徐州专版2020中考物理复习方案第三部分机械能内能欧姆定律第21课时内能比热容热值热机课件 36页

第 21 课时 内能 比热容 热值 热机 第三部分　机械、能、内能、欧姆定律 内能 　 物体内 　　　　 分子动能和分子势能的总和   分子 动能 　 由于分子运动而具有的能 分子势能 　 由于分子间存在着相互作用而具有的能 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个探究 考点一　内能及其改变 所有 1. 内能 【 说明 】 物体在任何情况下都有内能 , 无论是高温的铁水 , 还是寒冷的冰块 , 内能均不为零。 2. 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 ); 物体的存在状态改变 ( 固态、液态、气态 ) —— 内能改变。 改变 方式 热传递 做功 实质 　能量的 　　　   　能量的 　　　   生活 举例 　晒太阳、烧水、做饭、哈气取暖等 　钻木取火、摩擦生热、搓手取暖等 教材 实例 　 金属 汤勺放在热汤中 , 温度升高 , 内能增加 空气 压缩引火仪 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个探究 3. 改变内能的两种方法 转移 转化 【 注意 】 (1) 外界对物体做功 , 物体内能增加 ; 物体对外界做功 , 物体内能减少。 (2) 热量是过程量 , 不能说“具有”或“含有”热量 , 更不能说“比较”两物体热量的多少 , 只能说物体“吸收”或“放出”了热量。 (3) 热传递过程中传递的是内能 ( 热量 ), 而不是温度。 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个探究 物理意义 　比热容是反映物质吸、放热本领的物理量 定义 　物理学中 , 将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比称为比热容 , 用符号 c 表示 单位 　焦 /( 千克·摄氏度 ), 符号 :J/(kg · ℃) 水的 比热容 　 ① 水的比热容是 　　　 　 　　 , 它的物理意义 : 　　　　 的水温度升高 ( 或降低 ) 　　　　 所吸收 ( 或放出 ) 的热量为 　　　　　　 ;  　 ② 水的比热容大的利用 : 一是取暖 , 二是散热 , 三是调节气候 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个探究 考点二　 比热容及其应用 4.2×10 3 J/(kg · ℃) 1 kg 1 ℃ 4.2×10 3 J 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个探究 [ 点拨 ] 比热容是物质的一种物理属性 , 与物质的质量大小、温度高低及吸收或放出热量的多少均无关 ; 不同物质的比热容一般不同 ; 同一种物质 , 比热容与状态有关。 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个探究 考点三　热量的计算 1. 吸、放热公式 (1) 吸热公式 :Q 吸 = 　　　　　　 。   (2) 放热公式 :Q 放 = 　　　　　　 。   [ 点拨 ] 热量计算中温度变化的给出一般有两种情况 : 一是给出物体的初温和末温 , 在这类问题中 , 要找准初温 t 0 和末温 t, 切不可张冠李戴 ; 二是直接给出物体的温度变化量。审题时注意区别“升高”“升高了”与“升高到”的不同 , “升高”“升高了”是公式中的 Δt=t-t 0 , “升高到”是公式中的 t 。 cm(t-t 0 ) cm(t 0 -t) (1) 由公式 Q=cmΔt 可知 , 物体吸收或放出热量的多少由该物体的比热容、质量和温度的变化量这三个量的乘积决定 , 跟物体温度的高低无关。 (2) 由公式 Q=cmΔt 可导出 c= 对同一种物质来说 , 比热容并不随热量、质量和温度的变化量而改变 , 所以不能说比热容与 Q 、 m 、 Δt 有关 , 也不能说 c 与 Q 成正比、与 m 和 Δt 的乘积成反比。 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个探究 2. 对公式 Q=cmΔt 的理解 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个探究 考点四　热值 定义 　燃料完全燃烧放出的热量与燃料的 　　　　 之比 , 叫这种燃料的热值   单位 　 J/kg; 气体燃料通常采用 　　　　 作单位   公式 　 Q=mq 、 Q=Vq, 其中 q 为热值 [ 点拨 ] 关于热值的理解 : 热值反映的是物质的一种燃烧特性 , 它只与燃料的种类有关 , 与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等均无关。 质量 J/m 3 1. 工作原理 　　热机工作时将 　　　 能转化为 　　　 能。 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个探究 内 机械 考点五　热机 项目 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 冲程示意图 气门开 关情况 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 活塞的运动 向下 向上 向下 向上 曲轴的运动 半周 半周 半周 半周 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个探究 2. 四冲程汽油机的工作循环 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个探究 项目 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 作用 吸入燃料和空气的 混 合气体 　　 　压缩 混合气体 , 使 其内能 增加 　　　 高温 、 高压 的 燃气推动活塞做功 　　 排出废气 能量 的 转化 　　   能转化为 　 能   　 　　   能 转化为 　　　 能   联系 　 ① 每个工作循环曲轴转两圈 , 活塞往复运动两次 ;② 在一个工作循环中 , 只有做功冲程中燃气对外做功 , 其他三个辅助冲程不但不做功 , 还要消耗机械能 ;③ 吸气、压缩、排气三个冲程是辅助冲程 , 要依靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成 , 必须靠外力来启动 机械 内 内 机械 例 1 下列说法正确的有 　　　　 。   A.0 ℃ 的物体没有内能 B. 物体温度升高 , 内能一定增加 C. 物体的内能增加 , 其温度一定升高 D. 物体的温度越高 , 所含热量越多 E. 物体从外界吸热 , 温度可能不变 F. 物体温度升高 , 一定是吸收了热量 G. 热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 H. 冰熔化成水的过程中 , 由于温度不变 , 质量不变 , 所以内能不变 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个突破 探究一　 了解内能和热量 ( 了解 ) BE 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个突破 【 变式 】 下列实例中 , 属于做功改变物体内能的是 ( 　　 ) A. 锯木头时锯条温度升高 B. 加入冰块的饮料温度降低 C. 倒入热牛奶的杯子温度升高 D. 放入冷水中的热鸡蛋温度降低 A 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个突破 例 2 [2019 · 徐州 ] 在“探究不同物质吸热升温的现象”实验中 , 量取沙子和水时 , 要保证它们的质量 　　　　 ; 用酒精灯分别加热沙子和水 , 沙子和水的温度升高 , 　　　　 能增加 ; 如果采用升高相同温度 , 比较加热时间的方式 , 得到的图像应是如图 21-1 所示甲、乙两图像中的 　　　　 。   探究二　了解比热容、热值 ( 了解 ) 相等 内 乙 图 21-1 例 3 [2019 · 南安一模 ] 下列关于热值的说法正确的是 ( 　　 ) A. 燃料燃烧不完全时热值变小 B. 燃料的质量越大 , 热值越大 C. 燃料热值越大 , 燃烧放出的热量越多 D. 燃料的热值是燃料本身的一种特性 , 与其他因素无关 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个突破 D 例 4 [2018 · 徐州 ] 当严寒即将来临时 , 为了预防果实结冰 , 果农会用水喷洒果树。请你解释这种做法的道理 :  ________________________________________________   　 。   教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个突破 探究三　尝试用比热容说明简单的自然现象 ( 了解 ) 时会放出热量 , 可以减慢环境温度的降低 , 从而保护果实 水的比热容大 , 降温时能放出更多的热量 , 且水结冰 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个突破 例 5 [2018 · 镇江靖江区一模 ] 如图 21-2 所示是热机工作冲程中的 　　　 冲程 , 此冲程将 　　　 能转化为 　　　　 能 ; 热机通常用水来作为冷却剂 , 是利用了水的 　　　　　 的物理属性。转速为 6000 r/min 的热机 ,1 s 对外做功 　　　　 次。   探究四　了解热机的工作原理 ( 了解 ) [ 答案 ] 压缩 机械 内 比热容大 50 [ 解析 ] 由题图可知 , 此时两气门均关闭 , 活塞由下向上运动 , 是压缩冲程 ; 此冲程将机械能转化为内能 ; 用水来作冷却剂 , 是利用了水的比热容大的物理属性 ;6000 r/min = 100 r/s, 即 1 s 转 100 周 , 每转两周做功一次 , 因此 1 s 对外做功 50 次。 图 21-2 [ 答案 ] 每千克煤气完全燃烧时释放的热量为 4.2×10 7 J 　内　 4.2×10 6 　 20 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个突破 例 6 [2018 · 南京建邺区一模 ] 煤气的热值为 4.2×10 7 J/kg, 表示的物理意义 是 　　　　　　　　　　　 ; 它燃烧时将化学能转化为 　　 能。完全燃烧 100 g 煤气 , 可放出 　　　 J 的热量 ; 若这些热量全部被水吸收 , 可使质量为 　　　　 kg 的水由 20 ℃ 升高 50 ℃ 。 [c 水 =4.2×10 3 J/(kg · ℃)]  探究五　热量的计算 教材梳理 夯实基础 重难探究 逐个突破 【 变式 】 [2018 · 徐州 ] 小明在家中用煤气灶将初温为 20 ℃ 、质量为 2 kg 的一壶水加热到 80 ℃, 这是通过 　　　　　 的方式使水的内能 　　　　 。如果煤气完全燃烧放出的热量只有 60% 被水吸收 , 则至少需要燃烧 　　　　 kg 的煤气。 [ 水的比热容为 4.2×10 3 J/(kg · ℃), 煤气的热值为 4.2×10 7 J/kg]  热传递 增加 0 . 02 实验突破 素养提升 【 实验设计 】 1. 实验主要器材 : (1) 测量工具 : 温度计 、 秒表 和 天平 ( 选用质量相等的不同物质进行实验 ) 。 (2) 热源 : 酒精灯或电加热器 ( 电加热器更好 , 因为内部加热 , 相对稳定 , 热损失少 ; 实验中选用 相同热源 是保证 不同物质在相同时间内吸收的热量相同 ) 。 2. 实验方法 : 转换法 ( 加热相同时间 , 比较 升高的温度 , 或升高相同温度 , 比较 加热时间 ) 和控制变量法 ( 相同热源 , 被加热物质的 质量和初温相同 ) 。 当堂检测 及时反馈 突破　探究不同物质吸热升温的现象 实验突破 素养提升 【 实验结论 】 3. 分析实验现象可得出 : ① 升高相同的温度 , 加热时间长的物质吸热能力强 ;② 加热相同时间 , 温度变化小的物质吸热能力强。 【 交流与反思 】 4. 改变内能的方式 : 热传递 。热量的计算 : Q 吸 =cm(t-t 0 ) 。　 5. 误差分析 : 实验过程中存在着 热量的损失 。 当堂检测 及时反馈 实验突破 素养提升 例 小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热 ( 如图 21-3 甲 ), 以探究水和煤油的吸热能力。 图 21-3 (1) 本实验需要用到天平这一测量工具 , 目的是 　　　　　　　　　　　　 。   (2) 加热 10 min, 水吸收的热量 　　　　 ( 选填“大于”“小于”或“等于” ) 煤油吸收的热量。   当堂检测 及时反馈 取相同质量的水和煤油 等于 实验突破 素养提升 例 小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热 ( 如图 21-3 甲 ), 以探究水和煤油的吸热能力。 图 21-3 (3) 根据实验数据 , 小明作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像 ( 如图乙所示 ), 由图像可知 , 本实验中水的沸点是 　 ℃, 煤油的比热容是   　 J/(kg · ℃) 。 [c 水 =4.2×10 3 J/(kg · ℃)]  当堂检测 及时反馈 [ 答案 ] 98 　 2.1×10 3 [ 解析 ] 由题图乙可知质量相等的水和煤油升高相同的温度 , 水吸收的热量是煤油的 2 倍 , 根据 Q 吸 =cm(t-t 0 ) 可知 , 水的比热容是煤油的 2 倍 , 则煤油的比热容为 2.1×10 3 J/(kg · ℃) 。 实验突破 素养提升 例 小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热 ( 如图 21-3 甲 ), 以探究水和煤油的吸热能力。 图 21-3 (4) 若本次实验共消耗酒精 20 g, 则这些酒精完全燃烧放出的热量是 　　　　 J 。 (q 酒精 =3.0×10 7 J/kg)  (5) 下列实例没有利用水的比热容大的是 　　 。   A. 热水袋用水来取暖 B. 夏天中午洒水车洒水降温 C. 初春夜晚要向稻田中灌水 D. 城市建造人工湖来调节气温 当堂检测 及时反馈 6×10 5 B 实验突破 素养提升 当堂检测 及时反馈 (6) 选用两套完全相同的装置分别给水和煤油加热 , 这样做的目的是 　 。   (7) 由图乙可知 , 如果要使水和煤油的最后温度相同 , 就要给 　　　 加热更长的时间 , 此时水吸收的热量 　　　 煤油吸收的热量。   (8) 如果升高相同的温度但要减少加热的时间 , 可采取的做法是 　　　　　　　　　　 。   · 实验拓展 · 保证相同时间水和煤油吸收的热量相同 水 大于 减少水和煤油的质量 1. [2018 · 连云港灌南县一模 ] 南极是世界上最冷的地方 , 常年平均气温是 -25 ℃, 图 21-4 是企鹅妈妈和小企鹅之间一次有趣的对话 , 其中正确的是 ( 　　 ) A. 小企鹅 : 妈妈 , 这么冷 , 我都没有温度了 B. 企鹅妈妈 : 不对 , 是没有内能 C. 小企鹅 : 冰天雪地的 , 可能连水蒸气都没有吧 D. 企鹅妈妈 : 呵呵 , 水蒸气倒是肯定有 , 因为冰是可以升华的啊 实验突破 素养提升 当堂反馈 及时反馈 图 21-4 实验突破 素养提升 当堂反馈 及时反馈 [ 答案 ] D [ 解析 ] 温度表示物体的冷热程度 , 任何物体都有温度 , 故 A 错误 ; 一切物体在任何状态下都有内能 , 故 B 错误 ; 无论气温多低 , 空气中总是存在着水蒸气的 , 气温低于冰的熔点时 , 冰可以通过升华 , 直接由固态冰变为气态水蒸气 , 故 C 错误 ,D 正确。 2. [2019 · 南京 ] 关于温度、热量和内能 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 温度相同的物体内能一定相等 B. 汽油机做功冲程中燃气的内能减小 C. 我们不敢大口喝热气腾腾的汤 , 是因为汤含有的热量较多 D. 电能可以使灯泡发光 , 同时产生内能 , 这些内能又可以自动地转化为电能 实验突破 素养提升 当堂反馈 及时反馈 [ 答案 ] B [ 解析 ] 内能跟物体的质量、状态、温度有关 , 温度相同的物体 , 内能不一定相同 , 故 A 错误 ; 汽油机的做功冲程中 , 燃气对活塞做功 , 燃气的内能转化为活塞的机械能 , 所以燃气的内能减少 , 故 B 正确 ; 我们不敢大口地喝热气腾腾的汤 , 是因为热汤的温度高 , 热量是一个过程量 , 不能说物体含有多少热量 , 故 C 错误 ; 电能可以使灯泡发光 , 同时产生内能 , 而这些内能无法自动地转化为电能 , 是因为能量的转化是有方向性的 , 故 D 错误。 3. [2019 · 北京 ] 如图 21-5 所示 , 在试管内装适量水 , 用橡胶塞塞住管口 , 用酒精灯将水加热至沸腾一段时间后 , 橡胶塞被推出 , 管口出现大量“白气”。此实验中 , 主要是通过做功改变物体内能的过程是 ( 　　 ) A. 试管变热的过程 B. 水变热的过程 C. 水变成水蒸气的过程 D. 水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程 实验突破 素养提升 当堂反馈 及时反馈 图 21-5 实验突破 素养提升 当堂反馈 及时反馈 [ 答案 ] D [ 解析 ] 试管变热是由于试管从酒精灯火焰吸收了热量 , 属于热传递改变物体的内能 , 故 A 错误。水变热是由于水吸收了热量 , 属于热传递改变物体的内能 , 故 B 错误。水变成水蒸气是水吸收热量而发生的汽化现象 , 属于热传递改变物体的内能 , 故 C 错误。水蒸气推出橡胶塞变成“白气”是由于水蒸气对外做功 , 推出橡胶塞 , 内能减小 , 温度降低 , 液化成小水滴 , 形成“白气” , 故 D 正确。 4. [2019 · 上海 ] 两个质量相同的不同物质 , 吸收相同的热量 , 下列说法中正确的是 ( 　　 ) A. 比热容大的物质升高温度较小 B. 比热容小的物质升高温度较小 C. 比热容大的物质升高温度较大 D. 升高温度相同 , 与比热容大小无关 实验突破 素养提升 当堂反馈 及时反馈 A 5. 四冲程汽油机工作时 , 将机械能转化为内能的冲程是 　　　 冲程。如图 21-6 所示的汽油机正处在 　　　　 冲程。如果这台汽油机的飞轮转速是 1200 r/min, 则它每秒钟内完成 　　　 个工作循环 , 做功 　　　 次。为了防止汽缸温度过高 , 汽车都配备水箱 , 这主要是利用水的 　   大 , 通过 　　　　 的方式改变内能。   实验突破 素养提升 当堂反馈 及时反馈 热传递 图 21-6 压缩 吸气 10 10 比热容 6. 有一台汽油机在一个工作循环中消耗了 5 g 汽油 , 这些汽油完全燃烧产生的热量是 　　　　 J, 若这台汽油机的效率为 40%, 则一个循环中输出的有用机械能为 　　　　　 J 。 ( 汽油的热值为 4.6×10 7 J/kg)  实验突破 素养提升 当堂反馈 及时反馈 [ 答案 ] 2.3×10 5 　 9.2×10 4 [ 解析 ] 5 g 汽油完全燃烧产生的热量 Q 放 =qm=4.6×10 7 J/kg×5×10 -3 kg=2.3×10 5 J; 一个工作循环中输出的有用机械能 W=ηQ 放 =40%×2.3×10 5 J=9.2×10 4 J 。 7. 太阳能属于 　　　　 ( 选填“可再生”或“不可再生” ) 能源。某太阳能热水器能使 100 kg 的水温度由室温升高 50 ℃, 那么这些水吸收的热量为 　　　　 J, 水的内能增加是通过 　　　　 方式改变的。 [ 水的比热容为 4.2×10 3 J/(kg · ℃)]  实验突破 素养提升 当堂反馈 及时反馈 可再生 2.1×10 7 热传递 8. [2017 · 徐州改编 ] 汽车制动液俗称刹车油。汽车刹车时 , 驾驶员踩踏板通过刹车管线内的制动液把压力传递到刹车块 , 刹车块和车轮上的鼓轮摩擦 , 制止车轮转动。制动时 , 因摩擦产生的热量会使制动液温度升高。如果温度过高 , 达到沸点 , 制动液就会产生大量气体 , 造成制动失灵。制动液的沸点在遇潮吸水后会下降 , 因此国家规定制动液沸点不得低于 140 ℃ 。要测量制动液的沸点 , 可以取适量制动液和一个质量为 m 1 的铜块放入加热容器 , 加热至沸腾后 , 把铜块取出立即放入一个装有水的保温杯中 , 保温杯中水的质量为 m 2 、温度为 t 1 , 等铜块和水的温度相同后 , 再测出水温 t 2 。若从取出铜块到测出水温过程散失的热量为 Q, 铜的比热容为 c 1 , 水的比热容为 c 2 , 就可以计算得到制动液的沸点。 (1) 刹车时制动液温度会升高 , 这是通过 　　　　 方式增加了制动液的内能。   (2) 制动液沸点的表达式为 t= 　 。   实验突破 素养提升 当堂反馈 及时反馈 热传递