初三（上）物理沪科版《第十二章 内能与热机》学案.docx

1、第十三章 内能与热机第一节 物体的内能1、 物体的内能（1） 分子动能和分子势能定义决定因素分子动能组成物质的分子在永不停息地做无规则 ，物体内所有分子由于热运动而具有的能。决定于物体 的高低，物体温度越高，分子的动能就 。分子势能由于物质的分子之间存在 和 ，且有间隔，而具有的能。决定于分子间的引力和斥力的大小，即与分子间的间隔（物体的体积）有关（2） 物体内所有分子无规则运动的动能的动能和分子的势能的总和叫做物体的 。在国际单位制中，内能的单位是焦耳，简称焦，符号为J。（3） 影响内能大小的因素影响因素关系温度同一物体在状态不变时，温度越高，内能 。质量相同温度的同种物质（状态不变），质量

2、越大，内能 。体积同种物质（状态不变），质量、温度相同时，物体的体积变化，分子势能变化，内能就随之变化状态同种物质，质量、温度相同，状态不同，内能不同。处于气态时的内能大于处于液态时的内能，处于液态的内能大于处于固态时的内能材料质量、体积、温度相同，状态即使相同，材料不同，内能也不同【拓展】内能与机械能的比较：内能机械能不同点概念存在情况影响因素共同点（1）都是能量存在的形式；（2）单位都是焦耳（J）例1：关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）A. 温度为0的物体没有内能B. 一杯水的温度越高，它具有的内越大C. 物体的温度不变时，其内能一定不变D. 一杯水放在高处比放在低处具有的内能大例2：

3、关于物体的内能,下列说法中正确的是()A.物体的运动速度越大,具有的内能越多B.静止的物体没有动能也没有内能C.静止的物体没有动能但有内能D.火红的铁块具有内能,冰冷的冰块没有内能例3：关于内能和机械能的说法中，错误的是（ ）A.一个物体有机械能，可能没有内能B.一个物体可能只有内能，没有机械能C.机械能的大小与物体的机械运动情况有关D.内能的大小与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关2、 改变物体内能的两种途径（1） 改变物体内能的两种途径是 和 。（2） 外界对物体做功，物体的内能会 ；物体对外界做功，物体的内能会 。（3） 做功使物体内能改变的过程，实质上是其他形式的能与内能之

4、间 的过程。（4） 温度不同的两个物体互相接触时，低温物体温度 ，高温物体温度 ，这个过程叫做热传递。（5） 热传递的三种方式热传导对流热辐射概念内能从物体温度 的部分传到温度 的部分靠液体或气体的 来传递能量内能由物体向外辐射出去的过程特点内能在物体间传递，物体内各部分的物质不移动。热传导是固体间传热的主要方式物体内各部分物质之间会流动。对流主要发生在液体和气体中不需要介质，可以在真空中传播（6） 热传递的实质是能量从高温物体向低温物体 的过程，在这个过程中，能量的形式不发生改变，只是能量的位置发生转移。热传递转移的是 ，而不是 。例4：如图所示，烧瓶内盛少量水，给瓶内打气可看到瓶寒跳起，在

5、这个过程中，下列说法错误的是（ ）A.给瓶内打气时，外界对瓶内气体做功B.瓶塞跳起时，瓶内气体对外做功C.给瓶内打气时，瓶内气体内能减小D.瓶塞跳起时，瓶内气体温度降低例5：下列过程中，通过热传递的方式改变物体内能的是（ ）。A.寒冷的冬天，通过搓手来取暖B.用铁锤锻打工件，工件会发热C.做饭时，用炉火对锅里的水加热D.把铁丝反复弯折，弯折处变热例6：下列现象中机械能转化为内能的是（ ）。A.暖手宝通电后很快发热B.小孩子滑滑梯时屁股发热C.热气球点火后冉冉升起D.阳光下，纸片放在凸透镜的焦点上会着火3、 热量（1） 在热传递过程中，物体间 传递的多少称为热量，用符号“Q”表示。功和热量都可以

6、用来量度物体内能的改变，因此热量的单位与内能、功的单位相同，都是焦耳，简称焦，符号为J。（2） 热量是量度物体内能变化的物理量，是一个 量，它存在于热传递的过程中，只有发生了热传递，有了内能的转移，才能讨论热量。（3） 物体本身 热量，热量只能用“吸收”或“放出”描述，不能说某个物体含有（或具有）多少热量，更不能比较两个物体热量的多少。（4） 热量是指热传递过程中内能转移的多少，与物体内能的多少、物体温度的高低没有关系。例7：下列关于热量的说法,正确的是()A. 温度高的物体所含热量多B. 内能大的物体含有的热量多C. 在热传递过程中，传递的是温度D. 热量是物体在热传递过程中内能的改变量例8

7、：关于热量的说法，正确的是（ ）A. 温度越高的物体具有的热量越多B. 一个物体具有内能的同时也具有热量C. 热量总是自发地从温度高的物体传递到温度低的物体D. 热量总是自发地从内能多的物体传递到内能少的物体例9：关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ）。A.物体的温度升高，内能增大B.物体的温度越高，所含的热量越多C.物体内能增大，一定从外界吸收热量D.物体的温度不变，其内能就一定不变第二节 物体的比热容1、探究物质吸热或放热规律（1）实验原理：探究物质吸收的热量跟物质的种类是否有关，即选择相同的加热器给质量相同的不同物质加热，让其升高相同的温度，比较它们需要加热的时间，加热时间长的物质

8、吸收的热量就 。（2）探究方法： 、 。（3）实验结论：物体的温度升高时，吸热的多少与物质的 、物体的 、物体升高的 有关。对于由同种物质组成的物体，升高相同的温度，质量大的物体需要吸收的热量 ；质量相同时，升高的温度越高，需要吸收的热量 。例1：某实验小组的同学为了研究物质的温度升高时,吸收热量的多少与哪些因素有关,做了如下实验:在四个相同的烧杯里分别盛入水和煤油,用同样的电热器给它们加热,得到如下实验数据：（1）比较1、3次实验可得结论:质量相同的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量 (填“相同”或“不同”)（2）比较 、 次实验可得结论:同种物质,升高相同的温度,质量越大,吸收的热量越多

9、.（3）比较3、4次实验可得结论: 。（4）综上所述,可以得出:物质温度升高时,吸收热量的多少与 、 、 有关。（5）该实验小组获得探究成功,主要得益于采用了 法。（6）实验中，物质吸热的多少是通过 （选填“温度升高的高度”或“加热时间的长短”）来反映的。（7）能否准确控制物体吸收热量的多少是本次实验成败的关键，酒精灯和电加热器都可以作为热源，你认为选 较合理，理由是 。2、物质的比热容（1）比热容的大小等于单位质量的某种物质温度每升高（或降低）1所吸收（或放出）的热量。用符号“c”表示，单位是J/（kg），读作焦每千克摄氏度。（2）吸收热量：c= ，放出热量：c= 。（3）比热容和密度一样都

10、是物质自身的特性。它的大小与物质的种类有关，与物体质量的大小、吸收（或放出）热量的多少及温度的变化等无关。（4）从常见物质的比热容的表格（教材P42）中可以得出：通常情况下，液体的比热容较大（液态汞除外），其中水的比热容最大为 J/（kg）；不同物质的比热容一般不同；不同物质的比热容也可能相同；物质的比热容与物质的状态有关。密度大的物质比热容不一定大。（5） 水的比热容大的应用：两个方面物质的吸、放热本领物质的温度改变的难易程度具体说明比热容大表示：吸、放热本领 ，比热容小表示：吸、放热本领 。比热容大表示：温度 改变，比热容小表示：温度 改变。解释质量相同的不同物质升高（或降低）相同的温度，

11、比热容越大，吸收（或放出）的热量 ；比热容越小，吸收（或放出）的热量 。质量相同的不同物质吸收（或放出）相同的热量，比热容越大，温度升高（或降低）得 ；比热容越小，温度升高（或降低）得 。实例用冷水冷却发动机冬天用热水袋暖手北方暖气设备用热水取暖沿海地区昼夜温差比沙漠地区小，是因为海水的比热容比砂石的大，海水的温度变化比砂石的小（6） 热量的计算吸热公式：Q= ；放热公式：Q= 。公式适用于物态不发生变化时物体升温（或降温）过程中吸热（或放热）的计算。注意文字叙述中“升高到”“降低到”对应的是物体的末温；而“升高”“升高了”“降低”“降低了”对应的是温度的改变量。两个温度不同的物体放在一起时，

12、高温物体放出热量，温度降低；而低温物体吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为达到“热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放。例2：关于物质的比热容，下列说法正确的是（ ）A. 只要升高的温度相同，比热容小的物体一定比比热容大的物体吸收的热量少B. 温度高的物体比温度低的物体比热容大C. 比热容是物质的特性之一，它的物理意义是反映物质吸热或放热本领的大小D. 比热容跟物体的质量、升高的温度、吸收的热量都有关例3：关于比热容，下列说法正确的是（ ）A. 某种物质，吸收或放出的热量越多，比热容越大B. 当冰熔化成水后，比热容不变C. 不同物质的比热容一定不同D

13、. 海边的昼夜温差较小是因为水的比热容大例4：下列现象不能反映水的比热容大这一特性的是（ ）A. 汽车发动机的冷却循环系统常用水作工作物质B. 炎热的夏天经常在教室的地面上洒水C. 在城市中建造人工湖可使城市的“热岛效应”得到缓解D. 北方春天的晚上，农民往稻田里灌水以防止秧苗被冻坏例5：从比热容表中可知，水的比热容比煤油的大，用规格相同的两个试管分别装上质量相同的煤油和水，隔着石棉网用相同热源同时对两试管均匀加热，实验后，画出如图所示的图像，其中能正确反映该实验情况的图像是（ ）A B C D例6：在完全隔热装置内,用同一热源给100g水和100g油分别加热,其温度变化随加热时间变化的关系如

14、图所示.则水每分钟吸热 J,油每分钟吸热 J,油的比热容是 J/（kg）。例7：甲、乙两物体，质量之比为1:2，升高的温度之比为2:1，吸收相同的热量，则甲、乙的比热容之比为( )A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.1:4例8：小明去商店购买了一把铝壶，铭牌上的数字表示：铝壶的质量为1kg，能装入2kg的水。小明想要把它们从20加热到水沸腾。已知外界气压为1标准大气压，经查比热容表可知，铝的比热容是0.88103J/（kg），则在此过程中：（1） 铝壶吸收的热量是多少？（2） 铝壶和水共吸收了多少热量？例9：在1标准大气压下，质量为5kg、初温为25的水吸收了1.68106J的热量，则水温

15、升高了多少？例10：使一温度为20、质量为4.2kg的铁块的温度升高了60，需要吸收 J的热量。然后，将其放入一个装有温度为10、质量为1.15kg的水的量热器中，最后水的温度将升高到 。忽略量热器吸热，c水=4.2103J/（kg），c铁=0.46103J/（kg）第三节 内燃机1、热机（1）把燃烧时释放的 转化为 的装置叫做热机。（2）热机的种类很多，燃料直接在 内燃烧产生动力的热机叫做内燃机。而内燃机中常见的是汽油机和柴油机。例1：利用下列机器的动力设备都可以得到机械能，其中不属于热机的是（ ）A. 飞机发动机 B.汽油机 C.水轮机 D.轮船发动机例2：如图所示实验，试管口木塞冲出过程

16、（ ）A.试管口出现的白雾是水蒸气B.试管口出现白雾说明水蒸气内能增加C.能量转化情况为机械能转化为内能D.水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少2、汽油机（1）用 作为燃料的内燃机叫做汽油机。汽油在气缸内燃烧，汽油的化学能转化为 ，产生的高温高压的气体推动活塞做功，最终将内能转化为机械能。（2）汽油机工作时，活塞在气缸内做往复运动，活塞在气缸内做一次 运动叫做一个冲程。（3）大多数汽油机的一个工作循环包括四个冲程：吸气冲程、 、 、排气冲程。吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程工作过程示意图工作过程旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞，使活塞从气缸上部向下运动，进气阀 ，排气阀关闭， 的混合气体通过进气道

17、进入气缸内两个气阀 ，活塞在飞轮带动下，从气缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内能，因此，内能 、温度 、压强增大压缩冲程结束后做功冲程开始，气缸顶部的火花塞发出电火花，缸内气体爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀，使活塞向下运动，内能转化为 。飞轮因为惯性继续转动使活塞上升，排气阀打开，将燃烧后的废气排出缸外做功及能量转化不做功，没有能量转化活塞对混合气体做功，机械能转化为混合气体的内能燃料燃烧，化学能转化为内能；气体对活塞做功，内能转化为机械能不做功，没有能量转化【拓展】汽油机的四个冲程中发生能量转化的有两个冲程： 和 。但只有 冲程对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的 来完成的，

18、固在开始转动时，要靠外力使飞轮和曲轴连杆转动起来，由曲轴连杆带动活塞运动，之后汽油机才能工作。例3：单缸四冲程内燃机的四个过程的示意图如图所示，下列关于这种内燃机一个工作循环中四个冲程的顺序排列正确的是( )A.丙、丁、乙、甲B.乙、丁、甲、丙C.乙、甲、丁、丙D.甲、乙、丙、丁例4：如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是（ ）A. 该冲程是压缩冲程B. 该冲程中活塞向上运动C. 该冲程是内能转化为机械能的过程D. 该冲程是机械能转化为内能的过程3、柴油机（1）用 作为燃料的内燃机叫做柴油机。柴油机的构造和汽油机的构造大致相同，所不同的是柴油机的气缸顶部没有 ，而有 。

19、柴油在气缸内燃烧，柴油的化学能转化为 ，产生的高温高压的气体推动活塞做功，最终将内能转化为机械能。（2）柴油机的一个工作循环也是由四个冲程组成的。每完成一个工作循环，活塞往复运动 次，曲轴连杆带动飞轮转动 周，对外做功 次，除做功冲程外，其他三个冲程也都靠飞轮的惯性来完成。（3）汽油机与柴油机的区别汽油机柴油机燃料汽油柴油构造气缸顶部有 气缸顶部有 吸入气体汽油和空气的混合物空气压缩冲程压缩冲程末，气体被压缩为吸进气体（气缸体积）的压缩冲程末，气体被压缩为吸进气体（气缸体积）的点火方式点燃式压燃式做功冲程火花塞点火，汽油和空气的混合气体燃烧，产生高温高压气体推动活塞做功柴油遇到高温高压的热空气

20、燃烧，气体推动活塞做功应用机体轻巧，主要应用在小汽车、摩托车及一些小型农用机械等轻型机械上机体比较笨重，主要应用在拖拉机、载重汽车、坦克等重型机械上例5：某台四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min，则在1s内，汽油机的飞轮转过 周，完成了 个工作循环，完成了 个冲程，对外做功 次。例6：柴油机和汽油机相比，下列说法错误的是（ ）A. 柴油机气缸顶部没有火花塞，而有喷油嘴B. 柴油机中气体的温度和压强比汽油机中气体的温度和压强高C. 柴油机吸气过程中吸入气缸中的是柴油和空气的混合物D. 柴油比汽油便宜，所以使用采油机比汽油机经济例7：关于汽油机和柴油机，下列说法正确的是（ ）A. 汽油机气缸

21、顶部有喷油嘴，柴油机气缸顶部有火花塞B. 汽油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸C. 汽油机在做功冲程中，进气阀关闭，排气阀打开D. 汽油机在做功冲程中，把内能转化为机械能例8：如图所示,在空气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 ，这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同。某台汽油机飞轮的转速为1200r/min，在1min内，汽油机完成 个工作循环。第四节 热机效率和环境保护1、燃料的热值（1）某种燃料 放出的热量与所用该燃料的 之比，叫做这种燃料的热值，用字母q表示。（2）固体、液体燃料热值的单位：J/kg，读作焦每

22、千克；气体燃料热值的单位：J/m，读作焦每立方米。（3）热值是燃料本身的一种特性，它只与燃料的 有关，与燃料的质量、形态、体积、放热的多少均无关。热值反映了燃料的放热能力，热值越大，说明一定质量的燃料完全燃烧时放出的热量 。例1：关于热值，下列说法正确的是（ ）A. 某种燃料燃烧时放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值B. 1kg的某种燃料燃烧一半后，其热值减少一半C. 热值大的燃料燃烧时放出的热量多D. 1kg不同的燃料完全燃烧时放出的热量多的热值大例2：关于热值，下列说法正确的是（ ）A. 任何物质都有热值B. 燃料燃烧时才有热值C. 热值是某种燃料完全燃烧时放出的热量D.

23、热值在数值上等于1kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量2、燃料燃烧时放出热量的计算（1）固体、液体燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q放= 。（2）气体燃烧完全燃烧放出热量的计算公式：Q放= 。【特别提醒】只有燃料完全燃烧时放出的热量，才可以利用公式Q放=qm或Q放=qV进行计算。不要与Q放=cm(t1-t2)混淆，此公式用于物体温度降低时放出热量的计算。例3：已知天然气的热值是4.5107J/m。若某家庭一个月用8m的天然气，则这些天然气完全燃烧时放出的热量为 J；若这些热量全部由热值是3.0107J/kg的焦炭来提供，应完全燃烧 kg的焦炭。例4：质量为10kg、温度为20的水，吸收1.261

24、06J的热量后，温度升高到 ，若这些热量是由酒精完全燃烧提供的，至少需要 g的酒精。c水=4.2103J/（kg），q酒精=3107J/kg。3、热机效率（1）热机中燃料的能量损耗的原因：燃料很难完全燃烧；废气带走很大一部分能量；机械传热损失能量；克服摩擦消耗能量（2） 热机运转中，对外做的 与燃料 所释放的能量的比值称为热机效率。（3） 公式：= 。（4） 提高热机效率的主要途径：使燃料尽可能 燃烧；减小因克服摩擦消耗的能量；在热机的设计和制造上不断改进和革新，以减少各种能量的损失；在提高燃料利用率的基础上，设法利用废气能量。例5：关于热机的效率，下列说法正确的是（ ）A. 热机做的有用功越

25、多，效率一定越高B. 热机用的燃料越少，效率一定越高C. 热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高D. 热机的功率越大，效率一定越高例6：如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）例7：为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是（ ）A. 尽可能使燃料充分燃烧 B.尽量增加热机的工作时间C.尽量减少废气带走的热量 D.尽量减少热机部件间的摩擦例8：某饰品加工厂用酒精喷灯加工饰品，张峰师傅在1min内用去酒精5g，被加工的一只质量为36g的铜饰品温度从20上升到1070，求：c铜=0.39103J/（kg），q酒精=3107J/kg（1）铜饰品吸收的热量是多

26、少？（2）酒精完全燃烧产生的热量是多少？（3）酒精喷灯的效率是多少？4、环境保护（1）使用热机带来的环境污染：大气污染：燃烧中有杂质，致使燃烧生成二氧化硫等有害物质；燃烧时高温还会促使氮氧化合物的生成；燃烧不完全时会产生粉尘和一氧化碳。燃料燃烧排放的二氧化硫和氮氧化合物经化学反应溶于雨水会形成酸雨，危害植物、污染环境。噪声污染：热机工作时会产生噪声，直接影响人类的正常生活，甚至危害人体健康。（2） 保护环境，减小污染的措施改进燃烧设备，加装消除烟尘装置提高燃料的综合利用，采取集中供暖充分开发利用污染少或无污染的能源，如风能和太阳能等在内燃机排气管上安装消声器，减少噪声污染大力植树种草例9：下列关于热机和环境保护的说法正确的是（ ）A. 所有的热机都是用汽油作燃料B. 汽车排出的尾气都是有害气体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例10：下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（ ）A. 热机排出的尾气没有内能B. 热机的效率能达到100%C. 热机都是使用柴油作燃料D. 热机的大量使用会造成环境污染