第2节 科学探究：物质的比热容
【学习目标】
1．了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。
2．知道热传递可以改变物体的内能。
3．知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例。
【导学过程】
课前导学：
1、物体的内能
一切物体都具有 ，物体的温度越高，内能 。
2、改变物体的内能的方式有 和 两种。
课堂导学：
一、内能
1、引入：什么是动能？ ，得出分子动能的概念
分子动能：
思考讨论：分子动能的影响因素
2、什么是势能？ ，引出分子势能概念
分子势能：
思考讨论：分子势能的影响因素
3、什么是机械能： ，引出物体内能的概念
物体的内能
一切物体都具有 ，物体的机械能 (填“可以”或“不可以”)为零，物体的内能 (填“可以”或“不可以”)为零。
思考讨论：物体内能的影响因素有
4、内能的单位是
二、物体内能的改变
引入：要使物体的内能增加或减少，联系内能的影响因素，想想可以采用什么办法。
热传递可以改变物体的内能
(1)、热传递：
(2)、热量：
热量的单位是：
(3)、发生热传递过程中，高温物体温度 ， 热量，内能 ，低温物体温度 ， 热量，内能 。
2、引入：冬天，人搓手会感觉到暖和，是什么原因？课本的图16.2—4都是为什么？
演示16.2—5，此实验说明了什么？
以上事实说明 。
综合归纳得到改变物体内能的方法有 和 两种。
课堂练习：
1.物体的内能是物体内部所有分子热运动的_______与_______的总和.
2.在热传递过程中，传递_______的多少叫做热量，热量单位是_______；热传递可以改变物体的_______，物体吸收热量，_______能增加.
3.在高空飞行的子弹具有_______能、_______能，同时还具有_______能，子弹落地后，这三种能不为零的是_______能.
4.物体内大量分子做无规则运动的激烈程度跟_______有关，当物体的温度升高时，它的内能_______；温度降低时，内能_______.
5.当物体对外做功时，它的内能_______，温度_______；当外界对物体做功时，物体的内能_______，温度_______.给自行车打气，筒壁会发热，这是压缩筒内的空气_______，使空气的_______增加，温度升高的缘故.
6．下列说法错误的是 ( )
A．一个物体温度升高，内能增加；温度降低，内能减少
B．两物体升高相同温度，增加的内能一定相等
C．温度越高，分子运动速度越快，分子间扩散也越快
7．关于内能，下列说法正确的是 ( )
A．一个分子做无规则运动所具有的能 B．大量分子做无规则运动所具有的能
C．0℃物体内能为零 D．温度高的物体具有的内能多
8.物体的内能是指( )
A.物体中个别分子所具有的能 B.物体做机械运动所具有的能
C.物体内部大量分子做无规则运动所具有的能
D.物体做机械运动和热运动的能的总和
9.甲物体的温度比乙物体的温度高，则( )
A.甲的内能比乙大 B.甲物体中分子的无规则运动比乙剧烈
C.甲物体的机械能比乙物体的大 D.甲物体的分子动能的总和比乙大
10.关于物体的内能，下列说法不正确的是( )
A.炽热的铁水有内能 B.抛在空中的篮球具有内能
C.物体的温度升高时，内能增加 D.水结成冰后，就不再有内能
课后练习
11.下列现象中，利用做功使物体内能增加的是( )
A.铁块放在炉火中烧红了 B.烧开水时，壶盖被水蒸气顶起来
C.木工用锯锯木条时，锯条发烫 D.冬天，人们在太阳光下取暖
12.两个物体之间发生热传递，当热传递停止时( )
A.两个物体内能相等 B.两个物体温度相等
C.两个物体热量相等 D.以上说法都不正确
13、把0℃的冰放进0℃的水中，若它们与外界不发生热传递，则： （ ）
A、冰会增多，水减少 B、冰会减少，水增多
C、冰多则水就会凝固；水多则冰就会熔化 D、冰和水的多少跟原来的相同
14、下面说法中正确的是 （ ）
A、物体吸收了热量，它的温度一定升高 B、物体放出了热量，它的温度一定降低
C、物体温度不变，它一定没有吸热，不放热D、物体放出了热量，温度可能不变
15、关于分子动理论，下面说法中错误的是 （ ）
A、物质由分子组成，分子间存在空隙 B、物体内分子都在不停地做无规则的运动
C、分子之间只存在引力 D、分子之间既有引力，又有斥力
16、关于物体的内能，下列说法中正确的是 （ ）
A、运动的物体有内能，静止的物体没有内能 B、物体温度在0°C以下时没有内能
C、高温物体的内能一定比低温物体的内能大
D、质量大且温度高的物体的内能一定比同状态质量小，温度低的物体的内能大
17、下面几个例子中，属于做功使机械能转化为内能的是 （ ）
A、用铁锤打铁块，锤头和铁块都发热 B、冬天站在太阳光下感到暖烘烘的
C、放爆竹时，爆竹腾空而起 D、把50°C的热水倒入0°C的冷水里，冷水变热
18．一根火柴的温度升高了，则[ ]
A．它一定吸收了热量 B．一定对它做了功
C．它含有的热量一定增加 D．它的内能一定增加
19．下列事例中属于做功使物体内能增大的是[ ]
A．夏天，人在阳光下感到很热 B．用锯子锯木板时，锯条发热
C．用高温的水蒸气蒸饭 D．冬天用热水暖气使房间温度升高
20．关于内能, 下面说法中正确的是 ［ ］
A.运动的物体才有内能 B.只有固体和液体才有内能
C.一切物体都有内能 D.内能的大小与物体运动的快慢有关
21．发生热传递时，低温物体的温度________________，高温物体的内能________________。
4．如图所示，水蒸气膨胀时对软木塞_______，消耗了水蒸气的______．
22．下列是过程中有能量转化吗？是什么形式的能转化为什么形式的能？
(1)用砂轮磨刀，有火星迸出 _________
(2)陨石坠入大气层，成为流星_____________
(3)壶中的水沸腾时，壶盖不断地跳动_____________
(4)用打气筒给轮胎打气___________第4节 热机效率与环境保护
【学习目标】
1、从生活中体会不同燃料燃烧释放内能的本领不同，建立燃料热值的概念。
2、会查热值表，能根据燃料的热值计算燃料完全燃烧放出的热量。
3、能说出燃料燃烧释放的能量的主要流向，对热机效率（或炉子的效率）有初步的认识，能大致说出提高效率的途径。
4、举例说明燃料燃烧对环境的影响，培养自觉地环保意识。
【学前准备】人要生存，机器要运转，都离不开能量。内能是人类和各种动力机械主要利用的能量形式之一，而燃料的燃烧正是这一来源的主要途径。同学们，想一想日常生活中主要有哪些燃料？
【自主学习】
一、燃料的热值
1、若烧开一壶水需完全燃烧0.2kg煤气，那么完全燃烧0.2kg干草能否烧开这壶水？ 这说明完全燃烧相同质量的燃料所放出的热量________。
2、在物理上用_______表示燃料燃烧放热情况，定义是__________
_____________________________，符号__________固、液体燃料单位符号________气体燃料的热值单位符号 。计算燃料燃烧放出热量的公式是______________。
3、观察课本37页的“常见燃料的热值”表，你有何发现？
二、热机效率和环境保护
1、热机燃料燃烧放出能量只有少部分转化为机械能，物理上用__________表示热机的这种性能，定义是__________________________________________。
2、观察右图，想一想热机的效率能达到100﹪吗？为什么？我们应该如何提高热机效率？
3、观察图12-28，说出燃料燃烧对环境产生的污染有哪些？我国采取什么措施？
【知能应用】
1．与煤炭相比，使用天然气能减少对空气的污染。天然气的热值是7．5×107J／m3，若某家庭一个月使用了10m3的天然气，则这些天然气完全燃烧时放出的热量是____________J；这些热量相当于完全燃烧_________kg烟煤放出的热量。(设烟煤的热值是3.0×l07J／kg)
【诊断评价】
1、（09山东临沂）．2009年4月15日零时16分，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功将第二颗北斗导航卫星送入预定轨道。“长征三号丙”运载火箭采用液态氢做为火箭的燃料，原因是液态氢具有（ ）
A．较大的比热容 B．较低的沸点
C．较大的热值 D．较高的凝固点
2、煤油的热值是4.6χ107J/kg,意义是___________________________将质量4kg的煤油完全燃烧放出的热量是 ,如果将煤油倒掉一半,它的热值将为 J/kg .
3、热机是把________转化为_______能的机器。在热机里，转化为_______的能量和燃料完全燃烧所放出的能量的比值称为热机效率。
4．目前，世界各国对控制污染、保护环境非常重视，热机工作时对环境造成的主要污染是排出____________和产生___________。
5．为控制大气污染，下列措施目前不可行的是
A．尽量用天然气代替煤作城市居民生活用的燃料 B．开发和使用新能源
C．改进消烟和除尘装置，提高其性能 D．禁止使用石油资源
6．以下提高热机效率的方法中，错误的是 （ ）
A．尽量减小热机功率 B．尽量使燃料充分燃烧
C．保证转动部分良好的润滑 D．尽量减少各种热散失
7．如图4所示为内燃机的能量流向图，热机效率（η）等于
A．×100% B．×100%
C．×100%
D．×l00%第3节 内燃机
【学习目标】
1、知道热机的概念，了解内燃机是热机的一种。复述热机的定义，解释热机中能量的转化列举热机的种类。
2、了解汽油机、柴油机的构造。通过实验探究，发现汽油机、柴油机冲程的工作状态和能量转化。能表述汽油机、柴油机冲程各冲程的工作状态和能量转化。
3、区分汽油机和柴油机。
【学习重点】
汽油机各冲程的工作状态和能量转化。
【预习检测】
温故而知新
1. 物体内部所有分子热运动的 能与分子 能的总和，叫做物体的内能。⑵一切物体都有内能，内能的单位是 ，用字母 表示。
2．物体分子的无规则运动剧烈程度与温度有关，温度越高，物体内分子运动速度越大，分子动能就越 ，物体内能也就越 。例如：同一物体温度越高，内能越 。
【共同探究】
★学生活动一：阅读p135内容回答下列问题：
1、图16.4-1的实验观察并思考酒精灯对试管中水加热时，水的内能变化。
思考；
（1）看到什么现象？________________
（2）木塞被顶开，是谁对它做了功？________________
（3）水蒸气既然能够对木塞做功，说明水蒸气具有能，它具有的是什么能？ ________________
（4）在加热过程中水蒸气内能的变化情况是怎样的？________________
（5）在这个过程中，有没有不同形式能量的相互转化？___________ 2、热机是指把燃料燃烧时释放的__________转变为_________的装置。热机应用历史上从蒸汽机到内燃机，内燃机有________及________等,大多数交通工具,都使用它们
3、内燃机：燃料直接在发动机________燃烧产生动力的热机。最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做______和_______
4、汽油机
★学生活动二：阅读教材，依据图自学并填写、汇报：
（1）汽油机是利用 作燃料来工作的。
（2）构造： 。
（3）工作过程：工作过程以一个循环为一个单元，一个循环有______个冲程。包括：
_______ 、 ________ 、 _______ 、 ________四个冲程
第一冲程：吸气冲程中吸入的是什么？汽缸中活塞由哪端向哪端运动？进气门和排气门的打 开和关闭情况？
第二冲程：压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物的过程中，是什么能向什么能转化？ 压缩冲程末产生什么结果？
汽油机是利用什么方式点火的？
第三冲程：做功冲程为什么能做功？是什么能向什么能转化？
第四冲程：排气冲程有什么作用？
5、柴油机（对比汽油机学习）
（1）柴油机是利用 作燃料来工作的。
（2）构造：
（3）工作过程：工作过程以一个循环为一个单元，一个循环有______个冲程。包括：
_______ 、 ________ 、 _______ 、 ________四个冲程
第一冲程：吸气冲程中吸入的是什么？汽缸中活塞由哪端向哪端运动？
第二冲程：压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物是什么能向什么能转化？
压缩冲程末产生什么结果？
柴油机是利用什么方式点火的？
第三冲程：做功冲程为什么能做功？是什么能向什么能转化？
第四冲程：排气冲程有什么作用？
【归纳整理】
一个工作循环有 个冲程，飞轮转动 周，对外做功 次，活塞往复 次，其他冲程靠飞轮的惯性完成。
汽油机和柴油机的主要区分：
不同点 汽油机 柴油机
构造
燃料
吸气冲程吸进的物质
压缩冲程末汽缸内的温度
点火方式
做功冲程燃气的压强
优缺点
应用
相同点 都有 、 、 、 、 、 都分为 、 、 、 四个冲程
【拓展练习】
1．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
2．我们知道：多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来连续工作的．关于压缩冲程的作用，下列说法正确的是 （ ）
A．将废气排出缸外 B．完成对外做功
C．吸进汽油和空气的混合物 D．压缩燃料和空气的混合物
3．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，下图16.4－1中表示做功冲程的是（ ）
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D.丁
4．汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，其中在压缩冲程中，气体的温度升高，是通过 方式增加内能的。为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过热传递的方式减少汽缸内能的，用水来包围汽缸是因为水的 。
5.汽油机工作四个冲程中, 冲程是燃气对活塞做功，此过程将 能转化为 能。
6、汽油机吸入气缸的物质是 ( )
A.汽油 B.空气 C.汽油与空气混合物 D.燃气
7、柴油机的构造跟汽油机相似，主要不同点是柴油机的气缸顶部有一个_____，没有__________。
8、汽油机的一个工作循环是排气,吸气,压缩,_______这四个冲程,其中能将机械能转化为内能的冲程是_________冲程。
9、如图是内燃机的某一个冲程的工作情况，可以断定是 冲程，它将____能转化成_______能．
10、 在四冲程内燃机的工作过程中，压缩冲程将 能转化成 能。
11、 关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法（ ）
①在做功冲程中，是机械能转化为内能 ②在做功冲程中，是内能转化为机械能
③只有做功冲程是燃气对外做功 ④汽油机和柴油机的点火方式相同
以上说法中正确的是
A．只有②③ B．只有①③
12、汽油机的一个工作循环的由四个冲程组成，其中在压缩冲程中，气体的温度声高，是通过______方式增加内能的，在压缩冲程结束时，火花塞产生点火花，是燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞做功，为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，是汽缸被水包围，这是通过______的方式减少汽缸体的内能的，用水包围汽缸是因为水的______________。
图16.4－1第1课时 探究物质的比热容
【学习目标】
1、了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性．
2、通过探究，比较不同物质的吸热能力．
【学习重点】比热容的概念。
【学习难点】理解比热容概念并能利用它解释有关现象．
【预习检测】
1．根据生活经验，我们会发现烧一壶水所用的时间比烧半壶水所用的时间要长，说明物体所吸收的热量与_________有关。
2．把一壶水烧成开水比烧成温水所用的时间长，说明了物体所吸收的热量的多少与_________有关。
3、相同质量的水和沙子，当温度升高的度数也相等时，吸收的热量是不是一样多呢？
4．热量是看不见，摸不着的，你是通过什么知道水吸收热量多少的呢？
【共同探究】
★学生活动一：探究比较不同物质的吸热能力
1、方法：根据我们的生活经验已经知道物体吸收热量的多少与 和 有关，我们要探究热量的多少与物质的种类是否有关，需要控制 、 相同，这种方法叫 。
2、器材：你认为要验证你的猜想，需要哪些器材，思考并交流以下几个问题：
（1）需要测量哪些物理量，需要哪些器材？并说出你的理由
（2）热量是看不见摸不着的物理量，你通过什么知道它的多少？。
（3）数据记录表格中的加热时间代表哪个物理量？
3、进行试验：某组同学按照课本组装器材，并进行实验，后将实验数据填入下表格中，
下表是他的实验数据记录：
烧杯号 液体 质量(g) 初温(℃) 末温(℃) 加热时间(min)
1 水 200 20 28 8
2 水 100 20 28 4
3 煤油 200 20 28 4
4 煤油 200 20 24 2
请根据表中的实验记录回答：
⑴比较1、2记录，得出的结论是___________________________________；
⑵比较3、4记录，得出的结论是___________________________________；
⑶比较1、3记录，得出的结论是___________________________________；
⑷综合上述结论，物体温度升高时吸热的多少与_________________________有关。
⑸该同学在本次实验中用到的研究方法是____________________________。
4、结论：（1）交流实验数据，说出通过实验得出的结论是：相同质量的不同物质，吸收相同的热量，升高的温度 （相同、不同），这说明物体吸收热量的多少与 有关。
★学生活动二：阅读1页比热容，回答下面问题.
1、定义：由于不同的物质升高相同的温度需要吸收的热量不同，为了揭示物质的这种特性，引入了一个新的物理量：比热容。物理学中规定：单位质量的物质温度每升高或降低 所吸收或放出的 为该物质的 ，它的国际单位是 符号
2、意义：看常见物质比热容表格，了解各种物质比热容，可知（1）不同物质的比热容一般 ，（相同、不同） （2）水的比热容最大，水的比热容为 ，它的意义是 沙石的比热容为 ，它的意义是 ，如果让相同质量的水和沙石吸收相同的热量，水升温要 （快、慢）。
3、水的比热容较大的在生活中的应用和现象：
（1）人们常用冷水冷却发动机，冬天人们用热水来取暖，你能解释这样做的原因吗？
（2）我国新疆地区有“早穿棉袄，午穿纱，抱着火炉吃西瓜”的说法，你能解释这种昼夜温差较大的原因吗？
（3）你能再举一例吗？
（4）如果把这杯水倒去一半，所剩部分的水的比热容是_________ J/(Kg℃)。
【归纳整理】
【拓展练习】
1．小明在两个易拉罐中分别装入等质量的沙子和水，用相同的酒精灯对其加热，以便探究沙子和水吸热升温快慢的程度。
（１）比较沙子和水吸热升温快慢的方法有二种：
① ②
（2）实验中小明猜想；沙子吸热升温比水快。如果他的猜想是正确的，则应该观察到的现象是 。
2．、一太阳能热水器水箱内装有质量为80kg的水，经太阳晒2h后，温度从20℃升高到50℃所吸收的热量是 J，这是用 的方式增加了水的内能．
3．由Q＝cm（t－ to）可得。c＝ ，关于同一种物质的比热容c，列说法正确的是（ ）
A．若吸收的热量增大一倍，则比热容增大一倍
B．若质量增大一倍，则比热容减至一半
C．若加热前后的温度差增大一倍，则比热容增大一倍
D．无论质量多大，比热容都一样
4.我国许多城市中建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，盛夏时能大大减弱周围地区的“热岛效应”。若某一人工湖湖水吸收一定热量，水温升高2℃。若这些热量被同等质量的砂石吸收（c砂石5．为了探究液体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，某同学做了如下实验：在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用同样的加热器加热．下表是他们的实验记录，根据实验记录回答下列问题：
烧杯号 液体 质量／克 初温／℃ 末温／℃ 加热时间／分
1 水 300 20 30 12
2 水 150 20 30 6
3 煤油 300 20 30 6
4 煤油 300 20 25 3
（1）分析比较_________（填烧杯号）烧杯的实验记录，可得出的初步结论是：在质量和升高的温度都相同时，不同物质吸收的热量不同．
?（2）分别分析比较1，2和3，4两烧杯的实验记录，结合（1）中的结论，然后综合归纳可得出，物体温度升高时吸收热量的多少与_________有关系．
比热容
1、定义：___________________________________________叫比热容
3、物理意义：________________________________。水的比热_________________
其物理意义可表述为_________________________________________。
2、单位：_________
实质：热机是把_______转化为_________的机器。第2课时 比热容的计算及应用
【学习目标】
1、尝试用比热容解释简单的自然现象．
2、能根据比热容进行简单的热量计算．
【共同探究】
学生活动:探究热量的计算
已知水的比热容为4.2×103J/(Kg℃),
则：1Kg的水温度升高1℃，所吸收的热量为 ________ J；
1Kg的水温度升高2℃，所吸收的热量为 J；
2Kg 的水温度升高1℃，所吸收的热量为 J；
2Kg 的水温度升高2℃，所吸收的热量为 J；
小结：如果我们用Q表示物体吸收或放出的热量，用c表示物质的比热容，用Δt表示温度的变化，你能总结出物体在温度变化时所吸收或放出热量的计算公式吗？
Q = 。
请利用公式计算：
1、在标准气压下，将0.5Kg，20℃的水烧开，需要吸收多少热量？
2、质量为5kg的热水，从100℃降到80℃放出的热量是多少？
【拓展练习】
1.铜的比热容是铅的比热容的3倍。质量相同的铜块和铅块，若它们升高的温度之比为1∶2，则它们吸热之比为（ ）
A.2∶3 B.3∶2 C.6∶1 D.1∶6
2.一个温度是40 ℃的铁球，吸收2.3×103 J的热量后，温度上升到90 ℃，求铁球的质量。〔铁的比热容是0.46×103 J/(kg·℃)〕
