移；B.分子在不停地做无规则运动；C.热量是一个过程量，不能用含有、具有来修饰；D.一切物体都有内能。4．【答案】D【解析】【解答】ABC．根据题意可知，“白气”是水蒸气从气态变成液态发生液化形成的小水滴，属于液化现象，液化需要放热，而不是扩散现象，故ABC错误；D．水沸腾时，持续吸收热量，温度不变，内能增加，故D正确。故选D。【分析】ABC.根据物质的初始态和终末态确定物态变化的名称，以及吸热还是放热；D.根据热量、内能和温度的关系判断。5．【答案】D【解析】【解答】A．蒸发是汽化的一种方式，故A错误；B．一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，所以在常温下，炭纤维棒里的杀虫剂分子在做运动，故B错误；C．分子的热运动与温度有关，温度越高，热运动越剧烈，故C错误；D．一般情况下，温度升高汽化的速度会加快，故D正确。故选D。【分析】（1）汽化的两种方式是蒸发和沸腾；（2）扩散现象表明，一切物质的分子都在不停的做无规则运动；温度越高，分子热运动越剧烈；（3）加快液体蒸发的方法有：提高液体的温度、加快液体表面空气的流速、增大液体的表面积。6．【答案】B【解析】【解答】温度为0℃的雪可看成是0℃的冰水混合物，设质量为m、温度为0℃的雪投入热水中后，冰全部熔化成水吸收的热量为Q冰，则质量为2m、温度为0℃的雪投入热水中后，冰全部熔化成水吸收的热量为2Q冰；由题意可知，两次热平衡后热水温度均下降了t；设质量为m、温度为0℃的雪与质量为M的热水混合达到热平衡后的温度为t1；根据Q=cmΔt和Q放=Q吸可得：cMt=Q冰+cm（t10），即Mt=Q冰+mt1①；由题意可知，质量为2m、温度为0℃的雪与质量为（M+m）的热水混合达到热平衡后的温度为（t1t）；根据Q=cmΔt和Q放=Q吸可得：c（M+m）t=2Q冰+c×2m[（t1t）0]，即Mt+3mt=2Q冰+2mt1②；由①②解得：M=3m，即m：M=1：3。故选B。【分析】温度为0℃的雪可看成是冰水混合物，则把雪投入装有热水的容器中，冰会先吸热全部熔化成0℃的水，然后再吸热升温；根据两次热传递过程，利用Q=cmΔt和Q放=Q吸列出关系式，然后求解方程组即可解答。7．【答案】C【解析】【解答】用“熨斗”熨烫布匹过程中，布匹吸收热量，内能增大，所以改变布匹内能主要方式是热传递，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。【分析】改变内能的方式：做功和热传递。8．【答案】B【解析】【解答】ABCD、地暖系统用流动的热水供暖，是因为相同质量的水和其他物质相比，降低相同的温度，由于水的比热容较大，则水放出热量更多，故B符合题意，ACD不符合题意。故选：B。【分析】水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；9．【答案】热传递；扩散【解析】【解答】煮粽子是通过热传递的方式改变物体内能，闻到粽子味，是分子热运动，属于扩散现象。【分析】1、改变物体内能的方式有做功和热传递，如钻木取火、搓手取暖属于做功改变物体内能，用酒精灯热水属于热传递改变物体内能。2、分子热运动的特点：分子无规则运动，肉眼无法观察，常见例子有：气体颜色的改变，味道的扩散；且温度越高，分子热运动速度越快。10．【答案】扩散；无规则【解析】【解答】劳作中油香扑鼻，这是扩散现象，说明分子在不停的做无规则运动。故答案为：扩散；无规则。【分析】扩散现象表明，一切物质的分子都在不停的做无规则运动。11．【答案】低温；气；增大【解析】【解答】（1）发射前加注燃料时，应该保证氧气和氢气都是液态，因为液态氢与液态氧的沸点较低，所以应在低温环境中进行。（2）根据题意可知，气态氢的温度相对较高，则氢在气态时，分子无规则运动更剧烈。（3）火箭加速升空时，质量不变，速度增大，则动能增大；质量不变，高度增大，则重力势能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，神舟十九号载人飞船的机械能增加。【分析】（1）液体低于沸点为液态，高于沸点为气态；（2）分子无规则运动的剧烈程度与温度高低有关；（3）动能与质量和速度有关，而重力势能与质量和高低有关，而“机械能=动能+重力势能”。12．【答案】热运动越剧烈；间隙；引力【解析】【解答】把红墨水分别滴入冷水和热水中时，可以看到热水变色比冷水变色快，说明温度越高，分子的热运动越剧烈；酒精和水混合后总体积变小了，该现象说明了分子之间有间隙。将两个表面光滑的铅块相互紧压后，发现它们会粘在一起，这说明分子间有引力。故答案为：热运动越剧烈；间隙；引力。【分析】（1）温度越高，分子的热运动越剧烈；（2）分子之间有间隙；（3）分子间同时存在引力和斥力。13．【答案】扩散；热传递【解析】【解答】未到火锅店就闻到香味，是因为火锅中的香味分子在不停地做无规则运动，通过空气扩散到周围环境中，使人能闻到香味，这是典型的扩散现象，说明了一切物质的分子都在不停地做无规则运动。把火锅煮开，是通过火焰或电磁炉等热源将热量传递给火锅，使火锅内的汤和食材温度升高，内能增大，这是通过热传递的方式改变物体的内能。【分析】不同物质互相接触时，彼此进入对方的现象叫扩散。改变物体内能有做功和热传递两种方式。做功是其他形式的能与内能的相互转化，热传递是内能的转移。14．【答案】热量损失(或热传递)；内【解析】【解答】解：真空可以避免空气发生对流而散失热量，防止发生热传递，减少热量散失，起到保温作用；瓶塞跳起来，机械能增大，这是由于暖瓶内气体膨胀做功造成的，水蒸气的内能转化成瓶塞的机械能。故答案为：热量损失(或热传递)；内。【分析】热水瓶中间为双层玻璃瓶，两层之间抽成真空，并镀银或铝，真空状态可以避免热对流，玻璃本身是热的不良导体，镀银的玻璃则可以将容器内部向外辐射的热能反射回去；瓶内热水蒸发产生大量水蒸气，水蒸气膨胀对瓶塞做功，内能转化为机械能。15．【答案】（1）温度计的玻璃泡碰到烧杯底（2）94（3）不可行，第5分钟后水的温度不变，说明达到沸点，沸点与液面气压有关，与热源无关，换用火力更大的酒精灯加热，气压不变，故水的沸点不变。（4）1.68×103【解析】【解答】（1）图甲所示操作中有一处明显的错误是温度计的玻璃泡碰到烧杯底，在水的加热过程中，热源的温度要高于水的温度，容器底的温度比待测液体的温度要高，若温度计的玻璃泡接触容器底，则测量值与实际值相比会偏大；（2）温度计读数时先确定0℃温度，再确定分度值进行读数，0℃位于该温度计最高液柱下方，分度值为1℃，读数应为94℃；（3）由表中数据可知，水沸腾时，不断吸收热量，保持99℃不变，所以99℃是水的沸点；水的沸点与大气压有关，气压越高，沸点越高，换用火力更大的酒精灯加热，只会缩短加热至沸腾的时间，不会提高水的沸点，故这种方法不可行；（4）酒精灯均匀放热，且释放的热量全部被水吸收，由表中数据可知，在沸腾前，1min温度变化2℃，忽略沸腾前水的质量变化以及热量的损耗，加热相同时间，水吸收相同热量，从第5min起1分钟内水吸收的热量与开始每分钟的热量相等，Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×2℃=1.68×103J。【分析】（1）使用温度计时，使温度计的玻璃泡完全浸没在水中且不触碰杯底以及杯壁。（2）先观察温度计的分度值，再读数。（3）根据液体沸腾的特点找到沸点：液体沸腾时不断吸收热量，温度保持不变，这个不变的温度是液体的沸点；1标准大气压下水的沸点是100℃，沸点跟气压有关，气压越高，沸点越高；（4）利用Q吸=cmΔt求1分钟内水吸收的热量。16．【答案】解：1g0℃的冰熔化为水需要的热量Q棱化则10g0℃的冰熔化为水需要的热量Q所以熔化10g的冰时使390g4℃的水降低后的温度t2由此可知390g4℃的水使10g0℃的冰熔化成0℃的水时，390g的水降低后的温度为1.95℃，则它们在一起混合时根据热平衡方程得：cm1t'−解得：t'【解析】【分析】（1）根据80克水温度降低1℃所放出的热量刚好能使1克0℃的冰熔解为水利用放热公式求出1克0℃的冰熔解为水所需要的热量；据此可知10克0℃的冰熔解为水所需的热量，然后比较这个热量会将390克4℃的水降低多少；（2）然后根据热平衡方程求出390克降低后的水和10克0℃的水混合后的温度即可。17．【答案】（1）解：根据题意可知，金属棒放出的热量为Q放=cmΔ（2）解：不计热损失，则Q吸那么水的质量为：m水答：水的质量是1.6kg。【解析】【分析】（1）知道金属棒的质量、初温、末温和比热容，根据Q放=cm（t0t）求出金属棒放出的热量；（2）不考