沪科版物理第十三章内能与热机导学案

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第十三章内能与热机 第一节内能
学习目标
1了解内能的概念，知道内能的单位焦耳
2.能简单描述温度与内能的关系。知道对于同一物体，温度越高，内能越多；温度越低，内能越少。
3.知道做功和热传递方式可以改变物体的内能。
自主学习
一、内能
A 物体由于运动而具有的能量叫做 ( http: / / www.21cnjy.com ) ，一切物体内部的分子都在不停地做无规则的 ，所以物体内部的所有分子都具有 能。
物体运动的 越大，动能越大。物体的 越高，分子热运动的速度 ，分子动能越 。
B 黄山上耸立的巨石具有 势能 ( http: / / www.21cnjy.com )。当它耸立在山顶时，并不能对外做功，但当它下落时，它能够对外做功。它向下落的原因是因为地球和巨石间存在 。
而物体内部的分子间既有 又有 ，所以物体内部的分子也具有 能。
C 在机械运动中，我们把物体的动能和势能统 ( http: / / www.21cnjy.com )称为 。而在物体的内部，分子所做的运动叫做 运动，我们把物体内部所有分子热运动的 能和 能的总和，叫做 能。
二、影响内能大小的因素
A 问题：物体的内能与什么因素有关？
B 我们选取物体内部众多分子中的一个分子为研究对象，来研究这个问题。
C由机械能可知物体的动能取决于物体的质量和速度，同理，该分子的动能取决于分子的质量和热运动的速度，
D物体的重力势能取决于物体 ( http: / / www.21cnjy.com )的质量和高度，同理，该分子的分子势能取决于分子质量和分子间的间距，由于分子间的间距决定了分子间相互作用力的大小，所以也可以说分子势能的大小取决于分子质量和分子间作用力的大小。
E C、D讨论的只是一个分子的内能，根据内能的定义可知，物体的内能的大小还与分子的个数有关。
F C、D、E所讨论从物体内部即微观角度分析了物体的内能的大小于什么因素有关，即与分子个数、分子质量、分子间距和分子运动的速度有关。
G 这些因素在宏观上表现为物体的质量，物体的体积和物体的温度。
H 一切物体都具有 能。同一物体，同一状态，温度升高，内能 ，温度降低，内能
I 内能与机械能的关系
机械能与 有关。
内能与 和 有关。
所以内能与机械能是 的能量。
三、物体内能的改变
问题：我们已从微观和宏观两个角度讨论了物体的内能与什么因素有关。
对同一个物体，如何使物体的温度升高，内能增加呢？
1、热传递
A 以一根粗铁丝为例，我们如何使它的内能增加呢？ ，
B 以放到开水中烫为例，铁丝的温度 ，内能 ，开水的温度 ，内能 。我们把这个过程叫做热传递。
C 在 中，被 的 能的多少叫做热量。
D 从热量的定义可以看出，热量的实质是 能。它特指被 的那一部分。
例如一杯开水它具有10000J的内能， ( http: / / www.21cnjy.com )粗铁丝具有1000J的内能。当将铁丝放入开水中时，开水放出1500J的内能。发生热传递前，开水具有的10000J的内能能否叫做热量？ 。铁丝具有的1000J内能能不能叫做热量？ 。热传递结束后，开水剩有 J的内能能否叫做热量？ 。铁丝具有 J的内能，能不能叫做热量？ 。因此，热量仅指 的内能。
E 热传递发生的条件是两个物体间存在 。在什么情况下结束？ 。
F 举几个日常生活中热传递的例子 。 。
G 试述热传递的实质 。
H 热传递的方向是 。
I 热传递中的“热”指的是什么？
J 一个物体只有10J的内能，可能把自己的一部分内能传给10000J的物体吗？如果有可能，在什么情况下会发生？
【课堂探究】
2、做功
A 除热传递的方法可以改变物体的内 ( http: / / www.21cnjy.com )能外，还以什么方法可以使物体的温度升高内能增加。冬天，我们常感到手很冷，如果将手放到热水中，可以使手的温度升高，内能增加，我们还常用什么方法？ 。（图16.2-4）
B 分析：在搓手的过程中，两手间存 ( http: / / www.21cnjy.com )在 力，且在力的方向上 距离。所以搓手的过程实际上是一个克服摩擦 的过程。
C 观察演示实验1。
D 当我们把活塞迅速压下去时，我们看到 ( http: / / www.21cnjy.com ) 。火柴头是被 点燃的。这说明当我们迅速向下压活塞时，活塞对下面的空气有力的作用，且在力在方向上前进了一段距离，也就是说活塞对空气 ，使用空气的内能 ，温度 ，达到火柴点的燃点而燃烧。
E 这个实验说明；对物体做功，内能 。
F 观察演示实验2
G 当塞子跳起时，我们观察 ( http: / / www.21cnjy.com )到瓶内出现了 。瓶内上方的水蒸汽是无色透明的，当塞子跳起时，此时出现的雾是 （液态/气态），即此时出现了 现象。回忆可知使气体液化的方法有两种 和 ，显然，这里是因为当瓶内气体膨胀时，推动塞子时，对塞子做了功，使瓶内气体的内能 ，温度 ，水蒸汽遇冷液化而成。
H这个实验说明；物体对外做功，自身的内能 。
I 综上所述可知， 也可以改变物体的内能。
对比两种改变物体内能的方法，完成下表。
使物体的内能增加 使物体的内能减少
热传递
做功
( http: / / www.21cnjy.com )
四、拓展：不同场合中的“热量”
热量这个词仅在物理学中提到，在日常生活中以及其它学科领域内也经常用到热量这个词。我们需要注意的是在不同的学科领域内热量这个词是不同的。
在物理学中，热量是仅仅指 ( http: / / www.21cnjy.com )在热传递的过程中，被传递的内能。所以我们不能说温度高的物体“具有”、“含有”的热量多。因为此时能量还没有被传递。我们只能说物体“具有”的内能多。换言之，内能它是一个状态量，与过程无关，而热量这个词时伴随着“热传递”这个“过程”的，所以它是一个过程量。
然而，在生活中或者医学领域，我们常说某 ( http: / / www.21cnjy.com )某食品是“高热量”食品，运动时需要消耗大量的“热量”等。这里主要时指，它经过化学变化后能够释放出大量的能量。
可见，同一个词，在不同的领域内，有不同的含义，在每一个学科内都有自己严格的定义而已。其实在前面我们已经接触过这类物体量了，例如“物重”。
【展示交流】
1、关于物体的内能，下列说法错误的是（ ）
A：0℃的物体没有内能 B：内能和其他形式的能之间可以相互转化C：物体间的内能可以转移 D：一切物体都有内能
2、把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉在粗糙的硬纸板上来回摩擦，然后用手感觉图钉温度的变化，并解释这种变化。
3、两个物体之间发生热传递，当热传递停止时（ ）
A：两物体内能相等 B：两物体热量相等C：两物体温度相等 D：以上说法都不对
4、用物理学的术语解释“摩擦生热”和“钻木取火”。
5、下列哪些过程中，是通过做功改变物体内能的（ ）
A：饮料中放入一冰块，饮料变凉 B：冬天暖气使房间变暖C：划火柴，使火柴燃烧 D：用太阳灶加热壶里的水
6、为什么说，同一物体，温度越高，它的内能就越大？
7、以下四种情形，通过热传递方式改变物体内能的是（ ）
A：钻木取火 B：烧水水变热 C：锯木头木头发热 D：两手摩擦发热
8、人造卫星进入大气层时，为什么会被烧毁
9、在物理学中，“热”是个多义词，下面四句话里的“热”字各表示什么意思？
（1）天气真热 ； （2）摩擦生热 ；（3）物体放热 ；（4）电炉很热 。
10、开启啤酒瓶的瞬间伴有“嘭”的一声，瓶中有一股“白烟”，试解释这一现象。
11、在使用打气筒给自行车轮胎打气时，用力向下压活塞，对于筒内的气体来说，可以增大的物理量是（ ）
A：体积 B：热量 C：内能 D：质量
12、甲、乙两铜块，甲的质量是乙的2倍，把它们在沸水中煮足够长的时间，然后相接触，则（ ）
A：热量由甲传给乙 B：热量由乙传给甲 C：甲、乙间无热传递 D：条件不足，无法确定
13、关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ）
A：物体的温度越高，所含热量越多 B：温度高的物体，内能一定大。
C：0℃的冰块，内能一定为零。 D：温度相同的两物体间不会发生热传递。
14、一个物体温度升高了，则（ ）
A：它一定吸收了热量 B：一定是别的物体对它做了功C：它的热量增加了 D：它的内能增加了
15、火柴可擦燃也可放在火上点燃， ( http: / / www.21cnjy.com )前者是用 的方法，使火柴燃烧，后者是用 的方法，使火柴燃烧，这两种方法都可以改变物体的内能。
16、同种物质组成的甲、乙两物体，甲物体比乙物体的温度高，这说明（ ）
A：甲物体的内能大 B：乙物体的内能大C：甲、乙两物体的内能一样大 D：甲物体的分子热运动剧烈
17、炮弹里火药燃烧产生的高温高压气体炸 ( http: / / www.21cnjy.com )开弹壳后温度降低，是用 的方法减少了气体的内能。食物放进冰箱后温度降低，是用 的方法减少了食物的内能。
18、以下说法中正确的是（ ）
A：温度高的物体比温度低的物体含有的热量多B：热量从高温物体向低温物体传递
C：温度从高温物体向低温物体传递D：热量从热量多的物体向热量少的物体传递
中考 一斑窥豹
1、下列现象中，利用做功使物体的内能增加的是（ ）（2008年吉林中考）
A：冬天对手“哈气”手会感到暖和B：来回弯折的铁丝温度会升高
C：冬季用热水袋取暖D：自行车轮胎放气时，气门嘴处温度会降低
2、一名同学用锯锯木头，发现锯条发热，这是为什么？（2007年吉林中考）
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第二节科学探究：物质的比热容(第一课时)
学习目标：
1.知道不同物质的吸热能力不同.
2.知道比热容是物质的一种属性.
3.理解比热容的概念.
4.记住水的比热容.
5.了解生活中利用水的比热容大的实例.
重难点：理解比热容的概念,了解生活中利用水的比热容大的实例,
请回答：
1、烧开一壶水与烧开半壶水需要吸收的热量一样多吗？ 说明物体吸热与 有关。
2、把一壶水烧开与烧成温水需要的热量一样多吗？ 说明物体吸热与 有关。
综上说明：水在温度升高时吸收的热量，跟水的 有关，和 有关 。
3、阅读漫画思考：
思考：同样的太阳照射下为什么海水和沙 ( http: / / www.21cnjy.com )子的温差那么大呢？ 沙子好烫脚呀！ 还是水中凉爽耶！
猜测： 。
想一想：什么原因造成的这种现象呢？ 。
4、实验设计：如何研究物质的种类是否影响升温的快慢？
（1）、如何使水和沙子温度升高？
（2）、对水和沙子的质量有什么要求？
（3）、如果加热方法完全相同，意味着单位时间内物质吸收的热量 （相同/不相同）
（4）、实验中我们通过观察 知道温度的变化。
（5）、如何比较水和沙子哪个升温更快？你有几种方法？
方法一：观察物体升高相同的温度所需要的时间（吸收热量）是否相同。
下面是徐楼中学三（1）（2）班的兴趣小组做的实验及实验数据：
物质的种类 质量/kg 温度升高10℃所需的时间/S 温度升高20℃所需的时间/S
沙子 1 5s 10s
水 1 10s 20s
分析与论证
质量相等的沙和水升高相同温度时，沙比水需要的时间_____（长/短），升高相同温度时沙比水吸收的热量____（多/少），这说明：
质量相等的不同物质，在升高相同温度时，吸收的热量____（相同/不同）。
方法二： 在加热时间（吸收热量）相同的情况下，观察物体升高的温度是否相同。
下面是徐楼中学三（1）（2）班的另一兴趣小组做的实验及实验数据：
物质种类 质量/kg 加热2分钟所升高的温度/℃ 加热4分钟所升高的温度/℃
沙子 1 15℃ 30℃
水 1 8℃ 16℃
分析与论证
质量相等的沙和水加热时间相同时，沙和水吸收的热量_____（相等/不相等），升高的温度沙比水____（多/少），这说明：
质量相等的不同物质，在吸收相等的热量时，升高的温度____（相同/不同）。
总结：质量相同的不同物质, 升高相同的 ( http: / / www.21cnjy.com )温度,吸收的热量不同（或质量相同的不同物质,吸收相同的热量,升高的温度不同）——反映出物质本身的性质。
物理学中引入了比热容这个物理量，表示各种物质在这种性质上的差别。
比热容的定义：
1、我们把单位质量的某种物质温度升高（ ）1℃所吸收（ ）的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。符号：c。
2、常用单位： 焦耳/(千克· ℃)符号： J/(kg · ℃)读作： 焦耳每千克摄氏度
几种物质的比热[J/（kg·℃）]
水 4.2×103 砂石 0.29×103
酒精 2.4×103 铝 0.88×103
煤油 2.1×103 干泥土 0.84×103
蓖麻油 1.8×103 铁、钢 0.46×103
冰 2.1×103 铜 0.39×103
空气 1.0×103 水银 0.14×103
1.哪种物质的比热容最大 它为多少 表示什么意思？
2.砂石的比热容是多少 它表示什么意思
结论：
对同种物质来讲,比热容是一个确 ( http: / / www.21cnjy.com )定的数值（相等的）,跟物体质量的大小,温度改变的多少，物体的形状、体积、位置等无关，它仅与物质的种类和状态有关。
对不同物质来讲，比热容一般是不相同的。
比热容是物质的一种物理属性，同种物质的比热容相同。
1 .问:一滴水和一盆水的比热容谁大？
2. 问：把一根铁丝截为长短不同的两段，哪段铁丝的比热容大些？
3、问:冰的比热是多大？问：水和冰的比热不同说明了什么？
4、下列物质的比热容发生改变的是（ ）
A 一杯水倒掉半杯 B 水凝固成冰C 0℃的水变成4 ℃的水 D 将铁块锉成铁球
【展示交流】
一、填空
1、一块冰的比热容为 ，其物理意义是 从中间一分为二后，其比热容为 。
2、关于比热容，下列说法中是正确的是（ ）
A、一块铁的比热容比一个铁钉的比热容大 B、50℃的水的比热容比100℃水的比热容小
C、把一桶水由地球移到月球上去比热容会改变D、物质的比热容跟质量和温度无关
3、培育秧苗时，夜间多灌一些水，是利用水的
的特性，放出相同的热量 ( http: / / www.21cnjy.com )时，温度降低较 ，使秧苗的温度不致 ，起到了保护秧苗的作用。汽车散热器内用水做冷却剂，是因为相同的条件下水能吸收 热量，冷却效果好。
4、“早穿皮袄午穿纱，围着火 ( http: / / www.21cnjy.com )炉吃西瓜”这句民谚反映了我国新疆某些地区夏季昼夜气温变化显著，而沿海地区不像内陆地区昼夜气温变化那么大。其主要原因是砂石比水具有较小的（ ）A、热量 B、密度 C、比热容 D、内能
5、在城市修建人工湖，不但可以美化生活 ( http: / / www.21cnjy.com )环境，而且能有效调节周围环境的气温，这是由于水的 大，在同样受热或冷却时，温度变化 的缘故。
6、丁萌同学学习了比热容知识后，联想到热水袋，设计了一种水暖背心，冬天将袋内灌满热水，穿在身上可暖胸背，他的设计原理是（ ）
A、水的比热容大，吸热本领强 B、水的比热容大，降温时放热多
C、水资源比较丰富 D、水的流动性强，穿起来柔软舒服
7、甲、乙两种不同物质做成的实心体，质量之比为3：1，吸收相同的热量后，升高的温度之比为2：3，则甲乙两种物质的比热容之比为
8、初温相同的铁块，甲的质量是乙的2倍，使它们分别放出相同的热量后立即接触，则（ ）
A、热从甲传到乙 B、热从乙传到甲 C、甲乙间无热传递发生 D、温度由甲传到乙
9、汽车发动机是用水作冷却剂的，这是利 ( http: / / www.21cnjy.com )用了水的__________________________的性质；一辆汽车的水箱中装有10kg水，如果这些水的温度都升高了50oC，则它吸收的热量是_____________J[ C水=4.2×103J/（kg·oC）]。
10、厦门是个美丽的滨海城市，在这座城市 ( http: / / www.21cnjy.com )里，一年四季如春，日夜温差小，街道干净，花草繁多，环境优美。其中形成日夜温差小的主要原因是（ ）
A．地处南方，气温高不寒冷 B．四面环海，海水比热容大，对气温起调节作用
C．街道干净，容易通风散热 D．花草多，植物能起到保温作用，提高环境温度
11、质量相等、初温相同的两种液体a和b，在 ( http: / / www.21cnjy.com )相同的酒精灯下同时分别加热，它们升高的温度随时间变化的图像如下图所示。若它们升高的温度相同，加热液体 的时间长，比热容的大小关系是Ca Cb（选填“>”、“=”和“<”）。
12、两个相同的烧杯里分别盛有质量和 ( http: / / www.21cnjy.com )温度都相同的水和煤油，用两个相同的酒精灯给它们加热，可以看到煤油的温度比水的温度升高的快．若水和煤油的比热分别用C水和C煤油表示，则(　)
A．C水＞C煤油 B．C水＝C煤油C．C水＜C煤油 D．条件不足，无法比较
13、如图所示是“比较水和煤油吸热升温特点”的实验装置．
①加热过程中，用搅棒搅动的目的是___ ( http: / / www.21cnjy.com )__________；水和煤油吸热的多少是通过______________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）。
②关于该实验的变量控制，下列要求中不正确的是______________（填字母）
A．采用相同的加热方法(如酒精灯火焰的大小，与烧杯底的距离等)
B．烧杯中分别装入相同体积的水和煤油
C．使用相同的烧杯
14.关于物质的比热容,下列说法中正确的是( )
A 一物体切去一半后,剩下部分的比热容减为原来的一半B 吸收热量多的物质,比热容一定大
C 质量相同的不同物质,吸收相同热量后,温度高的物质比热容大D 比热容是物质的一种特性,通过测定比热容可以鉴别物质
15.水的比热容较大的性质,在日常生活中有着广泛的应用,下列事例中哪个不是应用这一性质( )
A北方冬天,用热水循环来供暖 B 初春傍晚在秧田里灌水可防止秧苗冻坏C 用水冷却汽车的发动机 D 夏天给教室洒水,感觉凉爽
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第二节科学探究：物质的比热容(第二课时)
学习目标
1．加深比热容概念的理解；
2.学会根据比热容进行热量计算。
3．理解热量的计算公式。
重难点1、进一步理解比热容的物理意义；1.理解热量的计算公式2.较为熟练的用Q=cm△t进行热量的计算。
自主学习
活动1、试写出算式计算下列物质吸收的热量.
例1 质量为5千克的水温度从20℃升高到100℃吸收了多少热量？分析：根据水的比热容的意义
质量为1kg的水,温度升高1℃所吸收的热量是4.2×103J,那么
①质量为1kg的水,温度升高80℃所吸收的热量是____4.2×103焦×（100-20）=3.36×105焦_________。
②质量是5kg的水,温度升高80℃所吸收 ( http: / / www.21cnjy.com )的热量是____4.2×103焦×（100-20）×5=1.68×106焦____________。
③小结：由特殊到一般，如果用Q吸代 ( http: / / www.21cnjy.com )表物体吸收的热量,c代表物质的比热容,m代表物体的质量,t1和t2分别是加热前后物体的温度,通过以上计算,可以总结出一个计算热量的公式:Q吸=_______________
④如果要计算物体降温时放出的热量,那么公式又应是Q放=________________.
在物理里我们习惯用△来表示变化的物理量，不管是(t-t0)还是(t0-t)都表示温度的变化量 ，所以这两个公式可以合并为Q=cm△t
以上三个公式中其中c表示物质的比热， ( http: / / www.21cnjy.com )用焦/（千克·℃）作单位；m表示质量，用千克作单位；t表示未温，t0表示初温，t-t0表示物体升高的温度，(t0-t)表示物体降低的温度，用摄氏度作单位；Q吸表示吸收的热量，Q放表示放出的热量，△t表示温度的变化量。
注意：① 单位问题，特别是质量的单位一定要用千克（思考为什么）
② 区分开“升高到”和“升高（了）”
③由公式Q=cm△t可以得到三个拓展公式： c=Q/m△t m=Q/c△t △t=Q/cm
如果条件充分我们可以分别计算出物质的比热容、质量、温度的变化量，甚至物体的初温末温。
我们已经总结出了物体吸收热量的计算公式，那么用这个公式来解决上面的问题就简单多了。
解：根据吸热公式Q吸=cm(t-t0)得
Q吸=4.2×103焦/（千克·℃）×5千克×（100-20）℃
=1.68×106焦
答：水吸收了1.68×106焦的热量。
活动2、用热量公式计算热量
[例题2]有一根烧红的铁钉，温度是800℃，质量是1.5克，温度降低到20℃，放出多少热量？
已知：m=1.5克=1.5×10-3千克，c=0.46×103焦/（千克·℃），t=20℃,t0=800℃
求：Q放=？
解：根据题意
Q吸=cm(t0-t)
Q吸=0.46×103焦/（千克·℃）×1.5×10-3千克×(800-20)℃
=538焦耳
答：铁放出的热量是538焦耳。
练习1 一水箱中盛有1t的水，在阳光的照射下，水温升高了30摄氏度，水的内能增加了多少焦耳？
练习2 质量是10千克的铁块，温度为720℃，冷却到20℃，铁块放出的热量是多少？（铁的比热容c=0.46×103焦/（千克·℃））
让两名学生上板演后师生共同讲评
课堂展示：
1、质量为1千克的水，温度升高了80℃，求水吸收的热量。C水=4. 2×103焦/（千克· ℃）
2、已知水的比热容为4.2×103J/ ( http: / / www.21cnjy.com )(kg·℃)，则1kg的水温度升高50°C吸收 J的热量。 生活中我们经常看到司机往汽车发动机的水箱里灌水，这是因为水的　 　　大，所以在相同条件下水能带走较多的　　　，冷却效果好。
3、若以太阳能热水器内装10 ( http: / / www.21cnjy.com )0kg、温度为20℃的水，阳光照射一天后，水温升高到70℃，已知水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），则热水器内的水吸收了 J的太阳能；这是通过 的方式改变水的内能，若用电热水器给水加热，是将 能转化为 能，这是用 的方式改变水的内能。
4、夏天早晨，田闯禾苗上常 ( http: / / www.21cnjy.com )看到晶莹的露珠，这是空气中的水蒸气__________ (填一种物态变化名称)形成的。初春培育秧苗时，为了不使秧苗受冻，早晨给水田多排水，傍晚多灌水，这是利用水具有较大的__________这一特性。
5.把质量为2kg,温度为30℃的铝块加热到100℃,铝块吸收的热量是多少 (已知铝的比热容是0.88×103J/(kg·℃))
6.质量为500g的某中物质,温度从20℃降到30℃,吸收了2.1×104J的热量,则这种物质的比热容是多少 它可能是什么物质
7.为了测定某种液体的比热，把质量是100 ( http: / / www.21cnjy.com )g的铜块从沸腾的水中取出（标准大气压），迅速投入到质量是100g温度为10℃的待测液体中，混合后的共同温度是25℃，若不计热损失，求这种液体的比热容是多少？（已知C铜＝0.4×103 J/(kg·℃)
8、质量100kg的地热水，温度从80℃降低到20℃，放出的热量是多少 (C水=4.2×103J／(kg·℃)。
9、给0.2Kg铝壶中的2Kg水从20℃加热 ( http: / / www.21cnjy.com )到70℃，共吸收多少热量Q吸？若这么多的水吸收8.4×105J的热量，水的温度为多少℃？[C铝＝0.9×103焦/（千克·℃）]
10、太阳能是一种廉价的清洁能源，从有关资料 ( http: / / www.21cnjy.com )获悉，在地面地表晴天时垂直于阳光表面接受到的热辐射为2.1×103 J/（m2·s）。有一台太阳能热水器，可将接收到的热辐射40%用来升高水温。若该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2 m2，晴天晒了1h，求水箱中质量为50kg的冷水温度最多能升高多少？
11（比值问题）：干泥沙的比热容是水的 1/5,干泥沙与水的质量之比是2：1，吸收的热量之比是5：4，则水和干泥沙升高的温度之比是（　）
A、1：8　　　B、8：1　　　C、8：25　　　D、5：8
12（简单计算）把500g的水加热到100℃，需要吸收1.68×105J的热量。问：水原来的温度是多
13（比热和热值的综合计算） ( http: / / www.21cnjy.com )：小明家最近安装了一台燃气热水器,容积为80L,装满水.(1)热水器中水的质量是多少 (2)水温度升高50℃需吸收多少热量 产生这些热量需要完全燃烧多少煤气 (C水=4.2×103J/(kg·℃),q煤气=4.2×107J/kg)
14（加热效率问题）在例3中，若这台热水器加热水时，实际消耗的煤气为0.5m3，则这台热水器的效率是多少？
15、质量为0.5千克的铝壶里装 ( http: / / www.21cnjy.com )了2千克的水。初温度为20℃，如果它吸收了265.2×103焦的热量，温度可升高到多少摄氏度？[铝比热容为0.88×103焦/（千克·℃）]
16、 一壶水的质量为2.5 kg，在液化石油气炉上从20℃煮至沸腾，在此过程中，共燃烧了液化石油气50g.壶吸热忽略不计.
（1）水共吸收了多少热量 （1标准气压下）
（2）这些液化石油气完全燃烧共放出多少热量
（3）求炉子的效率.（水的比热容为4.2×103J／(kg·℃), 液化石油气的热值为4.2×107J／kg）
附加：
1.曙光中学为学生供应开水,锅炉将400k ( http: / / www.21cnjy.com )g的水从25℃加热到100℃,燃烧了12kg煤(煤的热值是3.4×107J/kg),试求:(1)12kg煤完全燃烧放出的热量是多少
(2)该锅炉的效率是多少
5（电热综合类）：某品牌电热水壶的铭牌上标着如右表所示的数据，求：
热水壶容量 2.0L
额定电压 220V
加热时功率 800W
频率 50Hz
(1)该电热水壶的电阻；
(2)当电热水壶装满水后，从20℃加热到100℃，水吸收的热量；
(3)在额定电压下，要放出这些热量，电热水壶工作的时间．[不计热量损失，C水=4.2×103J/(kg·℃)]
(4)如果在用电高峰时间内用电热水壶烧水，电压只有200V左右，这时电热水壶发热时的实际功率大约是多大
2．某家用电热水器的铭牌如下：
阳光牌全自动电热水器
型号：HMP2-12D额定电压：220V 额定功率：2kW出厂日期：2004年4月8日 容量：12㎏类别：防触电保护类净重：20㎏编号：2004041000
(1)该电热水器正常工作时，电热丝的电阻多大？
(2)将该电热水器装满水加热，电热水器正常工作时电热丝所产生的热量的80%被水吸收，使水温由20℃升高到60℃，需加热多长时间
3.在一次课外活动中，小悦同学对家用电 ( http: / / www.21cnjy.com )磁炉进行了相关的观察和研究，并记录了电磁炉及她家电能表的有关数据，如下表：请你根据小悦同学在活动中获得的有关资料，求借在这段时间内
观察对象 有关记录 研究活动
电磁炉的铭牌 U额=220V P额=1kw ①用电磁炉加热一壶水(水的质量为2 ( http: / / www.21cnjy.com )kg,,初温为30℃.②关闭家里其他用电器，只将该电磁炉接入电路烧水，观察电能表表盘在5min内转了150r，此时用温度计测得水的温度为50℃
电能表的铭牌 220V 10（40）A50HZ 2000r/kwh
（1）水所吸收的热量 （2）电磁炉的实际功率 （3）电磁炉烧水的效率
10、某种型号的自动电热水器,额 ( http: / / www.21cnjy.com )定容量为30L,额定功率为3KW,灌满20℃的水,正常工作45分钟将水加热到80℃,求:①水箱中的水吸收的热量;②这段时间内电热器共消耗的电能;③电热器的效率
11、某电热水器，额定功率为2000W。当热水器正常工作75min时，可将50kg的水从20℃加热到60℃。(水的比热容为4.2×103 J / (kg·℃)。 试求：(1)这50kg水吸收的热量是多少 (2)热水器消耗的电能是多少 (3)热水器的效率是多少
班级： 组别： 姓名： 组内评价：
第三节　内燃机
学习目标：1、了解热机和内燃机的概念，知道内燃机的能量转换；2、 了解汽油机和柴油机的结构
3、能用文字和口头表述汽燃机和柴油机各冲程的工作状态和能量转化；
4、知道内燃机工作时有废气产生，树立环保意识。
难点：知道柴油机各冲程的工作状态和原理，以及各冲程的能量转化；知道柴油机和汽油机的区别。
演示实验引入（如图1）：在试管中装些火 ( http: / / www.21cnjy.com )柴头，用软木塞塞住试管口，加热使火柴头燃烧，请同学们注意观察现象（火柴头燃烧，软木塞被推出试管口）．说一说从火柴头燃烧到软木塞被推出试管口过程中能量是怎样转化的？
自主学习
1．燃料直接在发动机的气缸内燃烧产生动力的热机叫做 ．热机是把_________能转化为_________能的装置。
2．内燃机中最常见的是　　 　和　　　 　．
3．汽油机由_________、________进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮和________组成．
4．汽油机工作时，活塞在气缸内做一 ( http: / / www.21cnjy.com )次单向运动叫做一个________．汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，这四个冲程是 、 、 、 ．
5．柴油机与汽油机在结构上的主要不同是气缸顶部的_______ ____换成了______________．
6．四冲程柴油机的工作过程与汽油机的 ( http: / / www.21cnjy.com )主要不同是：吸气冲程进入气缸中的只有________；压缩冲程中，缸内气体被压缩的程度比汽油机_________，因此温度______，压强_______；压缩冲程末，_____________喷出雾状柴油，进行________式点火．
知识点1：汽油机
问题1：汽油机的结构主要有哪些？
小结：汽油机由气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆和火花塞组成．
问题2：汽油机的工作原理是什么？在压缩冲程中混合气体内能增大的原因是什么？在做功冲程中能量又是如何转化的？完成下表：
( http: / / www.21cnjy.com )
进气门开关 排气门开关 活塞的运动 曲轴的运动 能量的转化
吸气冲程 开 关 向下 半周
压缩冲程 向 周 能→ 能
做功冲程 向 周 能→ 能
排气冲程 向 周
联系 (1)每个工作循环飞轮转 周,完成 个做功冲程(2)在一个工作循环中,只有第三个冲程燃气对外做功,其他三个辅冲程不但不做功,还要消挺机械能(3)做功冲程为其他三个冲程提供能量,其他三个冲程为第三冲程做功提供基础(4)依靠 的惯性完成吸气、压缩、排气冲程
小结：汽油机的一个工作循环包括吸气冲程 ( http: / / www.21cnjy.com )、压缩冲程、做功冲程和排气冲程．在压缩冲程中，活塞对混合气体做功，混合气体内能增大，为机械能转化为内能；在做功冲程中，高温高压的燃气对活塞做功，推动活塞向下运动，将内能转化为机械能．
练习：四冲程汽油机的一个 ( http: / / www.21cnjy.com )工作循环中，_______冲程是活塞对气体做功，气体的______增加，温度_____，实质上是将_____能转化为_____能．燃料在气缸中燃烧时，气体的压强和温度剧增，燃气推动活塞做功时，实质上是_____能转化为______能．
知识点2：柴油机
问题1：柴油机与汽油机的结构有什么不同？柴油机是如何工作的？柴油机与汽油机在工作上有什么区别？柴油机工作中的能量又是如何转化的？完成下表：
不同点 汽油机 柴油机
构造
吸气冲程吸进的物质
压缩冲程末汽缸内的温度 较高 更高
点火方式
做功冲程燃气的压强 较大 更大
优缺点 效率低，燃点低；功率一般不大，较轻巧，工作平稳 效率较高，燃点较高；功率很大，较笨重，工作时震动较剧烈。
使用范围 适于轻便快速工作，常在飞机、小汽车、摩托车上采用 适宜长途负荷大的工作，常在拖拉机。舰艇。坦克等上使用
相同 1．都有进气门、排气门、活塞、汽缸、曲轴、连杆２．都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程
( http: / / www.21cnjy.com )
问题2：在内燃机的工作过程中，一个工作循环需要有几个冲程？飞轮的作用有什么作用？活塞往复运动几次？曲轴转动几周？对外做功几次呢？
小结：
（1）内燃机工作时，一个工作循环有 ( http: / / www.21cnjy.com )四个冲程，只有做功冲程是燃气推动活塞做功，其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成．（启动时，要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后汽油机才能自己工作）．
（2）内燃机一个工作循环活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次．
练习：
一台四冲程内燃机飞轮转速为1800 r／min，它1s完成了 ( )
A．30个冲程，做了30次功 B．60个冲程，做了60次功
C．120个冲程，做了30次功 D．60个冲程，做了15次功
例题1：如图2所示为内燃机工作时的某冲程示意图，该冲程是（ ）
A．吸气冲程 　　 B．压缩冲程 C．做功冲程 　　D．排气冲程
例题2：内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时气体的温度和内能的变化情况是（　　）．
A．温度降低，内能减小　B．温度不变，内能不变C．温度升高，内能增大　　D．温度降低，内能增大
【课堂展示】．
1．汽油机是由四个冲程不断循环而工作的，下图表示内能转化为机械能的冲程是（ ）
2．下图表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图，如图所示，它们正确的排列顺序为( )
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．甲、丙、乙、丁 D．甲、丁、乙、丙
3．摩托车上的热机工作时提供动力的是( )
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
4．在内燃机的四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？哪个冲程使汽车获得动力？哪个冲程排出了汽车的尾气？
5．以内燃机为动力的各种 ( http: / / www.21cnjy.com )机械,在人类生产生活中应用极为广泛.从轮船、火车, 到拖拉机、摩托车等,它们的动力大都来源于内燃机,它们虽然在构造上略有差异,但工作原理都是一样的.下面对内燃机的有关叙述, 错误的是 ( )
A．内燃机是内能转化为机械能的装置B．内燃机用水冷却，是因为水的比热容大
C．它排出的废气无污染，是一种环保型的机器D．内燃机靠产生的高温高压气体做功
6．关于热机，下列说法是正确的：（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞。　B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸。　
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开。D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能。
7．如图是汽油机的四冲程示意图。在一个工作循环中，四个冲程正确的排列顺序是（ ）
A．甲乙丙丁 　　　B．甲丙乙丁 　　　　　　　　C．乙丙丁甲 　　　　D．丁丙乙甲
　　
8.汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，此冲程是
A.吸气冲程 B.压缩冲程?C.做功冲程? D.排气冲程
班级： 组别： 姓名： 组内评价：
第四节　热机效率和环境保护
【学习目标】
1、建立热值概念，记住热值的概念和单位。
2、熟悉常见燃料的热值，能利用Q =mq进行简单计算。
3、了解热机效率。能口述热机工作时燃料释放能量的主要流向。
【学习重难点】1、利用热值公式Q =mq进行有关燃料放热的简单计算。2、热机效率的理解和环境保护。
【自主学习】
一、我准备：
（1）观察上面图片 ( http: / / www.21cnjy.com )
1．以上材料具有哪些共性的特征？2．你能将它们根据一定的标准分类吗？如何分类？
3．若想将一壶水烧开，你有哪些燃料可以选择？4．在这些燃料中，你认为利用哪种原料用量最少？为什么？
（2）常见的燃料有 、 、 、 等，在燃烧时都会 能量。
（3）燃料燃烧对环境有哪些影响？
二、我学习：（准备好了，我们开始新课了！）
（一）我学习燃料的热值
1、阅读教材43和44页 。通过同学们的讨论，填一填。（5分钟）
①热值定义： 叫做这种燃料的热值，用 表示，单位是 ，气体燃料热值单位是 。
②仔细阅读教材P44页热值表，并表述出木柴、液化气热值的物理意义。（你能准确得表述出来吗？相信自己）q ＝ ，物理意义 q ＝ ，物理意义
②1kg的干木柴完全燃烧释放出 ( http: / / www.21cnjy.com ) J的热量；那么质量为10 kg的干木柴完全燃烧释放出 J的热量。你计算的依据是Q= -，这就是燃料燃烧放出的热量的计算公式，其中Q表示 ，m表示物体的 ，q表示
想一想，如果是气体燃料呢？其燃料燃 ( http: / / www.21cnjy.com )烧放出的热量的计算公式： 。其中Q表示 ， V表示物体的 ，q表示 。
【提示】：热值是燃料的重要特性，只和燃料的 种类 有关，与 质量 和是否 完全燃烧无关。
2、课堂小试。（做一做，你一定行的，5分钟）
（1）、有—箱质量为10 kg木炭，其热值为3．4×10J／kg．其物理意义是　　　　　 　 ，若用掉一半，剩下的木炭的热值为
（2）、质量为40kg的无烟煤完全燃烧释放出多少J的热量，怎么计算？
（3）、试计算8m氢气完全燃烧释放的热量。
小组内评一评，谁做的最棒。
（二）我学习热机效率及环境保护 （阅读教材p44到p45热机效率知识，完成下面知识内容，4分钟）
认真阅读教材图12-27，回答下列问题
1．热机工作时，主要的能量损失表现在哪些方面？
2．你有几种表达热机效率的方法？写出来与同学交流。
3．我们可以从哪些方面做工作来提高热机效率？
4．在家庭中，我们经常用天然气灶来烧开一壶水。你能否仿照教材中的事例，画出这一过程的能流图。
1、热机 的能量与 的能量的比值称为热机效率
【想一想】：如果用η表示热机效率，那么根据概念其公式可以表示η =
2、仔细阅读P45图12-27以及下面的内容。快速的填一填。
（1）、我们发现各种热机效 ( http: / / www.21cnjy.com )率是不同的，蒸汽机效率只有 ，汽油机效率约是 ,柴油机效率约是 ，飞机上的喷气发动机效率能达到 ．
（2）、为合理利用能源，人们一 ( http: / / www.21cnjy.com )直在 努力提高热机效率，其主要途径是 ,首先要 ．其次要 。
（3）、热机的效率能否达到100％？为什么？（说一说）
3、观看图片P46页图12-28：燃料燃烧造成的环境污染的有关图片和生活场景。（3分钟）
( http: / / www.21cnjy.com )
【议一议】：（1)通过上面的展示，并联系我们的生活环境谈一谈：燃料燃烧对环境有哪些影响？（ 小组内互相说一说，来试试）
1．为减少燃料燃烧所造成的污染，你知道政府采取了哪些措施？
2．你亲身经历过因环境污染所造成的生活不便或不适想象吗？说出来，让大家感受一下。
3．在日常生活中，我们可以从哪些方面对 “环境”做出贡献？
(2)结合生活实际谈谈：为了保护环境，应该怎样从我做起？（小组讨论，自主发言，大胆发言）小组内评一评，谁说的最棒。
展示交流
1、液化气的热值是4.9×10J/ m，，其物理意义是　　　　　　　　，完全燃烧5 m的液化气可以产生　　　　　　J的热量。　
9、四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平 ( http: / / www.21cnjy.com )均月消耗量分别为:木材约200kg,烟煤约 80kg,液化石油气约3Okg.煤气约6Okg.这四种燃料中哪一种燃料的热值最高 ( ) A.、液化石油气 B、煤气 C、烟煤 D、木材
2、完全燃烧2 kg酒精，其产生的热量为6×10J．那么酒精的热值是 .
8、在我国实施的 " 西气东输 " ( http: / / www.21cnjy.com )工程中,西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。天然气与煤相比,从热学角度分析它突出的优点是 ； 从环保角度分析它突出的优点是 .( 天然气、煤的热值分别为1.14 ×108J/kg、3x107J/kg)。
3、下列关于热值的说法正确的是（　　　）
A.燃料不燃烧，其热值为零。 B.燃料不完全燃烧其热值要变小。
C.燃料的热值与燃烧情况和质量无关，只与燃料种类有关。D. 燃料燃烧时放出热量多的其热值就大。
7、煤油的比热容是 2. ( http: / / www.21cnjy.com )1× l03 J/(kg ·℃ ), 将质量4kg的煤油从20℃加热到70℃需要吸收 J热量,如果将煤油倒掉一半,它的比热容将为 J/(kg ·℃ ).
4、已知烟煤的热值是2．9×10J／kg，那么( )
A．2 kg烟煤燃烧时—定放出5．8×10J的热量B．1 kg烟煤完全燃烧时一定能放出2．9×10J的热量
C．1 kg烟煤温度降低1℃释放出2．9×10J的热量D．10kg烟煤的热值2．9×10J的热量
6．在城市普及煤气和天然气的使用，是解决______的一个有效措施。
5、下列供热方式最有利于环境保护的是( )
A．用煤做燃料供热 B．用石油做燃料供热 C.用天然气或煤气做燃料供热 D.用太阳能供热
5．大气污染不仅危害______，还影响______，影响全球的______。因此，大气污染是全球的公害。
6、要提高热机的效率，下列做法不可行的是（　　）
A.尽量减少废气带走的热量。B.尽量保持机械部件之间有良好的润滑。C.尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能。D.尽量减少散热损失。
4．使用燃料，使人们获得了大量的内能，同时也造成了______。
7、完全燃烧200g煤油放出的热量相当于完全燃烧多少干木柴放出的热量
3．汽油机甲的热机效率比 ( http: / / www.21cnjy.com )乙的热机效率高，这表明 　[　]
　A．甲做功比乙多。B．甲做功比乙快。C．甲消耗的汽油比乙少。D．以相同的速度行驶相同路程，甲耗油比乙少。
8、—辆汽车牵引力是4×103N,行驶10km消耗3kg汽油，这辆汽车的效率是多少
2．下列提高热机的效率的方法中，不可 ( http: / / www.21cnjy.com )行的是 [　]
　A．减少各种热损失。B．加润滑油减少机器部件间的摩擦。C．充分利用废气的能量，如建热电站。D．采取少消耗总能量的方法。
9、某中学为学生供应开水用锅炉将200Kg水从25 C加热到100 C，燃烧了6 Kg的无烟煤。试求：
（1）锅炉内的200Kg水吸收的热量是多少焦耳？
（2）6 Kg的无烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦耳？
（3）此锅炉的效率是多少？
1.在热机里，用来做______的那部 ( http: / / www.21cnjy.com )分能量，跟____________所放出的能量之比，叫做热机的效率。 汽油机的效率为30％，其含义是_____________________。
我就纳闷了，同在一个太阳下，温度差距咋就这么大呢？
图1
图2
A． 　　 B． 　　 C． 　 　D．