沪科版九年级物理第十三章内能与热机导学案.docx
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沪科版九年级物理第十三章内能与热机导学案
第十三章内能与热机
13.1温度与内能
一、学习目标
1.知道内能的概念、单位。
2.能从分子动理论的角度认识温度与内能的关系。
3.通过探究活动，认识改变物体内能的途径。
4.知道热量的初步概念及热量的单位——焦耳。
二、预习题
1.分子动理论表明：
组成物体的分子在不停地做无规则运动，所以每个分子都有。
物体的分子之间有引力和斥力。
且分子间有间隙，因此，物体的分子之间还具有。
2.改变物体内能的途径有和。
3.热量：
.
三、导学题
（一）物体的内能
物体内部所有分子无规则运动的________和_______________的总和，叫做物体的内能。
单位是________，符号________。
分子运动的快慢与___________有关，温度越高，分子运动的越，物理学中把分子的无规则运动叫做分子的___________。
物体的内能与________有关，同一物体_______________，内能越大。
注意：
一切物体都具有内能。
讨论：
物体的内能还与哪些因素有关？
练习：
1.两个相同的杯子里分别装有同样多的热水和冷水，则热水的内能________冷水的内能（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
2.关于物体的内能，下列说法中正确的是（）
A．50℃的水的内能比30℃的水的内能多B．2kg的水的内能比1kg的水的内能多
C．水结冰后，内能消失了D．0℃的水内能不为零
（二）改变物体内能的两种途径
1.思考：
冬天手很冷时，你都是通过什么的方法使手暖和起来的？
这些方法在改变物体内能的效果上是否相同？
观察课本35页的实验，向下压活塞时，活塞压缩玻璃筒内的空气，对筒内的空气______。
棉花燃烧起来表明筒内的空气内能______，温度_____，达到棉花的着火点。
表明对物体做功可以使物体的内能________。
说明可以改变物体的内能。
2.阅读课本36页，小组交流、归纳，回答下列问题：
（1）叫热传递。
（2）热传递有哪几种形式？
（3）热传递的实质是。
（4）热传递的条件是。
说明：
____________可以改变物体的内能。
结论：
改变物体内能的途径有_________和____________两种。
练习:
3.指出下列事例中改变物体内能的方式：
（1）火炉上烤饼子，饼子变热。
_________；
（2）用挫刀挫铁块，铁块变热。
_________；
（3）把烧热工件放到冷水中，工件会凉下来。
_________。
（三）热量
阅读课本36-37页，物体间___________________________称为热量。
热量通常用字母_______表示。
热量的单位是_____，符号_____。
热传递过程中，高温物体______________，________降低，________减少；低温物体______________，________升高，________增加，因此，热传递的实质是________从高温物体向低温物体的转移过程，而不是温度。
做功是能量的________过程。
练习：
4.关于温度、热量、内能的说法中正确的是（）
A．物体的温度越高，所含热量越多
B．只有做功可以改变物体的内能
C．物体内能减少，一定对外放出了热量
D．热传递过程中，放热物体的温度一定比吸热物体的温度高
四、测试题
1.在物理学中，“热”是个多义词，下面四句话里的“热”字各表示什么意思？
（1）天气真热；
（2）摩擦生热；
（3）物体放热；（4）电炉很热。
2.汽车沿水平路面高速行驶，车轮与地面之间摩擦做功，将 能转化为内能，轮胎的温度会 ．
3.甲物体的温度比乙物体的温度高，则（）
A.甲的内能比乙大B.甲物体中分子的无规则运动比乙剧烈
C.甲物体的机械能比乙物体的大D.甲物体的分子动能的总和比乙大
4.下列事例中物体内能减少的是（）
A．金属汤勺放进热汤中后会变得烫手
B.放入电冰箱中的食物温度降低
C．一块0℃的冰全部融化成0℃的水
D.“神舟五号”飞船返回舱进入大气层后表面升温
5.两个物体紧靠在一起，没有发生热传递，它们一定具有相同的（）
A．热量B．温度C．内能D．质量
6.下列生活情景中，属于通过热传递途径改变物体内能的是（）
A.锯木头时锯条会变热
B.用砂轮磨刀，刀的温度升高
C.冬天，人们常用热水袋取暖
D.铁丝被反复弯折，弯折处会变热
第十三章内能与热机
13.2科学探究：
物质的比热容
一、学习目标
1.通过探究，比较不同物质的吸热能力。
2.理解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性。
并尝试用比热容解释简单的现象，能根据比热容进行简单的热量计算。
二、预习题
1.烧开水的时候，烧开一壶水比烧开半壶水加热时间更长，说明吸收热量的多少跟_________有关，把一壶水烧开比烧到温热加热时间更长，说明吸收热量的多少跟_________有关。
2.叫做物质的比热容。
符号是。
3.比热容的计算公式：
。
吸放热公式是。
二、导学题
（一）探究物质的吸热或放热规律
1.阅读课本39页，在水的质量一定时，水升高的温度越大，水吸收的热量越______；在水升高的温度一定时，水的质量越大，水吸收的热量越________。
2.在老师的指导下，完成40-41页的探究实验，完成下列问题。
（1）本实验采用的探究方法：
。
（2）加热方法完全相同，意味着单位时间内物质吸收的热量（相同/不相同）。
则液体吸收热量的多少可通过来比较。
（3）实验中我们通过观察知道温度的变化。
（4）实验后和其他组比较发现数据差距较大，是本小组出现了错误，还是其他小组错了，或者都没有错误。
（5）、如何比较水和煤油哪个升温更快？
你有几种方法？
结论：
填在课本41页。
练习：
1.为比较水和煤油的吸热能力，江涛用两个相同的装置做了如下实验．
（1）在两个相同的烧杯中应加入初温相同、_________相同的水和煤油；
（2）实验中搅拌器的作用是：
使液体________________，选用相同酒精灯加热的目的是：
使水和煤油在相同时间内__________________；
（3）实验中发现煤油的温度比水的温度升高得（选填“快”或“慢”），这表明吸热本领更强．
（二）物质的比热容
阅读课本42页内容，回答下面的问题：
1.物理学规定：
比热容的大小等于_________的物质温度每升高（或降低）_________所吸收（或放出）的热量，比热容的国际单位是_________，符号是_________。
比热容的计算公式为：
__________________。
2.由42页图表可知：
（1）不同物质比热容一般，同种物质状态不同时比热容_________，比热容与物质的种类有关，与物质的多少，物体温度变化多少无关。
（2）水的比热容是，它的物理意义是：
_____________________________________________。
3.“水的比热容较大”这一性质的应用。
（1）；
（2）（3）。
（三）热量的计算
1.吸热公式：
__________________；放热公式：
__________________。
2.阅读课本43页的例题，完成下面的例题。
例题：
小明家的水壶容积为5L，他把一壶水装满后从20℃加热到100℃，需要吸收多少热量。
四、检测题
1．冰的比热容为2.1×103J/（Kg·℃），其物理意义是。
从中间一分为二后，其比热容为。
2．甲、乙两物体的质量之比为3：
3．我国北方的冬季气温很低，到处都是冰天雪地，人们有时会将冰雪融化取水，把冰雪放在水壶里热取水的过程中，下列说法正确的是（）
A．冰在0℃时，内能为0
B．这是通过做功的方式改变物体的内能
C．在加热过程中，壶内的温度一直在上升
D．水的温度越高，水分子运动越剧烈
4.下列各种情况下比热容会发生变化的是（）
A．一杯水倒去一半B．水凝结成冰
C．一块铁加工成铁屑D．15℃的水变成45℃的水
5.“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”这句话反映了我国新疆的某些地区夏季昼夜气温变化显著,其主要原因是砂石比水具有较小的（）
A.热量B.密度C.比热容D.内能
6.炎炎夏季，都市气温往往比郊外要高3℃～5℃，这就是热岛效应，人们修建人工湖、喷水池，主要利用水的 大来调节气温．小区喷水池内有5t水，水温升高2℃吸收的热量是 J．
7.把一壶水从20℃加热到100℃，需要吸收8.4×105J的热量，求这壶水的质量。
第十三章内能与热机
13.3内燃机
一、学习目标
1.知道内燃机是热机的一种，了解汽油机、柴油机的构造及工作原理及主要区别。
2.能用文字或口头表述内燃机各冲程的工作状态和能量转化。
：
3.知道内燃机工作时有废气产生，树立环保意识。
二、预习题
1.热机是指把燃料燃烧时释放的__________转变为_________的装置。
2.内燃机：
燃料直接在发动机_____燃烧产生动力的热机。
最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做______和_______。
3.汽油机的燃料是。
构造：
汽油机由气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆和、组成。
4.工作过程：
工作过程以一个循环为一个单元，一个循环有____个冲程。
包括：
、、、四个冲程。
三、导学题
（一）汽油机
阅读课本46页，结合图13-16填写：
第一冲程：
吸气冲程中吸入的是_______,汽缸中活塞由端向____端运动.进气门_______,排气门________。
第二冲程：
压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物的过程中，是________能转化________能.压缩冲程末产生的气体。
汽油机点火方式是。
第三冲程：
做功冲程中将能转化为能。
第四冲程：
排气冲程进气门____,排气门______.活塞向运动.把_____排出汽缸。
小结：
汽油机一个工作循环有_______个冲程，飞轮转动______周，对外做功______次，活塞往复______次，其他冲程靠飞轮的__________完成。
练习：
1.在汽油机的四个冲程中，_______和_______冲程发生了能量的转化，_______冲程汽车获得动力，_______冲程排出了汽车的尾气。
2.一台四冲程内燃机飞轮转速为1800r／min，它1s完成了（）
A．30个冲程，做了30次功B．60个冲程，做了60次功
C．120个冲程，做了30次功D．60个冲程，做了15次功
3.如图所示为内燃机工作时的某冲程示意图，该冲程是（）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
（二）柴油机
阅读课本47、48页，完成课本上交流与讨论的空。
结合图13-17、13-18，对比汽油机，交流讨论填写下表：
不
同
点
汽油机
柴油机
构造
吸气冲程吸进的物质
压缩冲程末汽缸内的温度
较高
更高
点火方式
做功冲程燃气的压强
较大
更大
优缺点
使用范围
相同点
四、测试题
1．如图所示，给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动活塞迅速冲出试管口，水蒸气在这个过程中（）
A．内能减少，温度不变，在试管口液化成小水滴
B．内能增加，温度降低，在试管口变成白色的热空气
C．内能增加，温度升高，在试管口变成白色的烟雾
D．内能减少，温度降低，在试管口液化成小水滴
2.关于热机，下列说法是正确的（）
A．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开
D．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
3.如图是汽油机的四冲程示意图。
在一个工作循环中，四个冲程正确的排列顺序是（）
A．甲乙丙丁B．甲丙乙丁C．乙丙丁甲D．丁丙乙甲
甲
乙
丙
丁
4．汽油机的四个冲程分别为吸气、压缩、做功、排气冲程．如图所示是________冲程．在压缩冲程中，活塞压缩气体做功，气体的内能会________．
5．一台柴油机飞轮的转速为2400r/min，则在1s内，柴油机完成______个冲程；对外做功的次数是______．
6．如图所示是演示点火爆炸的实验装置，挥动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的煤气对外________，燃气的________能转化为盒盖的________能，这与四冲程汽油机的________冲程的能量转化相同．
第十三章内能与热机
13.4热机效率和环境保护
一、学习目标
1.建立热值概念，记住热值的概念和单位，知道热值是燃料燃烧放热的特性。
2.熟悉常见燃料的热值，能利用Q=mq进行简单计算。
3.了解热机效率。
能口述热机工作时燃料释放能量主要流向及提高热机效率的途径。
4.了解热机的利用与人类社会发展的关系
二、预习题
1.汽油、植物秸秆、煤炭等燃料在燃烧时将能转化为能。
2.叫做这种燃料的热值，用字母表示，单位符号是，利用热值计算热量的公式是。
3.热机工作时，主要的能量损失表现在哪些方面？
4.热机运转中，与的比值称为热机效率。
热机效率用η表示。
三、导学题
（一）燃料的热值
1.热值的符号__________，单位_________，计算公式__________。
注意：
气体燃料通常不用质量而用体积，因此气体燃料的热值单位符号是。
计算气体燃料放热时，公式应写成。
2.观察常见燃料的热值表，说明热值是物质的之一，找出：
①q木炭＝，物理意义。
②q煤气＝，物理意义。
阅读例题完成下面的例题
例题：
完全燃烧0.5m3氢气放出多少热量。
练习：
1.四口之家分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗量分别为:
木材约200kg,烟煤约80kg,液化石油气约3Okg.煤气约6Okg.这四种燃料中哪一种燃料的热值最高?
（）
A.液化石油气B.煤气C.烟煤D.木材
2.有—箱质量为10kg木炭，其热值为3．4×107J／kg．其物理意义___________
____________________________，若用掉一半，剩下的木炭的热值为____________。
3.下列关于热值的说法正确的是（）
A.燃料不燃烧，其热值为零
B.燃料不完全燃烧其热值要变小
C.燃料的热值与燃烧情况和质量无关，只与燃料种类有关
D.燃料燃烧时放出热量多的其热值就大
（二）热机效率
根据概念其公式可以写成η=__________
提高热机效率，其主要途径是____________________,首先要______________________________．其次要______________________________。
思考：
热机的效率能否达到100％？
为什么？
（说一说）
（三）环境保护
1.联系我们的生活环境谈一谈燃料燃烧对环境有哪些影响？
2.你亲身经历过因环境污染所造成的生活不便或不适吗？
说一说。
3.为减少燃料燃烧所造成的污染，你知道政府采取了哪些措施？
4.结合生活实际谈谈：
为了保护环境，应该怎样从我做起？
四、检测题
1.一台内燃机运行时各种能量耗损大致为：
气缸散热占20％，废气带走能量占35％，摩擦耗损等占15％，则它的热机效率为，其含义是：
____________________
______________________________。
2.要提高热机的效率，下列做法不可行的是（）
A.尽量减少废气带走的热量B.尽量保持机械部件之间有良好的润滑
C.尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能D.尽量减少散热损失。
3.汽油机甲的热机效率比乙的热机效率高，这表明（）
A．甲做功比乙多B．甲做功比乙快。
C．甲消耗的汽油比乙少D．做相同的有用功，甲耗油比乙少
4、下列供热方式最有利于环境保护的是（）
A．用煤做燃料供热B．用石油做燃料供热
C.用天然气或煤气做燃料供热D.用太阳能供热
5．下列有关热机的说法中不正确的是（）
A．热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
B．为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热大的特性
C．可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率
D．热机的大量使用会造成环境污染
6.在我国实施的“西气东输”工程中,西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。
天然气与煤相比,从热学角度分析它突出的优点是；从环保角度分析它突出的优点是.（天然气、煤的热值分别为1.14×108J/kg、3×107J/kg）。
7.液化气的热值是4.9×107J/m3，，其物理意义是_________________________________，完全燃烧5m3的液化气可以产生____________J的热量。
8.完全燃烧2kg酒精，其产生的热量为6×107J．那么酒精的热值是。
第十三章内能与热机复习
一、知识疏理
（一）内能
1.定义：
物体内所有分子由于热运动而具有的_________和分子之间的_________的总和叫做物体的内能。
2.影响内能大小的因素：
物体的________、状态、质量、体积和物质的种类。
物体分子热运动的剧烈程度与温度有关。
同一物体温度越高时内能越________。
3.改变内能的两种途径：
_________和____________.两种途径在改变物体内能上是等效的。
（1）做功：
对物体做功，物体内能会（如：
压缩气体做功；摩擦生热，克服摩擦做功等）；物体对外做功，物体内能会。
做功改变内能实质是：
内能与其他形式的能间的相互_________。
（2）热传递：
能量（内能）从高温的物体向低温物体传递的过程。
发生热传递的条件：
____________。
热传递的三种形式：
__________、_______、_______热传递的实质是：
________________________。
高温物体将__________向低温物体传递,直至各物体____________相同（称为热平衡）.
4.热量（Q）：
物体通过热传递方式所改变的内能叫做热量。
单位是焦耳（J）。
温度、内能和热量三者的联系：
（1）物体温度升高，内能___________，__________吸收热量.
（2）物体内能增大，温度___________升高,___________吸收热量.
（3）物体吸收热量，内能_________，温度___________升高.
（二）比热容
1.定义：
单位质量的物质温度升高（降低）______0C所吸收（放出）的热量为该物质的比热容，符号“C”。
比热容是物质本身的一种特性,只跟物质的种类和状态有关.
2.单位：
_____.水的比热容C水=_____________,物理意义:
____________________
3.热量的计算：
Q=___________；变形式:
C=_______；m=________；△t=________.
（三）内燃机
1.能量转化：
燃料燃烧（化学能转化为内能）释放的________转化为__________。
2.汽油机：
（1）构造：
气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮、。
（2）四个冲程__________、____________、____________、_________.
3.柴油机：
（1）与汽油机构造的区别：
气缸顶部是。
（2）工作过程。
4.四冲程汽油机和柴油机的一个工作循环，______个冲程，活塞往复运动_____次，曲轴连杆转______周，飞轮转________周，只有_________冲程对外做功_____次,其它三个冲程靠_______________完成。
（四）燃料的热值
1.定义：
_________某种燃料__________燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值.
2.单位：
_________或__________。
3.燃料燃烧放出热量的公式：
Q放=________，变形式:
m=_______;q=_____。
（五）热机效率
1.热机效率的计算式：
变形式:
Q有用=__________;Q放=____________.
2.提高热机效率的途径：
减少热机工作中的各种能量损失。
二、检测题
1.关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（）
A.物体温度越高，分子运动越剧烈B.水沸腾时吸收热量，温度保持不变，内能不变
C.物体温度越高，含有的热量越多D.物体的温度为0℃时，其内能为零
2.将一铁块投入到装有水的烧杯中，它们之间没有发生热传递，这是因为（）
A.它们具有相同的热量B.它们具有相同的内能
C.它们具有相同的温度D.它们具有相同的比热容
3.下列有关热机的说法中不正确的是（）
A．热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
B．为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热大的特性
C．可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率
D．热机的大量使用会造成环境污染
4.一瓶酒精倒掉一半后，剩下半瓶酒精。
下列说法正确的是（）
A.只有密度和热值不变B.只有密度和比热容不变
C.只有比热容和热值不变D.三个都不变
5．汽油机的四个冲程分别为吸气、压缩、做功、排气冲程．如图所示是________冲程．在压缩冲程中，活塞压缩气体做功，气体的内能会________．
6．人体发热时常用湿毛巾敷在头部，过一段时间后，毛巾温度升高，体温降低，这说明________可以改变物体的内能，也说明水的________较大，对调节温度有很好的作用．
7.为了比较水和沙子的吸热本领，小明做了如图所示的实验：
在两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，实验数据记录如下表：
物质
质量/g
升温10℃所需时间/s
升温20℃所需时间/s
升温30℃所需时间/s
沙子
30
64
89
124
水
30
96
163
220
（1）在此实验中用表示水和沙子吸热的多少；
（2）分析上表中的实验数据可知：
质量相同的水和沙子，升高相同温度时，水吸收的热量（选填“大于”或“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，（选填“水”或“沙子”）升高的温度更高；
（4）下列事实能用上述实验结果解释的是（）
A．沿海地区昼夜温差会比内陆地区小B．用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸
C．长期堆放煤的水泥地面变成黑色D．夏天给教室洒水，感觉凉爽
8.小明家的天然气灶将5kg水从20℃加热到80℃，他从气表上知道使用了0.063m3的天然气。
问：
（1）水吸收了多少热量[c水=4.2×103J/（kg·℃）]；
（2）天然气灶的效率（天然气的热值是4.0×107J/m3）。
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