九年級物理上冊《內(nèi)能和熱機》學案滬科版.doc

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教學資料參考范本 九年級物理上冊《內(nèi)能和熱機》學案 滬科版 撰寫人：__________________ 時 間：__________________ 教學目標：1.了解內(nèi)能的概念,能簡單描述溫度和內(nèi)能的關系. 　　2.從能量轉化的角度認識燃料的熱值. 　　3.了解熱量的概念. 教學重點：理解和區(qū)分 溫度、熱量和內(nèi)能 教學難點：比熱容的相關計算 知識網(wǎng)絡和知識點： 概念: 內(nèi)能 物體內(nèi)能的大小:. 物體內(nèi)能的改變: 做功 對物體做功---內(nèi)能增加. 物體對外做功---內(nèi)能減少. 熱傳遞：用傳遞的熱量多少來衡量內(nèi)能的變化 定義: 熱量的計算 比熱容 單位: 比熱容是物質(zhì)的一種屬性。 熱機 內(nèi)燃機:四個沖程 燃料的熱值: 概念: 公式: 單位 一、內(nèi)能 1、內(nèi)能： ，叫做物體的內(nèi)能。 2、物體在任何情況下都有內(nèi)能：既然物體內(nèi)部分子永不停息地運動著和分子之間存在著相互作用，那么內(nèi)能是無條件的存在著。無論是高溫的鐵水，還是寒冷的冰塊。 3、影響物體內(nèi)能大小的因素：①溫度：在物體的質(zhì)量，材料、狀態(tài)相同時，溫度越高物體內(nèi)能越大。②質(zhì)量：在物體的溫度、材料、狀態(tài)相同時，物體的質(zhì)量越大，物體的內(nèi)能越大。③材料：在溫度、質(zhì)量和狀態(tài)相同時，物體的材料不同，物體的內(nèi)能可能不同。④存在狀態(tài)：在物體的溫度、材料質(zhì)量相同時，物體存在的狀態(tài)不同時，物體的內(nèi)能也可能不同。 4、內(nèi)能與機械能不同： 機械能是宏觀的，是物體作為一個整體運動所具有的能量，它的大小與機械運動有關 內(nèi)能是微觀的，是物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運動的能的總和。內(nèi)能大小與分子做無規(guī)則運動快慢及分子作用有關。這種無規(guī)則運動是分子在物體內(nèi)的運動，而不是物體的整體運動。 二、內(nèi)能的改變 1、內(nèi)能改變的外部表現(xiàn)： 物體溫度升高（降低）——物體內(nèi)能增大（減?。?。 物體存在狀態(tài)改變（熔化、汽化、升華）——內(nèi)能改變。 反過來，不能說內(nèi)能改變必然導致溫度變化。（因為內(nèi)能的變化有多種因素決定） 2、改變內(nèi)能的方法： 和 。 A、做功改變物體的內(nèi)能： ①做功可以改變內(nèi)能：對物體做功物體內(nèi)能會 。物體對外做功物體內(nèi)能會 。 ②做功改變內(nèi)能的實質(zhì)是 B、熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。 ①熱傳遞是熱量從高溫物體向低溫物體或從同一物體的高溫部分向低溫部分傳遞的現(xiàn)象。 ②熱傳遞的條件是有溫度差，傳遞方式是：傳導、對流和輻射。熱傳遞傳遞的是內(nèi)能（熱量），而不是溫度。 ③熱傳遞過程中，物體吸熱，溫度升高，內(nèi)能增加；放熱溫度降低，內(nèi)能減少。 ④熱傳遞過程中， 叫熱量，熱量的單位是 。熱傳遞的實質(zhì) 。 C、做功和熱傳遞改變內(nèi)能的區(qū)別：由于它們改變內(nèi)能上產(chǎn)生的效果相同，所以說做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能上是 的。但做功和熱傳遞改變內(nèi)能的實質(zhì)不同，前者能的形式發(fā)生了變化，后者能的形式不變。 D、溫度、熱量、內(nèi)能的區(qū)別： △溫度：表示物體的冷熱程度。 溫度升高 內(nèi)能增加 不一定吸熱。如：鉆木取火，摩擦生熱。 △熱量：是一個過程。 吸收熱量 不一定升溫。如：晶體熔化，水沸騰。 內(nèi)能不一定增加。如：吸收的熱量全都對外做功，內(nèi)能可能不變。 △內(nèi)能：是一個狀態(tài)量 內(nèi)能增加 不一定升溫。如：晶體熔化，水沸騰。 不一定吸熱。如：鉆木取火，摩擦生熱 總結：內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則熱運動的動能和分子勢能的總和，物體的溫度越高，內(nèi)能越大；一切物體都有內(nèi)能，內(nèi)能包括分子動能和分子勢能，所以，內(nèi)能的大小與物體的溫度、質(zhì)量和體積有關； 熱量是過程量，就是說，熱量只存在于熱傳遞或熱交換過程中，只能說吸收或放出熱量，熱量傳遞等；熱量不是狀態(tài)量，不能說含有或者具有熱量． 三、熱量 1、比熱容 ⑴ 定義： 。 ⑵ 物理意義： 的物理量。 ⑶比熱容是物質(zhì)的一種特性，大小只與物體的 、 有關， ⑷水的比熱容為4.2103J(kg℃) 表示： ⑸水常調(diào)節(jié)氣溫、取暖、作冷卻劑、散熱，是因為水的比熱容大 2、計算公式： ※注意：此公式只能用于熱傳遞過程中吸收或放出的熱量，不能計算燃料燃燒放出的熱量；使用公式計算時，還要注意比熱容的單位是J(kg℃)，質(zhì)量的單位是kg，溫度的單位是℃， 熱量的單位是J。 四、內(nèi)能的獲得——燃料的燃燒 燃料燃燒： 能轉化為 。 五、熱值 1、定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。 2、單位：J/kg （氣體燃料的熱值單位符號通常用“J/m3”） 3、關于熱值的理解： ①　對于熱值的概念，要注重理解三個關鍵詞“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是針對燃料的質(zhì)量而言，如果燃料的質(zhì)量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不是熱值。某種燃料：說明熱值與燃料的種類有關。完全燃燒：表明要完全燒盡，否則1kg燃料化學能轉變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。 ② 熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉變成內(nèi)能的本領大小，也就是說，它是燃料本身的 ，只與 有關，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關。 3、公式：Q＝mq（q為熱值）。 實際中，常利用Q吸＝Q放即cm(t-t0)=ηqm′聯(lián)合解題。 4、酒精的熱值是3.0107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0107J。 煤氣的熱值是3.9107J/m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9107J。 六、內(nèi)能的利用、熱機 1、內(nèi)能的利用方式：⑴ 利用內(nèi)能來加熱；從能的角度看，這是內(nèi)能的轉移過程。 ⑵ 利用內(nèi)能來做功；從能的角度看，這是 能轉化為 能。 2、熱機：定義：利用燃料的燃燒來做功的裝置。 能的轉化： 能轉化為 能 3、內(nèi)燃機：它主要有汽油機和柴油機。 4、內(nèi)燃機大概的工作過程：內(nèi)燃機的每一個工作循環(huán)分為四個階段：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在這四個階段，吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程是依靠飛輪的慣性來完成的，而做功沖程是內(nèi)燃機中唯一對外做功的沖程，是由內(nèi)能轉化為機械能。另外壓縮沖程將機械能轉化為內(nèi)能。 5、汽油機和柴油機的比較 汽油機 柴油機 不 同 點 構造： 頂部有一個火花塞。 頂部有一個噴油嘴。 吸氣沖程 吸入汽油與空氣的混合氣體 吸入空氣 點燃方式 點燃式 壓燃式 效率 低 高 應用 小型汽車、摩托車 載重汽車、大型拖拉機 相同點 沖程：活塞在往復運動中從汽缸的一端運動到另一端。 一個工作循環(huán)活塞往復運動2次，曲軸和飛輪轉動2周，經(jīng)歷四個沖程，做功1次。 6、熱機的效率： 定義：熱機用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。 公式：η=W有用/ Q總= W有用/qm 提高熱機效率的途徑： 使燃料充分燃燒；盡量減小各種熱量損失；機件間保持良好的潤滑、減小摩擦。 經(jīng)典例題： （1） 易錯點例題： 例1（20xx年市）關于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說法正確的是( ) A．物體的溫度越高，所含熱量越多 B．溫度高的物體，內(nèi)能一定大 C．0℃的冰塊，內(nèi)能一定為零 D．溫度相同的兩物體間不會發(fā)生熱傳遞 解析：物體的溫度越高，物體的內(nèi)能就越大，熱量是指熱傳遞過程中內(nèi)能改變的多少，所以A選項是錯誤的。物體的內(nèi)能大小除了與溫度有關外，還跟物體的質(zhì)量、材料以及狀態(tài)有關，所以B選項是錯誤的。物體在任何情況下都有內(nèi)能，所以C選項是錯誤的。熱傳遞發(fā)生的條件是兩個物體要有溫度差。所以A選項是正確的。 答案 D （2） 重點例題： 例2 一塊0℃的冰變?yōu)?℃的水的過程中，它的內(nèi)能變化情況是（ ） A、變大； B、變??； C、不變； D、不能確定 解析：0℃的冰在變?yōu)?℃的水的過程中，盡管溫度不變，但是吸收了熱量，狀態(tài)發(fā)生了改變，分子間的平均距離改變了，分子勢能變大了，所以內(nèi)能增加了。 答案 A （3） 考點例題： 一、內(nèi)能 1．水電站的水從高處流向低處的過程中 ( ) A.重力勢能不變，動能增加 B.重力勢能減小，動能增加 C.重力勢能增加，動能減小 D.重力勢能增加，動能不變 5．關于能量轉化說法正確的是 ( ) 　A.砂輪磨刀有內(nèi)能轉化為動能 B.隕石進入大氣層成為流星時內(nèi)能轉化為機械能 C.壺中水沸騰時壺蓋跳動是水的動能轉化為壺的動能 D.給自行車打氣氣筒發(fā)熱機械能轉化為內(nèi)能 6．關于物體內(nèi)能的改變，下列正確的是 ( ) 　 A.物體對外做功物體內(nèi)能減少 B.物體吸收熱量物體內(nèi)能一定減小 　 C.對物體做功時，物體內(nèi)能一定減少 D.物體放熱時，物體內(nèi)能一定增加 8．下列各個運動過程中，屬于動能轉化為勢能的是 ( ) A.從空中勻速下降的跳傘運動員 B.向上拋出的小石塊 C.擰緊的鐘表發(fā)條帶動指針走動 D.滾擺急速下落 13．下面現(xiàn)象中，屬于內(nèi)能轉化為機械能的現(xiàn)象是( ) A、兩決塊相互摩擦，冰塊熔化 B、水蒸汽推動活塞做功 C、壓縮氣體，溫度升高 D、用太陽灶燒水 15．從能轉化的觀點來看，摩擦生熱的現(xiàn)象是( ) A、機械能轉化為內(nèi)能 B、內(nèi)能轉化為機械能 C、化學能轉化為內(nèi)能 D、內(nèi)能轉化為動能 22．熱水和冷水混合時，______水放出熱量，一直到熱水與冷水的 ________相同時為止。 23．物體的溫度升高，表明物體的內(nèi)能_________,物體內(nèi)大量分子無規(guī)則運動的速度__________(填“變”“增大”或“減小”) 28．火柴可以擦燃，也可以放在火上點燃，前者是用___________的方法使火柴燃燒，后者是用___________的方法使它燃燒。 37.火柴可以擦燃，也可以放在火上點燃，前者是用__________的方法使火柴燃燒，后者是用__________的方法使火柴燃燒，兩種方法都可以改變火柴的內(nèi)能。 二、比熱容 例1 根據(jù)公式c=Q/m△t，判斷下列說法中正確的是（ ） A、物質(zhì)的比熱容跟它吸收的熱量成正比 B、物質(zhì)的比熱容跟它的質(zhì)量和升高的溫度成正比 C、比熱容是物質(zhì)的一種特性，比熱容的大小跟它吸收的熱量、物體的質(zhì)量及升高的溫度都無關 D、以上說法都不對 例2 沿海地區(qū)氣溫的變化為什么比內(nèi)陸小? 解析：這是因為水的比熱容比干泥土的大，在同樣受熱或冷卻的情況下，吸收或放出的熱量相同，水的溫度變化比干泥土小，因此，在受太陽照射的條件相同時，沿海的氣溫變化比內(nèi)陸小。 10．甲乙兩物體質(zhì)量相等,甲物體溫度降低20℃,乙物體溫度升高15℃時,乙物體吸收熱量是甲物體放出熱量的2倍,甲乙兩物體比熱比是( ) A.3:8 B.8:3 C.4:3 D.3:2 17．在下列幾種情況中，比熱容會發(fā)生變化的是( ) A、20℃的水變成4℃的水 B、一塊鋼板壓制成鋼鍋 C、水結成冰 D、 把開水倒入冷水中 19.水和煤油吸收的熱量相等，水的比熱是煤油的2倍,水升高的溫度是煤油的1/3倍，則它們的質(zhì)量之比m水:m油是 ( ) A. 3:2 B. 2:3 C. 1:6 D.6:1 24．現(xiàn)有質(zhì)量和初溫都相等的鋁塊、鐵塊和銅塊,其比熱C鋁>C鐵>C銅，它們吸收相等的熱量后,末溫最高是______塊，末溫最低的是______塊 38.甲、乙兩塊金屬質(zhì)量之比是5:3，當它們吸收相同熱量后，升高溫度之比是1:5，則它們的比熱之比是____________. 39.質(zhì)量相同的兩塊金屬甲和乙，甲的比熱是乙的3倍，當它們吸收相等的熱量時，甲、乙升高溫度的比為____________；當它們升高相同的溫度時，甲、乙吸收熱量的比為_________． 40. A、B兩物體的溫度相同，A的質(zhì)量是B的2倍，A的比熱是B的1／4，它們吸收相等的熱量后再接觸，則熱量將從_______物體傳遞給______物體． 41．在烈日炎炎的夏天，如果你赤腳走在沙灘上，會覺得砂子燙腳；再從沙灘走入河水中，則感到?jīng)隹焓娣@是為什么？ 答：砂子的比熱容小于水的比熱容；夏天在相同的日照即吸收相同的熱量時，砂子的溫度比水的溫度升高得快一些；砂子的溫度高，所以燙腳，從砂灘走入水中，水溫低于砂子的溫度，所以感到?jīng)隹焓娣? 三、熱值與比熱容 1、用兩個相同的加熱器，分別對質(zhì)量相等的甲、乙兩種液體加熱，其溫度隨時間變化的圖象如圖所示，由圖象可知（　?。? A、甲的比熱容比乙大 B、甲的比熱容比乙小 C、甲和乙的比熱容相等 D、開始加熱時，甲和乙的比熱容為零 2、下列說法中正確的是（　?。? A、一桶水的比熱容和一杯水的比熱容一樣大 B、水壺里的水燒開時，水蒸氣把壺蓋頂起，機械能轉化為內(nèi)能 C、用鋸條鋸本板時，鋸條發(fā)熱，鋸條的內(nèi)能減少 D、溫度越高的物體．所含的熱量越多 3、下列用水的實例中，利用了“水的比熱容較大”特點的是（　?。? A、 用水澆花 B、用水冷卻汽車發(fā)動機 C、用水發(fā)電 D、用噴水霧的方法形成彩虹 4． 焦碳的熱值是3.0lO7J/kg，其物理意義是______________________完全燃燒2kg的焦碳放出的熱量為__________________J 5. 同種物質(zhì)做成的甲、乙金展塊的質(zhì)量之比為2:1，降低相同的溫度后， 甲、乙兩金展塊的比熱容之比是______________，放出的熱量之比是_______________ 6. 水從2O℃升高到28℃時，水的比熱容________________內(nèi)能_________.(均填變化情況). 1 焦碳的熱值是3.0lO7J/kg，其物理意義是______ ____________ 7. 三口之家分別單獨使用不同種類的燃料時平均月消耗量分別為:木柴約180kg，煙煤約70kg，煤氣約50kg，液化石油氣約為25m3則這幾種燃料的熱值最高的是( ) A 木柴 B 煙煤 C 煤氣 D 液化石油氣 四、內(nèi)燃機 1、下圖所示是汽油機工作時各種沖程的示意圖，其中表示做功沖程的是（　　） A、 B、 C、 D、 2、汽油機由四個沖程不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作．其中將內(nèi)能轉化為機械能的是（　?。? A、吸氣沖程 B、壓縮沖程 C、做功沖程 D、排氣沖程 3、如圖是內(nèi)燃機工作循環(huán)中的一個沖程，它是（　?。? A、壓縮沖程，將化學能轉化成內(nèi)能 B、壓縮沖程，將機械能轉化成內(nèi)能 C、做功沖程，將內(nèi)能轉化成機械能 D、做功沖程，將機械能轉化成內(nèi)能 4、某柴油機燃燒2.4㎏柴油時，對外做的有用功為2.8107J，該柴油機的效率為 （精確到0.1%）．柴油機吸氣沖程，吸入的物質(zhì)是 ．（柴油的熱值為3.3107J/㎏） 5、隨著人們生活水平的提高．轎車已逐步進入我國普通百姓家中．已知某國產(chǎn)驕車每行駛100km消耗8L汽油（1L=10-3m3），汽油的密度為0.71103kg/m3、熱值為4.6l07J/kg．則 （1）10kg汽油完全燃燒時所產(chǎn)生的熱量是 J． （2）該汽車行駛100km消耗的汽油的質(zhì)量是 kg． （3）當該汽車以50kW的功率在平直公路上以72km/h的速度勻速行駛時，它所受到的阻力等于 N． （4）該汽車發(fā)動機的效率是 %． 6、一汽油機在工作時的能流圖如圖所示．根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)計算該汽油機的效率． 7．汽油機和柴油機在構造上相比，汽油機頂部有一個__________，柴油機頂部有一個___________。一臺四沖程汽油機，飛輪的轉速為1800r/min，則此汽油機每秒鐘內(nèi)完成_______個沖程，做了______次功。 五、計算題 1、質(zhì)量為0.5千克的鋁塊溫度升高了40℃，求鋁塊吸收的熱量Q吸= ．【C鋁=0.9103焦/（千克?℃）】 2、 若將2kg 的水從20℃加熱到70℃，需吸收多少熱量？[c水=4.2103 J/（ kg?℃）]． 3、某太陽能熱水器的水箱內(nèi)裝有50kg的水，太陽光照射一段時間后，水溫從20℃升高到60℃．水的比熱容是4.2103J/（kg?℃），焦炭的熱值是3．O107J/kg．試求： （1）水吸收的熱量是多少？ （2）這些熱量相當于完全燃燒多少千克的焦炭？ 4、某中學為學生供應開水，用鍋爐將200kg的水從25℃加熱到100℃，燃燒6kg的無煙煤，水的比熱為4.2103J/（kg?℃），無煙煤的熱值是3.4107J/kg，試求： （1）鍋爐內(nèi)200kg的水吸收的熱量是多少？6kg無煙煤完全燃燒放出的熱量是多少？ （2）此鍋爐的效率是多少？ 課后鞏固訓練： （一）、上次未過關知識專題訓練 （二）、本次課堂知識鞏固訓練 下列說法正確的是 A．物體的溫度越高，所含熱量越多 B．溫度高的物體，內(nèi)能一定大 C．0℃的冰塊，內(nèi)能一定為零 D．溫度相同的兩物體間不會發(fā)生熱傳遞 E．鋼水冷卻，溫度降低，內(nèi)能一定不減少 F．運動速度大的物體內(nèi)能大 G．物體對外做功其內(nèi)能一定增大 H．水的溫度降低到0℃就會結冰 I．溫度相等的一杯水和一桶水的內(nèi)能相同 J．同一種晶體的熔點和凝固點不同 K．一杯水放在高處比放在低處時具有的內(nèi)能大 L．給冰加熱，冰的溫度一定升高 M．把5℃的水放入0℃的房間，水將會結冰 N．物體吸收熱量后，溫度一定升高 O．任何情況下冰的溫度一定低于0℃ P．物體內(nèi)能增加，一定是吸收了熱量 Q．冰在熔化過程中比熱容、內(nèi)能、溫度都不變 R．物體在發(fā)生物態(tài)變化時都要吸熱 S．酒精溫度計和煤油溫度計由于其比熱容不同，所以能測量的最高溫度也不同的 T．在熱機的一個工作循環(huán)中，燃氣做功四次． 1、質(zhì)量相同的0℃的水和0℃的冰比較，它們的內(nèi)能哪個大？內(nèi)能大的原因是什么？多出的這部分能量是以什么形式存在的？ 2、小明家樓頂上安裝了一臺太陽能熱水器，水箱中水的質(zhì)量是120kg，水的比熱容為4.2103J/（kg.℃），求： （1）水箱中的水從10℃上升到80℃，需要吸收多少熱量？ （2）水箱中升溫后的水與原來在地面上相比較，哪些形式的能發(fā)生了變化？ 3、實驗室某玻璃瓶中盛有質(zhì)量為140g、體積為l.7210-4m3的酒精。已知酒精的熱值為3107J/kg，水的比熱容為4.2103J/(kg℃)。試求： （1）瓶中酒精的密度。 （2）將這些酒精完全燃燒，可放出多少熱量？ （3）這些熱量能使20kg的水溫度升高多少度？ （三）、附加題訓練 1、（6分）小宜學習了熱學的知識后，知道水的比熱為4.2103J/(kg℃)，他想估算一下自己家中每天燒水、做飯需要的熱量，于是他仔細記錄了家中每天燒水、煮飯、炒菜需要的時間”，并把它折算成燒水時間，相當于每天將40kg的20℃水燒開（加熱到100℃）。請計算：（l）小宜家每天燒水做飯需要多少熱量？（2）如果木柴的熱值 q為1.2 107J／kg，從理論上講小宜家中每天燒水做飯需要多少千克的木柴？ 2.（8分）燃氣灶是目前許多家庭普遍使用的爐具，而電磁爐則是新一代的智能爐具。為了比較它們的優(yōu)劣，小明同學進行了相關調(diào)查，得到的有關數(shù)據(jù)見下表。 燃 氣 灶 電 磁 爐 熱效率 25% 熱效率 90% 天然氣熱值 8.0107J/m3 額定功率 1000W 天然氣價格 2元/ m3 市電價格 0.5元/kW﹒h 如果小明家每天做飯、燒水所需熱量為8.0106J。 ⑴若這些熱量靠燃氣灶提供，需要燃燒多少燃氣? ⑵若這些熱量靠電磁爐提供，需要消耗多少電能? ⑶你認為這兩種爐具各有什么優(yōu)缺點? 17 / 17