(共45张PPT)
12．3 物质的比热容
第1课时 比热容
知识点1：不同物质的吸热、放热性能
1．【教材情境素材改编】在探究不同物质吸热能力的实验中，下列分析正确的是 ( )
A．应用到的物理方法主要有类比法和转换法
B．实验中需要控制液体的体积相同
C．用加热时间表示吸热多少，采用了类比法
D．实验应使用相同规格的加热装置
D
2．比较不同物质吸热升温的特点，小明做了如图的实验：在两个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和煤油，用两个相同的酒精灯对其加热，实验记录的数据如表所示。
加热时间/min 0 1 2 3 4 5
水的温度/℃ 20 22 24 26 28 30
煤油的温度/℃ 20 24 28 32 36 40
(1)在此实验中，用 (选填“升高温度的多少”或“加热时间的长短”)来表示物质吸收热量的多少。
(2)据表中实验数据可知：质量相同的水和煤油，加热相同时间， (选填“水”或“煤油”)升高的温度更高。
(3)进一步分析可知：质量相同的水和煤油，升高相同的温度，水吸收的热量比煤油吸收的热量 (选填“多”或“少”)。
(4)实验结果表明，不同物质的吸热能力一般 ，物理学中用 这一物理量来描述物质的这种性质。
加热时间的长短
煤油
多
不同
比热容
知识点2：比热容
3．【科学本质观】下列关于比热容的说法正确的是( )
A．物质的温度越高，比热容越大
B．物质的质量越大，比热容越大
C．比热容的大小与物质的种类和状态有关
D．物质吸收的热量越多，比热容越大
C
4．酒精的比热容为2.4×103 J/(kg ℃)，其物理含义是 0
。
5．夜晚沙漠中的温度通常会降低至0 ℃以下，这会导致房屋外的水源结冰，当水凝固成冰后，其比热容 ；当气温升高时，将冰块放于屋内可用于降低屋内的温度，冰块每升高1 ℃所吸收的热量比水升高1 ℃所吸收的热量 。
1 kg酒精温度升高
(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为2.4×103 J
变小
少
知识点3：水的比热大的应用
6．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成损害。这主要是因为水的( )
A．沸点较高 B．凝固点较低
C．比热容较大 D．密度较大
C
7．小海在考虑购买电暖气或热水袋，却发现电暖气的传热介质是油而不是水，其优点是油的比热容比水小，加热时升温更 (选填“快”或“慢”)；而热水袋的传热介质是水而不是油，其优点是在相同条件下，降低相同温度时，水放出的热量更 (选填“多”或“少”)。
快
多
8．【物理学与日常生活】在生产和生活中，常见到“水的比热容大”的特性的应用情景，以下事例中与这一特性无关的是( )
A．冬天，暖水袋中充热水取暖
B．夏天，地上洒水会感觉更凉爽
C．汽车发动机用水作冷却液
D．夜间遇寒潮时，在秧田里灌水以防秧苗受冻
B
9．【物质观念】下表是一些物质的比热容，根据表中的数据，
一些物质的比热容[单位：J/(kg·℃)] 水 4.2×103 冰 2.1×103
酒精 2.4×103 汞 0.14×103
甘油 2.4×103 砂石 0.92×103
煤油 2.1×103 铝 0.88×103
下列判断正确的是( )
A.液体的比热容一定比固体的比热容大
B．不同物质的比热容一定不同
C．物质的比热容与物质的状态无关
D．质量相等的酒精和煤油升高相同的温度，酒精吸收的热量多
D
10．(多选)如图是探究“水和煤油吸热能力大小”的实验装置，在相同的试管里分别装上煤油和水，加热至管内液体升温到40 ℃。
下列说法正确的是( )
A．为了用酒精灯的外焰进行加热，组装实验装置时应按自上而下的顺序
B．两试管中水和煤油的质量和初温都相同
C．加热相同时间，水吸收的热量比煤油吸收的热量多
D．实验中，观察到煤油的温度先升到40 ℃，说明煤油的比热容较小
BD
11．在炎热的夏天，光着脚走在海水浴场的沙滩上，感觉沙滩很烫脚，而走进海里又感觉海水很凉爽，这主要是由于水的比热容 (选填“大于”“等于”或“小于”)砂石的比热容，当它们吸收相同的热量时， 升高的温度高些。一杯水喝掉一半后，剩下的水比热容将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
大于
砂石
不变
12．【科学推理】质量相同的水、砂石和铜(已知c水＞c砂石＞c铜)，如果放出相同的热量，温度下降最大的是 ；如果升高相同的温度，吸收热量最多的是 0。
铜
水
13．小明利用如图甲的实验装置探究食用油和水的温度变化与吸热的关系。
(1)在两烧杯中分别装入初始温度相同且 相等的食用油和水。
(2)用相同的酒精灯火焰加热，每隔相同的时间记录一次温度，则在相同时间内，水和食用油吸收的热量 。
(3)小明根据实验数据作出食用油和水的温度随时间变化的图像如图乙，由图可知，水的温度随时间变化的图像是 (选填“a”或“b”)。
质量
相同
a
(4)同班的小丽在比较“水和食用油的吸热能力”时设计如图丙的装置，她在两试管内分别加入等质量的水和食用油，并多次实验。请从实验装置或设计方案的角度对小丽的实验进行评估： 0
(写出一条即可)。
便于控制相同时间内，水和食用
油吸收的热量相同
14．【物理学与日常生活】由于海水的比热容 (选填“大于”或“小于”)陆地上砂石的比热容，所以在沿海地区海水表面的气温比陆地上的气温变化 (选填“大”或“小”)。当出现如图所示的风向，通常发生在 (选填“夜晚”或“白天”)。
大于
小
夜晚
【思路点拨】依据海水与砂石比热容大小关系，分析沿海地区气温变化情况，再根据风向，从陆地与海洋的温度情况来判断白天还是夜晚。
12．3 物质的比热容
第2课时 热量的计算
知识点：热量的计算
1．一杯水由80 ℃降低到20 ℃放出的热量为Q1，它由30 ℃升高到 70 ℃ 吸收的热量为Q2，则( )
A．Q1Q2
C．Q1＝Q2 D．无法比较
B
2．用相同的电加热器分别对质量相等的A和B两种液体加热(不计热量损失)，如图是A和B两种液体的温度随加热时间变化的图像，加热相同时间时A和B吸收的热量比为 ，A的比热容与B的比热容之比为 。
1 ∶1
1 ∶2
3．(求比热容)质量为5 kg的某种物质，温度从－15 ℃降到－25 ℃的过程中，共放出热量 1.05×105 J，该物质的比热容是多少？
解：由Q放＝cmΔt＝cm(t1－t2)可得，该物质的比热容：
c＝＝
＝2.1×103 J/(kg ℃)。
4．(求温度)在标准大气压下，温度为60 ℃，质量为 2 kg的水吸收3.78×105 J热量后，其温度升高到多少？
解：由Q吸＝cm(t2－t1)可得，水吸收热量后的末温：
t＝＋t0＝
＝105 ℃＞100 ℃，
由于标准大气压下水的沸点是100 ℃，水沸腾后继续吸热温度保持不变，所以水的末温为100 ℃。
【易错提醒】计算水的温度时，不要忽略1个标准大气压下，水的沸点是
100 ℃。
5．(求质量)吃早餐时小聪用热水加热牛奶，1 kg热水从60 ℃降低至40 ℃，牛奶的温度由20 ℃升高到40 ℃，假设水放出的热量有30%被牛奶吸收，求牛奶的质量。[c水＝4.2×103 J/(kg ℃)，c牛奶＝2.5×103 J/(kg ℃)]
解：水放出的热量：
Q放＝c水m水(t0－t)＝4.2×103 J/(kg ℃)×1 kg×(60 ℃－40 ℃)＝8.4×104 J，
牛奶吸收的热量：
Q吸＝ηQ放＝30%×8.4×104 J＝2.52×104 J，
牛奶的质量：
m牛奶＝
＝
＝0.504 kg。
6．甲、乙两物体的质量相等，甲物体温度升高10 ℃时吸收的热量恰好等于乙物体温度升高20 ℃时吸收的热量，则甲、乙两物体的比热容之比为
( )
A．1∶2 B．2∶1
C．1∶4 D．4∶1
B
7．已知铜的比热容是铅的比热容的 3倍，质量相等的铜块和铅块，吸收相同的热量后互相接触。则下列说法中正确的是( )
A．铜块一定向铅块传热
B．铅块不可能向铜块传热
C．铜块可能会向铅块传热
D．铅块和铜块之间一定有热传递
C
【思路点拨】根据铜和铅的比热容关系，判断出它俩的升温情况，再根据热传递条件(存在温度差)分析热传递方向的可能性。
8．小明家的住房面积约110 m2，若将住房的门窗关闭好，用天然气烧水取暖，并使室温升高10 ℃，已知天然气的热值为4.4×107 J/kg, 空气的密度约为1.3 kg/m3，空气的比热容为1.0×103 J/(kg ℃), 则所需天然气的质量约为(忽略天然气、水与空气之间的热量损失)( )
A．0.01 kg B．0.1 kg
C．1 kg D．10 kg
B
9．(多选)为了比较A、B两种液体的吸热能力，小林用完全相同的加热装置对质量相等的A、B两液体进行加热，根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是( )
A．A、B两液体在0～10 min 内吸收的热量之比为2∶1
B．A液体的吸热能力比B液体的强
C．A、B两液体的比热容之比为1∶2
D．B液体比A液体更适合作发动机的冷却液
CD
10．在“探究物质熔化规律”的实验时，某物质的温度随时间变化图像如图所示。该物质液态时的比热容为4.2×103 J/(kg ℃)，质量为20 g，由图可知，该物质熔化过程中BC段吸收的热量为 J，该物质固态时的比热容是
J/(kg ℃)。
672
2.1×103
【思路点拨】同一加热器相同时间内产生的热量相同；对于比热容公式，知道任意三个量的值便可求出最后一个量的值。
11．甲、乙两金属块的比热容之比是3 ∶1，质量之比是2 ∶1，当它们吸收相同的热量时，甲金属块的温度升高了10 ℃，则乙金属块的温度升高了60℃。在1个标准大气压下，使3 kg温度为 ℃的水吸收6.3×105 J的热量，水的温度将升高 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg ℃)]
60
40
12．国庆节后，天气转凉，气温逐渐降低，小明喝牛奶前，需要用热水烫一下加温。小明用60 ℃的热水加热200 g的袋装牛奶，使牛奶的温度由15 ℃升高到45 ℃。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg ℃)，牛奶的比热容为
2.5×103 J/(kg ℃)。若不计包装袋吸热及其他热损失。
(1)求牛奶吸收的热量；
(2)求加热牛奶至少需要60 ℃热水的质量。
解：(1)牛奶吸收的热量：
Q吸＝c牛奶m牛奶(t2－t1)
＝2.5×103 J/(kg ℃)×200×10－3 kg×(45 ℃－15 ℃)
＝1.5×104 J；
(2)若不计包装袋吸热及其他热损失，热水放出的热量：
Q放＝Q吸＝1.5×104 J，
由Q放＝c水m水(t′1－t2)得，至少需要热水的质量：
m水＝
＝
≈0.238 kg。
【易错提醒】计算热传递过程中的热量时，若计算热量损失，则放出的热量大于吸收的热量；若不计算热量损失，则放出的热量等于吸收的热量。
13．【情景创设】两个相同杯子内装有质量相等的热水和冷水，将13的热水倒入冷水杯，热平衡时冷水杯内温度升高20 ℃，若再将剩余热水的一半倒入冷水杯内，热平衡时冷水杯内的温度又会升高(不计热量损失和水的质量损失)( )
A．12 ℃ B．13 ℃
C．14 ℃ D．15 ℃
A
【思路点拨】学会运用热平衡公式(Q吸＝Q放)，通过第一次混合后温度变化确定初始温差，第二次混合时注意剩余热水的质量减半对温度升高的影响。(共48张PPT)
12．2 热量与热值
跨学科实践 科学安排饮食与运动
【学习目标】
1．理解热值的概念，会利用公式计算燃料完全燃烧放出的热量。
2．了解不同燃料的热值差异，能从热值和环保角度合理选择燃料。
【自主预习】
请阅读九上教材P27至P32，完成下列知识要点：
1．物理学中，把物体在 过程中 改变的多少叫做热量。用符号 表示，单位为 。
2．在质量一定时，物体吸收的热量跟升高的温度成 ；在升高相同的温度时，物体吸收的热量跟它的质量成 。
热传递
内能
Q
焦(J)
正比
正比
3．在物理学中，把某种燃料 时所放出的热量与 0的比叫做这种燃料的热值，用符号 表示。
4．热值单位： (固体和液体)， (气体)。
5．热值公式：Q放＝ (固、液体)或Q放＝ (气体)。
6．燃料不可能 燃烧，且放出的热量散失很多，只有小部分被有效利用。使燃料 燃烧， 各种热量损失等，既可 燃料，又可
污染，保护环境。
完全燃烧
燃料质量(或体积)
q
J/kg
J/m3
qm
qV
完全
充分
减少
节约
减少
7．13～15岁男生和女生每天正常生活所需的热量分别为 J和
J；16岁男生和女生每天正常生活所需的热量分别为 J和 J。1克淀粉被人体吸收后可释放 J。
1.0×107
0.97×107
1.2×107
1.0×107
1.72×104
【合作探究】
一、探究水的吸热与其温度变化、质量的关系
器材：铁架台一个，酒精灯一盏，温度计一支，量筒一个，相同的烧杯几个，秒表一只
步骤：(1)用酒精灯对水加热，选取一个温度作为起始温度，开始计时，并将水每升高相同温度(如3℃)所用的时间记录下来；(2)用酒精灯对不同质量的水加热，让它们升高相同的温度(如20℃)，并将它们所用的时间分别记录下来。
分析：当水升高相同的温度时，加热的时间基本 ；质量不同的水，升高相同的温度需要的加热时间 。
总结：当质量一定时，水吸收的热量与 成正比；当升高的温度相同时，水吸收的热量跟它的 成正比。
相同
不同
升高的温度
质量
二、燃料的热值
情境：一块木柴不能把一壶水烧开，但一块同样质量的蜂窝煤可以把一壶水烧开。
问题：为什么木柴不能把水烧开，但同样多的煤可以把水烧开？
分析：煤的热值是木柴的两倍多，燃烧相同质量的煤和木柴，煤放出的热量是木柴放出热量的 ，所以木柴无法把水烧开，但煤可以。
总结：相同质量的不同燃料，放出的热量通常是 的。
两倍多
不同
【随堂巩固】
1．下列关于热量的说法，正确的是( )
A．温度高的物体含有的热量多
B．热量总是从内能大的物体传递给内能小的
C．热量是在热传递过程中，物体间内能传递的多少
D．物体吸收热量，温度一定升高
C
2．根据下表计算：完全燃烧10 kg 的焦炭放出的热量是多少？相当于完全燃烧多少千克的干木柴放出的热量？
固体 热值q/(J·kg－1)
干木柴 1.2×107
烟煤 2.9×107
焦炭 3.0×107
无烟煤 3.4×107
木炭 3.4×107
解：完全燃烧10 kg的焦炭所放出的热量：
Q放＝qm
＝3.0×107 J/kg×10 kg
＝3.0×108 J，
由Q放＝mq可得，放出相同热量完全燃烧干木柴的质量：
m′＝＝＝25 kg。
知识点1：热量
1．关于热量的概念，下列说法正确的是( )
A．热量是在热传递过程中，传递的热的多少
B．热量的大小与温度的高低有关
C．热量是表示物体冷热程度的物理量
D．热量表示物体所含热的多少
A
2．科学研究表明：每千克葡萄糖完全分解释放的热量为1.6×107 J。人体每小时散发的热量为4.2×105 J。根据这些数据估算出一个正常人每天必须补充的葡萄糖质量为( )
A．63 g B．84 g
C．630 g D．840 g
C
知识点2：探究水的吸热与其温度变化、质量的关系
3．小勇在探究“水吸热多少与水的质量是否有关”的实验中，选择初温相同的水做实验，记录的实验数据如表。根据表中数据可得出结论：水吸热多少与水的质量有关。
水升高的温度/℃ 20 20 20
水的质量/g 50 100 150
加热时间/min 4 8 12
则从表中提取的能得出该结论的信息是( )
A.水吸热多少与水的质量成正比
B．水的质量与水吸热多少成正比
C．水吸热多少与水的质量的比值为定值
D．升高温度相同，水的质量变化，水吸热多少也变化
D
知识点3：燃料的热值
4．(连云港中考)下列关于燃料的热值说法正确的是( )
A. 燃料燃烧越充分，其热值越大
B. 燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少
C. 一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精热值将减小
D. 焦炭的热值是3.0×107 J/kg，完全燃烧1 kg焦炭能放出3.0×107 J的热量
D
【思路点拨】热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。
5．【物理观念】甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值，下列说法正确的是( )
A．甲种燃料含的热量多，乙种燃料含的热量少
B．甲种燃料含的内能多，乙种燃料含的内能少
C．完全燃烧同质量的甲、乙两种燃料，甲燃料放出的热量多
D．完全燃烧同质量的甲、乙两种燃料，乙燃料放出的热量多
C
6．【社会热点】据中国石化发布的消息，我国四川涪陵页岩气田探明地质储量超万亿立方米。若页岩气的热值为4×107 J/m3，表示的含义为 0
。
7．【社会责任】在我国实施的“西气东输”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 。(q天然气＝
1.14×108 J/kg，q煤＝3×107 J/kg)
1 m3
页岩气完全燃烧放出的热量为4×107 J
热值大
污染小
知识点4：燃料的热效率
8．(多选)为了提高炉子的效率，下列方法可以采纳的是( )
A．把煤堆在一起燃烧
B．向炉内多加些煤，加大火力
C．煤磨成粉，用空气吹进炉膛
D．用各种办法增大受热面积
CD
9．如图是完全燃烧A、B两种燃料的质量与放出的热量的图像。由图像可知，A、B两种燃料的热值的大小关系是( )
A．qAB．qA＝qB
C．qA>qB
D．无法比较
C
10．【教材情境素材改编】在探究“水的吸热与其温度变化、质量的关系”的实验中，下列分析正确的是( )
A．应用到的物理方法主要有类比法和转换法
B．实验中需要控制水的初温相同
C．用加热时间表示吸热多少，采用了类比法
D．实验应使用相同规格的加热装置
D
11．甲、乙两种燃料的质量之比为1∶3，这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为2∶5，则它们的热值之比为( )
A．2∶15 B．15∶2
C．5∶6 D．6∶5
D
12．(多选)火锅古称“古董羹”，是中国独创的美食之一。下列说法正确的是( )
A．汤汁沸腾后，继续加热，汤汁温度不断升高
B．火锅汤汁在沸腾前加热过程中温度升高，内能增加
C．不敢大口喝热气腾腾的汤，是由于汤里含有的热量多
D．用燃气灶加热火锅时，调大火力不能提高燃气的热值
BD
13．“热”有时指温度，有时指内能，有时指热量。请说出下列几种现象中，“热”字所表示的含义。
(1)今天天气很热中的“热”是指 ；
(2)摩擦生热中的“热”是指 ；
(3)物体吸热温度升高中的“热”是指 。
温度
内能
热量
14．小明家12月使用的燃气为50 m3，这些燃气完全燃烧释放的热量是
J，相当于完全燃烧 kg焦炭所释放的热量。(燃气的热值取
4.2×107 J/m3，焦炭的热值取 3.0×107 J/kg)
2.1×109
70
15．小明学习了燃料的热值后，设计了一个实验来研究煤油和花生油热值的大小关系，他组装了如图甲、乙两套完全相同的装置，两个烧杯中水的质量和初温都相等，实验数据如下表：
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 44
花生油 25 34
(1)为了保证实验结论可靠，小明在实验中还应控制煤油和花生油的 0相同。
(2)分析得出：煤油和花生油两种燃料中，热值较大的是 。
(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出两种燃料的热值，那么还需增加的实验仪器是 。利用此实验方法计算出的热值将比真实值 0(选填“偏大”或“偏小”)，原因是 。
质量
煤油
天平
偏小
燃烧放出的热会散失到空气中
1．一般地，物体吸收热量，温度升高，内能增加；物体放出热量，温度降低，内能减小。
2．物体吸收了热量，内能增加，但温度不一定升高；物体放出了热量，内能减小，但温度不一定降低。
1．下列关于温度、内能、热量的说法正确的是( )
A．物体内能减少时，一定是对外做功
B．物体吸收了热量，温度可能不变
C．物体温度升高，一定是吸收了热量
D．温度为0 ℃的物体没有内能
B
2．(多选)关于温度、热量和内能，下列说法正确的是( )
A．只要物体的温度不变，内能就不变
B．物体温度升高，所含热量增多
C．物体温度相同，它们之间就不能发生热传递
D．物体温度升高，内能增加
CD
3．(多选)关于温度、内能和热量，下列说法正确的是( )
A．温度相同的两个物体内能相等
B．物体的温度越高，含有的热量越多
C．物体的内能增加，不一定是从外界吸收了热量
D．内能小的物体可能向内能大的物体传递热量
CD
跨学科实践 科学安排饮食与运动
知识点1：营养物质的热值与计算
1．下列食物中单位质量释放热量最高的是( )
A．米饭(淀粉) B．鸡胸肉(蛋白质)
C．橄榄油(脂肪) D．苹果(淀粉)
C
2．下列食物组合中，总热量最高的是( )
A．50 g淀粉 ＋ 20 g蛋白质
B．30 g蛋白质 ＋ 10 g脂肪
C．15 g脂肪 ＋ 40 g淀粉
D．25 g脂肪 ＋ 5 g淀粉
C
3．根据教材P32表12－2－6，计算以下食物的热量：
(1)一袋牛奶含15 g蛋白质，其释放的热量是 J；
(2)一份炸鸡含25 g脂肪，其热量相当于 g淀粉提供的热量。
2.64×105
56.8
知识点2：运动消耗与热量平衡
4．【教材情境素材改编】某同学通过长跑10分钟消耗的热量，相当于打乒乓球的时间是( )
A．10分钟 B．15分钟
C．20分钟 D．30分钟
C
5．关于热量平衡的表述中正确的是( )
A．只要运动量足够，无需控制饮食
B．热量摄入等于基础代谢即可
C．摄入热量应略高于消耗以维持健康
D．长期摄入过量热量会导致肥胖
D
6．一名16岁男生某日摄入热量为1.4×107 J，超出正常需求 J，他需要通过运动消耗多余热量，若选择长跑，大约需要 分钟。(参考教材P32表12－2－7)
2×106
53
7．关于青少年饮食的合理建议，下列说法不正确的是( )
A．完全避免脂肪以控制热量
B．保证蛋白质摄入促进生长
C．选择全谷物补充淀粉
D．多吃蔬菜补充膳食纤维
A
8．下表为中学生跑步、跳绳和游泳10 min和基础代谢消耗的能量。中学生小明在一天之内完成了10 min跳绳，30 min跑步和20 min游泳，则他完成这些运动共计消耗 kJ能量，这一天总共需要摄入 kJ能量才能满足小明身体的需要。
2 600
9 100
运动项目 时间t/min 消耗能量Q/kJ
跳绳 10 600
跑步 10 500
游泳 10 250
类别 基础代谢Q/kJ
男生 6 500
女生 6 000
9．某同学认为“只要每天运动，就可以随意吃高脂肪食物”。结合教材P32表12－2－6和表12－2－7，用数据反驳这一观点。
答：一包薯片(10 g脂肪)热量为 3.91×105 J，需长跑10分钟才能消耗。若每天多吃3包，需额外运动30分钟，难以长期坚持。(合理即可)
10．小明某午餐的饮食如下：米饭200 g(含淀粉50 g)、牛肉150 g(含蛋白质30 g，脂肪10 g)、坚果20 g(含脂肪15 g)。计算小明这一餐的总热量，并判断是否适合15岁男生(参考教材P32表12－2－6，需写出计算过程，15岁男生每日正常生活所需的热量为1.0×107 J)。
解：淀粉热量：50 g×1.72×104 J/g＝8.6×105 J，
蛋白质热量：30 g×1.76×104 J/g＝5.28×105 J，
脂肪热量：10 g×3.91×104 J/g＋15 g×3.91×104 J/g＝9.775×105 J，
总热量：8.6×105 J＋5.28×105 J＋9.775×105 J＝2.365 5×106 J<1.0×107 J，
该餐热量合理(约为全日 )。(共29张PPT)
第十二章 内能与热机
12．1 内 能
【学习目标】
1．了解内能的概念，理解改变内能的两种方式。
2．能够联系生活实例，解释相关现象中的内能知识。
【自主预习】
请阅读九上教材P23至P26，完成下列知识要点：
1．物体的内能：物体内所有 与 的总和叫做物体的内能。内能的单位是 。
2．内能的影响因素：同一物体，温度越 ，内能越多；温度相同的同种物质，质量越 ，内能越多。
3．改变物体内能的方式： 和 ，两者在改变物体内能上是
。热传递有 、 和 三种方式。
分子动能
分子势能
焦耳(J)
高
大
做功
热传递
等效的
传导
对流
辐射
4．热传递的条件和方向：(1)条件：存在 差。(2)方向：内能总是由
物体传到 物体，或由物体的 部分传到 部分。
5．通过做功改变物体内能的过程，实质是 与其他形式能的相互转化过程；热传递的过程，实质是 的转移过程。
温度
高温
低温
高温
低温
内能
内能
【合作探究】
一、做功改变物体内能
步骤：(1)在配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，观察现象。(2)快速反复弯折铁丝数十次，观察铁丝弯折处变化。
现象：下压活塞时，对筒内空气做功，空气内能增加，温度升高，使硝化棉燃烧；弯折铁丝时，人对铁丝做功，铁丝内能 ，温度 。
总结： 可以改变物体内能， 能转化为内能。
增大
升高
做功
机械
二、热传递改变物体内能
问题：生活中，铁勺放进热汤中过一段时间会烫手，烧水壶中的水被烧开，棉被晒在太阳下会发热。这些现象中，物体内能是如何改变的？
分析：热从热汤中传导至铁勺上；热从壶底传向壶内，棉被吸收太阳能温度升高。
总结：在这些情境中，都是通过 改变物体内能。热传递的实质是内能从 物体向 物体转移，且热辐射不需要介质。
热传递
高温
低温
【随堂巩固】
1．有关内能大小的说法正确的是( )
A．0 ℃的冰的内能比0 ℃水的内能小
B．0 ℃的冰内能为0 J
C．0 ℃的冰全部熔化成0 ℃的水，内能增大
D．高温物体一定比低温物体内能大
C
2．下列说法错误的是( )
A．做功可以使物体的内能发生改变
B．热传递可以使物体的内能发生改变
C．用做功的方式来改变一个物体的内能，就不能同时用热传递的方式来改变它的内能
D．改变物体的内能可以同时用做功的方式和热传递的方式
C
3．物体的内能增加，温度 升高，如晶体熔化吸热，内能增加，温度 ；物体的内能减少，温度 降低，如水凝固放热，内能减少，温度 。
4．做功 都使物体的内能发生变化。如举高物体时，做功所消耗的能量变成了物体的 能，并未转化为物体的内能。
不一定
不变
不一定
不变
不一定
重力势
5．夏天，在教室地面上洒水会感觉凉爽，请用本节知识解释原因。
答：洒水后，水蒸发吸热，这是热传递过程，水从周围环境(包括空气和地面等)吸收热量，使周围环境的内能减小，温度降低，所以人会感觉凉爽。
知识点1：物体的内能
1．【能量观念】一个物体的内能是指( )
A．单个分子做无规则运动所具有的动能
B．少数分子做无规则运动所具有的动能
C．所有分子做无规则运动所具有的动能
D．所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能之和
D
2．把两滴墨水分别同时滴入盛有冷水和热水的两个玻璃杯中，实验过程及现象如图所示，分析可知物体的温度越 ，分子的无规则运动越剧烈。若将冷水倒掉一些，对比原来这杯冷水，杯中剩余冷水的内能 。
高
减小
3．某物体具有的动能为5 J，分子总动能为10 J，重力势能为20 J，弹性势能为5 J，内能为50 J，则它的机械能为 J，分子总势能为 J。
30
40
知识点2：改变物体内能的方式
4．【生活情境】下列生活现象中，通过热传递方式改变物体内能的是( )
A．压活塞，硝化棉燃烧 B．加热，水温升高
C．滑滑梯，臀部发热 D．搓手，手变暖和
B
5．【课标情境素材改编】下列事例中，主要利用做功的方式来改变物体内能的是( )
A．把酒精擦在手背上，手背感觉到凉
B．冬天人们在室外晒太阳，感觉暖和
C．用钻头在金属块上钻孔时，钻头发热
D．把水放进冰箱冷冻室，水变成冰块
C
6．炎热的夏日，小明同学将一杯水放入冰箱里冷冻，过了一段时间后打开冰箱，他发现杯中的水处于冰水混合物的状态。假设杯中冰块和水的质量相等，则杯中冰块和水的内能 (选填“相等”或“不相等”)，且杯中的冰和水之间 (选填“会”或“不会”)发生热传递。
不相等
不会
7．改变物体内能的方法有 和 两种方式，这两种方式对改变物体内能在效果上是 的。如图所示甲、乙两种情况，它们是通过 0方式来改变物体内能的。
做功
热传递
等效
做功
8．(湖北中考)如图是小明煮的一碗冒着“白气”的面条。他将木筷和金属勺同时放入其中，过一会感觉金属勺烫手而木筷不烫手。下列说法正确的是
( )
A．木材的导热性比金属好
B．木筷不烫手其内能不变
C．金属勺通过热传递变烫
D．“白气”是汽化形成的
C
9．仔细观察如图的两幅实验情景，下列说法正确的是( )
A．图甲：水蒸气对瓶塞做功，水蒸气内能增加
B．图甲：火焰对瓶塞做功，瓶塞的内能增加
C．图乙：活塞压缩空气，空气内能减少
D．图乙：活塞对空气做功，空气的内能增加
D
10．如图，把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦，然后用手轻触钉帽，感觉钉帽的温度明显升高了，甚至发烫。关于该实验，下列说法正确的是( )
A．图钉的温度升高，内能减小
B．图钉内能增加，纸板内能也增加
C．改变图钉内能的方式是热传递
D．图钉内能的大小等于图钉克服摩擦力做功的多少
B
11．【生活情境素材改编】(多选)某自热小火锅，分为上下两层，通过向下层加水，使发热包膨胀升温，加热上层食物，一段时间后便可食用。下列说法中正确的是 ( )
A．未加热的食物无内能
B．加热时食物温度升高，内能不变
C．闻到火锅的香味是因为分子在做无规则运动
D．发热包是通过热传递改变食物的内能
CD
12．【传统文化】(多选)《天工开物》记录的铸造铜钟的过程，大致分为“制模—熔炼—浇铸—脱模—打磨”等。下列说法中正确的是( )
A．熔炼过程中，铜通过热传递的方式增大内能
B．熔炼过程中，铜熔化时温度和内能均保持不变
C．浇铸过程中，铜对外放热，内能不断减小
D．打磨过程中，通过热传递的方式增大了打磨工具的内能
AC
13．【传统文化】某学生正在通过闻气味分辨中药，他能闻到中药的气味是因为药材分子在 ；熬制中药过程中是通过 的方式使药材内能增大的。
做无规则运动
热传递
14．【现代科技】“神舟二十号”已发射升空，其发射台周围喷出的水瞬间汽化，这是通过 的方式增大水的内能的；火箭加速飞行时，会与大气层发生剧烈摩擦，其温度会升高，这是通过 的方式改变火箭内能的。
热传递
做功
15．【社会责任】一群蜜蜂突然飞入某市一处民宅，民警在救援时将装有蜂蜜的木桶置于宅门外，蜜蜂陆续飞入桶中，如图所示，这种做法利用的原理是分子在做 运动；若给桶加热，木桶的内能 ，蜜蜂更易察觉到蜂蜜的香味，说明 升高，分子的运动 (选填“加剧”或“减弱”)。
无规则
增加
温度
加剧
16．【科学探究】如图甲，用数字温度计测出喷雾器内空气的温度；如图乙，用手压活塞快速打气，观察到数字温度计示数升高，说明里面气体内能 (选填“不变”“增加”或“减少”)，该操作是通过 方式改变物体内能的。
增加
做功
17．【模型构建】如图是用酒精灯加热使冰熔化过程中温度随时间的变化图像，冰在A点内能 (选填“为”或“不为”)零，冰在C点的内能 (选填“大于”“小于”或“等于”)B点内能，理由是 。
不为
大于
冰熔化时需要吸收热量
【思路点拨】一切物体都具有内能，改变内能的两种方式是做功和热传递。晶体在熔化过程中要吸热。(共29张PPT)
第十二章 内能与热机
常考重难点突破与提升
【重难点突破】
重难点1：内能及其改变方式
1．(广东中考)如图是古代省油灯的示意图。它下层盛水，能减慢上层油的消耗。点灯后，水在升温的过程中( )
A．吸热，内能增加
B．吸热，内能减少
C．放热，内能增加
D．放热，内能减少
A
2．(多选)如图，用气缸、固定隔板和活塞密闭甲、乙两部分气体，气缸和活塞均不导热，隔板导热良好。迅速将活塞向左推至图中虚线位置并固定，静置一段时间。下列说法正确的是( )
A．甲内能改变的方式只有热传递
B．乙内能改变的方式只有热传递
C．与推动活塞前相比，甲、乙内能均变大
D．与推动活塞前相比，甲内能不变、乙内能变大
AC
【思路点拨】改变内能的方式是做功和热传递；对物体做功，内能增加，温度升高，物体对外做功，内能减少，温度降低。
3．【传统文化】艾灸和刮痧是我国传统的中医疗法。艾灸是通过 0(选填“做功”或“热传递”)的方式改变穴位处的内能。刮痧则是用木刮器在皮肤上刮动，使体表温度升高，能使药物快速渗入人体，这说明分子的热运动与物体的 有关。
热传递
温度
重难点2：热值与比热容
4．(武汉中考)下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是( )
A．汽车发动机用水作冷却剂
B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷
C．海边昼夜温度变化比沙漠中小，适于居住
D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度
B
5．(多选)两个相同的容器分别装有质量相同的甲、乙两种液体。用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示。下列说法正确的是
( )
A．甲液体的比热容小于乙液体的比热容
B．升高相同的温度，两液体吸收的热量相同
C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量更多
D．加热相同的时间，甲液体温度升高得更多
AD
6．【生活情境】烧烤主要燃料是木炭，已知它的热值是3.4×107 J/kg，如果木炭完全燃烧放出热量6.8×106 J，则燃烧木炭的质量为 g；两种燃料甲、乙的热值之比为q甲 ∶q乙＝2 ∶3，质量之比为m甲 ∶m乙＝1 ∶2，两种燃料完全燃烧释放的热量之比Q甲 ∶Q乙＝ 。
200
1 ∶3
7．在1个标准大气压下，小明用天然气灶将质量 1 kg 的水，从20 ℃加热到沸腾，水吸收的热量是 J。他家天然气热水器的热效率是70%，他某次洗澡耗水20 kg，热水器进水温度是22 ℃，出水温度是42 ℃，他这次洗澡消耗天然气 m3。已知c水＝4.2×103 J/( kg ℃ )，q天然气＝3.2×107 J/m3。
3.36×105
0.075
8．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10 g，烧杯内液体的初温和质量相同。
(1)为比较不同物质的比热容，应选择 两图装置进行实验，通过
(选填“加热时间”或“温度计上升的示数”)来比较液体吸收热量的多少。
(2)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，实验中，通过比较 (选填“加热时间”或“液体升高的温度”)来比较燃料热值的大小。
甲、丙
加热时间
甲、乙
液体升高的温度
(3)通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏 (选填“大”或“小”)，你认为出现这种情况的主要原因是 0
。
小
存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有
全部被液体吸收
9．用嵌入式燃气灶加热5 kg初温为20 ℃的水，使水的温度升至80 ℃，加热前后天然气的表盘显示的剩余气量如图，已知q天然气＝4.2×107 J/m3，
c水＝4.2×103 J/(kg ℃)。
(1)天然气燃烧放出的热量是多少？
(2)水吸收的热量是多少？
(3)国家标准规定，嵌入式燃气灶热效率要不小于50%，请你通过计算判断该燃气灶是否符合国家标准。
解：(1)消耗天然气的体积：
V＝165.47 m3－165.42 m3＝0.05 m3，
天然气燃烧放出的热量：
Q放＝qV＝4.2×107 J/m3×0.05 m3＝2.1×106 J；
(2)水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg ℃)×5 kg×(80 ℃－20 ℃)
＝1.26×106 J；
(3)燃气灶的热效率：
η＝×100%＝×100%＝60%，
由于η≥50%，故该燃气灶符合国家标准。
重难点3：热机与热机效率
10．(扬州中考)家用燃油汽车的发动机主要是汽油机，下列说法正确的是
( )
A．汽油机的效率能达到100%
B．汽油机燃烧汽油会造成环境污染
C．汽油机的一个工作循环中，对外做功4次
D．汽油机在吸气冲程中只吸入汽油
B
11．(陕西中考)涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法正确的是( )
A．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高
B．燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大
C．压气机压缩空气，空气的内能减小
D．高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能
A
12．如图所示为四冲程内燃机的 冲程示意图，该冲程进行过程中曲轴的机械能 (选填“变大”“变小”或“不变”)，若该汽油机的飞轮转速为
1 200 r/min，则汽油机每秒钟做功 次，活塞往复运动 次。
压缩
变小
10
20
13．周末，爸爸开车带着小红出去游玩，途中，这辆汽车在1 h的时间内，在水平路面上匀速行驶了60 km，消耗汽油6 kg。若已知该汽车发动机的功率(即牵引力的功率)为23 kW，已知q汽油＝4.6×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg ℃)。
(1)求6 kg汽油完全燃烧放出的热量；
(2)求汽车的热机的效率；
(3)若6 kg汽油完全燃烧放出的热量的42%被水吸收，能使多少质量的水温度升高50 ℃？
解：(1)6 kg汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝6 kg×4.6×107 J/kg＝2.76×108 J；
(2)汽车匀速运动，阻力等于牵引力，该汽车 1 h内克服阻力做的功：
W＝Pt＝23×103 W×1×3 600 s＝8.28×107 J，
该汽车的热机效率：
η＝×100%＝×100%＝30%；
(3)6 kg汽油完全燃烧放出的热量的42%被水吸收，则水吸收的热量：
Q吸＝Q放×42%＝2.76×108 J×42%＝1.159 2×108 J，
根据Q＝cmΔt可得，则能使温度升高50 ℃的水的质量：
m′＝＝
＝552 kg。
【综合提升】
14．(多选)有一辆汽车在水平路面上用0.5 h匀速行驶了36 km，消耗汽油
3 kg。若已知该汽车发动机的功率(即牵引力的功率)为 23 kW，汽车(包括车上的人和物品)质量为 1.5 t，汽油的热值为4.6×107 J/kg，g取10 N/kg。下列分析正确的是( )
A．该汽车克服阻力做的功是2.3×104 J
B．该汽车通过这段路程的平均速度是22 m/s
C．汽油完全燃烧放出的热量是1.38×108 J
D．该汽车发动机的效率是30%
CD
【思路点拨】利用Q放＝mq求汽油完全燃烧放出的热量；根据η＝ ×100%得出汽车发动机的效率。
15．(广元中考)随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知q氢＝1.4×108 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg ℃)。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30 kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为 J，若这些热量完全被水吸收，可使 kg水的温度从20 ℃升高到100 ℃。
4.2×109
1.25×104
综合实践活动 模拟热机
【材料准备】吸管、纸巾、两个空饮料瓶、酒精喷雾、用完的打火机、胶水、剪刀等。
【制作过程】(1)剪下两个空饮料瓶瓶口，将两个瓶口位置对准后用胶水粘起来，形成一个密闭的容器。(2)一个盖子上开小口，将吸管粘上去。(3)从用完的打火机上拆下压电器，在另一个盖子上开口，将压电器粘进去(如图所示)。(4)在吸管口塞上纸巾，拧开瓶盖，向容器内喷适量酒精，拧上盖子，按压压电器，纸巾被推出去了。(温馨提示：注意安全，使用时吸管口严禁对准人)
【思考】纸团被喷出去的过程模拟的是内燃机的 冲程，该过程中 0能转化为 能。
做功
内
机械(共23张PPT)
12．3 物质的比热容
第1课时 比热容
【学习目标】
1．能通过实验探究不同物质的吸热能力。
2．能用比热容解释简单的自然和生活现象。
【自主预习】
请阅读九上教材P33至P35，完成下列知识要点：
1．不同物质的吸、放热性能： 相等的不同物质，在升高相同的温度时，吸收的热量 。物体温度升高时，吸收的热量，不仅跟 0
及 有关，还跟 有关。
质量
不相等
物体的
质量
升高的温度
物质的种类
2．比热容
(1)概念：比热容的大小在数值上等于 的某种物质， 0
所吸收(或放出)的热量。用符号 表示，单位是 。
(2)意义：表示物质吸、放热性能，不同物质的比热容一般 ，是物质的一种 。
(3)公式：c＝ 。
1 kg
温度升高(或降
低)1 ℃
c
J/(kg ℃)
不同
特性
【合作探究】
一、探究不同物质的吸、放热性能
思路：探究相同质量的不同物质，在升高相同温度时吸收热量是否相同。
器材：烧杯、水和砂石、温度计、加热装置(酒精灯)、天平(用于测量质量)、秒表。
步骤：在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和砂石，用酒精灯分别加热。记录它们升高相同温度时的加热时间。
现象：升高相同温度，水的加热时间更长。
分析总结：该实验中用到了 法和 法。质量相同的水和砂石，升高相同温度，水吸收的热量 。不同物质的吸热能力不同，比热容大的物质(如水)吸热能力 ，温度变化 ；比热容小的物质(如砂石)吸热能力 ，温度变化 。
控制变量
转换
更多
强
慢
弱
快
二、比热容的应用
情境：我国北方楼房中都装有“暖气”，用水作介质，把热量带到房中取暖。
问题：用水作介质有什么好处？
分析总结：水的比热容较大，说明它的吸热能力较 ，在降低相同温度的情况下，水可以放出更 的热量，从而使房间更暖和。
强
多
【随堂巩固】
1．“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜。”这句谚语反映了我国新疆的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，其主要原因是砂石与水相比具有较小的( )
A．体积 B．密度
C．比热容 D．质量
C
2．水的比热容较大这一特点在日常生活中有广泛的应用。下列事例中不属于应用这一特点的是( )
A．炎热的夏天为降低室温向地面洒一些水
B．冬天让热水流过散热器取暖
C．汽车的发动机用循环流动的水来冷却
D．在城市建设中，建造人工湖来减少热岛效应
A
3．如图所示的是探究“水和沙子谁的吸热本领大”的实验装置。
实验数据记录如下：
质量m/g 升高的温度/℃ 加热的时间/s
沙子 50 20 120
水 50 20 200
(1)此实验中把沙子或者水吸收热量的多少转换为 (选填“升高温度的多少”或“加热时间的长短”)。
(2)分析实验数据可得：质量相同的水和沙子，升高相同的温度，水吸收的热量大于沙子吸收的热量，说明 (选填“水”或“沙子”)的吸热本领大。
加热时间的长短
水
12．3 物质的比热容
第2课时 热量的计算
【学习目标】
会运用比热容公式进行简单的吸、放热计算。
【自主预习】
请阅读九上教材P36至P37，完成下列知识要点：
1．由于水的 较大，通常被应用在工业、农业和交通运输业等各个方面，比如汽车冷冻液、热水袋取暖等。
比热容
2．热量的公式：Q＝ 。
(1)吸热公式：Q吸＝ ；
(2)放热公式：Q放＝ ；
(3)变形公式：Δt＝ 、m＝ 。
其中，c表示比热容，m表示物质的质量，Δt表示物体温度的改变量，t1表示物体的初温，t2表示物体的末温。
cmΔt
cm(t2－t1)
cm(t1－t2)
【合作探究】
热量的简单计算
例：把质量为2 kg，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0.88×103 J/(kg ℃)]
【分析】明确物体的初温和末温，注意题目中“加热到”“加热了”等字眼。
解：铝的比热容：c铝＝0.88×103 J/(kg ℃),
铝块吸收的热量：
Q吸＝cm(t2－t1)
＝0.88×103 J/(kg ℃)×2 kg×(100－30) ℃
＝123 200 J。
【随堂巩固】
1．质量相等的铜块和铁块(c铜A．铜块升高温度较多
B．铁块升高温度较多
C．两者升高温度一样多
D．无法确定
A
2．甲、乙两物体质量之比为3∶2，升高温度之比为4∶3，比热容之比为5∶4，则它们吸收热量之比为( )
A．5∶2 B．15∶8
C．2∶5 D．8∶15
A
3．为了保护秧苗在夜间不被冻坏，人们常在傍晚往农田中灌水，白天再将水放出，这是利用水 较大的特性。如果将2 000 g的水温度下降1℃，放出的热量为 J。
比热容
8.4×103
4．质量是100 g、温度是24 ℃的实心金属球吸收2.3×103 J的热量后，温度升高到74 ℃，则该小球的比热容是 J/(kg ℃)。下表是一些常见物质的比热容，则该小球是由 制作的。
0.46×103
物质 比热容/[J/(kg·℃)] 物质 比热容/[J/(kg·℃)]
水 4.2×103 铝 0.88×103
沙石 约0.92×103 铁 0.46×103
酒精 2.4×103 铅 0.13×103
铁
5.两根铁钉的质量约10 g，从1 000 ℃的红热状态冷却至25 ℃，会放出多少热量？这些热量全部被100 g，25 ℃的水吸收，水温升高到多少？[c铁＝0.46×103 J/(kg ℃)，c水＝4.2×103 J/(kg ℃)，保留小数点后一位]
解：铁放出的热量：
Q放＝c铁m(t1－t2)＝0.46×103 J/(kg ℃)×0.01 kg×(1 000 ℃－25 ℃)＝4 485 J，
若这些热量全部被水吸收，则水温升高：
Δt＝＝＝10.7 ℃，
水温升高到：t4＝t3＋Δt＝25 ℃＋10.7 ℃＝35.7 ℃。(共22张PPT)
专题突破二 热量的综合计算
1．热量的计算：
(1)燃料完全燃烧时的放热公式：Q放＝mq或Q放＝Vq。
(2)物体的吸热公式：Q吸＝cm(t2－t1)。
(3)物体的放热公式：Q放＝cm(t1－t2)。
(4)在热传递过程中，若不计热量损失，则Q吸＝Q放；若计算热量损失，则Q吸＝ηQ放。
注意：在计算时，一定要注意题中温度“升高”“升高了”“升高到”的物理意义。在计算水被加热后的升温情况时，一定要注意水的末温不能超过它的沸点。
2．常见热效率的计算：
(1)燃料热效率：η＝×100%(Q吸＝cmΔt表示物质吸收的热量，Q放表示燃料完全燃烧放出的热量)；
(2)热机效率：η＝×100%(W有用表示热机做的有用功，Q放表示燃料完全燃烧放出的热量)。
类型1：有关热量的综合计算
1．(天津中考)额定功率为3 000 W的电热水器正常工作时，把质量为60 kg的水从20 ℃加热到 70 ℃。已知c水＝4.2×103 J/(kg ℃)，不计热量损失。
(1)求水吸收的热量；
(2)求加热所需要的时间。
解：(1)水吸收的热量：
Q吸＝c水m(t2－t1)
＝4.2×103 J/(kg ℃)×60 kg×(70 ℃－20 ℃)
＝1.26×107 J；
(2)不计热量损失，W＝Q吸＝1.26×107 J，
由P＝ 得，加热所需要的时间：
t＝＝＝4.2×103 s。
2．小明家的太阳能热水器内装有100 kg、25 ℃的水，经过一天照射后，温度升高了50 ℃。已知水的比热容是 4.2×103 J/(kg ℃)，煤的热值是
3.0×107 J/kg。
(1)求水吸收的热量；
(2)如果这些热量由烧煤来提供，求需完全燃烧煤的质量。
解：(1)水吸收的热量：
Q吸＝cm水Δt
＝4.2×103 J/(kg ℃)×100 kg×50 ℃
＝2.1×107 J；
(2)由题意知，煤完全燃烧放出的热量：
Q放＝Q吸＝2.1×107 J，
由Q放＝mq可得，需要完全燃烧煤的质量：
m煤＝＝＝0.7 kg。
3．氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能产业发展成为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措，一大批氢能汽车相继问世。(q氢气＝1.43×108 J/kg)
(1)求完全燃烧0.01 kg的氢气放出的热量；
(2)若这些热量的20%被3.4 kg的某液体吸收，使其温度升高20 ℃，求该液体的比热容。
解：(1)完全燃烧0.01 kg的氢气放出的热量：
Q放＝m氢气q氢气＝0.01 kg×1.43×108 J/kg
＝1.43×106 J；
(2)液体吸收热量：
Q吸＝ηQ放＝20%×1.43×106 J＝2.86×105 J，
则该液体的比热容：
c＝＝≈4.2×103 J/(kg ℃)。
类型2：有关热效率的综合计算
4．蒸粽子是利用水沸腾产生的蒸气进行加热。若将2.5 kg的水加热到沸腾，水温升高了80 ℃[c水＝4.2×103 J/(kg ℃)，q煤＝3×107 J/kg]。在此过程中：
(1)求水吸收的热量；
(2)求采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10%，煤燃烧放出的热量；
(3)求需要完全燃烧煤的质量。
解：(1)根据Q＝cmΔt可知，水吸收的热量：
Q吸＝c水m水Δt
＝4.2×103 J/(kg ℃)×2.5 kg×80 ℃
＝8.4×105 J；
(2)煤炉加热水的效率为10%，根据η＝×100%可得，煤燃烧放出的热量：
Q放＝＝＝8.4×106 J；
(3)根据Q放＝mq可得，需要完全燃烧煤的质量：
m煤＝＝＝0.28 kg。
5．氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。[c水＝4.2×103 J/(kg ℃)，
q氢＝1.4×108 J/kg。]
(1)求质量为0.6 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；
(2)若这些热量全部被质量为500 kg、温度为15 ℃的水吸收，求水升高的温度；
解：(1)氢燃料完全燃烧放出的热量：
Q放＝m氢q＝0.6 kg×1.4×108 J/kg＝8.4×107 J；
(2)水吸收的热量Q吸＝Q放＝8.4×107 J，
水升高的温度：
Δt＝＝＝40 ℃；
(3)若这些热量恰好能供某氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速行驶
5 min，求该氢能源公交车的效率。
解：公交车做的功：
W＝Pt＝140×103 W×5×60 s＝4.2×107 J，
公交车的效率：
η＝×100%＝×100%＝50%。
6．如图是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min，消耗航空燃油0.9 t，飞机发动机的功率为1.5×107 W，航空燃油的热值为4×107 J/kg。
(1)求消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量；
(2)求飞机在航行过程中的阻力；
(3)求飞机发动机的效率。
解：(1)已知消耗的航空燃油的质量：
m＝0.9 t＝900 kg，
则这些燃油完全燃烧放出的热量：
Q放＝qm＝4×107 J/kg×900 kg＝3.6×1010 J；
(2)飞机航行的速度：v＝270 km/h＝75 m/s，
由P＝ ＝ ＝Fv可知，飞机航行过程中的牵引力：
F＝ ＝ ＝2×105 N，
由二力平衡的条件可知，飞机航行过程中的阻力：
f＝F＝2×105 N；
(3)由P＝可知，飞机发动机做的功：
W＝Pt＝1.5×107 W×20×60 s＝1.8×1010 J，
则发动机的效率：
η＝ ×100%＝ ×100%＝50%。(共45张PPT)
12．4 热机与社会发展
跨学科实践 燃油汽车与电动汽车的对比研究
【学习目标】
1．了解热机的工作过程和在实际中的应用。
2．明确热机效率的定义，掌握其计算方法，能列举提高热机效率的途径。
【自主预习】
请阅读九上教材P38至P44，完成下列知识要点：
1．热机：将燃料的化学能通过燃烧转化为 能，然后通过做功，把内能转化为 能。蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机等都是热机。
2．汽油机的结构：主要由进气门、排气门、 、气缸、活塞、连杆、曲轴等组成。
内
机械
火花塞
3．识别内燃机四冲程的方法
气门开关 有一个气门关闭 两个气门都关闭 活塞运动方向 活塞向下 活塞向上 活塞向上 活塞向下
冲程名称 冲程 冲程 冲程 冲程
吸气
排气
压缩
做功
4.热机效率
(1)概念：热机工作时，用来做 的能量与燃料 放出的能量之比。
(2)公式：η＝ 。
(3)提高热机效率的方法：①尽可能使燃料 燃烧；②尽量减少各种热量 ；③保持良好的润滑，尽量减小因 而消耗的能量。
有用功
完全燃烧
×100%
充分
损失
克服摩擦
5．保护环境的主要措施：
(1)减少热机排放的 物质；
(2)控制废气排放的总量；
(3)新技术、 、新工艺的应用。如电控燃油喷射、共轨、 0
等技术的应用，混合动力汽车、 、太阳能汽车等新型汽车的研发生产等。
有害
新材料
涡轮
增压
电动汽车
【合作探究】
一、热机工作原理
情境：查看教材P40汽油机工作原理示意图。
问题：(1)在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化？(2)哪个冲程使汽车获得动力？
分析：吸气冲程中，进气门打开，排气门 ，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合物；压缩冲程中，进气门和排气门都 ，活塞向上运动，压缩燃料混合物；做功冲程中，火花塞点火，燃料燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动，对外做功；排气冲程中，进气门 ，排气门打开，活塞向上运动，排出废气。
总结： 冲程使汽车获得动能，其他三个冲程依靠飞轮的 完成。
关闭
关闭
关闭
做功
惯性
二、热机的效率
情境：蒸汽机效率6%～15%，汽油机20%～30%，柴油机30%～45%。
问题：内燃机效率为何比蒸汽机效率高这么多？
分析总结：内燃机(如汽油机、柴油机)的燃料直接在 燃烧，化学能→热能→机械能的转换一步完成。而蒸汽机需先通过 燃烧加热水生成蒸汽(化学能→热能→蒸汽内能)，再通过蒸汽推动活塞或涡轮(内能→机械能)，多步骤转换导致了更多能量损失(如锅炉散热、蒸汽管道热损失)。
气缸内
外部
【随堂巩固】
1．一台热机消耗了5 kg的煤炭，煤炭的热值为3.0×107 J/kg，若这台热机做的有用功为4.5×107 J，则它的效率为( )
A．15% B．20%
C．25% D．30%
D
2．下列措施不能提高热机效率的是( )
A．减少摩擦损耗
B．加装余热回收装置
C．使用高热值燃料
D．使燃料充分燃烧
C
3．当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率 0(选填“升高”“降低”或“不变”)，燃油的热值 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
降低
不变
知识点1：热机
1．(新疆中考)下列运载工具中，不需要利用热机的是 ( )
A．喷气式飞机 B．柴油拖拉机
C．纯电动汽车 D．燃油摩托车
C
2．【现代科技】我国航天事业的快速发展，长征系列火箭做出了巨大贡献！火箭的发动机 (选填“属于”或“不属于”)热机。热机工作过程中将燃料燃烧获取的 转化为机械能。
属于
内能
知识点2：汽油机与柴油机
3．【教材情境素材改编】下列汽油机的四个冲程中，将内能转化为机械能的过程是( )
C
4．汽车的最重要部件是发动机，也就是汽油机，下面关于汽油机的说法正确的是( )
A．汽油机的吸气冲程，吸入的只有空气
B．四个冲程的顺序：吸气→做功→压缩→排气
C．汽油机的做功冲程，燃气对外做功，将内能转化为机械能
D．做功冲程，吸气冲程，压缩冲程，排气冲程都是靠飞轮惯性来完成的
C
5．在内燃机中，柴油机在吸气冲程中吸入气缸的物质是 ，汽油机在做功冲程中燃料燃烧的方式为 (选填“点燃式”或“压燃式”)；内燃机常采用循环流动的水进行冷却，是利用水的 大的特性。
6．(龙东中考)汽油机将内能转化为机械能的是 冲程，某单缸四冲程汽油机飞轮转速是2 400 r/min，则此汽油机每秒对外做功 次。
空气
点燃式
比热容
做功
20
知识点3：热机的效率
7．【科学本质观】甲、乙两台汽油机，甲的热机效率比乙高，则( )
A．甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
B．甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
C．消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多
D．消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功少
C
8．某台柴油机工作过程中消耗了2 kg柴油，这些柴油完全燃烧能放出
J的热量，但是这台柴油机对外做的功为2.4×107 J ，则这台柴油机的效率是 。(已知q柴油＝3×107 J/kg)
6×107
40%
知识点4：热机与环境
9．【教材情境素材改编】减少热机排放的有害物质，控制废气的排放总量，已成为热机发展与环境保护的重要举措。下列措施不能达到此举措的是( )
A．出台严格的汽车尾气排放标准
B．采用先进工艺，使燃料充分燃烧
C．提高汽油、柴油等燃料的品质
D．提高汽车功率，增大尾气排放量
D
10．【物质观念】下列关于热机和环境保护的说法中正确的是( )
A．热机改良后可以消除对环境的污染
B．汽车排除的尾气都是有毒气体
C．热机的大量使用会造成环境污染
D．热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除
C
11．如图所示，以牛角作套筒，木质推杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃。该过程( )
A．艾绒的温度越高，含有的热量越多
B．内能转化为机械能
C．艾绒燃烧越充分，其热值越大
D．类似于内燃机的压缩冲程
D
12．(多选)关于内燃机，下列说法正确的是( )
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车
C．柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入气缸
D．在做功冲程中，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高
BD
13．(多选)我国某汽车企业自主研发的涡轮增压发动机的效率超过了40%。燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，输出动力。下列说法正确的是( )
A．燃料燃烧越充分，燃料的热值增大
B．燃料燃烧越充分，发动机效率越高
C．高压气体推动涡轮转动，内能减小
D．通过技术革新，发动机热效率可达100%
BC
14．(通辽中考)课外活动中，某同学将刚喝完水的空矿泉水瓶的瓶盖拧上，握住上下两部分，用力拧成如图所示的形状，会看到瓶盖被弹出，并发出爆响声，同时瓶口内出现白雾。拧瓶子过程中瓶盖未弹出前跟汽油机 0冲程类似，瓶盖被弹出时，瓶内气体内能会 而导致温度降低，出现白雾。
压缩
减少
15．完全燃烧0.28 kg的酒精可放出 J的热量，这些热量能使热机效率为25%的汽车输出 J的有用功。[已知酒精的热值为3.0×107 J/(kg ℃)]
8.4×106
2.1×106
16．【现代科技】某款环保能源汽车——氢能重卡，采用氢燃料发动机获得动力。若某次运输过程中，汽车以300 kW的恒定输出功率，在水平公路上匀速直线行驶了20 min，汽车发动机的效率为75%。汽车牵引力做的功为 J；若这次行驶过程中消耗的氢能由柴油来提供，至少需要完全燃烧柴 kg。(q柴油＝4.0×107 J/kg)
3.6×108
12
17．小明家新买了一辆以汽油为燃料的小汽车。细心的小明发现行驶的速度不同时，耗油量不同。当小汽车以25 m/s的速度匀速行驶时最省油，此时发动机的功率为25 kW，发动机的效率为30%。若小汽车以最省油的速度行驶90 min，求在此过程中：
(1)汽车发动机做的功；
(2)汽车发动机产生的牵引力；
(3)消耗汽油的质量(q汽油＝4.5×107 J/kg)。
解：(1)汽车发动机做的功：
W＝Pt＝25×103 W×90×60 s＝1.35×108 J；
(2)根据P＝＝＝Fv可知，汽车发动机产生的牵引力：
F＝＝＝1 000 N；
(3)汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝＝＝4.5×108 J；
消耗汽油的质量：m＝＝＝10 kg。
18．【物理学与工程实践】上世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么当海水下降时阀门K1 (选填“打开”或“关闭”)、阀门K2 (同上)，海水 (选填“上升”或“下降”)相当于汽油机的压缩冲程。
关闭
打开
上升
【思路点拨】当海水下降时，气室的容积增大，其内部气体压强减小；当海水上升时，气室的容积减小，其内部气体压强增大。
跨学科实践 燃油汽车与电动汽车的对比研究
知识点1：热机效率与能量转换
1．现阶段，汽油机的热机效率可达到( )
A．15% B．25%
C．55% D．75%
B
2．燃油汽车的热机效率普遍较低，下列选项中不是主要原因的是( )
A．燃料燃烧不充分
B．废气带走大量热量
C．机械部件摩擦损耗
D．使用电能驱动
D
3．某燃油汽车的热机效率为25%，若其消耗2 kg汽油(热值4.6×107 J/kg)，求：
(1)汽油完全燃烧释放的总能量；
(2)该汽车实际转化的有用功。
解：(1)汽油完全燃烧释放的总能量：
Q总＝2 kg×4.6×107 J/kg＝9.2×107 J；
(2)该汽车实际转化的有用功：
W有用＝9.2×107 J×25%＝2.3×107 J。
知识点2：电动汽车与环境保护
4．电动汽车相比燃油汽车的环保优势主要体现在( )
A．完全零污染
B．减少尾气排放中的CO2和颗粒物
C．电池生产无污染
D．充电速度更快
B
5．电动汽车分为纯电动汽车和插电混动汽车，相比纯电动汽车，插电混动汽车的优势可能体现在( )
A．充电时间更短
B．完全依赖电池供电
C．续航里程更长
D．无需燃油
C
6．为减小对环境的影响，“低碳出行”的合理方式是( )
A．短途出行尽量步行或骑自行车
B．购买大排量燃油车
C．频繁更换新能源汽车
D．长时间怠速停车
A
7．为实现国家关于“碳达峰、碳中和”环保目标，国家大力提倡发展新能源汽车，下列关于燃油汽车和纯电动汽车说法正确的是( )
A．燃油在发动机气缸中充分燃烧，排出的废气就不会污染环境
B．燃油汽车行驶时，将燃油的化学能转化为机械能再转化为内能
C．纯电动汽车行驶时，汽车内的电瓶将化学能转化为电能再转化为机械能
D．纯电动汽车行驶时实现了“零排放”，电动机可将其效率提高到100%
C
8．氢能源汽车以氢为燃料，氢燃料的主要优点是 。某辆氢能源汽车以 35 kW 的功率在平直的公路上匀速行驶2 h，消耗了4 kg氢燃料，该氢能源汽车发动机的效率是 。(氢气的热值q＝1.4×108 J/kg)
热值大、污染小
45%
9．已知氢燃料汽车可实现CO2的零排放，而柴油动力汽车每燃烧1 kg柴油排放的CO2约3 kg。某柴油动力汽车行驶100 km耗油20 L，这20 L柴油完全燃烧释放热量 J；若改用氢燃料汽车在同一路段行驶相同的距离可减少约 kg的CO2排放。(ρ柴油＝0.8×103 kg/m3，q柴油＝4.3×107 J/kg)
6.88×108
48
