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1、九年级科学新课程培训教材教法分析江夏区科学物理教师岗位培训江夏区科学物理教师岗位培训 （热和能教学指导讲座）（热和能教学指导讲座） 江夏区五里界中学江夏区五里界中学 谭谭 衡衡 2008年年8月月12-13日日 QQ: 381513006一分子的热运动一分子的热运动第十六章热和能第十六章热和能1 1、物质是由分子组成的。、物质是由分子组成的。 我们周围充满着物质：水、空气、石头、金属、动物、植物我们周围充满着物质：水、空气、石头、金属、动物、植物等等，物质是怎样构成的呢？等等，物质是怎样构成的呢？ 早在公元前早在公元前希腊科学家德漠克利特当希腊科学家德漠克利特当他看见鱼在水里可以游他看见鱼在水
2、里可以游动时，提出物质是由很小的微粒组成的，看起来连成一片的水，动时，提出物质是由很小的微粒组成的，看起来连成一片的水，实际上是由微小的粒子组成的，鱼可以在水中游动，就好像人的实际上是由微小的粒子组成的，鱼可以在水中游动，就好像人的手可插进米缸里来回移动一样。手可插进米缸里来回移动一样。 物质是由分子组成的，分子是极小的微粒，不仅肉眼看不到，物质是由分子组成的，分子是极小的微粒，不仅肉眼看不到，用扫描隧道显微镜可获得苯分子的图像。由于分子很小，所以物用扫描隧道显微镜可获得苯分子的图像。由于分子很小，所以物体含分子数目大得惊人。认识分子微小，物体含有分子之多超乎体含分子数目大得惊人。认识分子微小
3、，物体含有分子之多超乎寻常想象。分子的线度的数量级是寻常想象。分子的线度的数量级是10101010 m. m.一分子的热运动一分子的热运动第十六章热和能第十六章热和能1 1、物质是由分子组成的。、物质是由分子组成的。第十六章热和能第十六章热和能2 2、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。演示实验：扩散现象演示实验：扩散现象器材：两只空广口瓶，玻璃板，二氧器材：两只空广口瓶，玻璃板，二氧化氮气体。如右图。化氮气体。如右图。抽去玻璃片，观察到什么现象？（注抽去玻璃片，观察到什么现象？（注意：二氧化氮气体密度大于空气。）意：二氧化氮气体密度大于空气。）一
4、分子的热运动一分子的热运动第十六章热和能第十六章热和能2 2、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。 分子不停地运动，结果使不同的物质相互接触时彼此进入对分子不停地运动，结果使不同的物质相互接触时彼此进入对方，这种现象叫方，这种现象叫扩散扩散。扩散现象不仅表明分子不停地运动，同时。扩散现象不仅表明分子不停地运动，同时还说明分子与分子之间存在着间隙。还说明分子与分子之间存在着间隙。举例：举例：气体扩散：喷香水，到处会闻到香味；炒辣椒；气体扩散：喷香水，到处会闻到香味；炒辣椒；液体扩散：墨水在水中散开；液体扩散：墨水在水中散开；固体扩散：堆煤地方墙壁变黑
5、；固体扩散：堆煤地方墙壁变黑；扩散扩散一分子的热运动一分子的热运动第十六章热和能第十六章热和能 固体、液体的分子都在不停地做无规则运动，且分子间又有固体、液体的分子都在不停地做无规则运动，且分子间又有间隙，为什么分子不会散开，反而聚合在一起呢？间隙，为什么分子不会散开，反而聚合在一起呢？演示实验：分子引力实验演示实验：分子引力实验小实验：小实验：将一根粉笔扳成两节后，再用力将两根粉笔头紧压在一起，可以将一根粉笔扳成两节后，再用力将两根粉笔头紧压在一起，可以看到，用拿住上面的半节，下面的半节粉笔可以不掉下来。看到，用拿住上面的半节，下面的半节粉笔可以不掉下来。分子之间有引力，而且分子之间为什么还
6、会有间隙，而固体、液分子之间有引力，而且分子之间为什么还会有间隙，而固体、液体的体积很难被压缩呢？（分子间不仅有引力还有斥力作用，）体的体积很难被压缩呢？（分子间不仅有引力还有斥力作用，）3 3、分子间的作用力、分子间的作用力分子引力分子引力器材：器材： 两个铅块（事前用小刀刮亮）两个铅块（事前用小刀刮亮）铁架台，钩码。铁架台，钩码。实验现象：实验现象： 用力将两个纯净的铅块挤压用力将两个纯净的铅块挤压在一起。下面可吊上一重物。在一起。下面可吊上一重物。实验表明：实验表明： 分子之间有引力。分子之间有引力。演示实验：分子引力实验演示实验：分子引力实验分子引力实验分子引力实验第十六章热和能第十六
7、章热和能小结小结:分子动理论的初步知识分子动理论的初步知识1 1、物质是由分子组成的、物质是由分子组成的2 2、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。3 3、分子间存在相互作用的引力和、分子间存在相互作用的引力和二、内能二、内能第十六章热和能第十六章热和能( (一一) )物体的内能（通常指的是热能）物体的内能（通常指的是热能） 物体内部所有分子做无规则运动的动能和相互作用的势能物体内部所有分子做无规则运动的动能和相互作用的势能的总和，叫的总和，叫物体的内能物体的内能也就是也就是物质分子热运动的总能量。物质分子热运动的总能量。强调：强调：1 1、物体的
8、内能是指物体内所有分子具有的能量，而不是、物体的内能是指物体内所有分子具有的能量，而不是单个分子具有的能量；（以统计规律计）单个分子具有的能量；（以统计规律计）2 2、一切物体都有内能。、一切物体都有内能。物体的内能与哪些因素有关呢？物体的内能与哪些因素有关呢？ 根据内能的定义，因分子势能跟分子间的相互作用关根据内能的定义，因分子势能跟分子间的相互作用关系复杂，初中阶段暂不考虑它的变化，而只考虑分子动系复杂，初中阶段暂不考虑它的变化，而只考虑分子动能对内能的影响。能对内能的影响。一切物体都有内能一切物体都有内能二、内能二、内能第十六章热和能第十六章热和能( (二二) )物体的内能物体的内能跟温
9、度的关系跟温度的关系实验演示：取三只烧杯，分别倒入冷水、温水和热水，然后分别向三只杯内缓实验演示：取三只烧杯，分别倒入冷水、温水和热水，然后分别向三只杯内缓慢地滴入几滴墨汁，观察比较三只杯内墨扩散的快慢。慢地滴入几滴墨汁，观察比较三只杯内墨扩散的快慢。引导学生进行分析：引导学生进行分析：温度高温度高扩散快扩散快分子运动快分子运动快分子动能大分子动能大内能大；内能大；温度低温度低扩散慢扩散慢分子运动慢分子运动慢分子动能小分子动能小内能小。内能小。可知物体温度升高，内能增加；温度降低，内能减少可知物体温度升高，内能增加；温度降低，内能减少实验结果表明：温度越高，扩散过程越快。扩散得快，说明分子无规
10、则运动的实验结果表明：温度越高，扩散过程越快。扩散得快，说明分子无规则运动的速度大，即分子无规则运动激烈。速度大，即分子无规则运动激烈。因此：因此：物体的内能跟温度有关物体的内能跟温度有关。温度升高时，物体的内能增。温度升高时，物体的内能增加。温度降低时，物体的内能减小。正是由于内能跟温度有关，加。温度降低时，物体的内能减小。正是由于内能跟温度有关，人们常常把人们常常把物体的内能叫做热能物体的内能叫做热能，把物体内部大量分子的无规则，把物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。温度不变运动叫做热运动。温度不变,.?,.?内能与温度内能与温度温度越高内温度越高内能越大能越大二、内能二、内能第十六章
11、热和能第十六章热和能（三）物体的内能与机械能（三）物体的内能与机械能 内能与机械能是两种不同形式的能量。内能与机械能是两种不同形式的能量。 一切物体都有内能，内能与物体内部的分子热运动以及一切物体都有内能，内能与物体内部的分子热运动以及分子间的相互作用情况有关，内能大小与温度有关。分子间的相互作用情况有关，内能大小与温度有关。 而机械能则决定于整个物体的机械运动情况，与物体的而机械能则决定于整个物体的机械运动情况，与物体的运动速度和高度等有关。运动速度和高度等有关。通过机械能和内能的对比，进一步帮助学生理解内能概通过机械能和内能的对比，进一步帮助学生理解内能概念。分析在水平光滑桌上滑动的木块具
12、有什么能念。分析在水平光滑桌上滑动的木块具有什么能? ?首先木块有势能，也有动能首先木块有势能，也有动能, ,统称为机械能。机械能与整统称为机械能。机械能与整个物体的机械运动情况有关。个物体的机械运动情况有关。木块内部的分子做无规则运动，且分子间有作用力，木木块内部的分子做无规则运动，且分子间有作用力，木块有内能。内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作块有内能。内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用有关。用有关。第十六章热和能第十六章热和能三、改变内能的方法三、改变内能的方法(做功和内能的改变做功和内能的改变)改变物体内能的两种途径：做功和热传递改变物体内能的两种途径：做功和热传递1
13、 1、对物体做功，物体的内能会增大。、对物体做功，物体的内能会增大。演示实验演示实验：火柴在火柴盒上擦划、燃着（纸包着，放在石头上用铁锤砸，：火柴在火柴盒上擦划、燃着（纸包着，放在石头上用铁锤砸，可在课后做，但要强调注意安全！可在课后做，但要强调注意安全！1 12 2根即可）根即可）演示实验演示实验：压缩空气引火实验。：压缩空气引火实验。 取绿豆粒大小的一块干燥硝化棉，用镊子把棉花拉得疏松一些，放入玻璃取绿豆粒大小的一块干燥硝化棉，用镊子把棉花拉得疏松一些，放入玻璃筒底。将活塞涂上少许蓖麻油（起润滑和密封作用），放入玻璃筒的上口。此筒底。将活塞涂上少许蓖麻油（起润滑和密封作用），放入玻璃筒的上
14、口。此时要提醒学生注意观察简内的棉花。迅速地压下活塞，看到硝化棉猛烈燃烧，时要提醒学生注意观察简内的棉花。迅速地压下活塞，看到硝化棉猛烈燃烧，发出明亮的光。发出明亮的光。师生分析：师生分析：压缩空气压缩空气对空气做功对空气做功空气内能增加空气内能增加温度升高温度升高达到硝化棉的燃点燃达到硝化棉的燃点燃烧。在这个过程中，人消耗机械能，使空气内能增加，即机械能转化为内能。烧。在这个过程中，人消耗机械能，使空气内能增加，即机械能转化为内能。实验现象说明：活塞压缩空气做功，使空气内能增大，温度升高引起棉花燃烧。实验现象说明：活塞压缩空气做功，使空气内能增大，温度升高引起棉花燃烧。举例：在给自行车轮胎打
15、气时，打气筒也会变热，这也是由于压缩空气的缘故。举例：在给自行车轮胎打气时，打气筒也会变热，这也是由于压缩空气的缘故。摩擦生热也一个例子。搓搓手会感觉热。再如钻木取火等。摩擦生热也一个例子。搓搓手会感觉热。再如钻木取火等。压缩气体引火压缩气体引火三、改变内能的三、改变内能的方法方法(做功和内能做功和内能的改变的改变)第十六章热和能第十六章热和能1 1、对物体做功，物体的内能会增大。、对物体做功，物体的内能会增大。小实验小实验： 用锤子打牙膏皮一阵后，请同学用手摸一摸，再讨论一下，为什么会感到牙用锤子打牙膏皮一阵后，请同学用手摸一摸，再讨论一下，为什么会感到牙膏皮很烫。膏皮很烫。小实验小实验：
16、出示一钢锯条，让甲同学摸一下说出感觉，然后请乙同学持锯条在木块上来出示一钢锯条，让甲同学摸一下说出感觉，然后请乙同学持锯条在木块上来回急速地摩擦回急速地摩擦2020次，再让甲同学摸一下，说出感觉次，再让甲同学摸一下，说出感觉小实验小实验： 反复弯折粗铁丝数次，然后用手摸一下弯折的地方，体会有何感觉？反复弯折粗铁丝数次，然后用手摸一下弯折的地方，体会有何感觉？归纳：对物体施加力，并且物体在力的方向上通过了距离，也就是力对物体做了归纳：对物体施加力，并且物体在力的方向上通过了距离，也就是力对物体做了功，由此得出：对物体做功，物体的内能就会增大。功，由此得出：对物体做功，物体的内能就会增大。三、改变
17、内能的三、改变内能的方法方法(做功和内能做功和内能的改变的改变)第十六章热和能第十六章热和能2 2、物体对外做功时，本身的内能会减小。、物体对外做功时，本身的内能会减小。演示实验：气体膨胀温度降低的实验。演示实验：气体膨胀温度降低的实验。 事前组装好仪器。课前在瓶内装入少量的水。实验时告诉学生，事前组装好仪器。课前在瓶内装入少量的水。实验时告诉学生，由于水的蒸发，瓶内存在水蒸气。由于水蒸气是无色透明的，所由于水的蒸发，瓶内存在水蒸气。由于水蒸气是无色透明的，所以水蒸气是看不到的。提醒学生注意观察瓶塞跳起时容器中有什以水蒸气是看不到的。提醒学生注意观察瓶塞跳起时容器中有什么现象。么现象。实验现象
18、：当塞子跳起时，瓶内出现了雾。（现象不太明显。另实验现象：当塞子跳起时，瓶内出现了雾。（现象不太明显。另在实验瓶内加入少量乙醚，实验现象会明显易于观察。）在实验瓶内加入少量乙醚，实验现象会明显易于观察。） 引导学生分析实验现象。进而得出物体对外做功时，本身的内引导学生分析实验现象。进而得出物体对外做功时，本身的内能会减小。能会减小。 内能做功三、改变内能的方三、改变内能的方法法(做功和内能的做功和内能的改变改变)第十六章热和能第十六章热和能3 3、用功来量度内能的改变。、用功来量度内能的改变。 做功可以改变物体的内能，对物体做的功越多，物做功可以改变物体的内能，对物体做的功越多，物体的内能增加
19、得越多，物体对外做的功越多，物体的内体的内能增加得越多，物体对外做的功越多，物体的内能减小得也越多，能减小得也越多， 做功改变内能的实质是：机械能与内能之间发生变做功改变内能的实质是：机械能与内能之间发生变化。化。所以，我们可以用功来量度内能的变化。这样内能的单所以，我们可以用功来量度内能的变化。这样内能的单位跟功相同，也是焦耳。如果对物体做了位跟功相同，也是焦耳。如果对物体做了2 2焦的功，物体焦的功，物体的内能会增加的内能会增加2 2焦。焦。 因此国际单位制规定：各种形式的能的单位都是焦耳。因此国际单位制规定：各种形式的能的单位都是焦耳。三、改变内能的三、改变内能的方法方法(做功和内能做功
20、和内能的改变的改变)第十六章热和能第十六章热和能3 3、用功来量度内能的改变。、用功来量度内能的改变。补充小实验：补充小实验： 将铜制小筒，固定在讲台桌上，在小筒中倒入一些乙醚，将铜制小筒，固定在讲台桌上，在小筒中倒入一些乙醚，用塞子塞子塞紧，用一条皮条缠绕在铜筒在外面，迅速地来回用塞子塞子塞紧，用一条皮条缠绕在铜筒在外面，迅速地来回拉动皮条，观察现象，组织讨论，分析物理过程。拉动皮条，观察现象，组织讨论，分析物理过程。（拉动皮条做功，改变了铜筒和乙醚的内能，乙醚的内能增大，（拉动皮条做功，改变了铜筒和乙醚的内能，乙醚的内能增大，温度升高，当乙醚沸腾时，产生的蒸气对塞子做功，内能又转温度升高，
21、当乙醚沸腾时，产生的蒸气对塞子做功，内能又转化为塞子的机械能。）化为塞子的机械能。）能量转化和转移的顺序是怎样的能量转化和转移的顺序是怎样的? 利用做功可以改变物体的内能，外界对物体做功，内能增利用做功可以改变物体的内能，外界对物体做功，内能增大；物体对外界做功，内能减小。大；物体对外界做功，内能减小。 做功过程实质是：机械能与内能之间的相互转化。做功过程实质是：机械能与内能之间的相互转化。做功改变内能做功改变内能三、改变内能的三、改变内能的方法方法(热传递的内热传递的内能的改变能的改变 热量热量)第十六章热和能第十六章热和能三、改变内能的方法三、改变内能的方法1 1、热传递、热传递的三种方式
22、：热传导，热对流，热辐射的三种方式：热传导，热对流，热辐射 举例说明：汤勺传热，暖气片、空调位置，烤火等举例说明：汤勺传热，暖气片、空调位置，烤火等在热传递的过程中，用热量来量度物体内能的变化。在热传递的过程中，用热量来量度物体内能的变化。2 2、热传递：、热传递：热传递过程中热传递过程中 、存在着高温物体和低温物体（或同一物体存在着高温部分和低温、存在着高温物体和低温物体（或同一物体存在着高温部分和低温部分）；部分）； 、由于热传递，高温物体温度降低，低温物体温度升高。温度的变、由于热传递，高温物体温度降低，低温物体温度升高。温度的变化反映了物体内能的改变，所以上述：化反映了物体内能的改变，
23、所以上述： 热传递现象的实质热传递现象的实质是：是：内能从高温的物体转移到低温的物体。内能从高温的物体转移到低温的物体。3 3、热量：、热量： 在热传递现象中，物体放出或吸收的热有多有少，把一壶水放在火上在热传递现象中，物体放出或吸收的热有多有少，把一壶水放在火上加热，加热到沸腾就比加热成温水吸收的热量多。加热，加热到沸腾就比加热成温水吸收的热量多。 热传递过程中，吸收或放出的热的多少。叫热量。热传递过程中，吸收或放出的热的多少。叫热量。 热量热量Q Q单位：焦耳单位：焦耳J J。三、改变内能的三、改变内能的方法方法(热传递的内热传递的内能的改变能的改变 热量热量)第十六章热和能第十六章热和能
24、4 4、热传递和物体内能的改变、热传递和物体内能的改变 伴随着热传递的发生，物体的内能发生改变。伴随着热传递的发生，物体的内能发生改变。 物体吸热、内能增大；物体放热，内能减少。物体吸热、内能增大；物体放热，内能减少。 热传递的实质就是内能从高温物体传到低温物体，热传递的实质就是内能从高温物体传到低温物体，热传递就是内能的转移。热传递就是内能的转移。 热传递过程中，传递内能的多少叫做热量热传递过程中，传递内能的多少叫做热量。 热传递过程中，热传递过程中， 高温物体的内能减少，放出热量；高温物体的内能减少，放出热量； 低温物体低温物体的的内能增加，吸收热量，内能增加，吸收热量， 物体放出或吸收的
25、热量越多，它的内能的改变越大。物体放出或吸收的热量越多，它的内能的改变越大。所以说：热量、功都是过程量；内能、机械能都是状态量所以说：热量、功都是过程量；内能、机械能都是状态量三三改变内能的方改变内能的方法法第十六章热和能第十六章热和能5 5、做功和热传递对改变物体内能是等效的、做功和热传递对改变物体内能是等效的 改变物体内能有两种方法，做功和热传递。改变物体内能有两种方法，做功和热传递。 不同的方法产生了同样的效果，做功和热传递在改变物体内能不同的方法产生了同样的效果，做功和热传递在改变物体内能上是上是等效等效的。的。 但它们在物理过程中有区别：但它们在物理过程中有区别： 做功是机械能与内能
26、之间的转化，以功来量度做功是机械能与内能之间的转化，以功来量度 而热传递是物体之间的内能转移，以热量来量度。而热传递是物体之间的内能转移，以热量来量度。 正因为做功和热传递在改变内能上是等效的，所以热量的单位正因为做功和热传递在改变内能上是等效的，所以热量的单位也是焦耳。也是焦耳。第十六章热和能第十六章热和能内能、温度、热量内能、温度、热量1 1、物体内部所有分子做无规则运动的动能和相互作用的物体内部所有分子做无规则运动的动能和相互作用的势能的总和，叫势能的总和，叫物体的内能物体的内能也就是也就是物质分子热运动的物质分子热运动的总能量。总能量。2 2、温度：表示物体冷热程度，可以用温度计来测量
27、物体、温度：表示物体冷热程度，可以用温度计来测量物体的温度的温度3 3、热量：、热量：在热传递现象中，物体放出或吸收的热有多有在热传递现象中，物体放出或吸收的热有多有少少第十六章热和能第十六章热和能改变内能的方法小结改变内能的方法小结热传递的条件：物体间或物体不同部分存在温度差。热传递的条件：物体间或物体不同部分存在温度差。热传递的方向：内能（热量）从高温物体传向低温物热传递的方向：内能（热量）从高温物体传向低温物体。体。热传递的实质：内能（热量）的传递。热传递的实质：内能（热量）的传递。做功、热传递是改变物体内能的两种方式。做功、热传递是改变物体内能的两种方式。热量是热传递过程中才出现的物理
28、量，对于一个物体，热量是热传递过程中才出现的物理量，对于一个物体，只能说：只能说：“吸收热量吸收热量”或或“放出热量放出热量”，绝对不能说，绝对不能说“具有热量具有热量”。热传递过程中，传递内能的多少叫做热量。热传递过程中，传递内能的多少叫做热量。四比热容四比热容第十六章热和能第十六章热和能1 1、演示实验：、演示实验： 出示盛有等质量的水和煤油的两只烧出示盛有等质量的水和煤油的两只烧杯。告诉学生杯内水和煤油的质量是相杯。告诉学生杯内水和煤油的质量是相等的，但我们明显地看出两者的体积不等的，但我们明显地看出两者的体积不相同，这是为什么相同，这是为什么?( ?(请学生回答：水和煤请学生回答：水和
29、煤油的密度不同。油的密度不同。) )不同的物质其密度不同，不同的物质其密度不同，密度是物质的属性。密度是物质的属性。 介绍电加热器介绍电加热器( (俗称俗称“热得快热得快”)”)，强，强调电加热器每一秒钟放出的热量是一定调电加热器每一秒钟放出的热量是一定的，两个电加热器是相同的的，两个电加热器是相同的( (额定功率相额定功率相同同) )，在相同的时间里它们放出的热量也，在相同的时间里它们放出的热量也是相等的。是相等的。实验结果：实验结果： 煤油温度升得快。这表明质量相等的水和煤油在温度升高的煤油温度升得快。这表明质量相等的水和煤油在温度升高的度数相同时，水吸收的热量比煤油多。度数相同时，水吸收
30、的热量比煤油多。四比热容四比热容第十六章热和能第十六章热和能2 2、比热容：、比热容： 质量相等的不同物质，在温度升高的度数相同时，吸收的热量是不同的。质量相等的不同物质，在温度升高的度数相同时，吸收的热量是不同的。 这跟我们在测量物体质量时，遇到的情况相似；相同体积的不同物质，这跟我们在测量物体质量时，遇到的情况相似；相同体积的不同物质，质量不相同。当时为表示物质的这一特性，引入了密度的概念质量不相同。当时为表示物质的这一特性，引入了密度的概念- -某种物质单某种物质单位体积的质量。那么，现在我们应该怎样表示上述实验所反映的物质特性呢位体积的质量。那么，现在我们应该怎样表示上述实验所反映的物
31、质特性呢? ?这就是比热容的概念。这就是比热容的概念。定义：定义： 单位质量的某种物质温度升高单位质量的某种物质温度升高11吸收的热量叫做这种物质的比热容，吸收的热量叫做这种物质的比热容，简称比热简称比热。 比热是通过比较单位质量的某种物质温升比热是通过比较单位质量的某种物质温升11时吸收的热量，来表示各时吸收的热量，来表示各种物质的不同性质。种物质的不同性质。比热的单位：在国际单位制中，比热的单位是焦（千克比热的单位：在国际单位制中，比热的单位是焦（千克) ) ， J/ J/（kgkg），读作焦每千克摄氏度。），读作焦每千克摄氏度。四比热容四比热容第十六章热和能第十六章热和能2 2、比热容：
32、、比热容：物理意义：如果某物质的比热是物理意义：如果某物质的比热是a a焦（千克焦（千克)，它是，它是说单位质量的该种物质，每升高说单位质量的该种物质，每升高11时时( (或降低或降低11时时) )，吸收，吸收( (或放出或放出) )的热量是的热量是a a焦。焦。 比热是物质的一种特性比热是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热。物，各种物质都有自己的比热。物理学中，常把由实验测定的物质的比热，列成表格，便于查理学中，常把由实验测定的物质的比热，列成表格，便于查找。找。四比热容四比热容第十六章热和能第十六章热和能四、比热容四、比热容c c 2 2、比热容、比热容应用：应用： 从表中还可以看出：
33、从表中还可以看出： 各物质中，各物质中，水的比热最大水的比热最大。4.2104.2103 3焦（千克焦（千克)这就意味着，在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。这就意味着，在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。水的这个特征对气候的影响很大。在受太阳照射条件相同时，白天水的这个特征对气候的影响很大。在受太阳照射条件相同时，白天沿海地区比内陆地区温升慢，夜晚沿海地区温度降低也少。所以一沿海地区比内陆地区温升慢，夜晚沿海地区温度降低也少。所以一天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大。在一年之中，天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大。在一年之中，夏季内陆比沿海炎热，冬
34、季内陆比沿海寒冷。夏季内陆比沿海炎热，冬季内陆比沿海寒冷。 水比热大的特点，在生产、生活中也经常利用。如汽车发动机、水比热大的特点，在生产、生活中也经常利用。如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。冬季也常用热水取暖。冬季也常用热水取暖。五、热量的计算五、热量的计算第十六章热和能第十六章热和能Q=cm(t-t0) Q0,表示吸热； Q0,表示放热。六、燃料的热值六、燃料的热值 第十六章热和能第十六章热和能1 1、燃料的特点：、燃料的特点：能够燃烧。能够燃烧。燃烧是化学能转化为内能的过程。燃烧是化学能转化为
35、内能的过程。（引入：煤炭、汽油、柴油是燃料，柴火、酒精、蜡烛、（引入：煤炭、汽油、柴油是燃料，柴火、酒精、蜡烛、煤气、天然气也是燃料。煤气、天然气也是燃料。 它们都有共同的特点是：它们都能够燃烧。它们燃烧它们都有共同的特点是：它们都能够燃烧。它们燃烧时都能放出热量（内能）。时都能放出热量（内能）。 燃料燃烧实际发生的是一种化学变化，在燃烧过程中燃料燃烧实际发生的是一种化学变化，在燃烧过程中燃料的化学能转化为内能。）燃料的化学能转化为内能。）六、燃料的热值六、燃料的热值 第十六章热和能第十六章热和能2 2、燃料的燃烧值：、燃料的燃烧值：（引入：归纳了燃料的共同特点是都能燃烧。那么不同燃料（引入：
36、归纳了燃料的共同特点是都能燃烧。那么不同燃料在燃烧时有什么不同呢？煮饭时用煤为什么比用柴草好呢？在燃烧时有什么不同呢？煮饭时用煤为什么比用柴草好呢？煤一定比柴草放出的热量多吗？怎样比较才更合适？煤一定比柴草放出的热量多吗？怎样比较才更合适？ 类比：铁一定比棉花重吗？应取相同质量的煤与柴草相比。类比：铁一定比棉花重吗？应取相同质量的煤与柴草相比。那么，质量相同，就一定是煤放出的热量多吗？其实还应补那么，质量相同，就一定是煤放出的热量多吗？其实还应补充一条：要让它们都充分燃烧。在它们都烧完、烧尽的条件充一条：要让它们都充分燃烧。在它们都烧完、烧尽的条件下，才有可比性。为了比较不同燃料的这一差异，我
37、们引入下，才有可比性。为了比较不同燃料的这一差异，我们引入一个新的概念：）一个新的概念：）定义：定义：1 1千克的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃千克的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的燃烧值料的燃烧值单位：焦单位：焦/ /千克。单位：千克。单位：J/kgJ/kg六、燃料的热值六、燃料的热值 第十六章热和能第十六章热和能2 2、燃料的燃烧值：、燃料的燃烧值：物理意义：燃烧值直接反映了燃料的燃烧特性。燃烧值大，反映物理意义：燃烧值直接反映了燃料的燃烧特性。燃烧值大，反映单位质量的该种燃料完全燃烧时放出的热量多（化学能转化成的内单位质量的该种燃料完全燃烧时放出的热量多（化学能转化成的内能
38、多）。能多）。看课本中看课本中p53p53的表：几种燃料的燃烧值的表：几种燃料的燃烧值表述其物理意义：汽油的燃烧值为表述其物理意义：汽油的燃烧值为4.6104.6107 7焦焦/ /千克。其物理意义是千克。其物理意义是1 1千克的汽油完全燃烧放出的热量是千克的汽油完全燃烧放出的热量是4.6104.6107 7焦。焦。燃料完全燃烧放出热量的计算公式：燃料完全燃烧放出热量的计算公式：燃料完全燃烧放出的热量燃料完全燃烧放出的热量Q=Q=燃料的燃烧值燃料的燃烧值qq燃料的质量燃料的质量m m。即：即：Q=q mQ=q m燃烧值表燃烧值表七、热机七、热机第十六章热和能第十六章热和能1 1、引入：、引入：
39、 用酒精灯给试管中的水加热，由于燃料在试管外燃烧，热用酒精灯给试管中的水加热，由于燃料在试管外燃烧，热量损失较大，内能的利用率较低。能不能把燃料移到内部去燃量损失较大，内能的利用率较低。能不能把燃料移到内部去燃烧，来获得更大的动力？烧，来获得更大的动力？2 2、内燃机：、内燃机： 燃料在气缸内燃烧的热机。最常见的内燃机，以汽油或柴燃料在气缸内燃烧的热机。最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机。油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机。内燃机内燃机七、热机七、热机第十六章热和能第十六章热和能3 3、汽油机：用汽油作燃料的内燃机。、汽油机：用汽油作燃料的内燃机。第十六章热和能第十六章热
40、和能七、热机七、热机3 3、汽油机：用汽油作燃料的内燃机。、汽油机：用汽油作燃料的内燃机。工作原理：工作原理：内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。 开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门均关闭。工作时，活塞由上向开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门均关闭。工作时，活塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程。吸气冲程油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程。吸气
41、冲程 活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程。压缩冲合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程。压缩冲程程 压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞向上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了
42、内能向机械能的转化。这是第塞向上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程。做功冲程三个冲程。做功冲程 做功冲程结束，活塞继续向下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后做功冲程结束，活塞继续向下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程。排气冲程的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程。排气冲程此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。第十六章热和能第十六章热和能七、热机七、热机3 3、汽油机：用汽油作燃料的内燃机。、汽油机：用汽油作燃料的内燃机。解释：解释：汽车在开动前，使内燃
43、机起动时能的转化：汽车在开动前，使内燃机起动时能的转化： 首先接通电源，开动首先接通电源，开动 马达马达 或者用手或者用手 摇车摇车 ，这些都是为了给，这些都是为了给内燃机输入能量，通过外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过内燃机输入能量，通过外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个连杆带动活塞运动，消耗机械能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程。内燃机一旦开始做功，内能就会转化成曲轴的机械能。这时冲程。内燃机一旦开始做功，内能就会转化成曲轴的机械能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通过飞轮曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通
44、过飞轮( (与曲轴相连与曲轴相连的质量较大的轮子的质量较大的轮子) )保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外保存起来。然后依靠飞轮的惯性再反过来向外输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的机械能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。 在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成。程靠消耗飞轮的机械能来完成。七、热机七、热机第十六章热和能第十六章热和能4 4、柴油机：用柴油作燃料的内燃机。、
45、柴油机：用柴油作燃料的内燃机。柴油机柴油机七、热机七、热机第十六章热和能第十六章热和能5 5、汽油机和柴油机的异同点、汽油机和柴油机的异同点柴油机与汽油机有共同的地方，也有不同之处。柴油机与汽油机有共同的地方，也有不同之处。柴油机与汽油机的相同点：都是内燃机；一个工作循环都要经历四个冲程。柴油机与汽油机的相同点：都是内燃机；一个工作循环都要经历四个冲程。柴油机与汽油机的不同点：柴油机与汽油机的不同点：A A、构造方面：柴油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴。、构造方面：柴油机没有火花塞，而在相应位置上安装的是喷油嘴。B B、工作过程上：、工作过程上：吸入的气体不同（汽油机吸入的是什么？
46、柴油机吸入的只是空气）；吸入的气体不同（汽油机吸入的是什么？柴油机吸入的只是空气）；压缩情况不同（柴油机压缩冲程末，气体体积要小得多。所以压强更大，温度压缩情况不同（柴油机压缩冲程末，气体体积要小得多。所以压强更大，温度更高，这个温度早已超过了柴油的燃点）；更高，这个温度早已超过了柴油的燃点）；点火方式不同点火方式不同( (汽油机靠火花塞点火。柴油机由于压缩气体温度已超过柴油燃点，汽油机靠火花塞点火。柴油机由于压缩气体温度已超过柴油燃点，从喷油嘴喷入雾状柴油便可立即燃烧。这种方式称为压燃式从喷油嘴喷入雾状柴油便可立即燃烧。这种方式称为压燃式) )；C C、用途方面：柴油机比汽油机便宜，但汽油机
47、一般比柴油机轻巧，所以汽油机、用途方面：柴油机比汽油机便宜，但汽油机一般比柴油机轻巧，所以汽油机通常用在飞机、小汽车、摩托车及一些小型农用机械上。而柴油机一般用在舰通常用在飞机、小汽车、摩托车及一些小型农用机械上。而柴油机一般用在舰船、载重汽车、拖拉机、坦克以及发电机等大型设备上。船、载重汽车、拖拉机、坦克以及发电机等大型设备上。注：汽油机和柴油机不同之处在于吸气冲程，柴油机吸进的是空气而不是柴油注：汽油机和柴油机不同之处在于吸气冲程，柴油机吸进的是空气而不是柴油和空气的混合物；在结构上，柴油机的气缸顶部是喷油嘴而不是火花塞。在工和空气的混合物；在结构上，柴油机的气缸顶部是喷油嘴而不是火花塞。
48、在工作方式上，汽油机采用火花塞的点燃式工作方式，柴油机采用压燃式工作方式。作方式上，汽油机采用火花塞的点燃式工作方式，柴油机采用压燃式工作方式。第十六章热和能第十六章热和能八、能量的转化与守恒八、能量的转化与守恒 在能量转化和转移的过程中，能的总量保持不变。大量事实证明，在能量转化和转移的过程中，能的总量保持不变。大量事实证明，在普遍存在的能量的转化和转移过程中，消耗多少某种形式的能量，在普遍存在的能量的转化和转移过程中，消耗多少某种形式的能量，就得到多少其他形式的能量。如在热传递过程中，高温物体放出多就得到多少其他形式的能量。如在热传递过程中，高温物体放出多少热量（减少多少内能），低温物体就
49、吸收多少热量（增加多少内少热量（减少多少内能），低温物体就吸收多少热量（增加多少内能）；克服摩擦力做了多少功，就有多少机械能转化为能量，但能能）；克服摩擦力做了多少功，就有多少机械能转化为能量，但能量的总量不变。就是说某体损失的能量等于几个物体得到几个物体量的总量不变。就是说某体损失的能量等于几个物体得到几个物体得到的能量的总和。例如，把烧热的金属块，投到冷水中，冷水，得到的能量的总和。例如，把烧热的金属块，投到冷水中，冷水，盛水的容器以及周围的空气等，都要吸收热量，它们所吸收的热量盛水的容器以及周围的空气等，都要吸收热量，它们所吸收的热量总和跟金属块放出的热量相等。再如水电站里，水从高处流下
50、减少总和跟金属块放出的热量相等。再如水电站里，水从高处流下减少了机械能，一方面由于推动发电机转动而转化为电能，一方面水跟了机械能，一方面由于推动发电机转动而转化为电能，一方面水跟水轮机、管道摩擦而转化为内能。那么水的机械能的减少等于产生水轮机、管道摩擦而转化为内能。那么水的机械能的减少等于产生的电能和内能的总和。的电能和内能的总和。 1 1、引入能量的转化和守恒定律、引入能量的转化和守恒定律八、能量的转化与守恒八、能量的转化与守恒 第十六章热和能第十六章热和能人类经过长期的实践探索，直到人类经过长期的实践探索，直到1919世纪，才确立了这个世纪，才确立了这个自然界最普遍的定律棗能量的转化守恒定
51、律。通常把它自然界最普遍的定律棗能量的转化守恒定律。通常把它表述为：表述为：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式能量既不会消灭，也不会创生，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，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，能量的总保持不变。而在转化和转移的过程中，能量的总保持不变。2 2、能量的转化和守恒定律内容、能量的转化和守恒定律内容八、能量的转化与守恒八、能量的转化与守恒 第十六章热和能第十六章热和能( (1) 1)能量守恒定律普遍适用。在形形色色的自然现象中，只能量守恒定律普遍适用。在形形色色的自然现象中，只要有能量的转化，
52、就一定服从能量守恒规律。从物理的、要有能量的转化，就一定服从能量守恒规律。从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象，大到宇宙天体的演变，化学的现象到地质的、生物的现象，大到宇宙天体的演变，小到原子核内部粒子的运动，都服从能量守恒的规律。小到原子核内部粒子的运动，都服从能量守恒的规律。(2)(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。自然界的各能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。自然界的各种现象都不是孤立的，而是相互联系的。电灯发光跟电流种现象都不是孤立的，而是相互联系的。电灯发光跟电流有联系，电能转化为光能反映了这种联系。植物生长更不有联系，电能转化为光能反映了这种联系。植物生长更不是孤立的
53、，要靠阳光进行光合作用才能生长，光能转化为是孤立的，要靠阳光进行光合作用才能生长，光能转化为化学能反映了这种联系。化学能反映了这种联系。3 3、能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律、能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。之一。八、能量的转化与守恒八、能量的转化与守恒 第十六章热和能第十六章热和能(3)(3)能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然，就要能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然，就要根据种种自然现象，总结规律，能量守恒定律就是人类总结出的规根据种种自然现象，总结规律，能量守恒定律就是人类总结出的规律之一，而且人类认识的其他规律也
54、必定符合能量守恒定律。律之一，而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律。19331933年意大利科学家费米，在研究年意大利科学家费米，在研究 衰变的过程中发现，能量不守恒。衰变的过程中发现，能量不守恒。于是他根据能量守恒定律大胆预言了还有一种未发现的粒子，这就于是他根据能量守恒定律大胆预言了还有一种未发现的粒子，这就是现在已被科学界公认的中微子。这一事例说明了能明守恒定律，是现在已被科学界公认的中微子。这一事例说明了能明守恒定律，已成为人类认识自然的重要依据。已成为人类认识自然的重要依据。(4)(4)能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。纵观人类科学技术进能量守恒定律是人类利用自然的重要武
55、器。纵观人类科学技术进步的历史，也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。步的历史，也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从原始人钻木取火，到水能利用；从蒸汽机发明，到电能的利用；从原始人钻木取火，到水能利用；从蒸汽机发明，到电能的利用；从太阳能，到核能的利用。人类总是在认识、利用能源，逐步实现从太阳能，到核能的利用。人类总是在认识、利用能源，逐步实现能量的转化。能量的转化。3 3、能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律、能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。之一。八、能量的转化与守恒八、能量的转化与守恒 第十六章热和能第十六章热和能4、过程的方向
56、性、过程的方向性 自然界中的一切运动变化过程都符合能量守恒定律，而符合自然界中的一切运动变化过程都符合能量守恒定律，而符合能量守恒定律的过程不一定都会自动发生。也就是说，有些过程能量守恒定律的过程不一定都会自动发生。也就是说，有些过程是有方向性的，它只能自动地朝一个方向进行，反过来的过程却是有方向性的，它只能自动地朝一个方向进行，反过来的过程却不可能自动发生。这就是过程的方向性。不可能自动发生。这就是过程的方向性。 热传递只能单向进行，它的方向是热量只能自动地从高温物热传递只能单向进行，它的方向是热量只能自动地从高温物体传向低温物体，而不能自动地从低温物体传向高温物体。体传向低温物体，而不能自动地从低温物体传向高温物体。
