人教版九年级全册 第十三章 《内能》知识清单【挖空版】+【答案版】

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第1节 热量 比热容
一、热量
1. 热量：在热传递过程中，传递的热的多少叫作热量。
2.单位：焦耳，简称焦，符号：J。
3．影响热量的因素：物质吸收热量与质量、温度变化量以及物质种类有关
4. 比较不同物质吸收热量的情况
【设计实验】
（1）实验方案：
使用相同的热源对相同质量的不同物质进行加热相同时间，比较两种液体加热前后温度变化情况，并对实验数据进行分析：
①让两种液体吸收相同的热量，比较液体的温度变化，温度变化小的吸热本领强；
②让两种液体变化相同的温度，比较液体吸收热量多少，吸收热量多的吸热本领强。
（2）实验器材：
相同规格电加热器、烧杯、温度计各两个，天平一架，停表一个，水、食用油若干。
（3）实验方法：该实验用控制变量法、转换法进行探究。
①控制变量法：控制不同物质的质量相同，吸收热量相同，比较升高的温度，从而比较吸热能力大小；或控制不同物质的质量相同，升高的温度相同，比较吸收的热量，从而比较吸热能力的大小。
②转换法：由于物质吸收的热量不容易测量，可以通过转换法，将物质吸收热量的多少转换成加热时间，因此比较加热时间，就可以比较得出吸收热量的多少。
（4）实验中需测量的物理量
①用天平分别称量出水和食用油的质量都是m；
②用温度计测水和食用油加热前的初温t0和加热后的末温t；
③用停表记录加热时间t。
【实验步骤】
（1）用天平称量出质量相等的水与食用油各100g。
（2）组装好实验器材，观察温度计的示数，记下加热前水和食用油的温度。
（3）用电加热器对烧杯中的水和食用油进行加热，加热相同的时间（2~5min），观察并读出两只温度计的示数。
【实验数据】
【分析与论证】
（1）质量相等的水和食用油吸收相同的热量（加热的时间相同），升高的温度不相同（选填“相同”或“不相同”），其中食用油升高的温度比水的更多。
（2）推理：质量相等的水与食用油升高相同的温度，吸收的热量不相同（选填“相同”或“不相同”），水吸收的热量比食用油的多。表明水和食用油吸热本领不一样。
【实验结论】
质量相等的不同物质，升高的温度相同，吸收的热量不相等。（选填“相等”或“不相等”）。
【交流与合作】
（1）实验物质的选择：应选取质量、初温相同的不同物质。
（2）选择相同规格的电加热器目的是：以保证相同加热时间释放的热量相同，易于控制产生热量的多少，同时加热器为内部加热，热量损失少。
（3）判断物质吸热能力强弱的两种方法
①比较质量相同的两种物质在升高相同温度的情况下，‌所用时间的多少，加热时间长的物体吸热能力强（选填“强”或“弱”）；
②比较质量相同的两种物质在吸收相同热量的情况下，‌升高温度的多少，温度变化快的吸热能力弱（选填“强”或“弱”）。
二、比热容
1.比热容的意义：物理学中常用比热容来描述不同物质的吸热能力。
2. 定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容，用c表示。
3. 定义式： c= EQ \F(Q, mΔt)
Q表示物质吸收的热量，单位是焦耳（J）；m表示物体的质量，单位是千克（kg）；
Δt表示升高（或降低）的温度，单位是摄氏度（℃）；
吸热时Δt =t末温- t0 放热时Δt=t0-t末温
c表示物质的比热容，单位是焦/（千克·℃），符号为J/(kg·℃)。
4. 物理意义：单位质量的某种物质，温度降低1°C所放出的热量，与它温度升高1°C所吸收的热量相等，在数值上也等于它的比热容。
5. 比热容的理解
①比热容是反映物质自身性质的物理量。不同的物质，比热容一般不同。每种物质的比热容是不变的，与质量、变化的温度、吸收的热量无关，它仅与物质的种类和状态有关（均选填“有关”或“无关”）。
②比热容反映了物质的吸热能力，在质量和温度的变化量相同时，物质的比热容越大，吸收或放出的热量越多。
6.比热容公式变形
计算物体吸收或放出的热量：Q=cmΔt；
计算物体升高或降低的温度：Δt=Q /cm；
计算物体的质量：m=Q /cΔt 。
7. 水的比热容特点及应用
（1）常见物质中水的比热容较大。表明在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。
（2）应用：作散热剂或冷却剂。如汽车发动机用水冷却；冬天用水作取暖设备的供热介质。
（3）解释现象：沙漠地区昼夜温差比较大，沿海地区昼夜温差比较小。这是由于水的比热容比较大，一定质量的水与相同质量的沙石相比，吸收或放出相同的热量时，水的温度变化比较小。
四、热量的计算
1. 热量的计算公式
（1）物体温度升高时，所吸收的热量为 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt
（2）物体温度降低时，所放出的热量为 Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt
Q吸表示吸收的热量，Q放表示放出的热量，单位是焦（J）。
c表示比热容，单位是焦/（千克·℃）（J/(kg·℃）。
m表示质量，单位是千克（kg）。
t0表示物体原来的初温度，t表示物体的末温度，△t表示温度的变化量（升高或降低的温度）。
第2节 分子动理论的初步知识
一、物质的构成
1. 分子：物质是由大量及其微小的粒子——分子构成的。分子的直径很小，通常以10-10m为单位来量度，所以物质中分子的数量巨大，如一小水滴中含有约1.67×1021个水分子。
2. 分子间有间隙
如图所示，先后将50mL的水和50mL的酒精倒入玻璃管中，上下几次颠倒玻璃管，可发现水和酒精的总体积小于100mL。这是酒精与水的混合过程，从微观的角度看，是酒精分子与水分子发生了扩散，这一现象说明水分子和酒精分子间都有间隙。
二、分子热运动
1. 探究扩散现象
【探究实验】（1）如图甲所示，在透明的瓶中分别装入空气和二氧化氮，抽去玻璃板后，无色的空气和红棕色的二氧化氮混合在一起，最后颜色变得均匀。
（2）如图乙所示，在装入清水的量筒底部注入蓝色的硫酸铜溶液。静待几天后，清水与硫酸铜溶液的界面变得模糊，静待几周后颜色变得均匀。

甲 乙 丙
（3）如图丙所示，把磨的很光滑的铅块和金块紧紧压在一起，在室温下放置五年后在将它们切开，发现它们互相渗入约1mm深。
【现象分析】气体、液体和固体分子都在不停地做无规则运动，能彼此进入分子的间隙中。
【探究结论】构成物质的分子都在不停地做无规则运动。
2. 扩散
（1）定义：不同的物质互相接触时彼此进入对方的现象，叫作扩散。
（2）扩散现象的理解：
①一切物质的分子都在不停地做无规则运动；
②分子间存在间隙；
③气体、液体和固体之间都可以发生扩散现象，不同状态的物质之间也可以发生。气体扩散最快，液体较快，固体最慢。
3. 分子热运动
（1）分子运动与温度的关系的实验。
如图所示，取两个相同的烧杯，分别装入质量相等的适量冷水和热水，分别向两杯水中滴入一滴红墨水，会发现，热水中的水很快变红，冷水杯中的水变红较慢。
【结论】分子运动的快慢与温度有关：温度越高，扩散越快，分子运动越剧烈。
（2）分子热运动：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，这种无规则运动叫作分子的热运动。分子运动越剧烈，物体的温度越高，温度是物体分子热运动剧烈程度的标志。
三、分子间的作用力
1. 分子间存在着相互作用的引力和斥力
（1）当两个分子的距离处于平衡距离时，分子间的引力等于斥力；
（2）当两个分子的距离变大时，分子间的作用力表现为引力；
（3）当两个分子的距离变小时，分子间的作用力表现为斥力。
2. 认识分子间的作用力
【进行实验】（1）如图甲所示，将两个铅块表面磨平，紧压在一起，在下面挂上重物也不能使它们分开。表明物体分子之间存在引力，是分子间的引力使两个铅块不会散开。
（2）如图乙所示，向配有活塞的厚玻璃筒内注入一些水，用力压活塞，发现水的体积没有明显变化。虽然分子间有间隙，但要压缩固体和液体却很困难，这是因为分子之间存在着斥力。
【探究归纳】分子间存在相互作用的引力和斥力。
3. 物质三态的微观特征和宏观特征
（1）固态分子间距离很小，分子间的作用力很大，只能在平衡位置附近振动。固体很难被压缩和拉伸，具有一定的体积和形状，如图甲所示。
（2）液态分子间距离比固体稍大，作用力较大，既可以振动，也可以移动。液体较难被压缩，具有一定的体积，没有确定的形状，可以流动，如图乙所示。
（3）气态分子间距离很大，分子间力的作用可以忽略，能够自由移动。气体没有一定的体积和形状，具有流动性，容易被压缩，如图丙所示。
四、分子动理论的基本观点
常见的物质是由大量分子构成的；物质内的分子在不停地做热运动；分子之间存在引力和斥力。
第3节 内能
一、内能
1. 内能的概念
（1）分子动能：构成物质的分子在不停地做无规则热运动，物体内大量分子做无规则热运动所具有的能称为分子动能。
（2）分子势能：由于分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用力，所以分子也具有势能，这种势能叫做分子势能。
（3）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。内能的单位是焦耳（J）。
2. 影响物体内能大小的因素
（1）温度：同一物体，温度越高，它具有的内能就越大。
（2）质量：在温度一定时，物体的质量越大，分子的数量越多，内能就越大。
（3）物态：物态不同，分子间的距离不同，相互作用力不同，分子势能不同，内能就会不同。例如0℃的冰吸热熔化成0℃的水时，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，水的内能变大。
（4）体积：物体的体积反映了分子间平均距离的大小，分子间距离的大小变化引起分子力大小的变化，从而影响到分子势能的大小，也就影响了物体内能的大小。
3. 理解物体的内能
（1）任何物体在任何情况下都具有内能。
（2）内能是指物体的内能，不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的分子动能和势能的总和，所以，单纯考虑一个分子的动能和势能是没有意义的。
（3）内能具有不可测量性，即不可能准确地知道一个物体具有多少内能。
（4）内能是可以变化的。
4. 内能与机械能的区别与联系
二、热传递和内能的改变
1. 热传递和内能的改变
（1）热传递：温度不同的物体互相接触时，低温物体温度升高，高温物体温度降低，我们把这个过程叫做热传递。
（2）理解热传递：
①热传递条件：存在温度差和相互接触。
②热传递方向：从高温物体到低温物体，‌或者从物体的高温部分到低温部分。
（3）热传递改变内能：发生热传递时，低温物体吸收热量，内能增加；高温物体放出热量，内能减少。
（4）理解热传递改变物体的内能：
①热传递改变物体的内能的实质：能量的转移。
②热传递的过程：内能转移的过程，内能从高温物体向低温物体转移。
2. 热传递改变物体内能的一些实例
（1）哈气取暖
当我们向手哈气时，呼出的气体温度高于手的温度，高温气体分子通过热接触将热量传递给手，从而使手的内能增加，温度升高‌。这是热传递改变了物体的内能。
（2）热工件放入冷水
如果把烧热的工件放到冷水中，工件会凉下来，而冷水会变热，这是因为在此过程中发生了热传递。发生热传递时，高温物体放出热量、内能减少，低温物体吸收热量、内能增加。这是热传递改变了物体的内能。
（3）烤火取暖
烤火取暖是一种传统的保暖方式，尤其在寒冷天气里，它能有效地帮助人们驱散寒冷，保持身体温暖。是通过热传递途径来改变物体的内能。
三、做功和内能的改变
1. 做功改变物体的内能
（1）做功改变内能的实验
①压缩气体做功：如图所示，迅速压下活塞，玻璃筒内的气体被压缩，活塞对筒内气体做功，从而使筒内气体的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉开始迅速燃烧。
②气体膨胀做功：如图所示，向瓶内打气，压缩瓶内的空气，对瓶内空气做功，瓶内空气内能增加，温度升高，随着打入空气的增加，气压越来越大，直至冲开瓶塞。此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，其中水蒸气液化成小水滴，形成“白雾”。
③结论：做功可以改变物体的内能。外界对物体做功，物体温度升高，内能增加；物体对外界做功，物体温度降低，内能减少。（均选填“增加”或“减少”）
（2）做功改变物体的内能：外界对物体做功，物体的内能增加，温度升高；
物体对外界做功，物体的内能减少，温度降低。
（3）理解做功改变物体的内能：实质是能量的转化，是内能与其他形式的能发生了相互转化。
三、温度、热量、内能之间的区别
液体
质量m/g
初温t0/℃
末温t1/℃
升高的温度（t1-t0）/℃
加热时间/min
水
100
20
52
32
5
食用油
100
20
68
48
5
项目
内能
机械能
区别
概念
构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和
动能重力势能和弹性势能统称为机械能
影响因素
物体的温度、质量、状态、体积、物质的种类
物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度
研究对象
微观世界的大量分子
宏观世界的所有物体
存在条件
永远存在
运动或在高处或发生弹性形变
一切物体，不论温度高低，不论是否运动、都具有内能。
项目
温度
热量
内能
区别
概念
宏观上，表示物体的冷热程度；微观上，反映物体中分子热运动的剧烈程度
在热传递过程中传递能量的多少
构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和
量的性质
状态量
过程量
状态量
表述
用“降低”、“升高”，“降低到”、“升高到”表述
用“放出”或“吸收”表述
用“有”、“具有”、“改变”、“增加”、“减少”等表述
单位
摄氏度（℃）
焦耳（J）
焦耳（J）
温度、热量、内能的联系
（1）物体吸收（或放出）时，其内能一定增加（或减少），但温度不一定升高（或降低），比如晶体熔化（或凝固）过程温度不变；
（2）物体温度升高（或降低）时，其内能一定增加（或减少） 。