第十二章 内能与热机（复习课件）（79页PPT）2024九年级上册九年级物理上册单元复习系列（鲁科版（五四学制）2024）

第十二章 内能与热机
九年级上册?鲁科版
单元课件
钻木取火，用火治炼青铜在漫长的历史进程中，人类一直致力于对热的认识和利用。
从能够定量描述物体冷热程度开始，人类开启了深入探究热现象的航程。科学家逐步认识了热的本质，相继建立了温度、内能和热量等科学概念，并建立了能量守恒定律。热机的发明。给人类带来了巨大动力，使人类迈进了工业化时代。热机开始改变我们的世界。
热机给人类文明带来进步的同时。也对生态环境造成了影响。提高料利用率，改善空气质量。已经成为当前亟待解决的问题。
第十一章 物态变化
九年级上册?鲁科版
单元课件
花香为什么会四溢？
冰冷的冰块有内能吗？
烈日下的海边，为什么沙子烫脚，而海水却不怎么热？
汽车发电机是如何为汽车提供动力的？
掉落在地上的弹性小球弹起的高度越来越低，减少的机械能去到哪里了？
分子动理论
01
内能
02
比热容
03
能量的转化与守恒
05
热机
04
单元内容
1. 知道物质的构成；分子的热运动；分子间存在作用力。
2. 会用类比的方法建立内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。
3. 知道热传递可以改变物体的内能；知道热量的概念和单位。
4. 理解比热容的概念，知道比热容是物质的一种特性。知道水的比热容大这一特点在生活中的一些应用 。
5. 知道热机的概念、工作原理、内燃机的工作过程、异同。
6.知道热值；知道热机效率，说出提高热机效率的有效途径。
7.了解各种不同形式的能，知道能量是一个重要的物理量；理解能量转化和守恒定律。
学习目标
单元重点
1. 分子动理论。
2. 内能和内能的改变方式。
3. 比热容的意义。
4. 热机及热机效率。
单元难点
1. 对内能、温度和热量关系的辨析。
2. 比热容的意义。
3. 有关热机效率的计算。
重点难点
知识图谱
第1节 分子动理论
考点串讲
知识一 物质的构成
1. 物质的构成
常见的物质都是分子或原子构成的。
2. 分子的体积非常小
体积非常小，肉眼直接看不到，必须用电子显微镜方能看到。
例如氢气分子的直径约为2.3×10-10m。
3. 分子之间有间隙：
知识二 分子热运动
1. 扩散
（1）扩散：不同物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫作扩散。 扩散现象表明：一切物质的分子都处在永不停的无规则运动中，分子间存在间隙。
（2）气体、液体、固体的扩散
硫酸铜溶液的扩散
铅分子和金分子的扩散
知识二 分子热运动
2. 分子热运动
一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。这种无规则运动叫作分子的热运动。
分子运动越剧烈，物体温度越高。
知识三 分子间的作用力
1.分子间存在着相互作用的引力和斥力
（1）分子间存在引力：两个铅柱没有被重物拉开，主要是因为两个铅柱的分子之间存在引力。
（2）分子间存在引力：用手指堵住注射器孔，然后用力推入活塞，发现水很难被压缩。
知识三 分子间的作用力
2. 物质三态的微观特征和宏观特征
固态
固态分子间距离很小，分子间的作用力很大，只能在平衡位置附近振动。很难被压缩，具有一定的体积和形状.
液态
液态分子间距离比固体稍大，作用力较大，既可以振动，也可以移动。具有一定的体积，没有一定的形状，可以流动.
气态
气态分子间距离很大，分子间力的作用可以忽略，能够自由移动。气体没有一定的体积和形状，具有流动性。
分子动理论
【例题1】关于分子动理论的描述，下列说法中错误的是（　　）
A．物体是由大量分子构成的
B．物体里含有的分子在不停地做无规则运动
C．温度越高，分子运动越快；0℃时分子运动停止了
D．分子间引力和斥力是同时存在的
【答案】C。
【解析】A．物体是物质组成，物质又由大量分子组成的，故A正确；
BC．组成物质的分子都在不停地做无规则运动且温度越高，分子运动越剧烈，故B正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．由分子动理论内容知，分子间存在相互用的引力和斥力，故D正确，不符合题意。
分子动理论
【例题2】下列事例不能说明分子不停地做无规则运动的是（　　）
A．端午节蒸粽子时，满屋子都弥漫着粽香
B．将一勺糖放入一杯清水中，一段时间后整杯水都变甜了
C．打扫教室地面时，在阳光下看到灰尘在空中飞舞
D．腌制腊肉时，将盐涂抹在猪肉表面，几天后整块肉都变咸了
【答案】C。
【解析】 A．端午节蒸粽子时，满屋子都弥漫着粽香，这是香味分子在停地做无规则运动，故A不符合题意；B．将一勺糖放入一杯清水中，一段时间后整杯水都变甜了，说明糖分子在停地做无规则运动，故B不符合题意；
C．灰尘在空中飞舞，这是固体小颗粒的运动，不是分子运动，故C符合题意；D．腌制腊肉时，将盐涂抹在猪肉表面，几天后整块肉都变咸了，说明盐分子在停地做无规则运动，故D不符合题意。
分子动理论
【例题3】如图是物质在不同状态的分子模型，下列有关说法正确的是（???）
A．甲、乙、丙三图分别表示固体、液体、气体分子的排列情况
B．甲图中分子静止，乙、丙两图中分子在做无规则运动
C．乙图中分子相距最远，分子间的作用力最小
D．甲图中分子相距最近，分子间的作用力最小
【答案】C
【详解】A．甲图中物质分子排列紧密，是固体分子的排列情况；乙图中分子极度散乱，间距很大，是气体分子的排列情况；丙图中分子没有固定的位置，运动比较自由，是液体分子的排列情况，故A错误；
B．一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，甲、乙、丙三图中分子都在做无规则运动，故B错误；C．乙图中分子极度散乱，间距很大，分子间的作用力最小，故C正确；D．甲图中分子相距最近，分子间的作用力最大，故D错误。
第2节 内能
考点串讲
知识一 内能
1. 内能
（1）概念：物体内所有分子的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。
（2）单位：焦（J）。
①分子动能：运动的物体具有动能，分子在做热运动，所以也具有动能。
②分子势能：分子间既相互吸引又相互排斥，所以分子间具有势能，叫作分子势能。
知识一 内能
2. 影响内能大小的因素
（1）温度：对同一杯水加热时，水的温度越高，水内部分子运动越剧烈，内能越大。反之，温度越低， 内能越小。
（2）质量：温度相同的水，质量越大，水分子数目越多，分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也越大。
（3）状态：0℃的冰吸热熔化成0℃的水时，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，水的内能变大。可见物体的内能跟物体的状态有关。
知识二 物体内能的改变
1. 热传递可以改变物体的内能
（1）热传递改变物体的内能
发生热传递时，低温物体吸收热量，内能增加；高温物体放出热量，内能减少。物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越大。
（2）热传递的实质：是内能从高温物体向低温物体转移的过程。
知识二 物体内能的改变
1. 热传递可以改变物体的内能
（3）热量：
A.定义：在热传递过程中，传递能量的多少叫热量。
B.单位：焦耳（J）。
C.对热量的理解：
只有在热传递过程中，才能谈论热量。不能说具有或含有多少热量，只能说“吸收热量”“放出热量”等。
知识二 物体内能的改变
2. 做功可以改变物体的内能
（1）教材实验
①活塞压缩气体做功，使空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点，就会燃烧起来。
②给内盛少量水的烧瓶内打气，当瓶塞跳出时，可看到瓶内出现白雾（即小水滴）。在这个过程中，气体膨胀对外做功，温度降低，内能减小。
（2）结论：
外界对物体做功，物体的内能增加；
物体对外界做功，物体的内能减少。
知识二 物体内能的改变
（3）做功改变内能的实质
实质：内能与其他形式的能相互转化的过程。
请你说出下列现象中能量的转化情况：
①冬天人们搓手感到暖和；
②从滑梯下滑时屁股有点发烫；
③擦划火柴，火柴头着火；
④汽车急刹车时，路面有黑色的划痕。
⑤流星的形成。
知识三 内能、热量、温度的关系
温度、内能、热量的关系
（1）物体吸收或放出热量，内能要增加或减少，但温度不一定变化。
例如：晶体熔化（液体沸腾），吸收热量，内能增大，但温度不变。晶体凝固，放出热量，内能减小，但温度也不发生变化。
（2）物体温度改变，内能改变，可能是通过热传递，也可能通过做功。

内能
【例题1】关于物体的内能，下列说法中正确的是 （ ）
A．静止的物体没有内能 B．0℃以下的物体没有内能
C．没有被举高的物体没有内能 D．一切物体都具有内能
【答案】D。
【解析】构成物质的所有分子的分子动能和分子势能之和就是物体的内能，所有物体都具有内能。内能的大小除了和温度有关外，还和物体的质量大小及物体内分子间距离的大小有关，但是内能与物体的宏观运动状态、位置无关。
所以选D。
内能
【例题2】神舟载人返回舱成功着陆，返回舱与大气摩擦温度升高，内能增加。下列事例中物体内能改变方式与它相同的是（　　）
A．汤勺放在热汤中温度升高 B．烧水时水温升高
C．压缩空气温度升高 D．取暖器旁的物体温度升高
【答案】C
【解析】神舟十三号载人返回舱与大气摩擦温度升高，内能增加，是通过克服摩擦做功来改变内能的。
A．汤勺放在热汤中温度升高，是通过热传递来改变物体内能的，故A不符合题意；
B．烧水时水温升高，是通过热传递来改变物体内能的，故B不符合题意；
C．压缩空气温度升高，是活塞对空气做功，使空气的内能增大、温度升高，故C符合题意；
D．取暖器旁的物体温度升高，是通过热传递来改变物体内能的，故D不符合题意。
A B C D
内能
【例题3】如图所示，用充气的气球模拟“喷气火箭”，把封口的夹子松开，球内气体向后喷出，气球向前运动。此过程中（　　）
A．气球的弹性势能增大 B．喷出的气体内能减小
C．喷出的气体热运动加剧
D．喷出的气体向外界传递热量
【答案】B
【解析】A．把封口的夹子松开，球内气体向外喷出，气球弹性形变变小，气球的弹性势能变小，故A不符合题意；
B．喷出的气体对外做功，内能减小，故B符合题意；
C．喷出的气体对外做功，内能减小，温度降低，热运动变慢，故C不符合题意；
D．喷出的气体对外做功，内能减小，温度降低，从外界吸热，故D不符合题意。
内能
【例题4】请写出下面几种情形中“热”字的含义：
（1）“壶中的水被烧热了”，其中的“热”是指___________。
（2）“物体吸热升温”，其中的“热”是指___________。
（3）“摩擦生热”，其中的“热”是指___________。
（4）“今天的天气很热”，其中的“热”是指___________。
【答案】温度、热量、内能、温度。
【解析】（1） （4）温度指物体的冷热程度，“壶中的水被烧热了”， “今天的天气很热”，其中的“热”是指温度高。
（2）在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量，“物体吸热升温”，其中的“热”是指热量。（3） “摩擦生热”是指克服摩擦中做功，机械能转化为内能，其中的“热”是指内能。
内能
【例题5】关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．物体的内能增加，一定吸收了热量
B．温度高的物体，内能不一定大
C．物体吸收热量，温度一定升高
D．高温物体把温度传递给低温物体
【答案】B
【解析】A．物体内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可能是外界对其做了功，故A错误；
B．内能和物体的温度、质量、状态等因素有关，故温度高的物体，内能不一定大，故B正确；
C．物体从外界吸收了热量，温度不一定升高，如晶体在熔化时，吸收热量，内能增加，但温度不变，故C错误；
D．热量总是从高温物体传向低温物体，可以说传递热量，但是不能传递温度，故D错误。
第3节 比热容
考点串讲
知识一 比热容
1. 比热容
（1）物理意义：用来比较物质吸热能力的强弱。
（2）定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫作这种物质的比热容。
（3）公式：C=Q/mΔt
Q 表示物质吸收或放出的热量，单位是焦耳（J）
m 表示物体的质量，单位是千克（kg）
Δt 表示升高（或降低）的温度，单位是摄氏度（℃）
C 表示物质的比热容，单位是焦/（千克·℃），符号: J/(kg·℃)
知识一 比热容
（4）对比热容的理解：
比热容是物质的一种特性，每种物质都有自己的比热容。
①同种物质的比热容是不变的，与质量、变化的温度、吸收的
热量无关，它仅与物质的种类和状态有关。
②比热容反映了物质的吸热能力，比热容越大，越不容易升温，
也不容易降温。
2. 运用比热容知识解释有关现象
（1）沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小
在同纬度的阳光照射下，海水和砂石吸收了同样热量，但是由于水的比热容较大，所以海水的温度变化并不大，由于沙石的比热容较小，温度会变化很大，所以沙漠的昼夜温差很大。
（2）海陆风的形成
知识一 比热容
3. 水的比热容比较大的应用
①取暖剂；②制冷剂；③调节气温。
知识一 比热容
1. 热量的计算
（1）物体温度升高时吸收的热量为：Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt
（2）物体温度降低时放出的热量为：Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt
t0 表示物体原来的初温度，t 表示物体的末温度。
2. 热平衡
在热传递过程中，若没有热量损失，则高温物体放出的
热量全部被低温物体吸收。即：Q吸 = Q放 。
知识二 热量的计算
比热容
【例题1】如图是济南和青岛两地的气象信息。由图可知：沿海城市青岛的昼夜温差较小，而内陆城市济南的昼夜温差却较大。这主要是因为（　　）
A．海水的温度比砂石的温度低
B．海水吸收热量比砂石吸收热量多
C．海水的内能比砂石的内能多
D．海水的比热容比砂石的比热容大
答案】D
【解析】在同样受热的情况下，比热容大的物质温度变化小，沿海城市青岛的昼夜温差较小，而内陆城市济南的昼夜温差却较大，这主要是由于海水和砂石具有不同的比热容。故ABC不符合题意，D符合题意。所以选D。
比热容
【例题2】两个相同的容器中分别装了等质量的两种液体，用同一热源分别加热得到如图所示的图像，根据图像可知（　　）
A．液体甲的比热容大于乙液体的比热容
B．升高相同的温度时，两种液体吸收的热量相同
C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量比乙液体多
D．加热相同的时间，甲液体升高的温度比乙液体多
【答案】D
【解析】A．两个相同的容器中分别装了等质量的两种液体，用同一热源分别加热，图像中甲升温比乙升温快，可得液体甲的比热容小于乙液体的比热容，故A错误；
B．图像中可以看出升高相同的温度时，热源加热乙液体时间较长，则乙液体吸收的热量较多，故B错误；
C．实验用同一热源在相同时间内放热相同，即加热相同的时间，两液体吸收的热量相同，故C错误；
D．从图像看出加热相同时间，在图中画出一条垂直于时间轴的竖线，可得甲液体升高的温度比乙液体多，故D正确。
比热容
【例题3】用如图装置，先后加热初温、质量均相同的水和煤油，比较两种液体比热容的大小，多次实验表明：要让水和煤油升高相同的温度，水需要的加热时间更长，以下关于该实验的操作及分析错误的是（　　）
A．水比煤油的比热容大
B．加热时用玻璃棒不断搅拌，是为了水和煤油受热均匀
C．实验中可以不使用温度计，让水和煤油都沸腾后再比较加热时间
D．相同质量的水和煤油，若吸收相同热量后。煤油比水升高的温度大
【答案】C
【解析】A．由题意可知，质量相同的水和煤油，升高相同的温度时，水需要的加热时间较长，即吸收的热量多，说明水的吸热能力强，所以水的比热容大于煤油的比热容，故A正确，不符合题意；
B．实验中搅拌器的作用是：使液体受热均匀，实验效果更好，故B正确，不符合题意；
C．水和煤油的沸点不同，则两者升高的温度不同，且加热至沸腾所用时间也不同无法比较比热容的大小，故C错误，符合题意；
D．相同质量的水和煤油，若吸收相同热量后，由煤油的比热容小可知，煤油比水升高的温度大，故D正确，不合题意
比热容
【例题4】下列与比热容有关的生活现象，描述正确的是（　　）
A．沙漠地区昼夜温差小
B．汽车发动机常用水做冷却剂
C．在太阳光的照射下，干泥土比湿泥土升温慢
D．“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国沿海地区的生活写照
【答案】B。
AD．与沿海地区相比，由于沙漠地区的沙子的比热容比水的比热容小，白天吸收相同的热量后，沙子的温度升高得多，气温较高；夜晚放出相同热量后，沙子的温度下降得多，气温较低，因此沙漠地区昼夜温差大，故“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国沙漠地区的生活写照，故AD错误；
B．水的比热容大，相同质量的水和其它物质相比，升高相同温度时，水吸收的热量多，因此用水来做发动机的冷却剂，故B正确；
C．水的比热容大，湿泥土中含水多，因此干泥土的比热容小于湿泥土的比热容，在同等质量、同样的吸热情况下，干泥土的温度上升比较快，故C错误。
比热容
【例题5】实验小组设计实验比较水和食用油吸热能力，使用相同的电加热器给水和食用油加热。
（1）小明同学用相同的电加热器对水和食用油加热相同的时间，目的是使水和食用油______________相同，再通过比较水和食用油__________来判断吸热能力的强弱；
（2）而小丽同学使水和食用油升高相同的温度，通过比较________来判断吸热能力的强弱；
（3）根据实验数据，小明作出了水和食用油的温度随时间变化的图像，由图像可知，水的温度随时间变化的图像是
____（选填“a”或“b”），食用油的比热
容为___________J/（kg·℃）.
比热容
【答案】（1）相同时间吸热、升高的温度；（2）加热时间；（3）a、2.1×103
【解析】（1）使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；小明用相同的电加热器对水和食用油加热相同的时间，目的是使水和食用油相同时间吸热相同，再通过比较水和食用油升高的温度来判断吸热能力的强弱。
（2）根据比较吸热能力的方法，小丽同学使水和食用油升高相同的温度，通过比较加热时间（比较吸收热量）来判断吸热能力的强弱。
（3）由水和食用油的温度随时间变化的图像知，升高30℃-10℃=20℃
a所用的加热为6min，b加热时间为3min，a吸热多，故a的比热容大，因水的比热容大，由图像可知，水的温度随时间变化的图像是a。
升高20℃，b加热时间是a的0.5倍，即b吸收的热量是a的0.5倍，根据Q=cmΔt，在质量、升温相同的情况下，故b（煤油）的比热容是
c=0.5×4.2×103 J/(kg·℃)＝2.1×103J/(kg·℃)
比热容
【例题6】将质量为100g的铅块加热到98℃，然后投入温度为12℃、质量为80g的煤油中，测出混合后煤油的最高温度为18℃，不计热损失。求：
（1）铅块放出的热量；
（2）煤油的比热容。（结果用科学记数法表示，保留到小数点后两位）
【答案】（1）1.04×103J；（2）2.17×103 J/（kg·℃）
【解析】（1）铅块放出的热量
Q放= c铅m铅Δt =0.13×103 J/（kg·℃）×100×10-3kg×（98℃-18℃）= 1.04×103J
（2）不计热量损失，煤油吸收的热量 Q吸= Q放
由Q吸= c煤油m煤油Δt可知，煤油的比热容
c煤油2.17×103 J/（kg·℃）。
第4节 热机
考点串讲
知识一 热机及工作原理
1. 热机
（1）热机：把内能转化为的机械叫做热机。
（2）工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能。
（3）种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
（4）内燃机：
①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.
②分类：汽油机和柴油机.
知识一 热机及工作原理
1.热机
（5）工作过程：
知识一 热机及工作原理
1.热机
（6）柴油机与汽油机的异同：
项目
汽油机
柴油机
构造
气缸顶部有一个火花塞
气缸顶部有一个喷油嘴
燃料
汽油
柴油
吸入物质
吸入汽油与空气的混合物
只吸入空气
压缩冲程
压缩程度较小
压缩程度较大
点火方式
点燃式
压燃式
适用范围
轻巧、功率小；小汽车、摩托车等
笨重、功率大；载重汽车、轮船等
相同点
一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复两次，曲轴转动两周，对外做功一次； 压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能
知识二 热值
2. 热值（q）
（1）燃烧时能量转化：燃烧是一种化学变化，燃料的化学能转化为内能。
（2）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
（3）物理意义：用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。
（4）热值的影响因素：只有燃料种类有关，不同种燃料的热值一般不同。
（5）单位：焦/千克（ J/kg）或者焦/立方米（ J/m3）。
知识二 热值
2.热值（q）
（6）公式：q= Q放/m 或者q= Q放/V
Q表示放出的热量，单位是焦，符号为 J
m表示固、液体燃料的质量，单位是千克，符号为kg
q表示热值。单位是焦/千克（ J/kg）或者焦/立方米（ J/m3）
（7）加热效率：水吸收的热量（有效利用的）只占煤气完全燃烧放出热
量的一部分。吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值叫做热效率。
知识三 热机效率
3. 热机效率
（1）定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比。
（2）热机能量流向图：
知识三 热机效率
3.热机效率
（3）公式：
η =????有用???????????放?×100%
（4）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，
热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。
（5）常见热机的效率：
蒸汽机 6%～15%，汽油机 20%～30%，柴油机30%～40%，喷气式飞机上的发动机50%～60%。
?
知识三 热机效率
3.热机效率
（6）提高热机效率的主要途径：
①减少燃烧过程中的热量损失。
②减小摩擦，以减少能量损失。
③设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。

热机
【例题1】如图是四冲程内燃机其中一个冲程的示意图，该冲程的能量转化情况是（　　）
A．化学能转化成内能 B．机械能转化成内能
C．机械能转化成化学能 D．内能转化成机械能
【答案】D。
【解析】如图，进气门、排气门关闭，火花塞点火，是内燃机的做功冲程，其能量转化是内能转化为机械能，故D符合题意，ABC不符合题意。
热机
【例题2】下列有关内燃机的说法中不正确的是 （　　）
A．单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程
B．内燃机的大量使用会造成环境污染
C．转速为1800r/min的内燃机每小时对外做功3600次
D．内燃机的做功冲程将内能转化成机械能
【答案】C。
【解析】A．四冲程内燃机，只有做功冲程对外做功，依靠飞轮惯性来完成的冲程有吸气、压缩和排气冲程，故A正确，不符题意；
B．内燃机的大量使用，会产生较多的尾气，造成环境污染，故B正确，不符合题意；
C．一台四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min，则每小时飞轮的转数是
n= 1800r×60=1.08 ×105r.由于四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，因此该汽油机每小时对外做功的次数为n=1.08 ×105/2=54000. 故C不正确，符合题意；
D．根据能量的转化特点可知，在内燃机的做功冲程中，是将内能转化为机械能，故D正确，不符合题意。
热机
【例题3】关于火箭发射升空下列说法正确的是（　　）
A．火箭发射升空时发动机内的能量转化与汽油机的做功冲程一致
B．火箭燃料燃烧越充分，其热值越大
C．燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高
D．燃料用了一部分后，质量变小，热值变小
【答案】A。
【解析】A．火箭发射升空时，将高温高压燃气内能转化为机械能，汽油机的做功冲程将高温高压燃气内能转化为机械能，所以两种能量转化一致，故A正确；
B．热值是物质的属性，热值大小保持不变，与燃料是否充分燃烧无关，故B错误；
C．热机效率是热机做有用功部分占燃料燃烧释放的热量之比，所以燃料燃烧释放的热量越多，做有用功部分比例不一定增大，故热机效率不一定高，故C错误；
D．热值是物质的属性，热值大小保持不变，所以燃料用了一部分后，质量变小，热值不变，故D错误。
热机
【例题4】甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则（　　）
A．甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
B．消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多
C．甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
D．做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
【答案】B
【解析】A．由于不确定甲乙做功的多少，所以无法比较耗油量，故A不符合题意；
B．甲汽油机的效率高，消耗同样多的油，甲做的有用功多，故B符合题意；
C．甲每秒钟做功比乙每秒钟做功多，说明甲汽油机的功率大，与热机效率无关，故C不符题意；
D．甲汽油机热机效率比乙高，说明做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少，故D不符合题意。
热机
【例题5】汽车发动机一般都是汽油机，某汽车汽油机的能量流向图如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．为了提高热机效率不应使用水冷却
B．减少汽油机部件的摩擦可以提高热机效率
C．该汽油机的能量利用率为33%
D．增加废气带走的热量可以提高热机效率
【答案】B
【解析】A．热机在工作时会产生大量的热量，需要冷却水将热量带走，否则会损坏热机，故A错误；
B．机械效率是机械做有用功与总功的比值，加润滑油减少各部件之间的摩擦，克服摩擦所做的额外功少，可提高机械效率，故B正确；
C．该汽油机的热机效率为η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%故C错误；
D．由题图可知，在热机的能量损失中，废气带走的能量最多，增加废气带走的热量降低了热机效率，故D错误。
第5节 能量转化与守恒定律
考点串讲
知识点 能量的转化和守恒
1. 自然界各种不同形式的能量
（1）机械能：包括动能、重力势能和弹性势能。
（2）内能：一切物体都具有内能。
（3）太阳能：太阳靠核聚变释放能量。
（4）化学能：各种物质（动物和植物）都储存有化学能。
（5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。
（6）核能：原子核发生分裂或聚合时放出的能量。
知识点 能量的转化和守恒
2. 能量的转移
（1）能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。
（2）实例分析：
①热传递：在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的转移。
②涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于机械能的转移。
知识点 能量的转化和守恒
3. 能量的转化
（1）自然界中的各种现象都是互相联系的。在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。
（2）实例分析：说出下列情况中的能量转化？
用电热器做饭；电动机工作；电灯泡发光；摩擦起电；太阳能发电；核能发电；地热发电；水力发电；地热发电；电动汽车工作时；光合作用；太阳能热水器；摩擦生热等。
知识点 能量的转化和守恒
4. 能量守恒定律
（1）定律内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。
（2）永动机：违背能量守恒定律，永远不可能成功。
能量守恒定律
【例题1】下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是（　　）
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．不同温度的物体发生热传递时，热量可以自发地从高温物体传到低温物体
D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可收集起来，作为车行驶的动力
【答案】D。
【解析】A．在自然界中不是所有能量都能利用，例如雷电带来的能量，还不能被人类所利用，故A正确，不符合题意；
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的，例如利用核能来发电，一旦核泄漏造程度的后果将不堪想象，故B正确，不符合题意；
C．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，故C正确，不符合题意；
D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，内能不可以自动地、不引起其它变化地完全转化为机械能，说能量转化具有方向性，故D错误，符合题意。
能量守恒定律
【例题2】图是“风能——太阳能”路灯电路示意图，下列关于能量转化的说法正确的是（　　）
A．风力发电机：电能→机械能
B．太阳能电池：太阳能→电能
C．蓄电池充电：化学能→电能
D．路灯工作：电能→化学能
【答案】B
【详解】A．风力发电机工作时消耗了机械能，获得了电能，将机械能转化为电能，故A错误；
B．太阳能电池将太阳能转化为电能提供给路灯，故B正确；
C．给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，将电能转化为化学能储存起来，故C错误；
D．路灯工作时，消耗了电能，是电能转化为光能和内能，故D错误。
能量守恒定律
【例题3】如图三结砷化镓柔性太阳能电池板发电技术，是一项非常先进的太阳能光电转换技术，它的光电转换效率超30%，比传统的硅基ROSA薄膜太阳能发电效率提高一倍以上，广泛应用于航天、军事、可穿戴设备等领域。关于三结砷化镓柔性太阳能电池板发电技术，下列说法正确的是（????）
A．太阳能属于不可再生能源
B．太阳能电池板工作时，将电能转化为太阳能
C．太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能有将近70%转化为电能
D．光电转换过程中，能量的总量保持不变
能量守恒定律
【答案】D
【详解】A．太阳能属于可再生能源，取之不尽用之不竭，故A错误；
B．太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能，故B错误；
C．太阳能电池板工作的效率超30%，表明太阳能有将近30%转化为电能，故C错误；
D．根据能量守恒定律，能量不会凭空产生，也不会无缘无故消失，只会发生转移和转化，能的总量不变，光电转换过程中，能量的总量保持不变，故D正确。
课堂巩固
第十二章 内能与热机
1.春季，将密度大于水的蓝色硫酸铜溶液注入水的下方，可以看到清水与硫酸铜溶液之间有明显的界面，如图甲所示，静置20天后，现象如图乙所示，这是______现象，说明液体分子______。
相比春季，该实验进程在夏季
会______（稍慢/一样快/稍快），原因是______。

【答案】见解析。
【解析】不同物质相互接触彼此进入对方的现象叫扩散。将密度大于水的蓝色硫酸铜溶液注入水下方，静置20天后都变蓝，这是硫酸铜溶液和水发生了扩散现象，表明分子不停地做无规则运动。温度越高，分子运动越剧烈。夏季气温高，该实验进程在夏季会稍快。
课堂巩固
2.如图是航天员桂海潮在太空用水球“打兵兵”的视频截图，水能形成一个球而不会散开，其原理是（　　）
A．组成物质的分子在做永不停息地无规则运动
B．分子间具有斥力
C．分子间同时存在引力和斥力
D．分子间具有引力
空

【答案】D。
【解析】物质由分子组成，分子间存在着相互作用的引力和斥力，水在空间站内处于失重状态，悬浮在空间站中的水呈球形，水能形成一个球而不会散开主要是因为水球表面的分子之间的引力作用，故ABC不符合题意，D符合题意。
课堂巩固
3.小明将凝固点为47℃的某液态合金放在室温为25℃的实验室中。该合金从70℃降至47℃并保持47℃一段时间再降至35℃，合金在此过程（　　）
A．对外放热，内能一直减少
B．存在液化现象，内能一直增加
C．温度保持47℃时，不吸热也不放热
D．存在凝固现象，内能先减少后不变再减少

【答案】A
【解析】将凝固点为47℃的某液态合金放在室温为25℃的实验室中，合金从70℃降至47℃的过程是放热的降温过程，处于液态；保持47℃这段时间是凝固过程，放热但温度不变，合金处于固液共存态；从47℃降至35℃的过程是放热过程，合金处于固态。故该合金一直对外放热，内能一直减小。故A正确，符合题意，BCD错误，不符合题意。
课堂巩固
4.古代人们常用钻木取火，下列情况改变内能方式与其不同的是（　　）
A．甲图：冬天搓手取暖 B．乙图：小朋友溜滑梯臀部发热
C．丙图：热鸡蛋放在冷水中冷却 D．丁图：压缩空气使其内能增大

【答案】C
【解析】钻木取火实质是通过做功的方式改变物体的内能。
A．搓手取暖，双手克服摩擦做功，是通过做功的方式改变物体内能，故A不符合题意；
B．小朋友溜滑梯时，臀部克服滑梯摩擦做功，是通过做功的方式改变物体内能，故B不符合题意；
C．热鸡蛋放在冷水中，鸡蛋和水温度不同，内能从鸡蛋传给水，是通过热传递的方式改变物体内能，故C符合题意；
D．压缩空气时，对空气做功，使空气内能增大，故D不符合题意。
课堂巩固
5.关于温度、内能、热量，下列说法正确的是（　　）
A．温度高的物体含有的热量多
B．物体吸收热量，温度一定升高
C．气体膨胀对外做功，自身内能会减少
D．热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体

【答案】C
【解析】A．热量是过程量，不能说物体含有的热量多，故A错误；
B．物体吸收热量过程中温度不一定升高，例如：晶体在熔化过程中，吸热但温度不变，故B错误；
C．气体膨胀对外做功，内能转化为机械能，则物体内能减小，故C正确；
D．在发生热传递时，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，内能总是从高温物体转移到低温物体，故D错误。
课堂巩固
6.某小组同学为了比较水和沙石的比热容大小，在两个相同的烧杯中分别装入质量相同的水和沙石，用相同的酒精灯加热。
（1）小组的实验装置如图所示，其中有一处明显的错误，错误之处是 ；
（2）更正错误后，加热相同的时间，沙石升高的温度比水多，
说明沙石的比热容比水 （选填“大”或“小”）；
（3）比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是 （请写出一条）。

【答案】 盛水烧杯中温度计的玻璃泡接触了烧杯底 小 见解析
【解析】（1）[1]根据小组的实验装置可知，其中一处明显的错误是水中温度计的玻璃泡接触了杯底。
（2）[2]更正错误后，加热相同的时间，则水和沙石吸收的热量相同，沙石升高的温度比水多，说明沙石的吸热能力弱，即沙石的比热容比水小。
（3）[3]比较全班不同小组的实验数据，发现各小组之间的实验数据有较大的不同，可能原因是：各小组所用水（沙石）的质量不一样；各小组水（沙石）的初温不一样；各小组的酒精灯不完全相同；各小组记录温度变化的时间间隔不一样。
课堂巩固
7.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

【答案】B
【解析】A．汽车发动机用水作冷却剂，是因为水的比热容大，故A不符合题意；
B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷，是因为水蒸发吸热，故B符合题意；
C．海边昼夜温度变化比沙漠中小，是因为水的比热容比沙石的大，故C不符合题意；
D．物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度，是因为水的比热容大，故D不符合题意。
课堂巩固
8.如图甲，利用相同规格的加热器加热等质量的a、b两种液体，得到温度随时间变化的图像如图乙，分析可知（　　）
A．相同时间内a中加热器产生的热量比b中的多
B．a和b的吸热能力都随着温度的升高不断增大
C．升高相同温度a所用时间比b少，a的吸热能力比b弱
D．相同时间内a升高的温度比b多，a的吸热能力比b强

【答案】C。
【解析】A．实验中使用相同规格的加热器，则相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同，故A不符合题意；
B．吸热能力是物质的属性，保持不变，所以a和b的吸热能力不会随着温度的升高而发生变化，故B不符合题意；
C．由于相同时间内a与b中的加热器产生的热量相同，则相同时间内两种液体吸收的热量相同；升高相同的温度，a所用时间比b少，则a吸收的热量少，a、b两种液体的质量相等，由c=Q/mΔt可知，a的吸热能力比b弱，故C符合题意；
D．由于相同时间内a中加热器产生的热量与b中的加热器产生的热量相同，则相同时间内两种液体吸收的热量相同，相同时间内a升高的温度比b多，a、b两种液体的质量相等，由c=Q/mΔt可知，a的吸热能力比b弱，故D不符合题意。
课堂巩固
9.如图所示，关于甲、乙两个实验与热机对比说法正确的是（　　）
A．甲实验中水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能会增加
B．乙实验中压缩空气对空气做功，空气的内能会减小
C．甲实验将机械能转化为内能，与热机的压缩冲程相似
D．乙实验将机械能转化为内能，与热机的压缩冲程相似

【答案】D
【详解】AC．甲实验中，试管内的水蒸气对瓶塞做功，将内能转化为机械能，则试管内水蒸气的内能减小，这与热机的做功冲程相似，故AC错误；
BD．乙实验中，当用力把活塞迅速按下时，活塞对筒内空气做功，使空气内能增加，温度升高，这是通过做功方式来改变物体的内能，实质是机械能转化为内能，与热机的压缩冲程相似，故B错误，D正确。
课堂巩固
10.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，剩余酒精的热值将减小
D．焦炭的热值是 ，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量

【答案】D
【解析】A．燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度无关，故A错误；
B．根据Q=mq可知，放出的热量与热值、质量有关，故B错误；
C．一瓶酒精用去三分之一后，质量变化、热值不变，故C错误；
D．焦炭的热值是3.0×107J/kg，它表示的意思是1kg的焦炭完全燃烧时放出的热量是3.0×107J，故D正确。
课堂巩固
11.关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A.在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多；
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高；
C.热机的效率越高说明做功越快；
D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的

【答案】B。
【解析】A．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。
B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确；
C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误；
D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。故选B。
课堂巩固
12.根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（　　）
A．向上抛出的石头在向上运动过程中速度越来越快
B．电热水壶的水沸腾后，给该电热水壶断电后，水的沸腾永不停止
C．上紧发条的玩具小车能从斜面底端沿斜面向上运动
D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年

【答案】C
【详解】A．向上抛出的石头在向上运动过程中，高度变大，重力势能变大，动能转化为重力势能，动能变小，质量不变，所以速度越来越小，故A错误，不符合题意；
B．电热水壶的水沸腾后，给该电热水壶断电后，水无法吸收热量，由液体沸腾条件知，水会停止沸腾，故B错误，不符合题意；
C．上紧发条的玩具小车具有弹性势能，弹性势能可以转化小车的动能，动能再转化为小车的重力势能，所以小车能从斜面底端沿斜面向上运动，故C正确，符合题意；
D．机械表工作靠表内弹簧片的弹性势能转化为机械能，机械表零件之间有摩擦，再将机械能转化为内能，不久就会消耗完毕，不会一直默默地几十年，故D错误，不符合题意。
课堂巩固
13.如图所示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精炉使用时更安全。为了测定该固体酒精炉的热效率，在炉中放入40g的固体酒精，当固体酒精燃烧完后，锅中1kg的水温度从20℃升高到了70℃。已知固体酒精的热值为1.5×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。
（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）小明测得固体酒精炉的热效率是多大？
（4）请写出固体酒精炉热效率不高的一个原因。

课堂巩固
【答案】（1）6×105J；（2）2.1×105J；（3）35%；（4）见解析
【解析】（1）若固体酒精完全燃烧，则放出的热量是
（2）水吸收的热量为
（3）小明测得固体酒精炉的热效率为
（4）燃烧不完全；部分热量散发到空气中；锅吸收一部分热量。
课堂巩固