第十五章 热和能.docx
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第十五章热和能
第十五章热和能
一、单元复习目的
（1）能用分子动理论解释某些热现象；尝试用比热容解释某些自然现象；能用能量转化和守恒的观点分析物理现象。
（2）知道做功的过程就是能量转化或转移的过程；通过实例了解能量及其存在的不同形式，能简单描述各种各样能量和我们生活的关系；知道能量守恒定律；能举出日常生活中能量守恒的实例。
（3）从能量转化的角度认识燃料的热值；通过能量转化和转移，认识效率。
二、复习的重点和难点
重点：
能用比热容解释某些自然现象；做功的过程就是能量转化或转移的过程。
难点：
能用比热容解释某些自然现象。
三、知识梳理
四、教学课时：
三课时
第一课时
一、基础练习
1、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。
2、扩散：
不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。
3、扩散现象说明：
A分子之间有间隙。
B分子在做不停的无规则的运动。
4、热运动：
物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
温度越高扩散越快。
说明：
温度越高，分子无规则运动的速度越大。
5、分子间有相互作用的引力和斥力。
6、内能：
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。
7、影响物体内能大小的因素：
①温度、②质量
8、改变内能的方法：
做功和热传递。
二、复习内容
1、分子动理论及其应用：
（1）物质是由分子组成的。
分子若看成球型，其直径以10-10m来度量。
（2）一切物体的分子都在不停地做无规则的运动
①扩散：
不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。
②扩散现象说明：
A分子之间有间隙。
B分子在做不停的无规则的运动。
③课本P120图15、1-3装置下面放二氧化氮这样做的目的是：
防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。
实验现象：
两瓶气体混合在一起颜色变得均匀，结论：
气体分子在不停地运动。
④固、液、气都可扩散，扩散速度与温度有关。
⑤分子运动与物体运动要区分开：
扩散、蒸发等是分子运动的结果，而飞扬的灰尘，液、气体对流是物体运动的结果。
（3）分子间有相互作用的引力和斥力。
①，固体和液体很难被压缩是因为：
分子之间的斥力起主要作用。
②分子之间存在引力固体很难被拉断，钢笔写字，胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。
③分子之间作用力十分微弱，可忽略不计。
破镜不能重圆的原因是：
镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围，镜子不能因分子间作用力而结合在一起。
2、内能的初步概念：
（1）内能：
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。
（2）物体在任何情况下都有内能：
既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用，那么内能是无条件的存在着。
无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块。
（3）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时，物体的内能也可能不同。
（4）内能与机械能不同：
机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。
内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。
这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。
（5）热运动：
物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
温度越高扩散越快。
说明：
温度越高，分子无规则运动的速度越大。
3、内能的改变：
（1）内能改变的外部表现：
物体温度升高（降低）——物体内能增大（减小）。
物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）——内能改变。
反过来，不能说内能改变必然导致温度变化。
（因为内能的变化有多种因素决定）
（2）改变内能的方法：
做功和热传递。
A、做功改变物体的内能：
①做功可以改变内能：
对物体做功物体内能会增加。
物体对外做功物体内能会减少。
②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化
③解释事例：
P125图15、2-5看到棉花燃烧起来了，这是因为活塞压缩空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花燃点使棉花燃烧。
钻木取火：
使木头相互摩擦，人对木头做功，使它的内能增加，温度升高，达到木头的燃点而燃烧。
图2-11看到当塞子跳起来时，容器中出现了雾，这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气液化凝成小水滴。
B、热传递可以改变物体的内能。
①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。
②热传递的条件是有温度差，传递方式是：
传导、对流和辐射。
热传递传递的是内能（热量），而不是温度。
③热传递过程中，物体吸热，温度升高，内能增加；放热温度降低，内能减少。
④热传递过程中，传递的能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。
热传递的实质是内能的转移。
C、做功和热传递改变内能的区别：
由于它们改变内能上产生的效果相同，所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。
但做功和热传递改变内能的实质不同，前者能的形式发生了变化，后者能的形式不变。
D、温度、热量、内能区别：
△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
三、复习过程
例1：
盐城市二○○六下列各图中，属于内能转化为机械能的是
A.两手相互B.水沸腾时蒸汽C.锯木头锯子发烫D.压缩空气引火
摩擦能发热冲开壶盖
例2：
泰安市二〇〇六关于物体的内能，下列说法中正确的是
A.物体运动的越快，物体的内能越大
B.物体举得越高，物体的内能越大
C.温度为-40℃的冰块没有内能
D.火箭点火升空过程中将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能
例3：
济宁市二○○六各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化，请按表中示例完成表格。
能量转化
实例
化学能转化为电能
干电池对外供电
用电熨斗熨衣服
机械能转化为内能
四、堂上练习
1、2006年南通市下列现象中，利用内能做功的是（）
A、冬天在户外时两手相搓一会儿就暖和
B、刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花
C、在烈日之下柏油路面被晒熔化了
D、火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起
2.海淀区2006下列事列中，用做功的方法使物体内能增加的是（）
A、热水淋浴后全身感到暖和
B、冬天，对手“哈气”，手感到暖和
C、冬天，两手互相摩擦，手感到暖和
D、冬天，在房间内用暖气取暖，全身感到暖和
3、乐山市2006年改变物体内能的方式有两种，饮料放进冰箱后温度降低，是用______的方式减少饮料的内能；在汽油机的压缩冲程中，是通过______的方式增加燃料混合物的内能．
4、2006年山西省太原市飞机在万米高空飞行时，舱外大气压比舱内气压低．要使舱内获得新鲜空气,必须使用压缩机把空气从舱外压进舱内．在这个过程中，压缩机对空气做功，空气的
A.温度升高 内能增加 B．温度降低 内能减少
C.沮度升高 内能减少 D．温度降低 内能增加
5.北京市2006下列现象中，属于用热传递的方式改变物体内能的是
A．菜刀在砂轮上磨得发烫B．用打气筒打气时筒壁发热
C．两手互相摩擦时手发热D．在炉子上烧开水
五、教学反思
第二课时
一、基础练习
1、比热容：
单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。
2、比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
3、水的比热容为4.2×103J（kg·℃）表示：
1kg的水温度升高（降低）11℃吸收（放出）的热量为4.2×103J
4、比热容计算公式：
Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t）
二、复习内容
1、比热容：
⑴定义：
单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。
⑵物理意义：
表示物体吸热或放热的本领的物理量。
⑶比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
⑷水的比热容为4.2×103J（kg·℃）表示：
1kg的水温度升高（降低）11℃吸收（放出）的热量为4.2×103J
⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大
2、计算公式：
Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t）
3、热平衡方程：
不计热损失Ｑ吸＝Ｑ放
三、复习过程
例1：
下列说法中正确的是（）
A、一杯煤油用去一半，它的比热减为原来的二分之一
B、吸收热量多的物体比热一定大
C、高温物体放出的热量一定多
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长高的温度
例2：
把质量为500克，温度为40°C的铝块加热到100°C，铝块吸收了多少热量？
如果这些热量用来给水加热，能使多少20°C的水升高到40°C？
例3：
质量不同，初温相等的大、小两个铁块，吸收了相等热量后将它们接触，则大、小铁块之间有没有热传递，为什么？
四、堂上练习
1、人们在生活中用热水取暖，生产上常用水作为冷却剂，这因为水的（）
A、比热大B、吸收的热量多C、放出的热量多D、密度较大
2、甲、乙两种物体质量相同比热不同，当它们升高相同温度时，一定是（）
A、比热小的吸收热量多B、比热大的吸收热量多
C、甲、乙吸收的热量一样多D、因初温不知道无法判定
3、初温相同，质量也相同的水和铜块，吸收相等的热量后，再将铜块投入水中，则会出现（）
A、铜块放热，水吸热B、铜块吸热，水放热
C、铜块与水之间不发生热传递D、水的内能传递到铜块上
4、小明在烈日当空的海边玩耍，发现沙子烫脚，而海水却很凉。
同样，太阳光照射，为什么会出现不同的结果呢？
小明想：
是不是沙子和海水吸热升温快慢不同呢？
于是他从海边取一些沙子和海水带回家进行探究。
小明在两个相同的玻璃杯中分别装上了相同质量的海水和沙子，用一个100W的白炽灯同时照射它们，并用温度计测出它们不同时刻的温度值。
记录的数据如下表所示。
照射时间/min
0
2
4
6
8
10
12
温度/℃
海水
31．0
31．6
32．1
32．5
32．8
33．0
33．1
沙子
31．0
32．5
33．8
34．8
35．8
36
36．3
（1）小明探究的物理问题是什么？
（2）分析小明探究中收集到的数据，你可以得出什么探究结论？
（3）小明发现“夏天海边的沙子烫脚而海水却很凉”，请你用简单的语言从日常生活中或自然中举出一个类似的现象
5、把500克的水加热到100°C，吸收了1.68×105焦的热量，则它的初温是多少？
6、铝的比热是0.88×103焦/（千克·℃），水的比热是4.2×103焦/（千克·℃）．质量为0.3千克的铝锅中放有2千克的水，把它们从20℃加热到80℃时，
（1）铝锅需要吸收多少热量
（2）水需要吸收多少热量
（3）一共需要吸收多少热量
五、教学反思
第三课时
一、基础练习
1、燃料燃烧：
化学能转化为内能。
2、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
3、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
4、热机：
利用燃料的燃烧来做功的装置。
能的转化：
内能转化为机械能
5、内燃机四个阶段：
吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
二、复习内容
1、内能的获得——燃料的燃烧
燃料燃烧：
化学能转化为内能。
2、热值
（1）定义：
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
（2）单位：
J/kg
（3）关于热值的理解：
① 对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。
1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。
某种燃料：
说明热值与燃料的种类有关。
完全燃烧：
表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
②热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
（3）公式：
Q＝mq（q为热值）。
实际中，常利用Q吸＝Q放即cm（t-t0）=ηqm′联合解题。
（4）煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：
1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。
（5）火箭常用液态氢做燃料，是因为：
液态氢的热值大，体积小便于储存和运输
（6）炉子的效率：
① 定义：
炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
② 公式：
η=Q有效/Q总=cm（t-t0）/qm′
3、内能的利用
（1）内能的利用方式：
⑴利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。
⑵利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。
（2）热机：
定义：
利用燃料的燃烧来做功的装置。
能的转化：
内能转化为机械能
蒸气机——内燃机——喷气式发动机
（3）内燃机：
将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。
它主要有汽油机和柴油机。
（4）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）热机的效率：
热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
公式：
η=W有用/Q总=W有用/qm
提高热机效率的途径：
使燃料充分燃烧
尽量减小各种热量损失
机件间保持良好的润滑、减小摩擦。
汽油机
柴油机
不
同
点
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
相同点
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。
（6）汽油机和柴油机的比较：
4、能量守恒定律：
能量即不会凭空消失，也不会凭空产生，它只是从一种形式转化为其他形式，或者从一种物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
四、教学过程
例1：
汽油机是由四个冲程不断循环而工作的，图2中表示内能转化为机械能的冲程是（）
例2莱芜市2006下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的过程是（）
A、烧水时，水蒸气顶起壶盖
B、闭合开关后，灯泡发光
C、冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷
D、给电动自行车的蓄电池充电
四、堂上练习
1、用铝壶烧开水，壶中的水蒸气将壶盖顶起来，这是消耗水蒸气的能对外做功，将水蒸气的能转化成壶盖的能。
2、下列事例中，能表示能量转化或转移具有“方向性"的事例是
A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能
B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体
C．动能可以和重力势能相互转化
D．电能可以转化为内能，内能也可以部分地转化为电能
3、、内燃机的一个工作循环的四个冲程，图中表示的是其中的________冲程；它将______能转化成_______能．
4、某学校每天需要将1000kg、20℃的水烧开供师生饮用。
（1）请计算学校每天烧开水所需要的热量时多少？
（2）如果煤气的热值为3.9×107J/m3，燃烧煤气放出的热量只有60%被水吸收，学校每天烧水需要多少m3的煤气？
（结果保留一位小数）
5、
如图8所示，其中能量转化形式相同的是（）
图8
A．甲和乙B．乙和丙C．甲和丙D．乙和丁
五、教学反思
第十六章能源与可持续发展
一、单元复习目的
1、知识与技能目标：
（1）能结合实例，说出不可再生能源和可再生能源的特点；了解核能的优点和可能带来的问题。
（2）初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。
（3）能通过具体事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系；尝试对环境温度问题发表自己的见解；了解核能的优点和可能带来的问题；了解世界和我国的能源状况。
2、过程与方法目标：
为学生形成对包括社会问题在内的各方面问题的可持续发展意识奠定了基础。
3、情感、态度与价值观目标：
让学生在亲身讨论、探究过程中感受、关注能源可持续发展问题，逐渐从情感参与角度对能源可持续发展问题形成稳定的态度、价值观。
二、复习的重点和难点
重点、难点：
了能源危机等问题，以引起对能源可持续发展的重视。
三、知识梳理
化石能源
生物质能
一次能源
分类二次能源
可再生能源
不可再生能源
常规能源
能源新能源
核裂变：
核能发电
核能的利用
核聚变
能源与环境
能源危机
四、教学课时：
一课时
第一课时
一、复习内容
1、能源的分类可以有很多种。
按照能源在自然界形成的方式，可以分为一次能源和二次能源。
一次能源是指自然形成和现成存在的能源，如：
煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能等。
二次能源是指由一次能源经过人为加工转换而成的能源，如：
焦碳、煤气、汽油、煤油、电等。
一次能源中又可分为可再生能源和不可再生能源。
可再生能源是指可以从自然界里源源不断得到的能源。
不可再生能源是指一次性消耗，就不可在短时期内从自然界得到补充的能源。
按照一次能源使用的状况，可以分为常规能源和新能源两种。
核能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等能源，新近才开始利用，叫做新能源．（按照能源来源可以分为四类：
①太阳能②原子核能③地热能④潮汐能，前3种实质上都属于原子核能。
）
清洁能源与非清洁能源:
清洁能源是指对环境无污染或污染很小的能源.如:
太阳能、水能、风能等.非清洁能源是指对环境有污染或污染很大的能源.如:
煤、石油、天然气等化石燃料.
2、核能
（1）.核裂变:
重原子核分裂成两个或两个以上中等质量原子核的过程称为核裂变反应，简称裂变．原子核裂变时放出巨大的能量和中子．
（2）链式反应:
铀核裂变时，同时放出2～3个中子，如果这些中子再引起其他铀核裂变，有可使裂变反应不断进行下去．这种反应叫做链式反应．
链式反应，如不加控制,就会在极短的时间内释放出大量的核能,发生猛烈的爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的．
（3）、核电站---把核能转化为电能的发电设备叫做核电站．
核能发电原理:
核电站主要由原子反应堆、热交换器、冷却系统、汽轮发电机组成的．反应堆工作时，核燃料裂变释放出的核能转变为热能，使反应堆的温度升高．为了控制反应堆的温度，使它能正常工作，需要用水、液体金属钠或空气等流体作冷却剂，在反应堆内外循环流动，不断地带走热能．这就是反应堆的冷却系统，它同时可以用来输出热能．利用反应堆工作时释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电，这就是核电站．
（4）核能发电的前景:
核电站消耗的“燃料”很少．一座一百万千瓦的核电站，每年只消耗30吨浓缩铀，而同样功率的火力发电站，每年却要消耗250万吨煤．核电站只需消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能，核能将成为21世纪的主要能源之一．核电站的建设必须采用可靠的保护措施，以保证电站的安全运行，防止放射性物质泄漏，避免造成放射性污染．
（5）.核聚变
轻核结合成质量较大的核并放出巨大能量的过程称为核聚变反应，简称聚变．聚变又称为热核反应．
目前已实现的人工聚变是氢弹的爆炸，它利用重核裂变时发生的爆炸造成极高温度，从而使其间的轻原子核发生剧烈而不可控制的聚变反应．
氢弹是利用迅速而剧烈的、不可控制的热核反应原理设计制造的炸弹，利用原子弹爆炸产生的高温，使聚变反应能迅速而剧烈地发生，当然人也无法控制它的进程。
3、太阳能
（1）温度高:
表面温度6000℃,内核温度1.5×107℃.
（2）能量大:
每三天向地球辐射的能量相当于地球上蕴藏的所有化石燃料能量的总和,约是全世界全年消耗总能量的1.5倍
优点:
分布广,获取方便,不会造成污染,是人类未来的理想能源.
4、能源革命与可持续发展
未来的理想能源必须满足以下四个条件：
第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；第二，必须足够便宜，保证多数人用得起；第三，相关技术必须成熟，可以保证多数人可以使用；第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
二、复习过程
例1：
2006广州市能源可以分为可再生能源（可在自然界里源源不断地得到的能源）和不可再生能源
（不可能短期内从自然界得到补充的能源）。
下列能源属于不可再生能源的是
A．水的动能 B．风能C．石油 D．太阳能
例2：
《深圳商报》2004年3月11日报道：
近日一种新型太阳能公共卫生间落户北京东郊民巷，该卫生间的能源全部由位于顶部的太阳能电池板提供，这还能将多余的能量储存在蓄电池里，这种能量转化和储存的方式是（）
A．太阳能转化为内能，再转化为电能B．太阳能转化为电能，再转化为化学能
C．太阳能转化为内能，再转化为化学能D．太阳能转化为电能，再转化为光能
四、堂上练习
1、仔细观察上海轨道交通明珠线列车停靠的沿途各站时，可以发现某些站的站台高度比两侧高，也就是说列车是在制动之前利用惯性驶上一个倾角约为5
的斜坡后停靠在站台的，重新启动后，又通过另一侧的斜坡下驶到导轨上运动，这一设计主要是为了（）
A．防止站台积水B．节约能源C．突出站台造型D．改善站台通风
2、永久性解决人类对能源需求的根本方法是（）
A．充分利用地球上的化石燃料资源B．改进工艺，提高能源利用率
C．依靠科技进步，不断开发新能源D．尽可能地少用能源
3．保护环境、节约能源要从我做起，下列做法中需要改正的是（）
A．及时关掉未关紧的水龙头；养成人走灯灭的习惯
B．尽可能用太阳能热水器代替电热水器
C．及时将生活垃圾、废电池装在一起丢弃到垃圾箱中
D．用洗脸水冲厕所；将废报纸、洒瓶等送到废品收购站
4．学习了“能源与可持发展”一章后，某班学生就利用和开发能源问题展开了热烈讨论，提出了如下几条建议和设想，其中永远做不到的是（）
A．目前利用的能源主要是煤，应着力研究如何使煤充分燃烧以减少热量损失的措施
B．正在建设中的田湾核电站，将解决连云港市乃至华东地区的电力紧张问题，但在输电过程中能量损失较大，若能用超导体送电，鼗大大提高输电效率
C．连云港市位于黄海之滨，应尽研究开发海洋能
D．随着能源的不断消耗，最终应致力于研究一种既
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