第十三章 内能与热机—沪科版九年级物理全一册导学案（word含答案）

第十三章内能与热机沪科版九年级全一册导学案（带答案）
学习目标
理解内能的概念
比热容热值的计算
熟悉汽油机和柴油机工作原理。
物体的内能
导入
动能和势能统称为机械能，物体由于运动所具有的能量叫做动能，由于和地球的位置关系所具有的能量叫做重力势能
我们知道物质是由大量分子构成的，组成物质的分子在永不停息的做无规则运动。
类比理解：分子在不停的无规则运动，所以分子具有动能，同时分子之间存在相互作用力，分子之间有间隔，所以分子还具有势能
内能的概念： 所有分子无规则运动的动能和分子势能之和 。
区别：机械能是从宏观角度描述物体具有的能量，内能是从微观上。
机械能可以为零，但是内能不可能为零
思考一下为什么不存在内能为零的物体？
1.影响内能大小的因素：温度
对于一个物体来说温度越高内能 。温度越低，内能 。
比较上面两幅图，思考一下，为什么物体温度越高，内能越大？
2.改变物体内能的两种途径分别是 做功 和 热传递 。
他们在改变内能的方式上是等效的。做功是能量的转化，热传递是能量的转移。
3.热传递传递的是热量，方向是从 高温 物体向 低温 物体传递，热传递发生的条件是两个物体之间存在 温度差 。
所谓等效就是指效果或最终的结果一样，例如一个物体内能增加1000J,既可以通过做功的方式增加，又可以通过热传递的方式。
典型例题
分析上面两幅图，下压活塞是 转化为 。气体的内能 。
加热试管是通过 的方式改变物体内能，活塞被冲出去是 转化 。水蒸气的内能会 。
答案：机械能 气体的内能 增加 热传递 水蒸气的内能 塞子的机械能 减少
科学探究：物质的比热容
教学情境：
炎热的夏天，当我们在海边时，水和沙子都会吸收热量，温度都会升高，但是水和沙子的温度一样吗？如果水和沙子升高相同的温度，它们吸收的热量一样多吗？
I：比热容的概念
为了表示物体吸热能力强弱，科学家引入了比热容这一概念。
1.比热容的物理意义 ，比热容越大说明这种物质吸热能力越强。
2.比热容的符号 。单位 。读作 。
3.比热容的公式c=Qmt2-t1 变形Q吸=cm（t2-t1）
Q表示吸收的热量，单位是J m表示物体质量，单位是kg
t1表示物体初温，t2表示物体末温。
4.水的比热容为 。所表示的物理意义是 。
5.比热容是物质的一种特性，与物体的质量，体积和温度变化均无关系，比热容只与物体的种类和状态有关，不同的物质，比热容一般是不同的。同种物质状态不同比热容一般也不相同，例如水和冰
6.生活中，我们一般用冷水作为发动机冷却液，用热水供暖都是利用了水的比热容大这一特性
解释沿海地区昼夜温差小，内陆沙漠地区昼夜温差大？
II.探究不同物质吸热能力强弱
1.本实验采用的物理学探究方法是 和 。
选取 相同的水和煤油，用到的测量工具是 。
通过 来表示吸收热量得多少，用到测量工具为 。
比较 来判断吸热能力强弱，用到测量工具为 。
2.实验中我们选用完全相同的酒精灯目的是 。
玻璃棒的作用是 。
3.分析图像可知加热相同的时间， 温度变化大， 温度变化小，升高相同的温度， 加热时间更长，所以 比热容大
课堂小练
1. 关于物质的比热容，下列说法中正确的是（ ）
A．质量大的物质比热容一定大
B．密度大的物质比热容一定大．
C．温度高的物质比热容一定大
D．各种物质都有自己的比热容，比热容是物质的一种特性
2. 水的比热容是×103J/(kg·℃)。关于它的含义，下列说法中正确的是（ ）
A．1kg的1℃的水含有的热量是×103J
B．1kg的水温度升高到l℃时，吸收的热量是4.2×103J
C．1kg的水温度升高l℃时，放出的热量是4.2×103J
D．1kg的水温度降低l℃时，放出的热量是4.2×103J
3. 甲、乙两物体的质量相等，比热容不等。当它们升高相等的温度时（ ）
A．比热容大的吸收的热量多
B．比热容小的吸收的热量多
C．甲、乙两物体吸收的热量一样多
D．两物体的初温不知道，无法判断吸热的多少
4. 水具有比热容大的特点，下列生活和生产中的现象与此特点无关的是( )
5. 两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如右图所示．根据图线可知（ ）
A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B．如果升高相同的温度，两种液体吸收的热量相同
C．加热时间相同，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D．加热时间相同，甲液体温度升高比乙液体温度升高得多
6. 用两个相同的“热得快”分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热，两液体的温度随时间变化的图像如图所示。如果要你从甲、乙两液体中选择汽车的冷却液，应选择 液体。
7. 质量为500g的金属块吸收30500J的热量后，它的温度从10℃升高到80℃。求这种金属的比热容。
答案：DBABD乙 0.9×103J/(kg·℃)
内燃机
1.热机的概念：燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置称为热机
2.内燃机：燃料直接在气缸内燃烧产生动力的热机。
常见的内燃机有 汽油机 和 柴油机 。
冲程：活塞在气缸内做一次单向运动称为一个冲程
汽油机冲程
A：吸气冲程，此时进气门打开，排气门关闭，活塞下行汽油机吸入的是汽油和空气的混合气体。
B：压缩冲程，两气门都关闭，活塞上行，此过程能量转化为活塞的机械能转化为气体的内能，让气体的内能增加。
C：做功冲程：此时顶部的火花塞点火，将高温高压气体点燃，释放出内能推动活塞对外做功，让汽车获得动力，能量转化为气体的内能转化为活塞的机械能。
D：排气冲程：排气门关闭，活塞上行，将废气排出。
四个冲程只有做功冲程对外做功，其余冲程靠飞轮惯性完成。
汽油机和柴油机的区别
项目
汽油机
柴油机
构造
顶部火花塞
喷油嘴
吸入气体成分
汽油和空气的混合气体
纯空气
点火方式
点燃式
压燃式
效率高低
低
高
冲程和飞轮转数
一个工作循环包含4个冲程，飞轮转2圈，活塞往复运动2次，对外做1次功
例。某一单缸四冲程汽油机转速为2400r/min，则1s内一共完成 80 个冲程，对外做 20 次功。
解析：2400r/min换算成40r/s，求出工作循环数20次
热机效率和环境保护
燃料燃烧是将 化学能 能转化为 内 能的过程。不同的燃料，燃烧释放热量的能力是不同的，物理学上用热值来表示燃料燃烧释放热量能力强弱的物理量
热值的定义：某种燃料完全燃烧释放出的热量与燃料的质量之比。
质量为m或者体积为v的燃料在完全燃烧后释放出的的总热量公式
Q=mq或Q=vq
其中Q表示燃料完全燃烧释放的热量，单位J
m表示燃料的质量，单位kg v表示燃料体积，单位m3
q表示燃料热值，单位J/kg或J/m3,
3.热值是燃料的属性，热值大小只与燃料的种类有关，与燃料质量，体积或者燃烧充分不充分无关。我们利用液氢作为火箭的燃料就是利用了液氢热值大这一属性。
4.热机效率对外做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量的比值
公式：η=w有用Q×100%
w有用：对于机车类模型，有用功就是指牵引力所做的功或者发动机的输出功，一般用公式w有用=F·s 或者w有用=p·t
其中F为机车的牵引力 p为发动机输出功率。
炉子烧水效率η=Q吸Q×100%
Q吸水吸收的热量，Q燃料完全燃烧释放的热量
5.能量在转化或转移的过这种总会损失一部分，所以任何设备的效率不可能达到100%，提高机械效率的措施：燃料尽可能燃烧充分，简化机械传动，使用润滑油减少摩擦。
十三章单元达标检测
1．下列实例中，通过热传递的方式改变物体内能的是（　　）
A．两手相互摩擦，手的温度升高
B．用炉火加热壶中的水，水的温度升高
C．压缩打气筒内的气体，气体的温度升高
D．把铁丝来回弯折，铁丝的弯折处温度升高
2．小车油箱中的汽油用去了一半，则剩下的汽油（ ）
A．比热容变为原来的一半，热值不变
B．热值变为原来的一半，比热容不变
C．比热容和热值均变为原来的一半
D．比热容和热值均不变
3．汽车发动机一是汽油机，汽油的热值为4.6×107J/kg，阅读了某汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图，下列回答不正确的是（ ）
A．该内燃机的效率为30%
B发动机压缩冲程把燃料燃烧产生的内能转用化为机械能
C1kg的汽油完全燃烧能够释放4.6×107J的能量
D为确保发动机正常工作，需用水对其冷却
D．发动机压缩冲程把燃料燃烧产生的内能转用化为机械能
4．关于热机，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．柴油机在吸气过程中，将柴油和空气的混合物吸入气缸中
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭，排气门打开
D．压缩冲程中，汽油机和柴油机压缩的物质不相同
5．关于false的理解,下列说法中正确的是（
A．热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比
B．若燃料燃烧不充分时，热值将减小
C．当燃料未燃烧时,其热值为零
D．某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关
6．在“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验中，某组同学用如图甲所示的实验装置进行了两次实验，并根据实验数据绘制了如图乙所示的图像。下列说法正确的是（　　）
A．两次实验时大气压都高于标准大气压
B．100℃的水蒸气和100℃的水温度一样，如果烫伤到人以后，烫伤效果也一定相同
C析图乙中的图线可知，第一次实验比第二次实验所用水的质量多
D实验中会观察到水沸腾时形成的大量气泡在上升过程中越来越小
7．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小
B．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
C．物体的温度越高，所含热量越多
D．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
8．如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　）
A．厚玻璃内的空气被压缩后，迅速反弹过程中，厚玻璃内的空气内能减少
B．只要看到塞子跳起时，就说明塞子的机械能转化为空气的内能
C．试管内的水蒸气推动塞子冲出时，瓶口出现大量白雾，说明周围空气的内能减少
D．汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大
二、填空题
9．四冲程汽油机在工作时，1min内曲轴转动了4200转，则1s内完成______个做功冲程。为防止气缸温度过高，需要用冷却液冷却气缸，这是通过_______(选填“做功”或“热传递”)的方式改变物体的内能的。
10．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧，此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能_____（选填“增加”或“减少”），这与四冲程汽油机的_____冲程的能量转化相同。
11．用两个相同的热源分别给质量，初温都相同的甲，乙两种液体同时加热，它们的温度随时间变化关系的图象如图所示。根据图象可知，甲液体的比热容_________乙液体的比热容（选填“大于”，“小于”或“等于”）。如果乙液体是水，那么甲液体的比热容是____________J/（kg·℃）。
12．木炭的热值是3.5×107 J/kg，其物理意义是____________________________。要放出1.05×108 J的热量，需要完全燃烧______kg的木炭。
三、实验题
13．小田用如图所示装置做“比较不同物质的吸热能力”实验，在两个相同的烧杯中分别装入质量、初温都相同的A、B两种液体，并用相同的电加热器分别加热。
(1)要完成该探究实验，除了图甲中所示的器材外，还需要的测量工具有天平和____；
(2)若对A、B均加热2min，则A液体吸收的热量____（选填“大于”、“等于”或“小于”）B液体吸收的热量；
(3)小田根据实验测得的数据分别描绘出了A、B两种液体的温度随加热时间变化的图像如图乙，若加热过程中无热量损失，已知A的比热容为2.4×103J/（kg·℃），则B的比热容为____J/（kg·℃）。
四、计算题
14．一辆使用汽油为燃料的小汽车，在平直的高速公路以90km/h的速度匀速行驶，行驶了60km，消耗汽油5L。已知发动机的效率为30%。 求：
(1)该路段上燃烧的汽油的质量是多少?(1L=10-3m3)
(2)该路段上汽油行驶时牵引力做的功是多少；
(3)该路段上发动机给汽车行驶提供的牵引力。（汽油密度ρ＝0.7×103kg/m3，汽油热值为4×107J/kg）
答案：1-8 BDBDDCDA
9．35 热传递
10．增加 压缩
11．小于 1.8×103
12．1kg的木炭完全燃烧放出的热量是3.5×107J 3
13．温度计 等于 1.2×103
14．(1)3.5kg；(2)4.2×107J；(3)7×102 N
参考答案