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1、比热容 热机 能量的转化和守恒一、比热容教学目标：1、知识与技能了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性；尝试用比热容解释简单的自然现象；能识别扩散现象，并能用分子运动论的观点进行解释。2、过程与方法通过探究，比较不同物质的吸热能力；通过阅读“气候与污染”，了解利用比热容解释海边与沙漠昼夜温差问题，并了解一下“热岛效应”。3、情感态度与价值观利用探究性学习活动培养学生自己动脑筋想办法解决问题的能力。知识要点：（一）、比热容对于同一物质，升高相同的温度，质量大的吸收的热量多；质量相同时，升高的温度越大，吸收的热量越多。（例如：烧开一壶水比烧开半壶水用的时间长，一壶水吸收的热量多；而加热同一杯
2、水时，达到的温度越高，加热的时间越长，吸收的热量越多。）探究：比较不同物质的吸热能力。提出问题：不同物质的吸热能力是否相同呢？猜想：不同物质的吸热能力可能不同。实验器材：两支试管，两个相同的烧杯、两只相同的温度计、铁架台（1个）、水和煤油。设计和进行试验：1、将相同的试管分别盛有相同质量的水和煤油，烧杯中装入热水并置于铁架台上加热，2、将相同的试管放入水中进行水浴加热，温度计（液泡）完全浸入试管中的液体，3、并每隔30s或一分钟记录一下两只温度计的示数和所经历的时间，记7-8组数据录组数据，4、分析比较数据并得出结论。实验结论：不同的物质（水和煤油）在质量相等、温度升高的度数相同时，吸收的热量
3、是不同的；吸收的热量相同时，温度升高的度数是不同的.（煤油升高的温度大于水升高的温度）说明：在实验中要注意控制变量，那么我们如何控制质量相同呢？如何控制温差相同呢？油和水的质量可用天平称量,实验时记录水与煤油加热的时间用以等效记录试管吸收热量，为了表示不同物质的吸（放）热本领的不同，物理学中引入比热容这个物理量。1、定义：单位质量的某种物质温度升高（或降低）1所吸收（或放出）的热量。符号：c2、定义式： （或 ） 其中：c-物质的比热容 Q-吸收或出的热量单位：J m-物质的质量单位：kg t-升高或降低的温度 单位： 根据定义式我们可以得出，比热容的单位为：J/(kg)3、单位：J/(kg)
4、 ，读做“焦每千克摄氏度”4、比热容是物质本身的一种特性每种物质的比热容由物质本身决定，它不随物质质量的改变而改变，不随物质吸放热的多少而改变，也不随物质温度的变化而变化。但当物质的状态发生变化时，其比热容会发生变化。例如：水的比热容是4.2103J/(kg)，而冰的比热容是2.1103J/(kg)。在实际生活中，由于水的比热容大，质量相同的水与其它物质相比，升高的温度相同时，其吸收的热量大，所以我们常用水作为传递热的介质。例如：家用暖气使用的是水来作为传递热的介质，汽车里的冷却水等；当吸收的热量相同时，水的温度变化小，所以沿海地区昼夜温差小，而沙漠地区昼夜的温差大。（二）、热量的计算1、热量
5、的计算：由此我们可以通过这个表达式来计算物质在热传递过程中吸收（或放出）热量的多少。注意：t是物质在初态和末态的温度差，是“升高了”或“降低了”的温度值，而不是“升高到”或“降低到”的温度值。用t-物质的末温 ，t0-物质的处温，则t可以表示为：t=t- t0。如果物质吸热，则可表示为：如果物质放热，则可表示为：2、热平衡关系式两个温度不同的物体放在一起时，高温物体将放出热量，温度降低；低温物体将吸收热量，温度升高。若放出的热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，达到热平衡。则：二、热机教学目标1、知识与技能了解四冲程汽油机的基本工作原理；从能量转化的角度认识燃料的热值；了解内能
6、的利用在人类发展史上的重要意义；通过能量转化和转移，认识效率。2、过程与方法通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功；利用挂图或模型讲解在四冲程汽油机的基本结构和工作原理；通过学生讨论和教师讲解了解燃料的热值和热机的效率。3、情感态度与价值观通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力；通过阅读“科学世界现代汽车”扩展学生的知识面。（一）、热机热机是把内能转化为机械能的机器。例如：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等都是热机。（二）、内燃机内燃机是生活中最常见的热机。最常见的内燃机是四冲程的汽油机（以汽油为燃料）和柴油机（以柴油为燃料）。1、四冲程：汽油机在工作的时候，活塞在汽缸内往复运动，活塞从
7、气缸的一端运动到汽缸的另一端，叫做一个“冲程”。A、吸气冲程：当活塞下行时，汽缸内气体的体积增大，压强变小，大气压将油气混合物压进气缸；B、压缩冲程：活塞对油气混合物进行压缩做功，气体内能增加，机械能转化为燃气的内能；C、做功冲程：燃料燃烧，燃料的化学能转化为燃气的内能，产生高温高压气体，推动活塞运动，又使燃气的内能转化为机械能；D、排气冲程：当活塞上行时，汽缸内气体的体积变小，气压增大，当汽缸内的气压大于大气压时，废气被排出气缸。在四个冲程中，有两个冲程有能量的转化，即：压缩冲程和做功冲程。只有做功冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。2、汽油机完成
8、一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，对外做功一次。（三）燃料的热值燃料的种类很多，有固体燃料、液体燃料和气体燃料。燃料通过燃烧，将化学能转化成为内能，即释放能量。相同质量的不同燃料释放出的能量是不同的。在物理学中用燃料的热值来表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小。1、燃料的热值：定义：1kg的某种燃料完全燃烧释放的热量，称为燃料的热值。符号：q说明：在热值的定义中，我们要注意的是只有燃料的质量是1kg时，且完全燃烧时，这时放出的热量才是“热值”。A、定义式：其中：Q燃料燃烧时放出的热量m燃料的质量q燃料的热值B、单位：J/kg ，读做“焦每千克”C、热值是燃料本身的一种特性热值只与燃料的种类有关
9、，与燃烧释放的热量、燃料的质量、形态、体积和是否完全燃烧没有关系。E、放热计算：Q=mq2、影响燃料的有效利用的因素燃料在燃烧过程中不可能完全燃烧，且放出的热量散失的很多，这将影响到燃料的有效利用。在实际中，我们可以把固体燃料磨成粉末吹进炉子，加大送风量，是燃烧得更加充分；还可以增大受热面积，减小烟气带走的热量，加大燃料的有效利用。3、炉子的效率（四）、热机的效率1、热机的能量流向图2、热机的效率：热机在工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总小于1。如果要提高热机的效率，我们应当尽量的减小做无用功的能量。例如：使燃料充分燃烧，减少各种热损失，采用先进的技术设计和制造热机，注意保养、润滑等。
10、有没有这样的一个机械，不需要外界给它能量，就能够让它源源不断的向外做功？热量能不能由温度低的物体传给温度高的物体？三、能量的转化和守恒学习目标：1、知识与技能知道能量守恒定律；能举出日常生活中能量守恒的实例；有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。2、过程与方法通过演示实验使学生了解各种形式的能的内在联系，体会它们的相互转化；通过学生讨论体会能量不会凭空消失。3、情感态度与价值观通过演示实验培养学生观察和分析问题的能力；对能量的转化和守恒有一个感性的认识，为建立科学世界观和科学思维方法打基础；通过学生讨论锻炼学生分析问题的能力。（一）、能的转化不同的自然现象之间都有能量的转化：例如摩擦生热（搓手
11、），摩擦是机械运动现象，生热是热现象，摩擦能够生热，说明机械运动现象和热现象有联系，依次类比可逐个分析出其他各种能量的转化，食物在人体内“燃烧”，转化为人的日常活动所需的机械能等，是化学能转化为机械能的例子。（二）、能量守恒定律能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个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，这就是能量守恒定律。（1）在热现象中，利用内能做功的过程是内能和其他形式能量的转化过程，做了多少功，就有多少内能转化为等量的其他形式的能量或就有多少其他形式的能量转化为等量的内能，能量是守恒的，例如摩擦生热，机械能转化为内能。（
12、2）在热传递过程中是内能的转移过程，例如，一杯热水与一杯冷水混合，稳定后，热水降温减少了多少内能，冷水变热会增加等量的内能，能量是守恒的。（3）自然界中除了内能可以同其他形式的能量 发生转化外，各种形式的能量也都可以发生相互转化，例如，燃料燃烧释放化学能=完全燃烧获得的内能；再如电动机带动水泵消耗的电能=水泵获得的机械能+电动机发热产生的内能，且能量是守恒的。（三）、能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一能量守恒定律具有普遍性和重要性的原因有以下几点：（1）能量守恒定律与发现细胞、进化论一起被恩格斯誉为19世纪自然科学的三大发现，在理论上已被公认；（2）人类的一切活动，包括生活和生产
13、活动，都会有能量的转化问题，例如做功劳动、生活用热、建筑、冶金等等；（3）自然界中的各种变化不管是大到天体、小到原子核内部，也不管是物理学（比如火山爆发）、天文学（比如星球的运动）的问题，所有的能量转化或转移的过程，都服从能量守恒定律；（4）人类研究或从事各项活动，都是以能量守恒定律作为其理论基础的，比如永动机的研制失败。例题解析1甲、乙两物体的比热容之比为2:3，吸收热量之比为3:1，它们升高的温度相同，则甲、乙两物体的质量之比为（ ）A9:2 B2:9 C1:2 D2:1解析：利用热量公式进行计算； 使用公式的变形公式进行计算。解： 由得，所以答案：A2 把质量是100g克的铁块放在火炉里
14、相当长的时间后，取出来立即投入到盛有200g水的杯子里，水的温度由15升高到59，不计杯子吸热和散失到空气中的热量，求炉火的温度。知识点 考查热平衡方程的运用点拨 当不计热损失时，高温铁块放出的热量等于水吸收的热量，即Q放=Q吸。解 查表得：水的比热容c1=4.2103J/（kg） 铁的比热容c2=0.46103J/（kg） 水温度升高吸收的热量：=4.2103J/(kg)0.2kg(59-15）=3.696104J 由Q放=Q吸可得，铁块放出的热量： Q2=Q1=3.696104J= 所以：答 炉火的温度是862。 3 如图甲是用水来冷却热牛奶的示意图。图乙是记录牛奶、水的温度随时间变化的图像，图中表示热奶温度随时间变化的曲线应是_；(填写I或)图中A点的物理意义是_。若水的质量为
