2020年中考物理人教版专题复习：分子动理论和内能与热量

2020年中考物理人教版专题复习：分子动理论和内能与热量

一、考点突破：

1. 能从生活、自然中的一些简单热现象推测分子的热运动；初步认识宏观热现象和分子热运动的联系。

2. 通过观察和实验，初步了解分子动理论的基本观点，并能用其解释某些热现象。

3. 了解内能的概念；能简单描述温度和内能的关系。

4. 初步认识做功和热传递都能改变物体的内能。

5. 从能量转化的角度认识燃料的热值。

本讲内容在中考物理中的要求如下：

二、重难点提示：

1. 区分分子热运动和微小物体的运动。

2. 分子间的引力和斥力是同时存在的。

3. 做功和热传递的区别和联系。

4. 利用热值进行简单的计算。

精讲精练

微课程1：分子动理论

【考点精讲】

分子动理论的基本内容是：物质是由大量分子组成的，分子都在不停地做无规则运动；分子间存在着引力和斥力。下面，对以上各内容作出详细的归纳与总结：

1. 物质是由分子组成的

物质是由大量的分子构成的，这些小而轻的分子不是一个挨一个、紧紧地挤在一起的，虽然我们的肉眼不能直接看到物质内部分子的排列情况，但大量的实验现象表明：分子间存在着间隙。例如，把100 mL酒精和100 mL水混合在一起，体积小于200 mL，其中的道理就是水和酒精这两种物质在混合时彼此进入了对方的间隙，即小分子渗入到大分子的缝隙间，使得混合后总体积变小。

思维升华

为了便于理解，我们可以把一个个分子看做是一个个小玻璃球，用一些玻璃球装满一个玻璃杯，观察一下就可以发现，玻璃球之间存在着许多空隙。分子之间的情况就类似于玻璃球之间的情况，只是分子和分子之间不是相互接触的，而是隔有一定的距离。

2. 分子在永不停息地做无规则的运动

（1）一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动。由于分子太小，我们无法通过眼睛观察其运动情况，但我们可以通过大量的宏观现象，间接地证实分子是运动的。

（2）扩散现象：不同的物质在相互接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散。扩散现象不仅可以发生在气体、液体之间，还可以发生在固体之间。

（3）生活中的扩散现象有很多，如 “酒香不怕巷子深”，说明液体和气体之间发生了扩散；“金块和铅块紧压在一起，过几年后发现铅中有金，金中有铅”，说明固体和固体之间发生了扩散；“固体清新剂能使居室温馨芳香”则是发生在固体和气体之间的扩散现象。

思维升华

（1）物体内部的分子永不停息地做着无规则的运动，与物体的温度高低无关，即便是0℃的物体，内部的分子也是运动的。

（2）扩散现象不仅是分子做无规则运动的有效例证，也是分子做无规则运动的一种宏观表现。扩散现象说明了两个问题：一是一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动；二是分子间有间隙。

（3）由于分子很小，不能用肉眼直接看到，我们只能凭观察到的现象来判定分子的运动，因此，凡是我们能够用肉眼直接观察到的运动现象，都不是分子的运动。如：“沙尘暴起，尘土满天”等，这些都是我们用肉眼能看见的固体颗粒，因此，这些现象不能用分子动理论的知识进行解释。

3. 分子间存在着相互作用的引力和斥力

思考：既然分子是运动的，那么为什么我们看到的物体却是一个整体，不会分崩离析呢？

分子间的引力和斥力是同时存在的，引力和斥力之间的关系可以用下图所示的模型来形象地说明（把两个小塑料球用一根压缩弹簧和一根拉伸橡皮筋连在一起，即构成两个分子间作用力的模型）。当弹簧的弹力等于橡皮筋的拉力时，两球相隔一定的距离各自处于平衡位置，此时的引力等于斥力；当两球间距离增大时，引力（橡皮筋的拉力）增大，斥力（弹簧的弹力）减小，引力大于斥力，两球间表现为引力；当两球间距离减小时，斥力（弹簧的弹力）增大，引力（橡皮筋拉力）减小，斥力大于引力，两球间表现为斥力。

多数物体都有一定的形状，而不是一盘散沙，这就说明分子不是各自分散开的，且要分开物体需要用力。如把两滴水溶到一起就可合并成一大滴水，两块表面光滑的铅块相互紧压后会粘在一起等，这些都可以说明分子间存在着相互作用的引力；说明分子间存在着相互作用的斥力的现象例如固体和液体很难被压缩等。

【典例精析】

例题1 年初福州森林公园的梅花开得好美，小雪不禁想起“墙角数枝梅，凌寒独自开，遥知不是雪,为有暗香来”这首诗。漫步丛中，她闻到淡淡梅花香，其原因是（    ）

A. 分子很小                      B. 分子间存在引力

C. 分子在不停地做无规则运动      D. 分子间存在斥力

思路导航：小雪闻到淡淡梅花香是因为梅花中含有香味的分子在不断地运动，飘入到小雪鼻子中，这说明了分子在不停地做无规则运动。

答案：C

点拨：古诗以精炼的语句描绘出如画一般的意境，从分子在不停地做无规则运动的角度可以解释其中远处闻到花香的原因。

例题2  下列事例中不能用“分子热运动”解释的是（　　）

A. 环境恶化，尘土满天飞

B. 炒菜时加盐使菜变咸

C. 室内喷清新剂，香气四溢

D. 密封的室内一人吸烟，其他人闻到烟味

思路导航：沙尘漫天浮动，这是沙土的运动，是固体小颗粒的运动，属于机械运动，不是分子的运动；炒菜时加盐使菜变咸，说明分子热运动与温度有关，温度越高，分子的热运动越剧烈；室内喷清新剂，香气四溢，说明分子在不停地做无规则运动，密封的室内一人吸烟，其他人闻到烟味，说明分子在不停地做无规则运动。

答案：A

点拨：机械运动和分子的无规则运动的区别如下表所示

例题3  把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，记下测力计的读数。如图所示，让玻璃板的下表面接触水面，然后稍稍用力向上拉，发现弹簧测力计读数变大，其原因是玻璃板与水的接触面之间存在（    ）

A. 摩擦力  B. 分子引力  C. 分子斥力  D. 大气压力

思路导航：当玻璃板的下表面接触水面时，它们之间的距离很小，当稍稍用力向上拉时，分子之间的作用力表现为引力，弹簧测力计读数会变大。

答案：B

点拨：此题主要考查同学们对于分子间作用力的理解，用r0表示分子间引力和斥力相等的距离，当r＜r0时，分子间的距离越小，分子间的相互作用力对外表现为斥力；当r＞r0时，分子间的距离越大，分子间的相互作用力对外表现为引力。

【总结提升】

1. “见缝插针”之分子间间隙。任何物质的分子间都存在着空隙，原因是分子间存在相互作用的斥力，使得分子不可能无限地接近，这就给不同物质相互接触时分子彼此进入对方提供了“可乘之机”。

2. “可视可闻”之分子热运动。中考中一般从人的视觉、味觉、嗅觉等方面出题，如：水中滴入红墨水变红了；菜中放盐变咸了；闻到一些物体的气味等都是扩散现象。

3. “难聚难离”之分子作用力。有关分子间的作用力问题一般是比较抽象的，同学们应熟悉分子作用力的特点：引力和斥力同时存在；引力和斥力的大小与分子间的距离有关。   

微课程2：物体的内能及其改变方法

【考点精讲】

1. 温度与热运动

温度反映了构成物体的大量分子做无规则运动的剧烈程度。因此，人们常常把物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。

2. 物体的内能

物体内所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和，叫做物体的内能。

一切物体都是由不停做无规则运动和相互作用着的分子组成的，因此任何物体都有内能，物体的内能永远不会为零。从物理意义来说，内能是物体的一个状态量，通常用“具有”等词来修饰。

3. 改变物体内能的方法

（1）做功：外界对物体做功，物体的内能会增大；物体对外界做功，内能会减小。它的本质是能量转化的过程，是内能和其他形式能的转化过程。

（2）热传递：物体从外界吸收热量，内能会增大；物体放出热量，内能会减小。它的实质是能量转移的过程，是内能从高温部分转移到低温部分的过程。

（3）做功和热传递在改变物体内能上是等效的。

注意：在热传递过程中所传递的能量叫做热量。它反映了热传递过程中，内能转移的数量，是内能转移多少的量度，是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来表述而不能用“具有”或“含有”。如果物体之间没有温度差，就没有热传递，就没有内能的转移，也就不存在“热量”的问题。

【典例精析】

例题1  夏季，在高速公路服务区内，一些重型汽车停在有水的坑里，这是因为汽车在高速行驶过程中，通过        方式增加轮胎的内能，使轮胎的温度     ；轮胎停在水坑中，通过         方式减少内能，降低温度，以确保行车安全。[来源:学科网ZXXK]

思路导航：轮胎与地面摩擦发热的过程是因为在摩擦过程中，一部分机械能（或动能）转化成了轮胎的内能造成的；冷水与高温的轮胎接触时，轮胎将热量传递给水，一部分水还会蒸发吸热，从而达到降温的目的。

答案：做功；升高；热传递

点拨：正确识别改变物体内能的方式的关键是看所举事例中的研究对象有没有“移动”，凡是有“移动”的，就是利用做功的方式；凡没有“移动”的，就是利用热传递的方式。

例题2  爷爷给小明讲了他小时候的故事，爷爷小时候家住在铁路附近，与村里的小朋友有时一起到火车道旁玩耍。一天，一个小朋友把一根废旧的自行车辐条（是一根略粗点的钢丝）丢放在了铁轨上，不久一列火车开过来，小朋友就跑散了，当火车驶过之后，发现那根辐条仍留在铁轨上，并且变成了很薄的钢片，一个小朋友好奇地将它拾起，又马上扔掉了，嘴里还说“烫手”。请你分析那根辐条“烫手”的原因。

思路导航：改变物体内能的方式有两种：做功和热传递；若外界对物体做功，物体的内能会增加；若物体对外界做功，物体的内能会减小。

答案：火车驶过自行车的辐条时，对辐条做功，机械能转化为内能，使得辐条的内能增加，温度升高，所以摸起来感觉烫手。

例题3  关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（　　）

A. 温度越高的物体所含的热量一定越多

B. 温度相同的两个物体间不会发生热传递

C. 0℃的冰变成0℃的水，温度不变，内能不变

D. 任何物体都具有内能，通过摩擦可增大冰块的内能

思路导航：热量是过程量，描述它的术语只能用“吸收”和“放出”，不能用“含有”，故A的说法错误；温度相同的两个物体间不存在温度差，不会发生热传递，故B的说法正确；0℃的冰变成0℃的水，吸收了热量，尽管温度不变，但是内能变大，故C的说法错误；任何物体都具有内能，通过摩擦可以增大冰块的内能，故正确答案为BD。

答案：BD

点拨：①要正确理解温度、热量与内能的关系，以及改变内能的两种方式；②解决问题的诀窍是：物体吸热或温度升高，内能一定增大；但物体的内能增大，不一定是由物体吸热或温度升高引起的。

【总结提升】

（1）热传递的条件：物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。

（2）热传递的方向：能量从高温处转移到低温处。低温物体吸热→温度升高→内能增加；高温物体放热→温度降低→内能减少。

（3）温度的变化可以量度一个物体的内能，传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。

（4）温度不是决定物体内能大小的唯一因素，当物体的质量（或物体所含的分子数目）发生变化时，内能会随之变化；当物体的体积或状态发生变化时，分子间的距离发生了变化，引起了分子间作用力的变化，从而引起分子势能的变化，所以内能也发生了变化。

微课程3：燃料的热值及其计算

【考点精讲】

1. 概念：燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料质量m的比值，叫做这种燃料的热值，用符号q表示。

2. 公式：q＝。变形式：Q＝mq；m＝

3. 单位：J/kg。有时也用J/m3。

【典例精析】

例题1  下列说法中正确的是（     ）

A. 根据Q＝qm，质量越大的燃料燃烧时放出的热量越多

B. 根据q＝Q/m，燃料的热值与放出的热量成正比，与燃料的质量成反比[来源:学科网ZXXK]

C. 根据m＝Q/q，燃料的质量与它燃烧时放出的热量成正比，与它的热值成反比

D. 某种燃料的热值是一定的，它与燃料的质量和燃烧时放出的热量多少无关

思路导航：虽然热量的计算公式Q＝qm，变形可得q＝Q/m和m＝Q/q，但物理公式中每一个物理量都有其特殊的物理意义，而不是纯粹的数学关系，热值反映的是燃料燃烧的特性，所以它与燃料的质量和燃烧时放出的热量的多少无关，可见B错，D正确。燃料燃烧放出热量的多少与质量、热值和是否完全燃烧三个条件有关，而A中只强调了质量，故A错。质量m表示物体含有物质的多少，它与燃料的热值和放出热量的多少无关，故C错。

答案：D

点拨：本题考查热值概念，解有关物理定义的题时，关键是搞清楚其是不是物质的属性，若是物质的属性，则只与物质的种类有关，而与其他条件无关。

例题2  一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到。则干木柴的热值为           ，如果用掉一半后，干木柴的热值将变为           。

思路导航：q＝Q放 /m＝6.6×106J /0.55kg＝1.2×107J/kg；热值是燃料的特性，其大小与燃料的质量无关，用掉一半后，干木柴的热值仍为1.2×107J/kg。

答案：1.2×107J/kg；1.2×107J/kg

例题3  上海世博会引出了“低碳”生活的理念，世博园的建造堪称践行“低碳环保”的典范。太阳能发电系统在上海世博园大面积使用，中国馆和主题馆两馆每天的发电量可达78×103 kW·h（78×103 kW·h ＝2.808×1010J），若这些能量通过完全燃烧热值为3.4×107 J／kg的标准煤来提供，在不计热散失的情况下，需要标准煤约_______kg。据资料统计，每燃烧1 kg标准煤约有2.5 kg的二氧化碳排出。那么。两馆由于使用太阳能发电，每天可减少排放二氧化碳约________kg（取整数即可）。

思路导航：由Q＝mq得：m＝＝＝＝826kg，可减少排放二氧化碳的质量为：826×2.5 kg＝2 065 kg。

答案：826  2 065

例题4  某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见下表）。

（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定      的位置，再调整固定       的位置（选填“A”或“B”）。

（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的     、        。

（3）通过表中记录实验的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是      。

思路导航：（1）利用酒精灯加热时，要利用酒精灯的外焰，所以只能先放好最下面的酒精灯，然后调整石棉网高度，而温度计的玻璃泡不能接触容器壁，因此温度计最后安放，由此可知，器材按照从下向上的顺序放置；（2）本题应用控制变量法进行探究，只能改变燃料的种类，所以要控制冷水的质量、燃烧掉的煤油和菜籽油的质量相同；（3）因为相同时间里，煤油供热的水温度升高得多，所以煤油的热值大。

答案：（1）B  A

（2）质量  水的初温

（3）煤油

点拨：本实验涉及到许多热学实验的操作，同时还涉及到控制变量法的应用以及对于实验误差的评价，是一道综合性较强的热学探究题。

【总结提升】

燃料的热值是反映燃料燃烧放热本领的物理量，是燃料本身的一种属性，不同燃料的热值一般不同，而对于同一种燃料来说，其热值是一个确定值，与燃料的形态、质量、体积没有关系。