热 学 教案

第一篇：热 学 教案

热学

一、气体实验定律 教学目标

1．使学生明确理想气体的状态应由三个参量来决定，其中一个发生变化，至少还要有一个随之变化，所以控制变量的方法是物理学研究问题的重要方法之一．

2．要求学生通过讨论、分析，总结出决定气体压强的因素，重点掌握压强的计算方法，使学生能够灵活运用力学知识来解决热学问题，使学生的知识得到迁移，为更好的解决力热综合题打下良好的基础．

3．了解气体实验定律的实验条件、过程，学会研究物理问题的重要方法——控制变量（单因素）法，明确气体实验定律表达式中各个字母的含义，引导学生抓住三个实验定律的共性，使复习能够事半功倍．

教学重点、难点分析

1．一定质量的某种理想气体的状态参量p、V、T确定后，气体的状态便确定了，在这里主要是气体压强的分析和计算是重点问题，在气体实验定律及运用气态方程的解题过程中，多数的难点问题也是压强的确定．所以要求学生结合本专题的例题和同步练习，分析总结出一般性的解题方法和思路，使学生明确：压强的分析和计算，其实质仍是力学问题，还是需要运用隔离法，进行受力分析，利用力学规律（如平衡）列方程求解．

2．三个气体实验定律从实验思想、内容到解题的方法、步骤上均有很多相似之处，复习时不要全面铺开，没有重点．应以玻-马定律为重点内容，通过典型例题的分析，使学生学会抓共性，掌握一般的解题思路及方法，提高他们的科学素养．

教学过程设计 教师活动

一、气体的状态参量

一定质量m的某种（摩尔质量M一定）理想气体可以用力学参量压强（p）、几何参量体积（V）和热学参量温度（T）来描述它所处的状态，当p、V、T一定时，气体的状态是确定的，当气体状态发生变化时，至少有两个参量要发生变化．

1．压强（p）

我们学过计算固体压强的公式p=F/S，计算液体由于自重产生的压强用p=ρgh，那么（1）对密闭在容器中的一定质量的气体的压强能否用上述公式计算呢？（2）密闭气体的压强是如何产生的呢？和什么因素有关？（3）密闭气体的压强如何计算呢？通过下面的几个例题来分析总结规律．

学生活动 回答问题：（1）不能．（2）是由于大量的气体分子频繁的碰撞器壁而形成的，和单位时间内、单位面积上的分子的碰撞次数有关，次数越多，产生的压强越大，而碰撞次数多，需单位体积内的分子数多，所以和单位体积内的分子数有关；还和碰撞的强弱有关，气体的温度越高，分子热运动越剧烈，对器壁的撞击越强．

[例1]在一端封闭粗细均匀的竖直放置的U形管内，有密度为ρ的液体封闭着两段气柱A、B，大气压强为p0，各部分尺寸如图2-1-1所示，求A、B气体的压强． 学生讨论

例题1．让学生在黑板上列出不同的解法，典型解法如下： 解法1：取液柱h1为研究对象．设管的横截面积为S，h1受到向下的重力ρgSh1，A气体向下的压力pAS，大气向上的压力p0S，因为h1静止，所以

pAS+ρgSh1=p0S pA=p0-ρgh1 再取液柱h2为研究对象，由帕斯卡定律，h2上端受到A气体通过液体传递过来的向下的压力pAS，B气体向上的压力pBS，液柱自身重力ρgSh2，由于液柱静止，则

pAS+ρgSh2=pBS pB=p0-ρgh1+ρgh2 解法2：求pB时，由连通器的知识可知，同种液体在同一水平面上的压强处处相等，取同一水平面CD，则

pA=pBS-ρgh2 pB=p0-ρgh1+ρgh2 在教师的引导下同学们总结：（1）气体自重产生的压强很小，一般忽略不计；（2）对密闭气体，帕斯卡定律仍适用；（3）当整个系统处于静止或匀速运动中时，气体的压强可以用力的平衡的方法求解，也可以运用连通器的原理，找等压面的方法求解．

[例2]如图2-1-2所示，一圆形气缸静置于水平地面上，气缸质量为M，活塞质量为m，活塞面积为S，大气压强是p0．现将活塞缓慢上提，求气缸刚离开地面时，气缸内气体的压强（不计摩擦）．

此题涉及到活塞、气缸、密闭气体，以谁为研究对象呢？活塞缓慢移动的含义是什么？气缸刚离开地面是什么意思？

对例题2学生讨论大致有两种观点：

1．以活塞为研究对象，活塞受向上的外力F、自身的重力mg、大气向下的压力p0S、封闭气体向上的压力pS，因为活塞缓慢移动，所以可以认为活塞的每个态均为平衡态，则F+pS=mg+p0S（1）

F、p均是未知数，还需另立方程．

再以整体为研究对象，受向上的外力F、自身的重力（M+m）g、地面的支持力N．

系统是否受大气的压力呢？讨论结果：受，但是因为整个系统上下左右均受到大气的作用，所以分析受力时可不考虑．

系统静止，所以F+N=（M+m）g 当气缸刚离开地面时，N=0，F=（M+m）g

（2）将（2）代入（1）得p=p0-Mg/S 2．以气缸为研究对象，气缸受自身向下的重力Mg、封闭气体向上的压力pS、地面的支持力N、大气对气缸底部向上的压力p0S．（学生对气缸上面是否受大气压力产生疑问．经过讨论学生认识到气缸上方和它作用的是封闭气体，大气是作用在活塞上的．）气缸静止，则

Mg+pS=N+p0S 当气缸刚离开地面时，N=0，得p=p0-Mg/S

[例3]如图2-1-3所示，粗细均匀开口向上的直玻璃管内有一段长为h、密度为ρ的水银柱，封闭了一段气体，当整个装置处于向下加速（加速度为a）的电梯中时，气体的压强是多少？若电梯向上加速呢？

通过上面的三个例题，请同学们归纳总结计算气体压强的一般思路和方法．

学生解答例题3：以水银柱为研究对象，受重力ρgSh、大气向下的压力p0S、气体向上的压力pS，因为系统向下加速，由牛顿第二定律，ρgSh+p0S-pS=ρSha p=p0+ρ（g-a）h 讨论：若a=g，即系统做自由落体运动时（完全失重），p=p0 同理，向下加速时，p=p0+ρ（g+a）h 学生归纳一般解题思路：

1．确定研究对象：活塞、气缸、液柱等． 2．进行正确的受力分析．

3．根据规律列方程，例如平衡条件、牛顿定律等． 4．解方程并对结果进行必要的讨论． 2．体积（V）：气体分子所能充满的空间，若被装入容器则气体的体积=容器的容积． 3．温度（T）：

温标：一般有摄氏温标和热力学温标，它们的关系是什么？ T=t+273，-273℃=OK，△T=△t

二、气体的实验定律 提问：（1）气体的三个实验定律成立的条件是什么？（2）主要的实验思想是什么？

很好，我们要会用文字、公式、图线三种方式表述出气体实验定律，更要注意定律成立的条件．（1）一定质量的气体，压强不太大，温度不太高时．

（2）控制变量的方法．对一定质量的某种气体，其状态由p、V、T三个参量来决定，如果控制T不变，研究p-V间的关系，即得到玻-马定律；如果控制V不变，研究p-T间的关系，即得到查理定律；如果控制p不变，研究V-T间的关系，即得到盖·吕萨克定律．

1．等温过程——玻-马定律（1）内容：

（2）表达式： p1V1=p2V2（3）图像

玻-马定律的内容是：一定质量的某种气体，在温度不变时，压强和体积的乘积是恒量． 讨论：上面的p-V图中，A、B表示一定质量的某种气体的两条等温线，则TA ＜），试说明理由．

TA TB

TB（填＞、=、说明原因的过程中，学生讨论后渐趋明朗．有学生回答：从分子动理论的角度来说，气体的压强是大量气体分子频繁碰撞器壁的结果，单位体积内的分子数越多、分子运动的平均速率越大，压强就越大．在p-V图像的两条等温线上，取体积相同的两点C、D，因为是一定质量的气体，所以单位体积内的分子数相同；又从图像上可知，pC＜PD，所以TD＞TC，则TB＞TA．

小结：一定质量的某种气体的p-V图像上的等温线越向右上方，温度越高，即pV的乘积越大．

[例4]1m长的粗细均匀的直玻璃管一端封闭，把它开口向下竖直插入水中，管的一半露在水面外，大气压为76cmHg，求水进入管中的高度．

引导学生讨论：

（1）此过程可视为等温过程，应用玻-马定律，那么如何确定一定质量的气体呢？（2）研究对象的初末态如何确定？

（3）管插入水中一半时，管内水面的高度应是图2-1-5中a、b、c的哪个位置？为什么． 解答：设玻璃管的横截面积为S．

初态：玻璃管口和水面接触但还没有插入之时，此后管内气体为一定质量的气体．p1=p0，V1=1S．

末态：管插入水中一半时，如图2-1-5所示，位置c是合理的．因为管插入水中，温度一定，气体体积减小，压强增大，只有pc＞p0，所以c位置合理．设进入管内的水柱的高度是x，则

p2=p0+ρg（0.5-x），V2=（1-x）S，根据玻-马定律：p1V1=p2V2，所以 p0×1S=[p0+ρg（0.5-x）]×（1-x）S，得x=0.05m [例5]一根长度为1m，一端封闭的内径均匀的细直玻璃管，管内用20cm长的水银柱封住一部分空气．当管口向上竖直放置时，被封住的空气柱长49cm．问缓慢将玻璃旋转，当管口向下倒置时，被封住的空气柱长度是多少？假设p0=76cmHg，气体温度不变．

对例题5大多数学生做出如下解答： p1=p0+h=76+20=96（cmHg）V1=49S p2=p0-h=76-20=56（cmHg）V2=HS p1V1=p2V2 所以H=84（cm）

解答到此，有部分同学意识到此时空气柱加水银柱的长度H+h=84+20=104（cm）已大于玻璃管的长度1m了，说明水银早已经溢出！

所以，管倒置后，p2=p0-h′

V2=HS，H+h′=L 所以h=18.5（cm），H=81.5（cm）[例6]内径均匀的U形管中装入水银，两管中水银面与管口的距离均为l=10cm，大气压强p0=75.8cmHg时，将右管口密封，如图2-1-6所示，然后从左侧管口处将一活塞缓慢向下推入管中，直到左右两侧水银面高度差h=6cm时为止．求活塞在管内移动的距离．

提问：

（1）缓慢向下推是什么意思？

（2）本题中有左右两部分定质量的气体，能分别写出它们初、末态的状态参量吗？（3）两部分气体间有什么联系？画出示意图．

解答：缓慢压缩的含义是整个过程中系统保持温度不变，且水银柱处于平衡态．设管的横截面积为S，则： 左管气体：

初态：pA0=p0，VA0=lS=10S 末态：pA=？，VA=？ 右管气体：

初态；pB0=p0，VB0=lS=10S 末态：pB=？，VB=？

画出变化前后的示意图，如图2-1-7所示：

一般认为液体不易压缩，U形管中，左管液面下降△l，右管液面必上升△l，则两管液面的高度差为2△l，在本题中2△l=h．从上面的示意图中可知：

pA=pB+h，VA=（l-x+h/2）S VB=（l-h/2）

分别对左右管内的气体应用玻马定律，代入数据，得： x=6.4cm 2．等容过程——查理定律（1）内容：

提问：法国科学家查理通过实验研究，发现的定律的表述内容是什么？把查理定律“外推”到零压强而引入热力学温标后，查理定律的表述内容又是什么？

内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，增加（或减少）的压强等于它0℃时压强的1/273．一定质量的气体，在体积不变的情况下，它的压强和热力学温标成正比．

3．等压变化——盖·吕萨克定律（1）内容：（2）表达式：

内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积和热力学温标成正比．

[例7]一个质量不计的活塞将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立筒形气缸内，活塞上堆放着铁砂，如图2-1-8所示．最初活塞搁置在气缸内壁的卡环上，气柱的高度H0，压强等于大气压强p0．现对气体缓慢加热，当气体温度升高了△T=60K时，活塞（及铁砂）开始离开卡环而上升．继续加热，直到气柱高度H1=1.5H0．此后在维持温度不变的条件下逐渐取走铁砂，直到铁砂被全部取走时，气柱高度变为H2=1.8H0．求此时气体的温度（不计气缸和活塞间的摩擦）．

分析：以封闭在气缸内的一定质量的理想气体为研究对象，（1）从最初活塞搁置在气缸内壁的卡环上，到当气体温度升高了△T=60K时，活塞（及铁砂）开始离开卡环这一过程气体的哪个状态参量没有发生变化？（2）从当气体温度升高了△T=60K时，活塞（及铁砂）开始离开卡环而上升，直到气柱高度H1=1.5H0．这一过程气体的哪个状态参量没有发生变化？（3）此后的过程气体的哪个状态参量没有发生变化？回答完上面的三个问题后，相信同学们能够自己解答出此题了．

学生回答提问：

（1）体积不变，所以此过程为等容变化．（2）压强不变，所以此过程为等压变化．

（3）温度不变，所以此过程为等温变化．学生的两种解法：

解法一：以封闭在气缸内的一定质量的理想气体为研究对象，设最初活塞搁置在气缸内壁的卡环上时，气体的温度为T0，气体的压强为p0，体积为V0=H0S，则活塞（及铁砂）开始离开卡环时的温度T1=T0+△T，气体的压强为p1，体积为V1，因为等容变化，V1=V0，根据查理定律，设气柱高度为H1时，气体温度为T2，体积为V2=H1S，压强为p2，因为是等压变化，p2=p1，根据盖·吕萨克定律，设气柱高度为H2时，气体温度为T3，体积为V3=H2S，压强为p3，因为铁砂全部取走时p3=p0，又因为是等温变化，T3=T2，根据玻-马定律，p3V3=p2V2，p0H0=p1H（3）由（1）、（3）两式解得：

由（2）、（4）两式解得：

由（5）、（6）两式解得：

解法二：以封闭在气缸内的一定质量的理想气体为研究对象，设最S初活塞搁置在气缸内壁的卡环上时，气体的温度为T0，则活塞（及铁砂）开始离开卡环时的温度为T0+△T，设气柱高度为H1时，气体温度为T1，气柱高度为H2时，气体温度为T2，由等压过程得

由初态和末态的压强相等，得

由（1）、（2）两式解得：

说明：气缸内的封闭气体先后经历了四个状态、三个过程．可以建立如下图景：

利用上述图景，可以使复杂的过程清晰展现，所以分析物理图景是解题非常关键的步骤． 同步练习

一、选择题

1．对于一定质量的理想气体，下列说法中正确的是

[

] A．如果体积V减小，气体分子在单位时间内作用于器壁单位面积的总冲量一定增大 B．如果压强p增大，气体分子在单位时间内作用于器壁单位面积的总冲量一定增大 C．如果温度T不变，气体分子在单位时间内作用于器壁单位面积的总冲量一定不变 D．如果密度不变，气体分子在单位时间内作用于器壁单位面积的总冲量一定不变

2．如图2-1-9所示，U形管封闭端内有一部分气体被水银封住，已知大气压为p0，则被封闭的气体的压强p（以汞柱为单位）为

[

] A．p0+hB．p0-h1 C．p0-（h1+h2）

D．p0+h2-h1

3．如图2-1-10所示，密封U形管内装有水银，左右两管都有空气，两水银面的高度差为h，把U形管竖直浸没在热水中，高度差h将

[

] A．增大 B．减小 C．不变 D．两侧空气柱的长度未知，不能判断

二、非选择题

4．如图2-1-11所示，一根横截面积是S=1cm2的直管，两端开口，竖直插入水银槽中．有两个质量都是m=20g的活塞A、B，在管中封闭两段长都是L=10cm的理想气体．开始时A、B都处于静止状态．不计管壁对A、B的摩擦．现在用力F竖直向上缓慢拉动活塞A，当F=4.2N时，A、B再次静止．设整个过程中环境温度不变，g=10m/s，外界大气压p0=1.0×105Pa，合73.5cmHg，水银密度ρ=13.6×103kg/m3，求在此过程中：

（1）活塞A上升的距离；

（2）有多高的水银柱进入管内．

5．用图2-1-12所示的容积计测量某种矿物的密度，测量数据和步骤如下：

（1）打开阀门K，使管A、容器C、B和大气相通，上下移动D使水银面在n处；

（2）关闭K，向上举D使水银面达到m处，这时B、D两管内水银面高度差h1=12.5cm；（3）打开K，把400g矿物投入C，使水银面对齐n，然后关闭K；

（4）往上举D，使水银面重新到达m处，这时B、D两管内水银面高度差h2=23.7cm，m处以上容器C和管A（不包括B）的总体积是1000cm3．求矿物的密度．

6．如图2-1-13所示的实验装置，研究体积不变时的气体压强与温度的关系，当时大气压为H（cm）汞柱．封有一定质量气体的烧瓶，浸在冰水混合物中，U形压强计可动管A和固定管B中的水银面刚好相平．将烧瓶浸入温度为t℃的热水中时B管的水银面将____，这时应将A管____，（以上两空填“上升”或“下降”）使B管中水银面____．记下此时A、B两管中水银面的高度差为h（cm），此状态下瓶中气体的压强为____．

参考答案 1．B

2．B

3．A

4．（1）44.6cm（2）30.8cm

5．846.5kg/m3

6．下降 上升 回到原来位置（H+h）cmHg

第二篇：热学小实验教案

热学小实验

实验一：瓶内吹气球

思考：瓶内吹起的气球，为什么松开气球口，气球不会变小？

材料：大口玻璃瓶，吸管两根：红色和绿色、气球一个、气筒

操作：

1、用改锥事先在瓶盖上打两个孔，在孔上插上两根吸管：红色和绿色

2、在红色的吸管上扎上一个气球

3、将瓶盖盖在瓶口上

4、用气筒打红吸管处将气球打大

5、将红色吸管放开气球立刻变小

6、用气筒再打红吸管处将气球打大

7、迅速捏紧红吸管和绿吸管两个管口

8、放开红色吸管口，气球没有变小

讲解：当红色吸管松开时，由于气球的橡皮膜收缩，气球也开始收缩。可是气球体积缩小后，瓶内其他部分的空气体积就扩大了，而绿管是封闭的，结果瓶内空气压力要降低——甚至低于气球内的压力，这时气球不会再继续缩小了。

实验二：能抓住气球的杯子

思考：你会用一个小杯子轻轻倒扣在气球球面上，然后把气球吸起来吗？

材料：气球1～2个、塑料杯1～2个、暖水瓶1个、热水少许

流程：

1、对气球吹气并且绑好

2、将热水（约70℃）倒入杯中约多半杯

3、热水在杯中停留20秒后，把水倒出来

4、立即将杯口紧密地倒扣在气球上

5、轻轻把杯子连同气球一块提起

说明：

1、杯子直接倒扣在气球上，是无法把气球吸起来的。

2、用热水处理过的杯子，因为杯子内的空气渐渐冷却，压力变小，因此可以把气球吸起来。

延伸：

小朋友，请你想一想还有什么办法可以把气球吸起来？

实验三：会吸水的杯子

思考：用玻璃杯罩住燃烧中的蜡烛，烛火熄灭后，杯子内有什么变化呢？

材料：玻璃杯（比蜡烛高）1个、蜡烛1支、平底盘子1个、打火机1个、水若干

操作：

1.点燃蜡烛，在盘子中央滴几滴蜡油，以便固定蜡烛。

2.在盘子中注入约1厘米高的水。

3.用玻璃杯倒扣在蜡烛上

4.观察蜡烛燃烧情形以及盘子里水位的变化

讲解：

1.玻璃杯里的空气（氧气）被消耗光后，烛火就熄灭了。

2.烛火熄灭后，杯子里的水位会渐渐上升。

创造：

你能用排空的容器自动收集其它溶液吗？

实验四：会吃鸡蛋的瓶子

思考：为什么，鸡蛋能从比自己小的瓶子口进去？

材料：熟鸡蛋1个、细口瓶1个、纸片若干、火柴1盒

操作：

1、熟蛋剥去蛋壳。

2、将纸片撕成长条状。

3、将纸条点燃后仍到瓶子中。

4、等火一熄，立刻把鸡蛋扣到瓶口，并立即将手移开。

讲解：

1、纸片刚烧过时，瓶子是热热的。

2、鸡蛋扣在瓶口后，瓶子内的温度渐渐降低，瓶内的压力变小，瓶子外的压力大，就会把鸡蛋挤压到瓶子内。

创造：当瓶子中气体的压力大于瓶子外面的压力时，瓶子会发生什么变化？

实验五：瓶子瘪了

思考：你能不用手，把塑料瓶子弄瘪吗？

材料：水杯2个、温开水1杯、矿泉水瓶1个

操作：

1.将温开水到入瓶子，用手摸摸瓶子，是否感觉到热。

2.把瓶子中的温开水再倒出来，并迅速盖紧瓶子盖。

3.观察瓶子慢慢的瘪了。

讲解：

1.加热瓶子里的空气，使它压力降低。

2.由于瓶子外的空气比瓶子内的空气压力大，所以把瓶子压瘪了。

创造：

如果瓶子里气体的压力比瓶子外空气的压力大，瓶子会变成生么样子？

第三篇：《热学章末复习总结》教案

热学章末复习总结

信丰县第六中学

曾华彬

热学中的三种动能关系

一、物体内部分子力做功和分子势能的关系

1．功能关系：当物体内部分子力做正功时，分子势能减少；反之，当分子力做负功时，分子势能增加．

2．本质：这是物体内部分子间的相互作用力和分子间的相对位置所决定的功能关系． 3．实际气体需要考虑分子力和相应的功能关系，而理想气体则忽略分子力，把分子势能当做常量零来处理．

【例1】(2008年全国卷Ⅱ)对一定量的气体，下列说法正确的是（）A．气体的体积是所有气体分子的体积之和

B．气体分子的热运动越剧烈，气体温度就越高

C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁不断碰撞而产生的

D．当气体膨胀时，气体分子之间的势能减小，因而气体的内能减少

解析：选项D考查了两个知识点：(1)气体膨胀时分子力做负功，分子势能增加，但分子力做功不影响内能，它只是实现了分子势能和分子热运动动能间的转化．(2)改变内能有两种方式，即外界对物体做功和热传递，要综合考虑．因此，改变内能的功并不是物体内部分子力做的功，而是外界对气体做的功，在第二大问题中我们要具体区分这两种功．答案选BC.答案：BC 【例2】 如图1所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示．F>0时为斥力，F<0时为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则（）A．乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B．乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大

C．乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减少 D.乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加

解析：本题直接考查了分子力做功和分子势能的关系，它与重力做功和重力势能的关系非常类似．当考虑分子间的力时为实际气体；反之，为理想气体．答案选BC.答案：BC 综上可见，物体内部分子力做功和分子势能的关系近几年反复考查，希望引起考生关注．

二、外界对系统(气体)做功和物体内能改变的关系

1．功能关系：气体膨胀时，如果没有热传递且气体对外界做正功，则气体内能减少；反之，气体内能增加．

2．本质：这是把气体当做整体研究时气体和外界间的相互作用所决定的功能关系．

3．物体内部分子力做功和外界对系统(气体)做功的区别：物体内部分子力做功只是实现了分子势能和分子热运动动能间的转化，而这两种都属于内能，故分子力做功不影响内能的变化．外界对系统(气体)做功是改变物体内能的两种方式之一，二者的适用范畴不同． 4．气体对外做功的两个要素：力和位移．(1)气体边界线固定，有力无位移，不做功．(2)自由膨胀时，有位移无力，不做功．

5．自由膨胀和缓慢膨胀的区别：当气体向真空容器膨胀时，由于无其他气体分子阻碍，故虽有位移但却无力，气体对外不做功．同时由于常温下分子运动较快，故膨胀过程瞬间完成，我们把这种膨胀叫自由膨胀．缓慢膨胀意味着气体膨胀过程受到外界阻碍，故气体膨胀的过程中一定对外界做功．缓慢膨胀意味着对外做功这一隐含条件是近几年高考的热点，也是学生答题的难点．

6．外界：和所研究气体边界接触的外界可以是容器的器壁、活塞或其他气体． 【例3】(2008年重庆卷)地面附近有一正在上升的空气团，它与外界的热交换忽略不计．已知大气压强随高度增加而降低，则该气团在此上升过程中(不计气团内分子间的势能)（）A．体积减小，温度降低

B．体积减小，温度不变 C．体积增大，温度降低 D．体积增大，温度不变

解析：本题考查了三个方面的内容：(1)气体绝热时内能的变化只取决于外界是否对气体做功或气体是否对外界做功．本题气体膨胀且有压强，故气体对外界有力的作用且力的 方向上有位移，气体对外做正功，内能减少．(2)本题括号内注明不计气团内分子间的势能，即不考虑分子力做功，把气体当成理想气体，故内能减少，温度降低．(3)对两种功概念的理解也是本题的考查内容之一．本题选C.答案：C 【例4】 如图2所示，两个相通的容器P、Q间装有阀门K，P中充满气体，Q内为真空，整个系统与外界没有热交换．打开阀门K后，P中的气体进入Q中，最终达到平衡，则（）A．气体体积膨胀，内能增加 B．气体分子势能减少，内能增加

C．气体分子势能增加，压强可能不变

D．Q中气体不可能自发地全部退回到P中

解析：考查了自由膨胀问题，由于气体对外不做功，且系统与外界无热交换，故内能不变．这种类型的题目是高考的热点，考生要重点掌握．本题选D.答案：D

三、广义的功能关系

热学部分经常考查各种功能关系的综合运用，即更普遍意义上的能的转化和守恒定律．处理该类题目的关键是抓住增加的总能量和减少的总能量相等这个规律．

【例5】 如图3所示，A、B两装置均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成，除玻璃泡在管上的位置不同外，其他条件都相同．将两管抽成真空后，开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内)，水银柱上升至图示位置停止．假设这一过程水银与外界没有热交换，则下列说法正确的是（）A．A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量 B．B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量 C．A和B中水银体积保持不变，故内能增量相同

D．A和B中水银温度始终相同，故内能增量相同

解析：本题中大气压力对两系统做功一样多，所做的功全部转化为A、B系统中增加的重力势能和内能．由于A中水银的重心高，重力势能增加的多，故A中水银的内能增量小于B中水银的内能增量．答案选B.本题考查了内能和重力势能的转化问题． 答案：B

第四篇：初中热学能量浅析

初中热学能量浅析

摘要：初中阶段温度、内能、热能和热量是相互之间既有联系，又有区别的物理量，学生往往对这些概念混淆不清，本文通过相互比较，讨论它们之间的区别和联系。在文章中，着重对温度与热量、热能与内能、温度与热能、温度与内能、热量与内能（热能）四组量之间进行了阐述。

关键词：温度、内能、热能、热量

Abstract :Temperature、inner energy、heat energy and quantity of heat are physics measure ,there are not only relation but also differences among them ,The students often confuse these concepts ,so through this text , We can compare these physics measures , discuss the relations and distinguish.In the text, we emphasis on four groups they are temperature and heat energy;heat energy and inner energy;temperature and the quality of heat.Key words：temperature、inner energy、heat energy、quantity of heat

温度、内能和热量是三个既有区别，又有联系的物理量。温度是表示物体冷热程度的物理量，从分子运动论的观点来看，物体的温度越高，分子无规则运动的速度就越大，因此可以说温度是分子热运动剧烈程度的一个标志。内能是一种形式的能，它是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。它跟温度是不同的两个概念。但又有密切的联系，如果物体的温度升高，它的内能就增大，温度降低，内能就减小。在热传递过程中，传递能的多少叫做热量。在热传递的过程中，热量从高温物体或部分传向低温物体或部分，高温物体或部分放出了多少焦耳的热量，它的内能就减少多少焦耳；而低温物体或部分吸收了多少焦耳的热量，它们内能就增加了多少焦耳。

热学是中学物理的一个重要内容，学生往往对温度、内能、热能和热量等概念混淆不清。温度、内能、热能和热量是相互之间既有联系，又有区别的物理量，为了把这些概念区别开来，下面通过相互比较，探讨它们之间的区别和联系。

一.温度与热量

温度和热量是两个实质不同的物理量，它们之间是有一定的联系的。在不发生物态变化时，物体吸收了热量，它的内能增加，温度升高；物体放出了热量，它的内能减少，温度降低。从定义看，温度是指一个物体在某一时刻的冷热程度，它是一个表示热运动状态的物理量；热量是指几个物体(或物体的几部分之间)在某一段时间内进行的热传递过程中，每个物体吸收或放出热的多少，它是一个反映热运动过程的物理量。由此可以看出温度与热量有以下三方面的区别：①相关物体是一个还是几个；②相关时间是某一时刻还是某一段时间；③反映一个状态还是一个过程。

这两个概念的联系有两个方面：第一，不同物体之间或同一物体的不同部分之间，只有存在温度差，才能发生热量的传递，即存在温度差是传递热量前提条件，没有温度差就谈不上热量。第二，就一个物体而言，由热量的计算公式Q吸=cm(t-t0)、Q放=cm(t0-t)可知，当物体吸收或放出热量时，温度一般升高或降低；物体吸收或放出热量时，温度一般升高或降低。这里用“一般”二字，是考虑到以下情况：①当发生物态变化(如熔化和凝固)时，物体吸收或放出热量，但温度不变。②当物体温度升高或降低时，也可能没有吸热或放热。例如绝热膨胀时，系统对外做功，温度降低，虽温度发生了变化，但并没有热量放出。再如摩擦生热，物体温度升高，但并未从其他物体吸收热量。所有的做功情况，包括对物体做功和物体对外做功，虽然发生了温度的变化，但并没有热量的变化。可见，热传递与温度的变化之间并不存在必然的联系，这也说明了温度与热量是两个不同的物理量。

二.热能与内能

在工程技术上和某些物理书中，或者是我们平时的初中阶段讲课过程中曾把内能和热能看成一回事，说物体的内能就是热能。这种观点其实是不恰当的。从分子运动论观点看，热能的本质是物体内部所有分子无规则运动的动能之和，而内能除包括物体内部所有分子无规则运动的动能之外，还包括分子间势能的总和，以及组成分子的原子内部的能量、原子核内部的能量、物体内部空间的电磁辐射能等。所以，热能、化学能、原子能、电磁辐射能等都属于内能的范畴。但在一般热现象中，不涉及分子结构和原子核的变化，并且无电磁场相互作用，化学能、原子能以及电磁辐射能都为常数。因为人们通常研究的是能量之差，所以，这几种内能通常不考虑。因此，内能通常是指物体内部分子无规则运动的动能与分子间势能的总和。可见，热能只是内能中的一部分，把热能与内能等同起来其实是错误的。

三.温度与热能

如前所述，热能是物体内部所有分子无规则运动的动能之和，而温度的微观实质乃是物体内部大量无规则运动分子的集体表现，它标志着物体内分子无规则运动的剧烈程度。可见，温度与热能之间有着密切的关系：物体的温度越高，它内部分子无规则运动的动能越大，因而物体的热能就越大。

根据气体分子运动论，分子的平均动能为：

ε=3KT/2

式中K为玻尔兹曼常数，T为热力学温度。这一关系式揭示了宏观量热力学温度T与微观分子平均动能的平均值ε之间的联系，它表明温度是大量分子平均动能的量度。必须指出，唯一可确定物体温度的是其内部分子的平均平动动能，而不是平均动能。分子的平均动能等于分子各种运动（平动、转动、振动）动能之和的平均值，其值为：

ε=iKT/2

式中i为各种运动自由度数，包括分子的平动自由度t、转动自由度r、振动自由度s，即

i=t+r+s 对于单原子、双原子分子，平动自由度都等于3，但转动自由度和振动自由度随分子的不同而不同。

总之，尽管物体热能的变化与温度的变化是联系在一起的，但热能本身跟温度之间并没有一个精确的对应关系。

四.温度与内能

在历史上，焦耳曾通过实验证明，理想气体的内能只是温度的函数。根据分子运动论，对于理想气体，由于不考虑分子间的相互作用力，故其内能就是构成气体的所有分子无规则运动的动能（包括分子内原子的振动动能）之和。可以证明，质量为M的理想气体的内能为

U=M(t+r+2s)RT／2μ 式中M为气体的摩尔质量，R为普适气体常数。此式说明一定量理想气体的内能只是温度的函数。对于实际气体，由于分子间具有相互作用力，在一定温度下，这种相互作用与分子间的距离有关，当气体体积变化时，分子间的平均距离发生变化，从而使分子间的相互作用势能变化。可见，实际气体的内能是气体温度和体积的函数。所以，一般说来，内能不只取决于物体的温度，而且依赖于分子间相互作用的情况，即还与体积有关。尤其是在变化时，分子势能的影响更为显著。例如，晶体在熔化过程中温度不变，但其内能增加，这种变化正是分子间势能增加的结果。

这也就是说：①物体温度的变化一定会引起内能的变化。②物体温度不变，其内能可能改变（物体内能增加或减小，不一定引起温度变化）。

五.热量与内能（或热能）

温度不同的两个物体相互接触，由于分子热运动和分子间的碰撞，使能量从高温物体转移到低温物体，或者从同一物体的高温部分转移到低温部分，这样的过程叫做热传递。热传递的结果，高温物体的内能（或热能）减少，低温物体的内能（或热能）增多。这样单纯由于热传递所引起的内能（或热能）的变化，可以用热量来量度。因此，热量是物体在状态变化过程中所转移的能量，用以衡量在该过程中物体内能或热能的变化。但是热量并不就是系统的内能（或热能）。因为内能或热能是系统状态的单值函数，如果系统的状态不发生变化，它只具有一定的内能（或热能），根本谈不上传递热量。只有在状态变化过程中热量才有意义，所以热量是过程量，而不是态函数。也就是说，就某一状态的物体而言，我们可以说它含有多少内能或热能，而不能说它含有多少热量，说它含有多少热量是没有意义的。虽然热量和内能（或热能）的含义不同，但是它们之间密切相关。例如，在热传递过程中，高温物体的温度降低，放出热量，内能（或热能）减少，低温物体的温度升高，吸收热量，内能（或热能）增加。当然，这只有物体在热传递过程中不发生物态变化的前提下才是正确的。

对于初中热学，教师在讲授的过程中，一定要注意我所提到得内容，虽然教材对这些内容虽没有过多的描述，但做为初中教师适当的了解还是非常必要的。希望能够给大家带来收获。

参考文献：

①张三慧、沈慧君《大学物理学·热学》清华大学出版社，1991年2月

②张德启《中学物理教学法补充教材》石油出版社，1994年6月

③汪志诚《热力学·统计物理》高等教育出版社，1998年1月

第五篇：专题：热学计算题

专题：热学计算题

1、用燃气灶烧水．燃烧0.5kg的煤气．使50kg的水从20℃升高到70℃．已知煤气的热值为4．2×10J／kg．求：（1）0．5kg煤气完全燃烧放出的热量．（2）水吸收的热量．（3）燃气灶烧水的效率．

2、小星家太阳能热水器，水箱容积200L．小星进行了一次观察：早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃．请你求解下列问题：（1）水箱中水的质量；水吸收的热量（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效

7率为40％，求至少需要燃烧多少煤气（热值为q=4.2×10J／kg）(3)燃气灶烧水的效率．

73、小彤家使用的是瓶装液化气，每瓶中装入的液化气质量为21kg。液化气的热值取5×10J／kg． 求：（1）5kg的液化气完全燃烧，释放的热量是多少？（2）若整瓶液化气完全燃烧释放热量的60％被利用，那么散失的热量是多少？（3）小彤想节约能源、降低能耗，若将上述散失的热量全部利用起来，可以把多少温度为20℃的水加热到100℃？

224、如图是太阳能热水器受光面积1．2m，内装80kg水，太阳每分钟辐射到1m面积上的热量是7．56×410J。问：(1)太阳能热水器内壁为什么涂成黑色?(2)热水器中20℃的水晒3h后水温达多少度?

7(3)若煤气灶的效率为40％，煤气的热值是4．2×10J／kg，烧热这些水需燃烧多少煤气?

5、随着国民经济的发展，汽车已走进家庭。一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗

7汽油10L。若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×10

33J/kg，密度为0.7×10kg/m，求：(1)这些汽油完全燃烧放出的热量；(2)这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。

6、某辆小轿车油箱内装有32kg汽油，司机小李驾车沿高速公路到某地旅游，路程为300km．假设轿车是匀速行驶，且受到的阻力为920N．已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，汽油的热值为4.67×10J/kg．求：（1）汽车到达目的地牵引力所做的功；（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油

7、图21为汽油机做功冲程的示意图。若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm（面积近似取S＝－363.0×10m2），活塞冲程长度为L＝0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×10Pa，活塞以n＝1380次/分钟作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次。（1）汽油机在此工作状态下的功率是多少？

（2）如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（q汽7＝4.6×10J/kg、不计摩擦）