【内容综述】 本讲复习能、机械能、内能、热量、比热等的概念以及能的转移转化守恒定律等规律。它们的知识结构总结如下: 
【要点讲解】 复习分子运动论,首先要归纳出分子运动论的基本内容,并能通过具体的事例加深对这一理论的认识:学习内能的概念,可以跟机械能相比较和对照,特别是要弄清二者的区别。要理解内能跟温度的关系,能正确区分温度、内能和热量这三个基本的物理量。改变物体内能的两种方法及其能量转化是这一部分的重点,要求能够通过具体的事例加以分析。 复习热量及其计算,要着重理解比热的概念。比热是反映物质的热学特性的一个物理量,在复习时可以跟力学中的密度相对照,并在此基础上理解物体吸、放热的计算公式,明确物体吸收或放出的热量跟哪些因素有关,这样才能正确运用热量的计算公式分析和解决有关的问题。 1.正确理解动能、热能的概念及它们之间的相互转化 (1)动能 物体由于运动而具有的能叫动能。一切运动的物体都具有动能,它的大小决定于运动物体的质量和它的运动速度。 (2)势能 势能包括重力势能和弹性势能。 ①重力势能 举高的物体具有的能叫做重力势能。它的大小决定于物体的质量和相对高度。 ②弹性势能 发生弹性形变的物体具有的能叫做弹性势能。物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能越大。 (3)机械能及其相互转化 动能和势能统称为机械能。一个物体可以具有动能,又具有势能,且动能可以转化为势能,势能也可以转化为动能。例如,从高空下落的石块,在下落的过程中,石块的速度越来越大,这是由于石块在高空的具有重力势能,下落过程中,重力势能逐渐减小,势能转化为动能,石块的质量一定,它的动能越大,它的速度就会越大越大。 再如,拉弯的弓具有弹性势能,射箭时,弓拉得越弯,弓对箭做功越多,箭的动能越大,箭就射得越远。这是弹性势能转化为动能的实例。 同样,动能也能转化为势能。竖直上抛的石块,速度越来越小,这是因为石块在上升时,势能增大,而势能是由动能转化的,势能增大的同时,动能减小。所以,上升的石块速度会变得越来越小。到达最高点时,石块的势能最大,这时它的动能为零。 例1 一辆汽车匀速驶上斜坡,则汽车的[ ] A.势能增大,动能减小,机械能不变 B.势能减小,动能不变,机械能不变 C.势能减小,动能增大,机械能增大 D.势能增大,动能不变,机械能增大 分析 物体动能的大小决定于物体的质量和速度。汽车匀速上坡,其质量和速度都没有改变,因此,它的动能不变。物体的重力势能的大小决定于它的质量和它的相对高度。汽车驶上斜坡,它的质量没有改变,但高度增加,因此它的重力势能增大。物体的动能和势能之和统称为机械能,因此,汽车的机械能将增大。 答案 本题的正确选项应为D。 说明 本题易错选“A”。认为汽车上坡,势能增大,机械能守恒,它的动能减小。产生错误的原因:①没有认真审题。汽车上坡是匀速的,质量和速度不变,因此动能没有改变。②机械能守恒是有条件的。条件是除重力做功外,没有其它外力对物体做功,物体也不对外做功,也就是没有机械能与其它形式能的相互转化。汽车上坡,机械能增大,是外力对汽车做功的结果,一定有其它形式能转化为机械能。 2.分子运动论的基本内容 分子运动论的基本内容是:(1)物质是由大量分子组成的,分子间存在着空隙;(2)分子永不停息地做无规则运动;(3)分子间同时存在着相互作用的引力和斥力。 分子运动论是从微观的角度来认识热现象。有用分子运动论来解释热现象时,要认真分析题意,提取与题目相关的物理知识,再用分子运动论的相关的观点去解释问题。 例2 铁块很难被压缩,是因为 A.铁块的分子间没有空隙 B.铁块内分子不停地做无规则运动 C.铁块内的分子之间存在着引力 D.铁块内的分子之间存在着斥力 分析 根据分子运动论的内容,既然一切物体内的分子间都有空隙,那么为什么铁块不容易被压缩呢?它跟分子的无规则运动无关,也不是分子间存在着引力造成的,是因为铁块内分子间存在着斥力。 答案 正确选项应为D。 3.物体的内能 物体内所有分子无规则运动所具有的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。物体的内能跟哪些因素有关呢?先看分子的动能。分子做无规则运动的速度跟温度有关,温度越高,分子的动能越大;分子的质量越大,分子的动能也就越大。再看分子的势能,分子间的距离和分子间的作用力改变时,分子的势能也就会改变。在物态变化过程中,由于分子间距离的改变,物体的体积会有明显的变化,因此分子势能也会有改变。内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和,所以内能还与分子的个数有关。可见,物体的内能跟温度、分子的个数。分子的质量等因素有关。 物体的内能和它的机械能是两种不同形式的能,要求我们能够正确地区分它们。可以从以下两方面加以区分:(1)机械能是物体的宏观运动所具有的能,它与物体宏观的运动有关;内能与物体微观运动形式有关,即跟物体内分子的热运动和分子间的相互作用有关。(2)物体可以没有机械能,但是物体一定具有内能。 例3关于物体的内能,下面的说法中正确的是[ ] A.在空中向前运动的铅球具有动能,但没有机械能 B.滚开的热水具有内能,冰冷的冰块不具有内能 C.温度高的物体比温度低的物体具有的内能多 D. 以下的物体也具有内能 分析 首先,要明确一切物体内的分子都在永不停息地做无规则运动,因此它的分子具有动能,也就是说一切物体都有内能,这就排除了选项A和B。物体的内能不但跟它的温度有关,还跟它的分子数、物体的质量和体积有关,所以不能说温度高的物体的内能一定多。 答案正确选项应为D。 4.改变物体的内能的两种方法 改变物体的内能有两种方法:做功和热传递。对物体做功,物体的内能增大;物体对外做功,物体的内能减少。在对物体做功的过程中,物体的内能跟其它形式的能(如机械能等)发生了相互转化。物体吸收了热量,物体的内能增加;物体放出了热量,物体的内能减少。在热传递过程中,内能从一个物体转移到另一个物体上。做功和热传递对于改变物体的内能是等效的。这就是说,一个物体的内能增加,如果不看其中的过程,就不知道是通过做功还是通热传递使其内能增加的。 5.正确区分温度、内能和势量 在日常生活中,我们经常用到“热”字,但它们的含义往往不同。例如,今天的天气很热。这里的“热”字表示的是温度:摩擦生热,这里的“热”字表示的是内能;物体吸热升温,这里的“热”字表示的热量。同一个“热”字表示了不同的意义。 温度、内能热量是热学中的三个重要物理量,但它们的含义不同。从分子运动论的观点看,物体温度越高,物体内分子无规则运动的速度越大,分子的热运动越激烈。因此,温度是反映分子热运动状态激烈程度的物理量。内能是能的一种形式,它是物体内所有分子动能和分子势能的总和。热量则是在热传递过程中,传递内能的多少。在热传递过程中,一个物体的内能减少,则另一个物体的内能增加,内能传递的多少就用热量这一物理量来表示。 因此,我们说温度时,是说物体的温度是多少 ;我们说内能,是说物体具有多少焦的内能;而我们说热量,应当说物体吸收或放出了多少焦的热量。 温度、内能和热量之间也有十分密切的联系。一个物体的温度升高,它的内能就会锃在没有发生物态变化,物体也没有对外做功的情况下,物体吸收了热量,它的内能增加,物体的温度就会升高。 例4关于温度、内能和热量,下面的说法中正确的是[ ] A.物体的温度升高,它含有的热量就会增加 B.热从内能大的物体传向内能小的物体 C.物体的温度升高,它一定吸收了热量 D.物体的内能增大,它的温度可能不升高 分析 根据热量的概念,热量只能有在热传递的过程中出现,只能说物体“吸收”或“放出”了热量,而不能说物体含有“热量”,因此选项A是错误的。根据发生热传递的条件,物体间必须有温度差,才能发生热传递。而温度只是决定物体内能大小的一个条件,不能说温度高的物体的内能就一定大,应该是热从温度高的物体传向温度低的物体,因此选项B也是不对的。物体的温度升高,它的内能增加,而使物体内能增加的方法有两种:对物体做功和向物体传热。物体的温度升高,也可能是外界对物体做了功,说它一定是吸收的热量也是不对的。所以选项C也是错误的。物体的内能包括分子动能和分子势能两部分。当物体的内能增大时,有可能是它的分子势能增大,而分子的势能并没有增加,如在晶体熔化和液体沸腾的过程中,由于分子的动能不变,它的温度就不变。因此,选项D是正确的。 答案 正确选项应为D。 5.理解比热的概念 比热是物质的特性之一。不同的物质,在质量相同的情况下,升高相同的温度,它们吸收的热量是不同的。为了表示物质的这一热学特性,我们引入了比热这个物理量。 公式 是物质的比热的定义式,也可以用来测量和计算某种物质的比热。但它不是物质比热的决定式,也就是说,物质的比热不由它的质量、吸收或放出非热量、升高或降低的温度来决定。这是因为物质的比热是物质的特性,对于每一种物质来说,它的比热是一定的。 例5 关于物质的比热,下列说法正确的是[ ] A.一瓶洒精用去一半,它的比热变为原来的一半 B.一杯水温度升高 跟这杯水温度升高 相比,水的比热变为原来的2倍 C.一块铁吸收的热量越多,它的比热越大 D.大铁块的质量是小铁块的质量的2 倍,如果它们升高相同的温度,大铁块吸收的热量是小铁块的2倍,但大、小铁块的比热是相等的。 分析 物质的比热是物质的特性,它不由物质的质量、升高或降低温度、吸收或放出热的多少来决定,因此,选项A、B、C都是不对的。大、小铁块都是由铁制成的,它们的比热相同。因为大铁块的质是小铁块的质量的2倍,在升高的温度相同的情况下,大铁块吸收的热量是小铁块吸收热量的2倍。 答案 正确选项为D 6.理解热量的计算公式 物体的吸热公式是 。从公式可知,物体吸收热量的多少跟物质的比热、物体质量、升高的温度等三个因素有关,而跟物体的初温或末温无关;物体的放热公式是 。从公式可知,物体放出热量的多少跟物质的比热、物体的质量、降低的温度等三个因素有关,也跟物体的初温或末温无关。 在运用热量的计算公式进行计算时,一定要弄清“升高了多少 ”和“升高到多少 ”的区别。“升高了多少 ”是指物体的温度改变了多少;“升高到多少 ”是指物体的末温。同理,温度降了多少 ,也是指物体温度的改变量;而物体温度降低到多少 也是指物体的末温。 例6 甲、乙两种物质的比热之比是3:1,甲吸收的热量是乙的3倍,甲、乙升高的温度之比是1:2,则甲乙两个物体的质量之比是_________。 分析根据吸热公式得到 ,可以列出  答案空格内应填 。 |