秋季课程人教版初三物理 热值 能量守恒 教案.docx

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秋季课程人教版初三物理热值能量守恒教案

适用学科

初中物理

适用年级

初三

适用区域

人教版区域

课时时长（分钟）

2课时

知识点

热值的概念，燃料燃烧放出的热量计算，热机的效率，能理的转化与守恒定律。

教学目标

1、从生活中体会不同燃料释放热的本领不同，建立热值的概念。

2、能简单计算燃料燃烧放出的热量。

3、能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机效率。

4.知道各种形式的能是可以相互转化的。

5.知道在转化的过程中，能量的总量是保持不变的。

6.列举出日常生活中能量守恒的实例。

教学重点

1.燃料的热值和热机的效率。

2.能量的转化与守恒定律。

教学难点

燃料的热值和热机的效率。

教学过程

一、导入

燃烧是生活中常见的现象，人们利用燃料燃烧来取暖、煮饭，热机也是利用燃料燃烧来获得动力的。

燃料在燃烧过程中把化学能转化为内能。

问题：

刀具在砂轮上磨削时，为什么会刀具发热？

学生回答：

原因是通过摩擦力做功，机械能转化为内能。

问题：

在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水会出现什么现象？

出现这一现象的原因？

学生回答：

变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。

老师引导：

这些实例中，物体的内能增加了，是由其他形式能转化来的或是从其他物体转移来的，今天要学习能的转化和转移过程中数量之间有什么关系？

二、知识讲解

考点1燃料的热值

Yi（

提出问题：

日常生活中，常见的燃料有煤、木柴、天然气、液化气、酒精、汽油、柴油，在农村还有农作物的秸秆，有些地区还有用牛粪作为燃料的。

若一个四口之家使用不同的燃料供家庭使用，如烧水、做饭等，请同学们估计，一个月如果使用木柴需要几千克？

如果使用煤需要几千克？

如果使用液化气需要几千克？

分析讨论：

约要木柴200千克，煤90千克，液化气30千克。

使用不同的燃料，消耗量也不同的，这是什么道理呢？

提出问题：

怎么比较燃料燃烧放出热量的能力呢？

可以采取比较物体密度大小的方法：

所有物体都取1m³，比较它们质量的多少——单位体积的某种物质的质量就是这种物质的密度。

把所有燃料都取1千克，让它们完全燃烧，比较它们放出热量的多少。

定义：

我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值。

热值在数值上等于1千克某种燃料完全燃烧放出的热量。

用字母“q”来表示。

在用煤烧火时，会发现烧完后，还会有残留的煤块。

用酒精烧火时，能闻到酒精的气味，说明有一部分酒精还没有燃烧就散发到了空气中了。

这些情况都称为不完全燃烧，在实际中燃料都很难做到完全燃烧。

但在对热值的定义中是指燃料完全燃烧放出的热量，是实际燃烧中很难达到的一种状态，这一点要引起我们的注意。

下面我们看一下一些燃料的热值。

热值的单位和物理意义

我们要注意的是气体燃料的热值单位以及液体、固体燃料的热值单位的区别。

气体的热值单位是焦/立方米，液体、固体燃料的热值单位是焦/千克。

汽油的热值是4.6×107J/kg，物理意义是：

1kg的汽油完全燃烧，放出的热量是4.6×107J。

煤气的热值为3.9×107J/m³，物理意义是：

1m³的煤气完全燃烧，放出的热量是3.9×107J。

考点2燃料完全燃烧放出的热量公式及计算

提出问题：

由热值的定义我们是否可以计算出2kg的汽油完全燃烧放出的热量是多少焦？

2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J

质量为3kg的汽油完全燃烧放出的热量是多少焦？

3kg×4.6×107J/kg=1.4×108J

质量为m的某种燃料完全燃烧放出的热量是多少焦？

公式：

Q=mq

m表示质量，单位是kg。

q表示热值，单位是J/kg。

Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。

同样的原理，体积为V的某种燃料完全燃烧放出的热量是多少焦？

公式：

Q=Vq

考点3热机的效率

考点2分子热运动

考点2分子热运动

提出问题：

用煤气灶烧水时，煤气能完全燃烧吗？

煤气燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？

分析讨论：

煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量，煤气灶本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，等等。

水吸收的热量只占煤气完全燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的。

吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值就是热效率。

热机也有类似的情况，汽油在汽缸内不能完全燃烧损失了一部分能量，机械装置吸收了一部分能量，废气带走了一部分能量，由于机械传动等克服摩擦消耗一部分能量，等等。

真正转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。

只有对外做有用功的能量是有效利用的。

分析讨论：

热机的效率：

用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。

蒸汽机的效率很低只有6％～15％，汽油机的效率为20％～30％，柴油机的效率为30％～45％。

提高热机的效率

热机的效率是热机性能的重要指标。

热机的效率高，在做功同样的情况下，就消耗更少的燃料，从而达到节约能源，减少污染的目标。

提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；改进热机，减少各种能量损失；设法利用废气的能量都可以提高热机的效率。

考点4自然界存在多种形式的能量

提出问题：

当今世界的三大产业是能源、材料和信息，自然界中的能量以各种形式存在着，你能说出能量的几种存在形式吗？

学生回答：

机械能、电能、磁能、内能等等。

日常生活中的烧饭、取暖、照明、出行等都需要能量。

我们所需要的能量都是谁提供的呢？

学生回答：

煤、石油、天然气、电等等。

考点5能量的转化

进一步分析利用能源时需要发生的变化而引入能的相互转化。

不同形式的能之间，在一定条件下可以相互转化

设疑：

演示打气筒打气，让同学们感觉打气筒外壁的温度变化。

请同学解释所发生的现象的原因：

活塞与筒壁摩擦，将机械能转化为内能。

指出类似现象在生活中很常见，请同学列举实例，并进行分析。

举例练习：

①电炉取暖：

电能→内能；

②煤燃烧：

化学能→内能；

③炽热灯灯丝发光：

内能→光能；

④把一铁块放入盛有热水的烧杯中：

说明内能发生转移。

考点6能量的转化与守恒定律

归纳：

在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移。

列举：

拉力做功与克服摩擦力做功的关系，动能转化为势能机械能总和不变，改变内能时只是能量的转化或转移等。

归纳：

都能说明能量在转化或转移的过程中总和是不变的。

总结：

能量既不会消灭，也不会创生，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另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总保持不变。

这就是能量守恒定律。

三、例题精析

例题1

下面是小明同学“物理学习笔记”中的摘录，其中错误的是（）

A.做功和热传递在改变物体的内能上是等效的

B.0℃的冰熔化成0℃的水的过程中，内能不变

C.柴油机的散热器用水做冷却剂，是因为水的比热容较大

D.燃料的热值与燃料的总质量没有关系

【答案】B

例题2

【解析】做功和热传递都可以改变物体的内能，它们达到的效果都是一样的，故A正确；0℃的冰熔化成0℃的水的过程中，吸收热量，温度不变，但内能增大，故B错误，符合题意；柴油机的散热器用水做冷却剂，是因为水的比热容较大，升高相同的温度，水吸收的热量多，故C正确；燃料的热值是指单位质量某种燃料完全燃烧时放出的热量，与燃料的质量没有关系，故D正确，故选B。

下列过程中，能量转化情况相同的是

A.①③B.②③C.②④D.③④

【答案】A

【解析】①滑块匀速下滑，动能不变，机械能减小，机械能转化为内能。

②蒸汽顶开活塞，是内能转化为机械能。

③热机的压缩冲程，是将机械能转化为内能。

④煤气灶烧开水，是将化学能转化为内能。

例题3

综上分析，能量转化相同的是①③，故A符合题意为答案。

下列对热学知识进行的归纳总结中，正确的是（）

A.下滑时通过做功增加了物体的内能

B.空气推动塞子时内能增加

C.海边昼夜温差小是因为水的比热容小

D.小蒸汽轮机利用机械能转化成内能来工作

【答案】A

【解析】A.小孩从滑梯上滑下来，摩擦生热，机械能转化成内能，做功改变了物体的内能。

该选项说法正确；

B.瓶内气体膨胀对瓶塞做功，内能减小，转化成瓶塞的机械能，该选项说法错误；

C.水的比热容大，同样受冷或受热时温度变化小，该选项说法错误；

D.蒸汽轮机利用蒸汽的内能做功，是内能转化成机械能，该选项说法错误。

故选A。

考查了做功改变内能，水的比热容，能量之间的转化。

例题4

行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；摇动手摇发电机，给小灯泡供电．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是（）

A．物体的其它形式的能量转化为机械能

B．物体的内能转化为其它形式的能量

C．物体的势能转化为其它形式的能量

D．物体的机械能转化为其它形式的能量

【答案】D

【解析】

试题分析：

行驶的汽车具有机械能，制动后滑行一段距离，最后停下，机械能转化为内能。

流星在夜空中坠落具有机械能，和大气摩擦转化为内能。

降落伞匀速下落，动能不变，机械能减小，机械能转化为内能。

摇动手摇发电机，将机械能转化为电能。

所以上述现象中相同的物理过程是将物体的机械能转化为其他形式的能量。

答案为D。

A、B、C不符合题意。

考点：

机械能的转化

例题5

下列说法中正确的是（）

A.温度越高的物体，放出的热量越多

B.在“摩擦生热”的过程中，机械转化为内能

C.铁块很难被压缩，是因为分子间存在着斥力

D.用锯条锯木板，锯条的温度升高，是由于锯条从木板吸收了热量

【答案】BC

【解析】温度高的物体，如果不发生热传递，不会放出热量，故A错误；在“摩擦生热”的过程中，是机械能转化为内能；故B正确；铁块很难被压缩，是因为分子间存在相互的斥力，致使铁块很难被压缩，故C正确；用锯条锯木板时，锯条克服摩擦力做功，所以内能增加，即锯条会发热；同时摩擦力也会对木板做功，即木板的内能也是增加的，所以木板的温度也升高，故D错误，故选BC。

四、课堂运用

基础

1．生活中能量转化的实例很多。

下列描述中，错误的是（）

A．摩擦生热是把机械能转化为内能

B．摩擦起电是把电能转化为机械能

C．电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能

D．燃料燃烧放热是把化学能转化为内能

【答案】B

【解析】

解决此题的关键是知道各种现象的能量储存方式和转化方式．判断减小的能和获得的能分别是哪一个．A、摩擦生热是克服摩擦做功，把机械能转化为内能，故A正确；B、摩擦起电是电子的转移，可以把机械能转化为电能，故B错误；C、电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能，故C正确；D、燃料燃烧放热是把自身蕴含的化学能转化为内能，故D正确．故选B．

2．如图所示为某品牌内燃机工作过程中能量流向扇形图，则该热机的效率为（）

A.38%

B.30%

C.22%

D.8%

【答案】A

【解析】由图中信息可得燃料的化学能被有效利用38％，而热机效率为有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，故该热机的效率为38％；，答案选A。

3．人类发明和制造的各种机械和机器，都可以看作是用来控制能量的转化形式、发生的地点或时间的能量转换器。

按照这种观点，汽油机是把__________________能转化为_____________能的能量转化器；干电池是把____________能转化为_______________能的能量转化器；钻木取火是把_____________能转化为____________能。

【答案】内；机械；机械；化学；电；机械；内

【解析】汽油机是燃烧汽油，放出热