上海春季物理八年级第14讲比热容内能和热机教案.docx
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上海春季物理八年级第14讲比热容内能和热机教案
学员姓名：
学科教师：
年级：
初二辅导科目：
物理
授课日期
时间
主题
比热容、内能和热机
学习目标
1、知道比热容是物质的一种特性，知道比热容的准确定义和单位；
2、能够根据热量与温度变化量、质量和比热容的关系，解释简单的自然现象；
3、知道什么是内能，知道改变内能的两种方式；
4、掌握热机的四个冲程以及工作过程中涉及的内能与机械能的转化。
教学内容
1、夏季的海滩，我们会感觉到沙子昼夜温度变化比较大，而海水的温度却变化的很缓慢，你知道其中的原理吗？
2、运动的物体具有动能，运动的物体具有动能，那么处于热运动的分子是否具有动能呢？
受到地球吸引的物体若被举高，具有重力势能；分子与分子之间也有相互作用力，分子之间是否也具有势能？
一、比热容
【知识梳理】
1、定义：
单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量，用C表示；
比热容是反映物质的热学特性的物理量，它表示质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同；或者说质量相同的不同物质，吸收相同的热量，它们升高的温度不同。
为此，我们取单位质量的不同物质，都升高1℃时所吸收的热量多少，来比较不同物质的这种特性，因此引出了比热容的定义。
2、单位：
在国际单位制中比热的单位是：
焦/（千克·摄氏度），符号为：
J/（㎏·℃），读做：
焦每千克摄氏度。
3、表达式：
4、物质特性：
比热容是物质的特性之一，对于某种物质，它的比热容是一定的，不同的物质，比热容一般是不同的。
我们可以通过比热表查出各种物质的比热容。
其中水的比热容最大。
4、注：
虽然某种物质的比热容也可以用
来计算，但某种物质的比热容跟它吸、放热量的多少，质量的大小升温或降温的多少无关。
5、“水的比热容大”这一特点在人们的日常生活和生产中具有重要的意义。
（1）汽车发动机用水来冷却
（2）冬天的散热器（俗称暖气片）用热水供暖；
（3）调节气候
（4）水保秧苗等
【例题精讲】
例1下列说法正确的是（）
A．一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的二分之一
B．吸收热量多的物质，比热容一定大
C．高温物体放出热量一定多
D．质量相同的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度
【答案】D
【解析】根据比热容是物质的一种特性，与它的质量和体积温度等无关，故选项A是错的，从比热容的定义可知，比较两种物质的比热容，应当是在质量及升高的温度相同的条件下，比较它们吸热的多少，故B缺少条件，不正确。
温度高的物体不发生温度或状态变化，是不会放出或吸收热量的，故C也不正确。
由水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）可见，质量相同的水煤油升高相同的温度，水吸收的热量多，当质量相同的水没有吸收相同热量时，煤油升高的温度多。
例2如图所示，甲是用水冷却热牛奶的示意图，图乙是记录牛奶水的温度随时间变化的图像，图中表示热奶温度随时间变化的曲线应是_________________；（填写Ⅰ或Ⅱ）图中A点的物体意义是______________________。
若水的质量为1.5kg，在这个过程中水吸收的热量是__________________________。
【解析】热牛奶放入冷水中，牛奶放热，温度降低，所以热牛奶温度随时间变化的曲线应是Ⅰ，热牛奶在冷水中，牛奶温度降低，水的温度升高。
当它们温度相同时，温度不再发生变化，此时对应的温度就是牛奶和水的混合温度。
答案：
曲线Ⅰ；牛奶和水的混合温度，混合温度为18℃，水吸收的热量Q=5.04×104J。
例3水和煤油吸收的热量相等，水的比热是煤油的2倍，水升高的温度是煤油的1/3倍，则它们的质量之比m水:
m油是（）
A.3:
2B.2:
3C.1:
6D.6:
1
【答案】A
【解析】根据公式
，运用代入数值法来求解，非常简单，假设煤油比热是1，那么水的比热是2，煤油升高温度是1，水升高温度是1/3，代入即可得出质量之比。
例4已知C铜＞C铅，温度相同，质量相等的铜块和铅块，它们吸收相同热量后，将它们互相接触，则（）
A．热量由铜块传给铅块B．热量由铅块传给铜块
C．铅块和铜块之间不发生热传递D．缺少条件，无法确定
【答案】B
【解析】解此题要抓住二点：
（1）热传递的条件；
（2）用控制变量法解题。
物体间发生热传递的条件是：
物体间存在着温度差，即热是温度高的物体传给温度低的物体，要判断铅块和铜块是否发生热传递，必须知道是哪个物体的末温高，由Q吸=cm（t－t0）得：
t=
.在Q吸、m、t0相同时，t只与c有关，c越大，t越小。
∵c铜＞c铅，∴t铜＜t铅，即铜块的末温小于铅块的末温，热应该由铅块传给银，故正确选项是B。
例5使2Og冰温度从一10℃升高到0℃，但未熔成水，需要多少热量？
如果这些热量是由温度从5℃降低到0℃的水来供给的，需要多少克5℃的水？
【答案】冰吸收的热量为420J。
需要20g水。
【解析】本题分别运用吸热和放热的计算公式计算吸收的热量和水放出同样的热量需要水的质量多少。
其中水降低的温度为t0水－t一5℃－0℃=5℃，冰升高的温度为t－to冰=0℃-（-10℃）=10℃，冰的质量为m冰=20g=0.02kg
解:
Q吸=c冰m冰（t－t0冰）=2.l×103J/（kg·℃）×0．02kg×10℃=420J
根据题意有Q吸=Q放
∴水放出热量Q放=420J
∵Q放=c水m水（to水一t）
∴m水=
=0．02kg＝20g
【巩固测试】
1、水的比热大于煤油的比热，这意味着，质量相等的水和煤油在温度升高相同时，水吸收的热量比煤油吸收的热量。
【答案】多
2、比热是用来描述相等的不同物质，在升高的温度相同时，不等的性质的物理量。
【答案】质量，吸收
3、酒精的比热是2.4×103J（kg·℃），它的物理意义是，把酒精烧掉一半，剩余酒精的比热是J/（kg·℃）。
【答案】1kg的酒精温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量是2.4×103J，2.4×103J（kg·℃）
4、冰的比热是2.1×103J/（kg.℃），冰吸收了2.1×103J的热量，使冰熔化了一半，剩余部分的比热是J/（kg·℃），熔化了一半的比热是J/kg·℃）。
【答案】2.1×103，2.1×103
5、夏天，在阳光照射下，河边的砂石与河水相比，温度较高的是，这是因为。
【答案】砂石，水的比热容比砂石大
6、质量、初温分别相同的铁块和水，它们放出相等的热量后，将铁放入水中，则（）
A.铁块和水之间没有热传递B.热量从铁块传向水
C．热量从水传向铁块D．无法确定
【答案】B
二、内能
1、定义：
分子在不停地运动，从而具有动能；分子间有相互作用力，从而具有势能。
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，用E表示；
2、单位：
焦耳，简称焦，符号J；
3、影响内能因素：
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时，物体的内能也可能不同。
体积：
在物体的温度、材料、体积、状态相同时，体积不同，物体的内能不同
5、改变内能的方式：
做功和热传递。
（l）做功
对物体做功可以使物体的内能增加，物体对外做功可使物体的内能减少。
做功改变内能实质上是其他形式的能和内能的相互转化。
（2）热传递
只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，就会发生热传递，直到温度相同为止。
在热传递过程中，高温物体温度降低，内能减少；低温物体温度升高，内能增加。
热传递的实质是能量从高温物体传到低温物体或者从同一物体的高温部分传到低温部分的现象。
注意：
热传递伴随着热量的转移，而做功的过程是内能与机械能之间相互转化的过程，这是做功和热传递的本质区别。
做功和热传递从改变物体内能的效果上来讲，是等效的。
【例题精讲】
例1一个物体温度升高，则（ ）
A.它含有的热量增加 B.它一定吸收了热量
C.一定对物体做了功 D.它的内能增加
【答案】D
【解析】热量是表示在热传递的过程中，传递能量的多少，因此不能说物体“含有热量”，A错。
一个物体温度升高，它的分子运动一定加快，内能增加，D正确。
改变物体内能的方法有两种，做功和热传递，两种方法对改变物体的内能是等效的，因此不能肯定是做功或热传递。
B、C也错。
例2下列事例中，属于通过做功来改变物体内能的是（ ）
A.用酒精灯加热杯里的水B.人晒太阳觉得暖和
C.金属小勺在热汤中放一段时间后会烫手D.用打气筒打气，筒壁会发热
【答案】D
【解析】改变物体的内能有做功和热传递两种方式。
A、B、C三项都是通过热传递将一个物体的内能转移到另一个物体内。
D中，打气筒打气时，压缩气体做功和克服摩擦做功，把机械能转化成内能，属于通过做功改变物体的内能。
例3下列实例中，通过热传递的方法使物体内能增加的是（ ）
A.用气筒给自行车胎打气，被压缩的气体温度升高
B.用锯锯木头，锯条会发烫
C.冬天，在房间内用暖气取暖，室内空气温度升高
D.冬天，两手相互摩擦，手感到暖和
【答案】C
【解析】A、B、D中三个实例都是通过做功使物体内能增加的。
而C中的实例是通过热传递使室内空气温度升高，内能增加的。
例4下面所述现象中的“热”字表示温度的是（），表示热量的是（），表示内能的是（）
A.摩擦生热B.热传递C.天气热
【答案】C、B、A
【解析】摩擦生热是将机械能转化为内能，故热表示内能；热传递是指热量从高温物体传给低温物体；天气热指的是温度高。
例5关于温度、内能、热量三者之间的关系，下列说法正确的是（）
A．温度高的物体，内能一定大B．物体温度升高，一定吸收了热量
C．物体吸收了热量，温度一定升高D．物体温度升高，内能一定增加
【解析】改变内能的方式是做功和热传递，两者可以共同增加或者降低内能，也可以相互抵消改变的内能，所以要控制变量才有意义，温度是物体内能的宏观体现，物体温度升高内能一定是增大的，但是不好确定是什么方式改变的内能。
【答案】D
【巩固测试】
1、如图所示是空气压燃引火仪，玻璃筒内置有一小团棉花，将活塞迅速压下去，将会看到棉花________，这是因为________做功使筒内空气内能________、温度________而达到棉花着火点的缘故，此过程中________能转化为________能。
【答案】燃烧，活塞，增加，升高，机械，内
2、受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为“上帝之杖”的太空武器．“上帝之杖”实质就是高密度、耐高温的金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空下落产生的巨大动能，对地球战略目标实施打击，破坏力巨大．它攻击目标的巨大能量主要来源于（ ）
A．小型火箭助推动能
B．与大气摩擦产生的能量
C．“上帝之杖”本身的内能
D．下落过程重力势能转化的动能
【答案】D
3、内能与机械能的区别是：
机械能与整个物体的_______有关，内能与物体内部分子的_______和分子之间的 情况有关。
【答案】机械运动情况，热运动，相互运动情况
4、下列实例中，通过热传递的方法使物体内能增加的是（ ）
A.用气筒给自行车胎打气，被压缩的气体温度升高
B.用锯锯木头，锯条会发烫
C.冬天，在房间内用暖气取暖，室内空气温度升高
D.冬天，两手相互摩擦，手感到暖和
【答案】C
5、一个物体温度升高，则（ ）
A.它含有的热量增加 B.它一定吸收了热量
C.一定对物体做了功 D.它的内能增加
【答案】D
三、热机
1、定义：
热机是把内能转化为机械能的机器。
（1）热机的共同特点：
燃料的化学能通过燃烧转化为内能，再通过做功，把内能转变为机械能。
（2）热机的种类：
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。
2、内燃机：
在汽缸内燃烧汽油或柴油，生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
内燃机分为汽油机和柴油机两种。
3、内燃机的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。
（1）一个冲程是指活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程；
（2）每个工作循环活塞往复运动两次，曲轴转动两周；
（3）在4个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成，是辅助冲程。
（4）能量转化：
压缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。
【例题精讲】
1、阐述内燃机的与柴油机的相同点及异同点？
项目
汽油机
柴油机
不
同
点
燃料
结构
吸气冲程
压缩冲程
点火方式
用途
相同点
【答案】
项目
汽油机
柴油机
不
同
点
燃料
汽油
柴油
结构
火花塞
喷油嘴
吸气冲程
吸入汽油和空气的混合物
吸入空气
压缩冲程
体积被压缩至1/8，气压温度相对较低
体积被压缩至1/16，气压温度相对较高
点火方式
点燃式
压燃式
用途
汽车、摩托车，小型农业机械
载重汽车、拖拉机、坦克
相同点
都有四个冲程，压缩冲程：
机械能转化成内能 ；做功冲程：
内能转化成机械能，每一个工作循环，活塞往复两次，曲轴运动两周；对外做功一次。
【解析】略
2、从本质上来看，内燃机的工作能量来源于（）
A.机械能B.热能C.化学能D.化学能和热能
【答案】C
【解析】在汽缸内燃烧汽油或柴油，生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
3、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
【答案】C
【解析】做功冲程：
内能转化成机械能
4、单缸四冲程汽油机在工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，下列冲程中不是辅助冲程的是（）
A．压缩冲程B．做功冲程C．吸气冲程D．排气冲程
【答案】B
【解析】在4个工作循环中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成，是辅助冲程。
5、金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物，有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是（）
A、迅速向里推活塞B、迅速向外拉活塞
C、缓慢向里推活塞D、缓慢向外拉活塞
【答案】A
【解析】柴油机压缩过程迅速向里推动活塞压缩柴油和空气做功，将机械能转化为内能，温度升高达到燃点。
【巩固测试】
1、常见的活塞式内燃机有和。
【答案】汽油机、柴油机
2、燃料在内燃烧，产生的直接推动做功的热机，叫做活塞式内燃机。
【答案】气缸、高温高压的燃气、活塞
3、活塞在往复运动中叫做一个冲程。
多数汽油机是由、、和四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
【答案】活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程、吸气、压缩、做功、排气
4、如图所示是汽油机的一个工作循环，其中吸气冲程是图，进气门排气门，活塞向运动，从进气门吸入汽缸。
其中图是压缩冲程，进气门，排气门，活塞向运动，燃料混合物被压缩，压强，温度。
把能转化能，是通过方法增加混合物的内能。
其中图是做功冲程，在压缩冲程结束时，产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。
推动活塞向运动，并通过连杆带动曲轴转动，对外做功。
把能转化能。
其中图是排气冲程，进气门，排气门，活塞向运动，把废气排出汽缸。
下一个冲程是。
【答案】甲、打开、关闭、下、汽油和空气、乙、关闭、关闭、上、增大、升高、机械、内、做功、丁、火花塞、高温高压的燃气、下、内、机械、丙、关闭、打开、上、吸气冲程。
1、质量为5千克的水，温度升高了10℃，求水吸收的热量。
[c水=4.2×103焦/（千克·℃）]
2、质量为3千克的水，温度降低了50℃。
求水放出的热量Q放。
[c水=4.2×103焦/（千克·℃）]
3、对质量为10千克的铝块加热，铝块的温度从20℃升高到60℃。
求：
①铝块升高的温度△t。
②铝块吸收的热量Q吸。
[c铝＝0.9×103焦/（千克·℃）]
4、甲、乙两物体质量相等，温度相同，把甲投入一杯热水中，平衡后水温降低10℃，取出甲（不计热量和水的损失），再把乙投入杯中，平稳后水温又降低了10℃，由此可知（）
A．甲的比热比乙大B．甲的比热比乙小
C．甲的比热与乙相等D．无法比较比热大小
5、甲、乙两种物质，它们的质量之比是3:
1，吸收热量之比是2:
1，那么甲、乙两种物质升高温度之比和比热之比分别是（）
A．2:
3，10:
1；B．3:
2，1:
10；
C．5:
3，2:
5；D．3:
5，5:
2.
6、把一个薄壁金属管固定在桌上，里面放一些乙醚，用塞子塞紧。
拿一根绳子在管外绕几圈并迅速来回拉绳子。
则：
绳子来回拉动时，克服与筒壁摩擦，使金属筒增加，温度升高，筒内乙醚的也随之升高。
当达到乙醚的沸点时，乙醚沸腾，产生气体。
气体膨胀对塞子做功，这时就会看到塞子被弹出，此时能转化为_________能。
7、火药的燃气将弹丸从枪膛发出去，是将 能转化成 能。
8、指出下列现象中改变物体内能的方法：
（1）雪在阳光下融化 ；
（2）弯折铁丝，铁丝生热 ；
（3）一杯水慢慢变凉 。
9、日常生活中谈到的“热”，具有不同的含义，它可以表示物理学中的温度、热量、内能这三个物理量。
（1）物体吸热升温，这里的“热”是指 ；
（2）夏天天气很热，这里的“热”是指 ；
（3）摩擦生“热”，这里的“热”是指 。
11、扩散现象说明（ ）
A.分子有一定大小 B.分子有一定质量
C.分子间有一定作用力 D.分子不停地做无规则运动
12、下列关于分子力的叙述正确的是（ ）
A.一般固体难于拉伸，说明分子间有引力
B.一般液体易于流动和变成小液滴，说明液体分子间有斥力
C.用气筒给自行车胎打气，越打越费力，说明压缩后的气体分子间有斥力
D.以上叙述都正确
13、下列说法中正确的是（ ）
A.物体运动的速度越大，分子总动能就一定越大
B.物体的动能越大，它的内能就一定越大
C.静止的物体没有动能，也没有内能
D.静止的物体虽无动能，但有内能
14、汽油机的一个工作循环要经历个冲程，属于四冲程内燃机。
它的一个工作循环中，活塞往复各运动次，只有冲程燃气推动活塞做功，把能转化为能，其他三个冲程是靠飞轮转动的来完成的。
15、柴油机在吸气冲程中吸人气缸内的是（）
A.空气B.柴油
C.雾状的柴油D.空气和雾状柴油混合物
16、内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时气体的温度和内能变化的情况是（）
A.温度降低，内能减小B.温度不变，内能不变
C.温度升高，内能增大D.温度降低，内能增大
17、汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，图中表示压缩冲程的是（）
【答案】
1、2.1×105焦2、6.3×105焦3、①△t＝60℃－20℃＝40℃②Q吸＝cm△t＝0.9×103焦/（千克·℃）×10千克×40℃＝3.6×105焦4、B5、C6、做功 内能 温度 内 机械 7、内 机械8、热传递 做功 热传递9、热量温度内能10、D 11、A 12、D 13、D14、4，2，做功，内，机械，惯性15、A
16、A17、A
我的总结重在让学生进行总结与回顾，老师适当引导。
1、质量相同的水和煤油各一杯，在相同的炉子上加热相同的时间后（）
A．水比煤油温度升高得多B．水比煤油温度升高得少
C．水和煤油温度升高得一样多D．条件不足，无法判断
2、两个物体，它们吸收相同的热量后，升高相同的温度，则（）
A．两个物体的质量必相等B．两个物体的比热必相等
C．两个物体中质量较大的比热小D．两个物体中质量较大的比热大
3、单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮惯性来完成的是（）
A.只有吸气和压缩两个冲程B.只有压缩和排气两个冲程
C.只有排气和吸气两个冲程D.只有吸气、压缩和排气三个冲程
4、甲、乙两物体，质量和温度都相同，把甲放入一杯热水中搅拌后，水温降低了5℃，将甲取出来，把乙放进去搅拌后（水量、能量损失不计），水温又降低了5℃，由此可知：
（）
A.甲物体的比热容较大B.乙物体的比热容较大
C.甲乙两物体比热容一样大D.无法判断
5、下列说法正确的是（）．
A．一杯煤油用去一半，它的比热容减为原来的二分之一
B．吸收热量多的物质，比热容一定大
C．高温物体放出热量一定多
D．质量相同的水和煤油，吸收了相同的热量，煤油升高的温度大于水升高的温度
6、在沙漠地区有“早穿皮袄午穿纱，夜抱火炉吃西瓜”的奇特现象．而沿海地区是“气候宜人，四季如春”，这表明水对气温有显著影响，是因为（）．
A．水的透明度高，容易吸收太阳能B．水的比热容比沙石的比热容大
C．水在蒸发时有致冷作用D．水的对流性能好
7、下列事实中，最能说明物质吸收的热量跟物质种类有关的是（）
A．体积相同的两杯水温度都升高10℃，它们吸收的热量相同
B．质量相等的两块钢温度分别升高5℃和10℃，它们吸收的热量不相同
C．体积相等的水和煤油温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同
D．质量相等的水和铜温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同
8、质量相等、初温相同的水和酒精，分别用两个相同的加热器加热（不计热量损失），加热过程中温度随时间的变化图线如图15-6所示，关于a、b两种液体的鉴别结论正确的是（）
A．a的比热大，是水B．a的比热大，是酒精
C．b的比热大，是水D．b的比热大，是酒精
9、甲、乙两物体的比热容之比为2∶3，吸收热量之比为3∶1，它们升高的温度相同，则甲、乙两物体的质量之比为（）
A．9∶2B．2∶9C．1∶2D．2∶1
10、质量为3千克的石油，用去1/3后，剩下石油的密度、比热容和热值情况为（）
A．密度、比热容变为原来的2/3，热值不变B．密度、比热容不变，热值变为原来的2/3
C．密度、比热容和热值变为原来的2/3D．密度、比热容和热值都不变
11、有质量相等的甲、乙两金属块，初温度也相等，如把甲投入一杯90℃的水中，热平衡的水温下降了5℃，取出甲后，再把乙投入水中，热平衡时，水温又下降了5℃，比较甲、乙两金属的比热和吸收的热量，正确的是（）
A.甲的比热大于乙的比热B.甲的比热等于乙的比热
C.甲的比热小于
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