第十三章 内能与热机学生.docx
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第十三章内能与热机学生
个性化教学辅导教案
学科:
物理任课教师：
李老师授课时间：
2014年月日（星期）
班级
物理
年级：
初三
教学课题
内能与热机
阶段
基础（√）提高（√）强化（）
课时计划
第
（2）次课
共（）次课
教学
目标
方法：
讲练法
重点
难点
重点：
难点：
教
学
内
容
与
教
学
过
程
课前
检查
作业完成情况：
优□良□中□差□建议__________________________________________
一、作业检查与分析
2、新课讲学
第十三章内能与热机
一、内能：
1、物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
（1）物体在任何情况下都有内能
（2）内能具有不可测量性
（3）内能是物体的内能，不能说分子具有内能
2、影响物体内能大小的因素：
①温度：
在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大。
②质量：
在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越大。
③材料：
在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同。
④存在状态：
在物体的温度、材料质量相同时，物体存在的状态不同，物体的内能也可能不同。
3、内能与机械能不同：
（1）机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与极机械运动有关，可能会等于0。
（2）内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。
内能大小与分子无规则运动快慢和分子间相互作用有关，不可能为0。
4、改变物体的内能的两种途径：
做功和热传递
（1）做功：
对物体做功，物体的内能会增加；物体对外做功，物体本身的内能会减小。
从能量转化的角度来看，做功改变物体内能实质上是内能与其他形式能之间的相互转化的过程。
如：
压缩气体做功；摩擦生热，克服摩擦做功等。
（2）热传递：
热量从温度高的物体传到温度低的物体或者从同一物体的高温部分传到低温部分的过程。
在热传递过程中，高温物体温度降低，内能减少，温度降低；低温物体温度升高，内能增加，温度升高。
热传递实质是内能的转移。
①条件：
温度差。
②形式：
热传导、对流、辐射。
做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，因此用功或用热量来量度物体内能的改变。
5、热量：
热传递传递的内能的多少称为热量。
单位：
焦耳（J）
6、温度、热量、内能的区别：
温度：
表示物体的冷热程度。
温度升高内能增加
不一定吸热。
如：
钻木取火，摩擦生热。
热量：
是一个过程。
吸收热量不一定升温。
如：
晶体熔化，水沸腾。
内能不一定增加。
如：
吸收的热量全都对外做功，内能可能不变。
内能：
是一个状态量
内能增加不一定升温。
如：
晶体熔化，水沸腾。
不一定吸热。
如：
钻木取火，摩擦生热
☆指出下列各物理名词中“热”的含义：
热传递中的“热”是指：
热现象中的“热”是指：
热膨胀中的“热”是指：
摩擦生热中的“热”是指：
例1（2005年重庆市）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（）
A．物体的温度越高，所含热量越多B．温度高的物体，内能一定大
C．0℃的冰块，内能一定为零D．温度相同的两物体间不会发生热传递
例2一块0℃的冰变为0℃的水的过程中，它的内能变化情况是（）
A、变大；B、变小；C、不变；D、不能确定
二、物质的比热容
1、比热容
（1）定义：
单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容。
（2）单位：
J/（kg·℃）
（3）比热容是物质的一种特征，每种物质都有自己的比热容，它的大小与物质的种类有关，与物体的质量、吸收的热量、温度的变化量无关。
（4）水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。
表示：
1kg的水温度升高（降低）1℃吸收（放出）的热量为4.2×103J
（5）计算公式：
物体的温度由t0℃升高到t℃时吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）
物体的温度由t0℃降低到t℃时放出的热量：
Q放=cm（t0-t）
（6）热平衡方程：
Q吸=Q放
（7）水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为比热容大。
例3根据公式c=Q/m△t，判断下列说法中正确的是（）
A、物质的比热容跟它吸收的热量成正比
B、物质的比热容跟它的质量和升高的温度成正比
C、比热容是物质的一种特性，比热容的大小跟它吸收的热量、物体的质量及升高的温度都无关
D、以上说法都不对
例4沿海地区气温的变化为什么比内陆小?
三、内燃机
1、内能的获得——燃料的燃烧
燃料燃烧：
燃料燃烧的化学能能转化为内能。
2、内能的运用：
一是做功，二是用来开加热
3、热机是利用燃料燃烧释放的内能做功，把内能转化为机械能的机器。
4、内燃机是热机的一种，汽油机和柴油机都是内燃机。
内燃机大概的工作过程：
内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：
吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。
另外压缩冲程将机械能转化为内能。
5、汽油机和柴油机的比较：
汽油机
柴油机
不
同
构造：
顶部有一个火花塞。
顶部有一个喷油嘴。
吸气冲程
吸入汽油与空气的混合气体
吸入空气
点燃方式
点燃式
压燃式
效率
低
高
应用
小型汽车、摩托车
载重汽车、大型拖拉机
相同
冲程：
活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。
一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。
四、热机效率与环境保护
1、热值：
把1Kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值。
①单位：
J/Kg
②热值与热量的关系：
Q=mq
2、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所放出的能量之比叫做热机效率。
热机效率是热机性能的一个重要指标。
②公式：
η=Q有用/Q总×100%
③提高热机效率的途径：
在设计、制造和使用上要尽量燃料充分燃烧；减少热传递；减少摩擦。
3、环境保护
人们在使用燃料的同时，排放的烟尘废气是造成大气污染的主要来源。
改进燃烧设备，加装消烟除尘装置，采取集中供热，在城市普及煤气和天然气的使用是保护环境，控制消除大气污染的方法。
这要求我们要开发新能源，研制新机型。
例5（07年泰安市中考题）如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出，水蒸气的能转化为塞子的机械能。
图中汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的。
例6物理实践活动中，小明探究一个电热杯正常工作时烧水的效事。
下表是记录的实验数据。
时间／min
O
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ll
12
水温／℃
8
1l
16
22
30
38
48
58
67
76
86
95
95
请对表中的实验数据作分析论证：
（1）在整个加热过程中，每分钟电热杯内水温升高的值是否相同?
（2）0～5min和5—10min内水吸收的热量分别为Ql和Q2，电热杯在这两段时间内产生的热量均为Q,烧水的效率分别为η1和η2。
请比较Q1、Q2以及η1、η2的大小。
（3）要测出某一段时间内电热杯烧水的效率值，除表格内的数据外，还应知道哪些物理量值?
（4）小明发现这个电热杯烧水的效率总是小于l，这是为什么?
课后训练
一、填空题
1.在忽略热传递的情况下，对物体做功，物体的内能。
物体对外做功，物体的内能。
2.很多化学反应需要在加热的条件下进行，除了某些反应本身必须吸收热量外可，加热的作用更多是使反应物的温度升高，反应速度加快。
从物理学的角度看，加热是通过的方式增加物体的内能。
反应物的温度越高，反应物分子运动越快。
3. 太阳能在现代社会中被广泛应用，各种直接利用太阳能的装置也应运而生.太阳能热水器是通过的方式把太阳能转化为能的装罟；太阳能电池是把太阳能转化为能的装置．
4．“钻木取火”是通过的方式改变木头的内能的；太阳能热水器是通过的方式改变水的内能的。
5.若液化气钢瓶放在烈日下曝晒，将通过的方法使它的内能（选填“减少”或“增加”），具有一定的危险性，因此液化气钢瓶严禁曝晒。
6．用无烟煤来做饭时，热量大部分是通过方式传递给锅；若无烟煤的热值是
完全燃烧
无烟煤能放出
热量；饭菜做好时，厨房弥漫着饭菜的香味，说明。
7．夏天，有人用和室温相同的湿毛巾包在同温度的牛奶瓶外，希望牛奶不致很快变质，这是利用水时从牛奶热的道理
8.1g水温度升高1℃，需要吸收的热量是J。
完全燃烧2kg干木柴可以放出J的热量，这些热量若只有21%被水吸收，则可以使常温下100kg的水温度上升℃。
9.在寒冷的冬天为使自己的身体暖和一些，请你用不同的物理知识（概念、原理），写出两种能够使身体暖和的方法并简要说明理由。
方法一：
____________________________；理由一：
___________________________；
方法二：
_________________________；理由二：
___________________________；
10.、如图所示，是探究实验“比较不同物质的吸热能力”的实验装置。
左右两图中，除杯内分别装的是质量相等的食用油和水外，其余都相同。
完成该实验还需要_______，在相同的加热时间内食用油和水吸收的热量是_________（选填：
相同的、不同的）。
11．早晨，小华为奶奶整理床铺时，将其装有1kg水的热水袋取出，发现水的温度已从昨天晚上的90℃降低到20℃，则热水放出的热量为_______J．[C水=4．2×103J／（kg·℃）]，
12.我省许多城市都修建了人工湖，这是利用了水的比热容较___________的性质来调节气候。
若一人工湖湖水的质量为1×107kg，水温升高2℃，则湖水吸收的热量是_______________J。
[水的比热容为4.2x103J／（kg·℃）]
13．天然气是一种清洁能源。
1m3的天然气完全燃烧能放出________J的热量。
（天然气的热值取7．1×107J／m3）
14．汽车发动机工作过程中．由于燃料的燃烧和机械的快速运转，其温度将会升得很高．降低发动机温度是由冷却系统完成的，如图9所示，冷却系统中选择水作为工作物质是因为______________，发动机的内能主要是通过______________而减小的．燃料燃烧产生的内能是通过________________转化为机械能的．
15．我国地热资源十分丰富，已经发现的天然温泉就有2000处以上，温泉水的温度大多在60℃以上，个别地方达100℃一140℃．100kg的温泉水从60℃降到20℃放出的热量是J，相当于kg的煤气完全燃烧所放出的热量．[水的比热容为4．2X103J／（kg·℃），煤气的热值为4．2X107J／kg]
16.（2分）如图21，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，压缩玻璃筒内的空气，对筒内空气_______，空气_______增加，温度升高，棉花燃烧起来。
二、选择题
17．关于分子动理论和内能，下列说法正确的是
A．物体内能增大，温度一定升高B．物体的温度升高，分子运动一定加剧
物质
比热容c／
×103J·kg-1·℃-1
铝
0．88
铁
0．46
锌
0．39
铅
0．13
C．分子之间存在引力时，就没有斥力D．0℃的冰没有内能
18．家用电器中大功率电子元件在工作时会产生较多热量，为了尽快散热，通常在大功率元件上加装金属散热片。
下表是四种材料的比热容，选作散热片最好的材料是
A．铝B．铁C锌D．铅
19．在如图6所示的四个过程中，食物、温度计、水和圆木的内能都会发生改变，其中利用做功的方式来改变物体内能的是（ ）
20.完全燃烧42g焦炭所放出的热量，若有50％被2kg、30℃的水吸收，则水温可升高（）
[c水=4．2103J/（kg·℃）、q焦炭=3．0107J/kg、此时外界为标准大气压]
A．70℃B．75℃C．100℃D．105℃
21．下列说法中正确的是（ ）
A．物体内能增加，一定是外界对物体做了功B．液体表面上的气压越小，沸点越高
C．冬天在火炉旁烤手是通过热传递改变手的内能的D．物体的温度越高，所含的热量越多
22.在进行如图所示的实验或有关装置工作时，能量转化由机械能转化为内能的是（）
23．下列属于通过做功途径改变物体内能的是（）
A．冬天对手“哈气”，手感到暖和 B．冬天两手相互摩擦，手感到暖和
C．围着火炉烤火，身体感到暖和 D．金属小勺在热汤中放一段时间后会烫手
24、初温相同的铁块，甲的质量是乙的2倍，使它们分别放出相同的热量后，立即接触，则（）
A、热从甲传到乙B、热从乙传到甲
C、甲、乙间无效传递发生D、温度由甲传到乙
25．下面是汽油机工作的四个冲程，其中将内能转化为机械能的是（）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
26．多选下列说法中正确的是（）
A．一桶水的比热容比一杯水的比热容大
B．水壶里的水烧开时，水蒸气把壶盖顶起，机械能转化为内能
C．用锯条锯木板时，锯条发热，锯条的内能增加
D．糖放入水中，过一段时间后整杯水都变甜了，表明分子在不停地做无规则运动
27．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，图4中表示做功冲程的是（）
28.下列与内能有关的说法，正确的是（）
A.内能的改变必须通过做功才能实现B.同一物体的机械能增加，其内能也增加
C.内能可以通过做功转变为机械能D.热传递一定是从内能多的物体传到内能少的物体
29、关于物态变化、热和能的下列说法正确的是（）
A、海波和石蜡都有一定的熔点
B、冰块熔化成水的过程中温度不变、内能不变
C、古时候人类“钻木取火”是利用做功的方式改变内能的
D、夏天吹电风扇使人感到凉爽，是因为电风扇吹来的风温度比室温低
30．下列事例中，属于利用内能来做功的是（）
A．打气时打气筒壁发热C．炼钢炉里熔化生铁
B．暖气片散热D．运载火箭点火升空
31．由于国际原煤价格上涨，少数不法商人把—种黑色石头掺在优质煤中高价出售．客户为了不上当受骗，辨别煤中是否掺杂的最恰当方法是检测下面哪一个物理量?
（）
A. 质量 B．温度
C. 热值 D. 比热容
32．在如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，此过程中能量的变化情况为（）
A．机械能增加，内能减小B．机械能减小，内能增加
C．机械能减小，内能不变D．机械能不变，内能增加
33、下列过程中，属于通过热传递改变物体内能的是（）
A.钻木取火 B．锯木头时，锯片发热
C．卫星进人大气层时外壳发热 D．热水中放人冰块，水温下降
34．在寒冬，用手摸室外的铁块和木块时感觉不同，摸铁块有明显冷的感觉，这主要是因为（）
A．铁是热的良导体，木块是热的不良导体B．铁是热的不良导体，木块是热的良导体
C．铁的比热较木块的比热大得多D．铁的比热较木块的比热小得多
35．下列说法中正确的是（）
A．物体在发生物态变化时都要吸热B．热量总是自发地从高温物体传给低温物体
C．物质的比热容与物体的质量有关D．0℃的水结成0℃的冰时，其内能将要增加
三、实验探究题
36.下表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg。
燃料种类
无烟煤
酒精
煤油
干木柴
氢气
热值
3.4×107
3.0×107
4.6×107
1.2×107
1.4×108
（1）那么完全燃烧1g的酒精，可放出热量J；放出相同的热量，完全燃烧干木柴与氢气的质量比是。
（2）为了探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关，某同学设计一个探究方案如下：
①你为小名同学在实验时所选用燃料种类应，质量应（选填“相同”或“不同”）
②若燃烧放出的热量用水吸收，则实验中，除了盛水容器相同，水的质量要相等外，你认为还应注意什么？
.
③通过比较，可以得出燃料燃烧放出的热量与燃料的种类有关。
37．为了比较水和沙子容热本领的大小，小明做了图2l所示的实验：
在2个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如下：
（１）在此实验中，用加热时间的长短来表示物质 。
（２）分析下表中的实验数据可知；质量相同的水和沙子，升高相同的温度时，水吸收的热量 （大于／小于）沙子吸收的热量。
（３）如果加热相同的时间，质量相同的水和沙子， （沙子／水）升高的温度更高．
（４）实验中有些同学发现：
刚开始加热时，情况与（3）结论不符，你认为可能的原因是：
。
38．（6分）阅读下面短文
内能
内能是指物体内部所包含的总能量，包括分子的动能（即分子无规则热运动动能）、分子的势能（即分子间相互作用能）、分子内的能量、原子内的能量、原子核内的能量等．在热学中，由于在热运动中上述后三项能量不发生变化，所以内能一般指前两项．由于分子的动能跟温度有关，分子的势能跟分子间的距离有关，所以物体的内能跟温度、体积都有关系．
请回答下列问题：
（1）慢慢压缩针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化?
答：
______________________________．
（2）加热针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化?
答：
__________________________________．
（3）金属块在受热膨胀时，金属块内能中哪些部分发生变化?
答：
____________________________．
四、综合题
39．一只保温瓶内装有2kg的水，温度从95℃降低到45℃，问保温瓶内的水放出了多少热量？
【水的比热容为4．2×103J／（kg·℃）】
40.（7分）把质量为2kg，温度为30℃的铝块加热到100℃，铝块吸收的热量是多少焦耳？
[铝的比热容为
℃
]
41、小明家楼顶上安装了一台太阳能热水器，水箱中水的质量是120kg，水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），求：
（1）水箱中的水从10℃上升到80℃，需要吸收多少热量？
（2）水箱中升温后的水与原来在地面上相比较，哪些形式的能发生了变化？
42、实验室某玻璃瓶中盛有质量为140g、体积为l.72×10-4m3的酒精。
已知酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。
试求：
（1）瓶中酒精的密度。
（2）将这些酒精完全燃烧，可放出多少热量？
（3）这些热量能使20kg的水温度升高多少度？
43.（6分）小宜学习了热学的知识后，知道水的比热为4.2×103J/（kg·℃），他想估算一下自己家中每天烧水、做饭需要的热量，于是他仔细记录了家中每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间”，并把它折算成烧水时间，相当于每天将40kg的20℃水烧开（加热到100℃）。
请计算：
（l）小宜家每天烧水做饭需要多少热量？
（2）如果木柴的热值q为1.2×107J／kg，从理论上讲小宜家中每天烧水做饭需要多少千克的木柴？
课后
巩固
作业______________________________;巩固复习_______________________________;预习布置_________________________
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