（九上）第21课 物体的内能（原卷版）（导学案1）

skybamboo

第21课  物体的内能

课程标准	学习目标
理解内能与内能的变化方式 掌握热量的计算 热机的冲程与效率计算	准确判断物体内能的变化方式 掌握热量的计算以及热效率 热机的冲程与热机效率的计算

观察下列的变化寻找相关特点

  
   
          钻木取火             压缩生热       挤压是瓶塞弹出      加热使瓶塞弹出  
思考下列能量的来源      



         燃烧的木材                                          行驶的汽车

一.内能
1.内能的定义：分子的动能和势能的总和。
2.内能大小的影响因素：
（1）分子动能：分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样,运动着的分子也具有动能。
【影响分子动能的因素】
         温度升高    分子运动剧烈程度增加    内能增加
温度
         温度降低    分子运动剧烈程度减弱    内能减少
（2）分子势能：由于分子之间存在相互作用力,因此分子之间也具有势能。
【影响分子势能的因素】
        体积增加    分子势能增加      内能增加
体积   
体积减少    分子势能减少      内能减少
（3）分子数目：温度体积相同，物体内的分子数越多，内能就越大
3.改变物体内能大小的方法：


二.热量的计算
1.热量定义：物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量
2.比热容的定义：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容，比热容用符号℃表示，单位为焦/(千克. ℃)，读作焦每千克摄氏度。
3.热量的计算公式：Q=cm△t，其中C表示比热容，m表示质量，△t表示温度变化量
4.燃料的热值：
（1）定义：单位质量或体积的某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
（2）单位：焦/千克，或者焦/立方米
5.燃料完全燃烧放出热量的计算公式（一般是总功）： Q放=mq
三.温度，内能和热量的关系比较

	温度	热量	内能
概念不同	宏观上：表示物体的冷热程度 微观上：反映物体中大量分子	在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少	物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和
量的性质	状态量	过程量	状态量
表述	“降低”或“升高”	“放出”或“吸收”	“有”“具有”“改变”“增加”“减少”
单位	摄氏度(℃)	焦耳(J)	焦耳(J)
联系	温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低

四.热机
1.定义：把内能转化为机械能的机械
2.常见的内燃机种类：
（1）蒸汽机                               （2）喷气式发动机



五.内燃机
1.定义：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。
2.常见的内燃机：汽油机和柴油机
3.汽油机工作原理：气缸吸入汽油和空气的混合物，经火花塞点火将内能转化为机械能，推动着活塞运动。
4.柴油机工作原理：气缸吸入空气，经喷油嘴把柴油喷进高温的气缸点燃，将内能转化为机械能，推动着活塞运动。

• 内燃机的工作：对于内燃机的活塞上下运动我们把内燃机的工作分为四个冲程，作为一个工作循环，转两圈，做一次功，只有做功冲程是对外做功，其他冲程都是靠惯性完成
  

• 内燃机的工作（以汽油机的图示为例）
  

• 吸气冲程---进气门打开，排气门关闭，活塞向下，将空气吸入气缸（汽油机吸入的是汽油和空气的混合物）
  

• 压缩冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向上，压缩气缸里的气体（将机械能转化为内能）
  

• 做功冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向下，气缸里燃料燃烧（将内能转化为机械能，汽油机需要火花塞点火，柴油机压燃）
  

• 排气冲程---进气门关闭，排气门打开，活塞向上，将气缸里的气体排出
  

7.汽油机与柴油机的区别：
（1）缸内吸入的气体： 汽油机吸入的是空气与汽油的混合气体，柴油机吸入的是空气
（2）点火方式：汽油机在压缩冲程结束通过火花塞电子打火点燃，柴油机是压缩冲程结束通过喷油嘴喷入柴油蒸气后直接压燃
（3）结构上：汽油机的火花塞，柴油机有喷油嘴。
（4）效率上：柴油机的效率高于汽油机
（5）体积上： 柴油机更大，功率也相对大些。

一、选择题
1．2022年11月29日，“长征二号F遥十五”运载火箭托举神舟十五号载人飞船升空。下列说法正确的是（　　）
A．燃料在燃烧过程中热值不断增大
B．太空中的温度很低，飞船的内能可能为零
C．火箭可选用液态氢作为燃料，是因为氢的比热容较大
D．加速上升的过程中，飞船的动能增大，重力势能也增大
2．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．0℃的冰块内能为0            B．温度高的物体含有的热量多
C．汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加        D．两个发生热传递的物体之间一定存在温度差
3．下列有关热的说法正确的是（　　）
A．在沿海，由于海水的比热容大，所以白天的风通常从陆地吹向大海
B．使用液态氢作为火箭发动机燃料，是因为它燃烧放热多
C．热机所用燃料的化学能转化成的内能越多，该热机的效率就越高
D．“神舟十五号”搭载的火箭发动机，也属于热机中的一种
4．如图所示，在吸滤瓶中装入少量的水，并滴入几滴酒精。塞紧塞子后，用气筒往瓶内打气。当塞子跳出时，看到瓶口有白雾出现。下列关于该实验的分析错误的是（　　）


A．往瓶内打气时，外界对瓶内气体做功        B．往瓶内打气时，瓶内气体内能变小
C．瓶塞跳出时，瓶内气体温度降低        D．瓶塞跳出时，瓶内气体对外做功
5．如图是四冲程汽油机工作状态示意图，下列说法错误的是（　　）


A．该图表示的是压缩冲程                 B．该冲程是机械能转化为内能的过程
C.该冲程中汽缸内气体分子运动剧烈程度增加 D．该冲程中主要是通过热传递的方式改变汽缸内物质的内能
6．科学少年团在校园科技节中制作了如图的“水火箭”。团员把气体打入密闭的瓶子内，使得瓶子内的气压增大，当超过橡皮塞与瓶口接合的最大程度时，瓶口与橡皮塞自由脱离，箭内水向后喷出，获得反作用力射出。“箭内水向后喷出，获得反作用力射出”的能量转化过程与下列哪个过程类似？（　　）

A．
B．
C．
D．

7．关于物体内能的下列说法，正确的是（　　）
A．晒太阳使身体变暖，是通过做功改变内能的
B．热量总是由内能大的物体传递给内能小的物体
C．一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能增加
D．物体吸收热量，内能变大，温度一定升高
8．礼花喷射器结构如图，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是（　　）


A．气罐内壁温度降低                       B．罐内气体的内能增加
C．罐内气体通过热传递方式改变了其内能     D．该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程相同
9．将冰块放在泡沫箱中可制成简易“冰箱”，把一瓶饮料放入“冰箱”后，冰块和饮料的温度随时间变化的曲线如图所示，在两物体温度达到相同的过程中，下列说法正确的是（　　）


A．0℃的冰块没有内能               B．热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移
C．物体内能大小与温度无关          D．饮料温度降低是通过热传递的方式改变内能
10．热机的出现加快了人类社会的进步，同时也带来了相应的环境问题。如图所示为汽油机工作原理图，下列说法错误的是（　　）  


A．图a是吸气冲程        B．图b中气体温度升高
C．图d中内能转化为机械能        D．靠惯性完成的冲程是a、d、e
11．利用如图所示装置，探究“做功改变物体内能”。广口瓶内装有一些水，用瓶塞将瓶口塞紧，瓶塞通过导管与打气筒相连，用打气筒给瓶中打气。实验中，你应该注意观察的是（　　）


A．打气的过程        B．打气过程中瓶内水的情况
C．瓶塞跳起的高度        D．瓶塞跳起的瞬间，瓶内发生的变化
12．下列说法正确的是（　　）
A．没有吸热过程和放热过程，说热量是毫无意义的
B．物质的比热与物体吸收的热量、物体的质量及物体温度的变化有关
C．两个物体升高相同的温度，吸收的热量也一定相同
D．热量总是从热量多的物体传递给热量少的物体
13．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
B．温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小
C．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
D．物体的内能增加，一定是吸收了热量
14．甲乙丙丁是汽油机的工作原理，戊图是常见的生活现象，说法正确的是（　　）


A．丙冲程的原理和戊图所示一致      B．乙冲程把机械能转化成内能
C．甲冲程气体被压缩温度升高        D．丁冲程是汽油机的排气冲程
二、填空题
15．为响应衢州春节期间禁放烟花的号召，小柯购买了彩带礼花（图甲），增添节日气氛。旋动纸筒就把阀门打开了，压缩空气就把彩带喷出去了（模型如图乙），彩带喷出后，压缩空气温度：此过程中的能量转化方式与图丙中汽油机的冲程一致（填字母）。

  
16．今年，我国自主研发了首款氢能发动机，它可以实现“零碳排放、零污染排放”。


（1）氢能发动机的工作原理与汽油机相同。如图所示为发动机的冲程，该冲程是将内能转化为能。
（2）完全燃烧10m3的氢气可以放出的热量为J。（氢气的热值为1.26×107J/m3）。
三、探究题
17．为了比较水和食用油的吸热能力。小明用两个相同的装置做了如图所示的实验，用温度计测量液体吸收热量前后的温度值，并用钟表记录加热时间，实验数据记录如表。   

物质	初始温度/℃	加热时间/min	最后温度/℃
水	20	6	45
食用油	20	6	68

（1）实验中，需要取 (选填“质量”或“体积”)相同的水和食用油装入两个相同的烧杯进行加热。
（2）用两个相同的装置分别给水和食用油加热6min后，水升高的温度比食用油升高的温度 。(选填“多”或“少”)。
（3）此实验中，若要使水和食用油升高的温度相同，则要继续给水加热一段时间，待两者升高的温度相同时，水吸收的热量 (选填“大于”、“小于”或“等于”)食用油吸收的热量。
（4）若在同样条件下加热相同一段时间后，水的温度达到25℃，食用油的温度达到30℃，食用油的比热容为 J/(kg•℃)[水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]。
四、简答题
18．小科家使用的是瓶装液化气，每瓶中装入的液化气质量为21kg。已知液化气的热值q=5×107J/kg，水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃）。求：
（1）整瓶液化气完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若整瓶液化气完全燃烧释放热量的60%被利用，那么散失的热量是多少？
（3）若将上述散失的热量全部利用起来，在一个标准大气压下，整瓶液化气完全燃烧可以将2000kg初温为20℃的水加热到多少摄氏度？
19．宁波市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为3.6×107J/m3。如果一辆公交车满载乘客时总质量是6×103kg，那么10m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶100min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，求：
（1）这段时间内公交车牵引力所做功的功率。
（2）若10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，则能将多少千克的水从0℃加热到刚沸腾？[c水=4.2×103J/（kg·℃），计算结果保留1位小数]
（3）这段时间内公交车发动机的效率是多大？
20．一容器中装有40kg温度是10℃的冷水，若用某一天然气灶把它加热到温度为60℃时，共用了0.6m3的天然气，已知天然气的热值为2.8×107J/m3， 水的比热容4.2×103J/(kg•℃)。
（1）这次加热过程中，水吸收的热量是多少？
（2）0.6m3的天然气完全燃烧释放的热量是多少？

• 该热水器的实际效率是多少？