資源簡介

(共24張PPT)
能的轉化與能量守恒(二)
學業內容構架
內容要求
(對應課標P44)
(1)能用案例分析歸納改變內能的兩種方式，能描述克服摩擦做功與物體內能的改變的關系，知道可用熱量來度量熱傳遞過程中的內能變化。
(2)通過實驗了解比熱容，能用比熱容的物理意義直接計算熱量問題。
(3)以汽油機為例，了解熱機的工作原理，能根據燃料的熱值計算熱機的能耗問題，知道內能的利用在人類社會歷史發展上的重要意義。
(4)知道核能及其應用，知道放射性的應用與防護。
(5)通過實例認識能的轉化的普遍性，知道能量守恒定律，知道能的轉化與轉移具有方向性，初步了解“永動機”是不可能實現的。
(6)關心科學技術發展、社會發展與能源的關系；關注個人、社區的能源使用問題；關心新能源開發對于社會持續發展的作用。
內容要點
要點1　分子的熱運動、內能
1. 分子運動論觀點：物質是由大量微觀粒子(包括分子、原子和離子)構成的。這些微觀粒子都在不停地做 　無規則　的熱運動。微觀粒子之間有 　間隔　，微觀粒子之間存在著 　相互作用力　(包括引力和斥力)。分子熱運動的快慢宏觀上表現為溫度的高低，溫度越高熱運動越快。
無規則　
間隔　
相互作用力　
2. 內能
(1)含義：構成物質的大量微粒(如分子、原子、離子等)做 　無規則運動　而具有的能，和質量、溫度、形狀等因素有關，俗稱熱能。 　任何物質　都有內能。
(2)物體溫度越高，微觀粒子運動越快，物體的內能 　越大　。
無規則運動　
任何物質　
越大　
【細節解讀】
(1)同一物體，溫度越高內能越大。不同物體的內能多少無法比較。
(2)物體吸收熱量，內能一定增加，但溫度不一定升高，如冰塊吸熱熔化過程中，內能增加，但溫度不變。
(3)內能是因為分子熱運動而具有的能，而分子熱運動是永不停息的，所以內能不能為零。
3. 改變物體內能的途徑： 　做功　和 　熱傳遞　。
(1)做功改變內能
①外界對物體做功：摩擦生熱、壓縮氣體等，都可以增加物體的內能。
②物體對外界做功：高溫氣體(如水蒸氣)將瓶塞沖出，可以使物體的內能減少。
做功　
熱傳遞　
(2)熱傳遞改變內能
①熱傳遞的三種形式：熱傳導、 　對流　、熱輻射。
②熱傳遞的條件： 　存在溫度差　。
③熱傳遞的方向：從溫度高的物體到溫度低的物體或者從 　溫度高的部分　到溫度低的部分。
對流　
存在溫度差　
溫度高的部分
④ 區分熱量、內能和溫度。
熱量：是指熱傳遞過程中傳遞的內能。
內能：物體具有的一種能量，是指一個物體內部所有分子運動的動能和勢能總和。
溫度：表示物體的冷熱程度。
⑤對物體加熱可以增加物體內能，對物體冷卻可以減少物體內能。這是通過熱傳遞改變物體的內能。
【典例展示】
例1　重慶火鍋系四大菜系之一的川菜飲食，以“麻、辣、鮮、香、燙”的特點受到青睞。重慶火鍋多油，關火之后溫度下降的一般比其他火鍋要慢。下列說法正確的是(　D　)
A. 火鍋里的湯汁溫度高時比溫度低時含有的熱量多
B. 熱騰騰的“白氣”彌漫，是蒸發形成的
C. 用筷子夾著肉片在火鍋里涮幾下后溫度升高，是通過做功的方式改變了內能
D. 油層覆蓋在湯面，阻礙了水分的蒸發，所以降溫慢
D
要點2　比熱容
1. 比熱容
(1)物理意義：描述物質吸熱、散熱能力的物理量。
(2)定義：單位質量的物質，溫度每升高(或降低)1℃，吸收(或放出)的熱量。
(3)單位：焦/(千克·℃)，讀作焦每千克攝氏度，符號J/(kg·℃)。
(4)熱量的計算公式： 　Q＝cmΔt　。
Q＝cmΔt　
【典例展示】
例2　在探究“物質的吸熱能力與哪些因素有關”的實驗中，用質量是0.3kg的水和表中等質量的另一種物質進行對比，作出的圖象如圖所示。實驗過程中，水和另一種物質在相同時間內吸收的熱量相等，分析圖象可以得出圖線 　b　(選填“a”或“b”)對應的物質為水，另一種物質為 　煤油　，這種物質在0～5min內吸收的熱量為 　2.52×104　J。
b　
煤油　
2.52×104　
物質 比熱容c/[J/(kg·℃)]
水 4.2×103
酒精 2.4×103
煤油 2.1×103
蓖麻油 1.8×103
要點3　熱值、熱機
1. 熱值
(1)物理意義：描述燃料完全燃燒時釋放熱量的能力。
(2)定義：單位質量的燃料完全燃燒時放出的熱量。
(3)單位：焦/千克，讀作焦每千克，符號J/kg。　
(4)計算公式：Q＝mq(氣體燃料計算時用：Q＝Vq)
2. 熱機：汽油機是重要的內燃機之一。所有內燃機的能量轉化方式都是將內能轉化為機械能。汽油機的主要結構有汽缸、活塞、連桿、曲軸、火花塞等。
四個沖程汽油機工作過程一個周期分為： 　吸氣　沖程、 　壓縮　沖程、 　做功　沖程、 　排氣　沖程。其中吸氣沖程吸入的是汽油和空氣的混合氣體；壓縮沖程時活塞對混合氣體 　做功　，混合氣體內能增大溫度升高；做功沖程時火花塞點火，汽油燃燒放熱，推動活塞向外運動，該沖程將 　內能　轉化為 　機械能　；排氣沖程將燃燒后的廢氣排出汽油機。
吸氣　
壓縮　
做功　
排氣　
做功　
內能　
機械能　
柴油機沒有火花塞，但有噴油嘴。
　　
　　
汽油機的四沖程工作簡圖
【細節解讀】
(1)燃料的“完全燃燒”指燃料中的碳元素全部變成二氧化碳，氫元素全部變為水。燃料的熱值不需要記憶。
(2)汽油機一個工作周期，曲軸轉兩圈，做功一次。
(3)從圖中識別汽油機工作過程的四個沖程，要注意觀察的細節是：活塞的上下運動情況、進氣門和出氣門的打開和關閉情況、火花塞是否點燃等。
【典例展示】
例3　熱學知識與人類生活息息相關。下列說法正確的是(　A　)
A. 酒精燃燒過程中，質量減少，熱值不變
B. 鐵塊很難被壓縮，說明固體分子之間不存在間隙
C. 內燃機在做功沖程中，氣缸內氣體溫度升高，內能增大
D. 內陸地區比沿海地區晝夜溫差大，是由于砂石的比熱容比水的比熱容大
A
要點4　核能的利用
1. 核能指原子核在轉變過程中所釋放出的能量，又稱為原子能。
2. 核反應包括 　重核裂變　和 　輕核聚變　兩種類型。前者通過鏈式反應實現，后者通過熱核反應實現。
3. 核電站的核心是核反應堆，此外還配套有蒸汽機和發電機。
重核裂變　
輕核聚變　
【典例展示】
例4　2024年5月25日，我國第三代核電站“華龍一號”示范工程全面建成。關于核能的利用，下列說法正確的是(　D　)
A. 核能是可再生能源
B. “華龍一號”是利用聚變產生能量
C. 核燃料中的鈾原子核由大量質子和電子組成
D. 核廢料仍具有放射性，一般深埋在人煙稀少的地方
D
要點5　能量的轉化與守恒
1. 能量的轉化和守恒定律： 　能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體上，在轉移和轉化過程中，能量的總量保持不變　。
能量的轉化和轉移都是具有 　方向性　的。
2. 能量轉化和守恒是自然科學最基本的規律。“永動機”是不可能成功的，因為它違背了 　能量的轉化和守恒定律　。
能量既不會消滅，也不會創生，它只會從
一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體上，在轉
移和轉化過程中，能量的總量保持不變　
方向性　
能量的轉化和守恒定律　
【典例展示】
例5　汽車開動和人的生命活動都需要能量，能量是各種運動的量度。汽車開動和人的生命活動提供能量的兩個過程如圖所示，下列分析錯誤的是(　A　)
A
A. 都通過劇烈的氧化反應釋放出能量
B. 都將化學能轉化為其他形式的能
C. 都參與自然界的碳循環和氧循環
D. 都遵循能量的轉化和守恒定律

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