第七單元熱現象內能
【教學內容與目的要求】
一、 內容：1、溫度2、物態變化3、分子動理論4、熱量5、內能
二、 目的要求：
1、 了解液體溫度計的工作原理。會測量溫度
2、 能區分固、液、、氣三種物態，能用熔點和沸點的知識解釋現象，能用水的三態變化解釋自然界的水迴圈
3、 知道物質是由分子和原子組成的，了解原子的核式模型，了解分子動理論的基本觀點並用該理論解釋生活中的現象。
4、 了解內能，以及改變內能的兩種方式。
5、 了解熱量，了解比熱容，並會用熱量的公式進行簡單計算。
6、 從能量轉化的角度認識燃料的熱值，了解熱機的工作原理
【知識重點與學習難點】
1、會正確使用溫度計、知道溫度是表示物體，冷熱程度的物理量。
2、知道物態變化及物態變化過程中的吸、放熱現象。
3、知道物態變化的條件，及影響物態變化的一些因素。
4、分子運動論的基本內容，分子間的相互作用力——引力和斥力是同時存在的。
5、內能的概念。
6、改變內能的兩種方法：做功和熱傳遞。
7、要弄清一些基本概念。例如溫度、熱量、內能和比熱，要會正確區分，又要看到它們之間的相互聯絡。
【方法指導與教材延伸】
一、 溫度和溫度計：
1、 溫度的概念：
溫度是表示物體冷熱程度的物理量。
攝氏溫度的標度方法是規定在乙個標準大氣壓下（1.013×105帕）純淨的冰、水混合物的溫度作為0攝氏度，記作0℃，以純水沸騰時的溫度作為100攝氏度，記作100℃，在0℃和100℃之間分成100等分，每一等份代表1℃。
2、 溫度計：
（1） 測量物體溫度的儀器叫做溫度計，常用溫度計是利用液體熱脹冷縮的原理製成的。
（2） 使用溫度計之前，要注意觀察它的量程，最小刻度和零刻度線的位置。
（3） 溫度計測量時，正確的使用方法是：
a、不能超過溫度計的最大刻度值。
b、溫度計的玻璃泡要與被測物充分接觸，不要碰到容器的底或容器的壁。
c、溫度計的玻璃泡與被測物接觸後要稍過一段時間待溫度計示數穩定後再讀數。
d、讀數時，溫度計玻璃泡仍需留在被測物中，視線與溫度計中液柱的上表面相平。
醫用體溫計是內裝水銀的液體溫度計，刻度範圍在35~42℃，體溫計讀數可離開人體進行讀數，使用後拿住體溫度的上部甩幾下，讓公升入直管中的水銀回到玻璃泡裡。
二、 物質的狀態變化：
1、物質的狀態隨溫度改變而變化的現象叫狀態變化。物質常見的狀態有固、液、氣三種狀態，會出現六種狀態變化。
2、熔化、汽化、和昇華三種狀態變化過程中要吸收熱量。凝固、液化和凝華三種狀態變化過程中要放出熱量。
三、 熔化和凝固：
物質從固態變成液態叫熔化，從液態變成固態叫做凝固。
固體分晶體和非晶體兩大類。晶體在熔化過程中溫度保持不變，這個溫度叫晶體的熔點。在凝固過程中溫度也保持不變，這個溫度稱晶休的凝固點。
同一種晶體的凝固點跟它的熔點是相同的，不同晶體的熔點（凝固點）是不相同的。
晶體熔化成液體必須滿足兩個條件：一是液體溫度要達到熔點，二是液體要不斷地吸收熱量。
液體凝固成晶體，也必須滿足兩個條件：一是液體溫度要達到凝固點；二是液體要不斷地放出熱量。
四、 汽化：
物質從液態變成氣態叫汽化。汽化有兩種方式：蒸發和沸騰。
1、蒸發是只在液體表面進行的平緩的汽化現象。液體的蒸發在任何溫度下進行蒸發時要吸收熱量。液體蒸發的快慢由下列因素決定：
（1）在相同條件下，不同液體蒸發的快慢不同，例如，酒精比水蒸發得快，（2）在同種液體，表面積越大蒸發越快，（3）同種液體，溫度越高蒸發越快，（4）同種液體，表面附近的空氣流通得越快蒸發越快。
2、沸騰是在液體內部和表面上同時進行的劇烈的汽化現象，液體在一定的溫度下才能沸騰。
液體沸騰時的溫度叫沸點，不同液體的沸點不同，液體的沸點跟氣壓有關，壓強增大，沸點公升高，壓強減小，沸點降低。
五、液化、昇華和凝華：
1、物質由氣態變成液態叫液化；物質由固態直接變成氣態叫做昇華；物質由氣態直接變成固態叫凝華。液化、凝華過程放出熱量，昇華過程吸收熱量。
2、液化有兩種方法，所有氣體溫度降低到足夠低時，都可以液化；當溫度降低到一定溫度時，壓縮體積可使氣體液化。
總結上述的物態變化可知，物質的三態可以互相轉化，為便於記憶，可用下圖幫助你。
六、分子間的引力和斥力同時存在。
物質內分子之間的引力和斥力是同時存在的，引力和斥力都隨分子間的距離增大而
減小。當分子間距離為某一值r0時，引力等於斥力，此時分子間的距離大於r0時，引力和斥力都要減小；但斥力比引力減小得更快，此時引力大於斥力，引力起主要作用。當分子間的距離小於r0時，引力和斥力都將增大，但斥力比引力增大得快，此時斥力大於引力，斥力起主要作用。
當分子間的距離大於分子直徑的10倍時，分子間的引力和斥力變得十分微弱，此時分子間的作用力可忽略不計。
七、什麼是物體的內能，內能與機械能有什麼不同？
物體內所有分子做無規則運動所具有的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內能。
內能和機械能是兩種不同形式的能：兩者雖然都與運動相對位置有關，但它們的含義是不相同的。機械能是由物體的整體運動的狀態和相對於地面的位置等所決定的，而內能是由物體內分子的熱運動和分子間的相對位置所決定的。
內能是物體內所有分子的分子動能和分子勢能的總和。
一切物體都具有內能。但是乙個物體不一定具有機械能。例如，停在水平地面上的汽車既沒有動能，也沒有勢能，因此它不具有機械能，但它有內能。
物體內能的大小跟物體內分子的個數，分子的質量，熱運動的激烈程度和分子間相對位置有關。乙個物體它的溫度公升高，物體內分子運動加快，內能也就增大。
八、溫度、內能和熱量的區別。
溫度、內能和熱量是三個既有區別，又有聯絡的物理量。
溫度表示物體冷熱程度，從分子運動論的觀點來看，溫度越高，分子無規則運動的速度就越大，分子熱運動就越激烈，因此可以說溫度是分子熱運動激烈程度的標誌。這裡還得說明一下單個分子的運動是無意義的，我們這裡指的都是大量分子的運動情況。
內能是一種形式的能。它是物體內所有分子無規則運動所具有的動能和分子勢能的總和。它跟溫度是不同的兩個概念，但又有密切的聯絡，物體的溫度公升高，它的內能增大；溫度降低，內能減小。
在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少，叫熱量。在熱傳遞過程中，熱量從高溫物體轉向低溫物體，高溫物體放出了多少焦的熱量，它的內能就減少了多少焦，低溫物體吸收了多少焦的熱量，它的內能就增加了多少焦。
溫度和熱量是實質不同的物理量，它們之間又有一定的聯絡。在不發生物態變化時，物體吸收了熱量，它的內能增加，溫度公升高；物體放出了熱量，它的內能減少，溫度降低。
九、怎樣理解做功和熱傳遞對改變物體內能上是等效的？
改變物體內能有兩種方法：做功和熱傳遞，乙個物體溫度公升高了，如果沒有其它已知條件，則無法區別是由於做功還是由於熱傳遞而使它的內能增加，溫度公升高的。例如：
鋸條的溫度公升高了，它既可以是由於摩擦做功，也可以採用放在火上烤的方法（熱傳遞），但不管它通過哪種方法，都達到了使鋸條的內能增加，溫度公升高的效果。也就是說：通過做功和熱傳遞都可以改變物體的內能。
因此，對改變物體的內能，做功和熱傳遞是等效的。
十、理解比熱的概念
比熱是反映物質的熱學特性的物理量，它表示質量相同的不同物質，公升高相同的溫度，吸收的熱量不同；或者說質量相同的不同物質，吸收相同的熱量，它們公升高的溫度不同的性質。為此，我們取單位質量的不同物質，都公升高1°c時所吸收的熱量多少，來比較不同物質的這種性質，因此引出了比熱的定義，這是每千克的某種物質，溫度公升高1°c時，所吸收的熱量，叫做這種物質的比熱。
比熱是物質的一種特性，對於某種物質，它的比熱是一定的，不同的物質，比熱是不同的。因此比熱表如同密度表一樣，可以供人們查閱。
比熱是物質的一種特性，它是物質本身所決定的，雖然某種物質的比熱也可以用來計算，但某種物質的比熱跟它吸、放熱的多少，質量的大小公升溫或降溫的多少無關。
十一、溫度改變時，物體吸收或放出熱量的多少跟哪些因素有關？
在沒有物態變化時，由於溫度公升高，計算物體吸收熱量的公式是，其中t表示物體的末溫，t0表示物體的初溫，用△t表示物體的溫度變化，則△t=t-t0，公式可改寫為△t。
可見，物體吸收熱量的多少跟它的比熱、質量和公升高溫度的多少三個因素有關，並且由它們的乘積所決定，跟物體的初溫t0或末溫t無關。
在沒有物態變化時，由於溫度降低，計算物體放出熱量的公式是，其中t表示物體的末溫，t0表示物體的初溫，用△t表示物體的溫度變化，則△t=t-t0公式可改寫成△t。
可見,物體放出熱量的多少跟它的比熱、質量和降低溫度的多少三個因素有關，並且由它們的乘積所決定，跟物體的初溫t0、末溫t無關。
【例題選講】：
例1、一支未刻度的溫度計，將它插入冰水混合物中時，水銀柱長4cm；將它插入沸入中時，水銀柱24厘公尺，若將它放在40℃的水中時，水銀柱的長度應為多少？
答：根據攝氏溫標的規定，冰水混合物的溫度為0℃，通常情況下沸水溫度為100℃，可見該溫度計每厘公尺長度代表的溫度值為：
所以插在40℃水中時水銀長為：
例2、某同學把溫度計放入水中測量沸水溫度（如圖）當水沸騰一段時間後，把溫度計從沸水中取出並觀察溫度計，記下沸水溫度，問該同學在上述實驗過程中有哪些錯誤？
答：在水加熱過程中溫度計應放入水中（一般放在**），溫度計玻璃絕不能和容器壁或容器底接觸，在觀察溫度計示數時，溫度計玻璃泡不能離開待測物體，即應放在水中讀數。
例3、怎樣看晶體熔化圖象？
答：以海波的熔化圖象為例，如圖所示，通過圖象弄清以下幾點：
（1）圖線上各線段所代表的物理意義
ab線段：代表物質處於固態吸熱公升溫的階段
bc線段：代表物質處於固液混合狀態，雖然吸熱，但溫度保持不變
cd線段：代表物質處於液態吸熱公升溫的階段
（2）加熱到某一時刻，物質所處的狀態和溫度可立即查到。
例如：加熱到3分種在橫軸上找到表示3分鐘的點，作過這個點垂直於橫軸的直線交圖線上ab線段於k點，可知此時海波處於固態，從交點k再作縱軸的垂線交縱軸於溫度是40℃的點，可知此時海波的溫度是40℃。
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