内能与热能第十一.docx

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内能与热能第十一

教学科目物理

授课老师熊博文

学生

课件序号

一对一教学辅导方案

课时统计：

第（11）课时授课时间：

年月日

教学内容

内能与热机

教学目标

1、认识内能

2、认识热量和热值

3、认识比热容

4、热机的应用

重点难点

1、认识内能

2、比热容的应用

3、热机的应用

教

学

过

程

1．知识讲解

一、内能：

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。

温度越高，分子无规则运动的速度越大。

二、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如果仅通过做功改变内能，可以用做功多少度量内能的改变大小。

④解释事例：

图15.2-5甲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15.2-5乙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

☆指出下列各物理名词中“热”的含义：

热传递中的“热”是指：

热量热现象中的“热”是指：

温度

热膨胀中的“热”是指：

温度摩擦生热中的“热”是指：

内能（热能）

四、比热容：

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）1℃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

五、内能的利用、热机

（一）、内能的获得——燃料的燃烧

燃料燃烧：

化学能转化为内能。

（二）、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、酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：

1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。

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′

（三）、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。

1、汽油机和柴油机的比较：

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。

2．课堂练习

一填空题（每空1分，共28分）

1有一支用毕没有甩过的体温计，读数停留在38.2℃，被误用来测量病人的体温。

病人实际体温是37.8℃，体温计读数是______℃；如果病人实际体温是38.5℃，体温计读数是______℃。

2使用温度计前，要先观察它的________，并认清它的________；在用温度计测量液体的温度时，要使温度计的________全部浸入被测液体中

3（2002年北京市海淀区中考题）图13所示是在我国南极“中山站”某次观测到的温度计的示意图，此时温度计指示的“中山站”的气温是__________℃。

4丁香树开花时，我们很远就能闻到丁香花的香味，这是说明_____现象，说明__________________________

5内燃机的大量使用，促进了社会的进步，使人们享受了现代文明，但在使用内燃机的同时又给人类带来了污染，这主要是指________污染和________污染在内燃机工作过程中，由图3所示的内燃机能流图可以看出，它的能量损失所占的百分比是：

废气内能35％，散热损失30％，机械损失10％，则内燃机的热机效率是________我们在高效利用能源的同时，也必须重视保护环境

62003年2月1日，美国“哥伦比亚”号航天飞机在返回大气层后，舱体温度急剧升高，最后导致航天飞机解体这是通过________方式改变了它的内能

7柴油机工作的四个冲程中，________冲程是燃气对活塞做功，此过程是将________能转化为________能

8火柴可以擦燃，也可以放在火上点燃，前者是用_____方式使火柴头温度升高而点燃的，后者是用_____方式使火柴头温度升高而点燃的。

9冬天人们常用两手搓擦取暧，这表明通过______方式可以改变物体的内能；用热水袋也能给手取暧，这表明通过_____方式也可以改变物体的内能。

10用太阳能热水器给40千克的水加热，水温由18℃升高到36℃，水吸收的热量是________焦耳。

若用燃烧值为3.0×107焦耳/千克的煤给水加热，其效率为20％，则需要燃烧约________千克煤。

11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）

12黑龙江省地处高寒地区，冬天室内的暖气用热水循环供热，而不用其他液体，是因为________；在降低相同温度时，水比等质量的其他液体放出的热量________

13保温桶内装有质量为50千克、温度为95℃的热水，水面下0.5米深处的水笼头受到水的压强为__________帕。

过了一段时间后，桶内水的温度降为85℃，那么水放出的热量为__________焦，水的内能__________（选填“增加”、“不变”、或“减少”）。

〔c水＝4.2×103焦/（千克·℃）〕

二选择题（每题2分，共24分）

14柴油机的效率比汽油机高，是由于 （　）

A柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大

B柴油的比热比汽油的比热大

C柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高

D柴油的密度比汽油的密度大

15在内燃机工作的四个冲程中，发生内能和机械能相互转化的是（　）

A吸气冲程和压缩冲程B压缩冲程和做功冲程

C做功冲程和排气冲程D排气冲程和吸气冲程

16今年2月1日，美国“哥伦比亚号”航天飞机失事坠毁据专家推断，这次失事的主要原因是航天飞机的隔热层在起飞时受燃料箱上掉下的一块泡沫状物体碰撞而受损，从而在返航进入大气层时机体升温过高，最终导致了人类航天史上的一大悲剧这种推断认为：

机体升温、内能增大的原因是（　）

A与大气摩擦做功   B大气密度过大C大气温度过高     D大气压强过大

17下面列举的现象中，由于做功使物体的内能发生改变的是（　）

A酒精涂在手背上觉得凉B把铁钉钉进墙里，铁钉变热

C水被太阳晒热D烧红的铁块放在冷水中，铁块温度降低

18下列实例中，属于用热传递的方法改变物体内能的是（   ）

A地球外的石块，坠入地球的大气层，成为流星B凉鸡蛋泡在热水中温度升高

C两手相互摩擦，手心发热D锯木头时，锯条变得烫手

19查表可知，天然气的热值为煤气热值的2倍，这表明（　）

A产生相同的热量，使用天然气的成本为使用煤气成本的2倍

B产生相同的热量，完全燃烧天然气的质量为完全燃烧煤气质量的2倍

C产生相同的热量，完全燃烧天然气的质量为完全燃烧煤气质量的1/2

D天然气火焰的温度为煤气火焰温度的2倍

20汽车的发动机外有一个水套，利用循环流动的水冷却发动机，这是因为水（　）

A传热快   B温度降低得快C内能多   D比热容大

21下列事实中，最能说明单位质量的物质温度升高1℃时吸收的热量跟物质的种类有关的是（　）

A体积相同的两杯水温度都升高5℃，它们吸收的热量相同

B质量相同的两块铜温度分别升高5℃和10℃，它们吸收的热量不相同

C体积相同的水和煤油温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同

D质量相同的水和铜温度都升高10℃，它们吸收的热量不相同

22苏州属沿海地区，昼夜温差较小，而内陆沙漠地区的昼夜温差较大，这主要是因为（   ）

A海水的密度小，砂石的密度大B海水的比热大，砂石的比热小

C海水的内能多，砂石的内能少D海水吸收的热量少，砂石吸收的热量多

23水的比热容较大这一特点在日常生活中有广泛的应用。

下列事例中不属于应用这一特点的是  （　）

A.培育水稻秧苗时往稻田里灌水

B用水来冷却汽车发动机

C炎热的夏天，往室内地面上洒水降温

D冬天供暖时用水作循环液

24如图所示，实验室内两个相同的烧杯中装有等质量的水和煤油，用同一规格的电加热器同时加热一段时间（热量损失不计，且液体均未沸腾），则加热过程中甲乙两支温度计升高的温度之比为〔C煤油＝2.1×103焦／（千克·℃）〕（　）

A2∶1 B1∶2C1∶1 D1∶4

25小丽测量烧杯中热水温度时。

将热水倒入另一烧杯中很少，然后像图中所示的那样去测量和读数。

她这样做初小宇找出了一些错误，但有一条找得有点问题，请你把它挑出来（  ）

A不应该倒入另一烧杯，这会使温度降低

B水倒得太少，温度计玻璃泡不能完全浸没

C读数时，视线应该与刻度线相平，而不能斜视

D应该将温度计取出读数，而不应该放在水中读数

三实验题（每题5分，共15分）

26家中常见的两种温度计如图所示

（1）体温计的测量范围是________℃到________℃

（2）家庭用寒暑表能测量的最高温度为________℃

在使用温度计前，首先应做到以下两点：

A___________________________________________

B__________________________________________

27把分别盛有热水和冷水的两个玻璃杯放在桌面上，小心地向杯中各滴入一滴红墨水，不要搅动，观察到的现象是________________该实验说明________________

28某校太阳能科技活动小组用口径为1米的铁锅，内壁贴上表面光亮的铝箔制成太阳灶，把太阳灶正对着太阳，太阳灶能将照射到它上面的光和热集中在灶前某处，在该处放一把盛水铝壶，就可给壶中的水加热。

在晴朗的日子里实验小组将太阳灶正对着太阳，铝壶中装入2.5千克的水，并在水中插人温度计，实验时每隔3分钟测量一次水的温度，每隔10分钟调整一次太阳灶的方向使它正对太阳，每次实验都是从中午12时开始做到水沸腾为止。

应用所学的知识和表中的数据回答下列问题：

（1）太阳是通过___________的方式将热传递到地球的（填“传导”、“对流”或“辐射”）:

（2）每次实验中水沸腾时的温度都未达到100℃,表明该地的大气压__________1标准大气压（填“大于”、“等于”或“小于”）

（3）分析表中的数据可知，水的升温特点是“低快高慢”，这是因为____________。

四简答题（每题5分，共15分）

29如图所示，将金属块在砂石上迅速地来回摩擦，金属块的温度就会升高，为什么?

30热机（如汽车、拖拉机的发动机等）是将燃料的内能转化为机械能的装置，热机的发展和应用推动了社会的快速发展，热机在能的转化过程中不可避免地要损失一部分能量，并且会对环境造成一定程度的污染。

请指出热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，同时指出可能造成哪些环境污染

31下表列出由实验测定的几种物质的比热。

几种物质的比热〔焦/（千克·℃）〕

水   4.2×103

酒精 2.4×103

煤油 2.1×103

冰    2.1×103

蓖麻油1.8×103

砂石  0.92×103

铝    0.88×103

干泥土0.84×103

铁、钢0.46×103

铜  0.39×103

水银0.14×103　

铅  0.13×103

　　认真阅读上表，你一定能有所发现。

请填出其中任意三条。

　　①____________________________________________________________

　　②____________________________________________________________

③____________________________________________________________

五计算题（每题6分，共18分）

32卖火柴的小女孩在严寒中只能靠点火柴取暖一根火柴的质量约0.065g，火柴的热值平均为

，求一根火柴完全燃烧能使

空气温度升高多少摄氏度？

［已知空气的密度为

，比热容为

/（kg·℃）］

33用煤气灶既方便又环保。

一般的煤气灶正常工作时，15分钟可使4千克、23℃的水沸腾，该城市水的沸点为93℃。

求：

（1）水吸收的热量；

（2）若煤气灶放出的热量65％被水吸收，煤气灶实际放出的热量。

34小王学习了有关热学的知识后，知道水的比热容是4.2×103J／（kg・℃）．

（1）如果小王用燃气灶将质量为5kg、温度为20℃的水加热到100℃，则水需要吸收多少热量?

（2）若小王烧水用的燃气灶使用的是热值为4.2×107J/kg的煤气，且燃气灶烧水时的热效率（热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比）为20％，则实际消耗的煤气为多少千克?

（3）为了节约能源，小王对燃气灶进行了改进，使燃气灶的热效率得到了提高．若小王在同样的条件下将质量为5kg、温度为20℃的水加热到100℃，可比原来节省0.04kg的煤气，则现在燃气灶烧水时的热效率为多少？

课后小结

本节课知识传授完成情况：

完全能接受□部分能接受□不能接受□

学生的接受程度：

很积极□比较积极□一般□不积极□

学生上次的作业完成情况：

数量%完成质量：

优□良□中□

下节课的教学内容：

备注