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第十二章 内能与热机
【教学任务分析】
教学目标
知识与技能
1．知道生活中常见的温度值，知道液体温度计的原理和使用，
2．通过生活实例和简单实验，归纳出改变内能的两个途径（做功和热传递），知道热量是热传递中内能的改变量．
3．理解比热容概念，会利用吸放热公式进行简单计算．
4．通过内燃机的学习，了解燃料热值和热机效率概念．
过程与方法
1．通过科学探究的方法，建立比热容的概念．
2．学习用类比方法（比较法）建立内能的概念．
情感态度与价值观
1．通过科学探究建立比热容的概念培养学生的合作意识．
2．通过了解内燃机的发展对人类进步起到的作用的同时认识到它给环境带来的污染问题，对学生进行环保意识培养．
重点
能正确使用液体温度计测液体温度，认识改变物体内能的途径以及对比热容的理解．
难点
对比热容概念的理解以及认识温度、内能、热量三个物理量的区别与联系．
【教学环节安排】
环节
教 学 问 题 设 计
教学活动设计
最佳问题
解决方案
知识再现
一、温度和内能
1．温度表示物体的_____________，日常生活中温度的单位是_______．把____ 的温度规定为0摄氏度，把1标准大气压下 的温度规定为100摄氏度．
2．常见温度计是根据 原理制成的． 在使用温度计前，应该看清它的 ；认清它的 ．在使用温度计测液体温度时，(1)温度计的玻璃泡 被测液体中，不要碰到 ；(2)温度计的玻璃泡浸入被测液体后要稍等一会儿，待温度计的示数______后再读数；(3)读数时玻璃泡要继续留在 中，视线与温度计中液柱的上表面_______．
3．物体内所有分子由于热运动而具有的_ ，以及分子之间________的总和叫做物体的内能，________物体都有内能．物体的内能跟____和______有关．
4．改变物体内能的途径是___ _和_ _____． 对物体做功，物体的内能会______，物体对外做功，物体的内能会______；在发生热传递现象时，高温物体温度______，内能______，________热量，低温物体温度______，内能______，________热量．
5．物体通过热传递方式所_______________称为热量，热量的单位是______．
二、物质的比热容
6．单位质量的物质温度升高_______所吸收的_______为该物质的比热容，符号是_____，单位是________．水的比热容为_________，其物理意义是_________________________．
7．比热容是物质的一种______性，它虽然由物体的质量、温度的变化、吸收或放出的热量多少来定义，但跟它们____关，物质的比热容只跟物质的______有关．即同种物质比热容______，不同物质比热容______．
8．吸热公式Q吸=_________，其中△t的含义是_____________；放热公式Q放=________，其中△t的含义是_____________．
三、内燃机
9．把燃料燃烧时释放的______能转变为_______能的装置称为热机，燃料在_____________内燃烧产生动力的热机叫做内燃机，常见的内燃机有___________和__________．
10．四冲程汽油机和柴油机在构造上的不同是_______________________．它们都是 由 、 、 和 四个冲程的不断循环连续工作的．其中 冲程把机械能转化为内能； 冲程将燃料燃烧后产生的内能转化为 能，使汽车获得动力，其他三个冲程靠________________来完成．
11．四冲程内燃机在一个循环中，完成______个冲程，活塞往复______次，曲轴或飞轮转动______周，做功_____次．
四、热机效率和环境保护
12．人们燃烧燃料可获得__________，该过程是_____能转化为 能．
13．把1kg某种燃料_________________叫做这种燃料的热值，它的单位是________，它的公式Q=________．汽油的燃烧值是4.6×107J/kg，表示______________________________．热值是燃料的一种_____性，它只跟燃料的________有关．
14．热机转变为有用功的能量与 的比值称为热机效率．热机在工作时的各种能量损失是____________、___________、________和_______________．
教师出示导学提纲，学生自主学习．学生利用课前或课上5分钟左右的时间预习本节内容并完成导学提纲．
答案：
1．冷热程度，摄氏度，冰水混合物，水的沸点
2．液体的热胀冷缩，量程，分度值，
（1）侧壁和底部
（2）稳定
（3）液体，齐平
3．动能，势能，一切，质量，温度
4．做功，热传递，增加，减小，降低，减小，放出，升高，增加，吸收
5．改变的内能，焦耳
6．1℃，热量，C，J/(kg·℃)，4.2×103 J/(kg·℃)，1kg水温度升高(或降低)1℃,吸收（或放出）的热量为4.2×103J
7．特，无，种类，相同，不同
8．cmΔt，Δt=t-t0，cmΔt，Δt=t0-t
9．内，机械能，气缸，汽油机，柴油机
10．汽油机是火花塞，柴油机是喷油嘴；吸气冲程，压缩冲程，做功冲程，排气冲程；压缩冲程，做功冲程，机械能，惯性
11．四，两，两，一
12．内能，化学，内能
13．完全燃烧释放的能量（或热量），J，Q=mq，1kg汽油完全燃烧释放的热量为4.6×107J，特，种类
14．燃料完全燃烧释放的热量，燃料很难完全燃烧、机械传动时克服摩擦所消耗的能量、废气排出带走的能量、机械传热损失的能量．
展示交流
知识点1：温度、内能、热量
问题1：在本章中我们学习了温度、内能、热量三个概念，它们之间有什么区别与联系？
小结：
区别：温度表示物体的冷热程度，是物体具有的物理量，单位是℃；热量是在热传递的过程中所改变的内能，只能说“吸收”或“放出”，不能说“具有”，单位是J；内能是物体具有能量的一种形式，跟物体的温度有关，单位是J．
联系：当物体的温度变化时，物体的内能随之变化，但物体不一定吸收（或放出）热量，也可能是做功引起的；当物体吸收（或放出）热量时，物体的内能随之变化，但物体的温度不一定变化．
练习：
1．关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小
B．物体的内能与温度有关，只要温度不变，内能一定不变
C．内能小的物体也可能把热量传给内能大的物体
D．物体的温度越高，所含的热量越多
2．下列说法中正确的是（ ）
A.物体的内能增加，一定是吸收了热量
B.物体的温度升高时，内能一定增加
C.物体吸收了热量，温度一定升高
D.物体放出了热量，温度一定降低
知识点2：物质的比热容
问题1：比热容是物质的一种特性，对它你是如何 理解的？
小结：比热容是反映物质热学特性的一个物理量．同种物质的比热容是一定的，不同物质的比热容一般不同．比热容只跟物质的种类有关，它不随物体的质量而变化，也不随温度的变化而变化，更不随物体吸收（或放出）热量的多少而变化．但应注意同一种物质在不同状态下的比热容是不同的（如水和冰的比热容是不同的）．
练习：
1．下列说法中正确的是 ( )
A．一桶水比一杯水的比热容大
B．质量为2千克10℃时的水含有的热量等于质量为1千克20℃时的水所含的热量
C．同种物质的质量变化时，其比热容不变
D．比热容大的物体，每升高1℃吸收的热量一定多
问题2：如何用水的比热容大来解释生活中一些现象？
小结：比热容反映了物体的吸热本领，比热容大的吸热本领大，放热本领也大．质量相同的不同物质，升高(降低)相同的温度，比热容大的吸收（放出）的热量多；或质量相同的不同物质，吸收（放出）相同的热量,比热容大的温度升高（降低）的值小．因为水的比热容大，所以用水来做冷却液或用热水来取暖．
练习：
1．水的比热容较大，下列做法中不是利用这一特性的是（ ）
A．炎热的夏天，在室内地上洒水感到凉爽
B．用水做内燃机的冷却液
C．在城市里修建人工湖，除了美化环境外，还能调节周围的气温
D．供暖系统使用热水循环供暖
知识点3：内燃机
问题1：内燃机工作时一个循环有几个冲程？压缩冲程和做功冲程能量如何转化呢？
小结：压缩冲程是活塞对内部气体做功，机械能转化为内能；做功冲程是高温高压气体对外做功，内能转化为机械能．
练习：
1．如图1所示实验，试管口木塞冲出过程中，下列说法正确的是（ ）
A．试管口出现的白雾是
水蒸气
B．试管口出现白雾说明
水蒸气内能增加
C．能量转化情况与内燃机压缩冲程相同
D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少
知识点4：热学公式
问题1：写出物质吸放热公式和燃料燃烧释放热量的公式，并说出各量的单位和含义？
小结：物质吸放收热量的计算公式：Q=cmΔt，Q是指热量，单位为J；c是指物质的比热容，单位为J/(kg•℃)；m是指物质的质量，单位为kg;Δt表示温度的变化量，单位为℃．放出热量的计算公式：Q吸=cmΔt ；燃料燃烧释放热量的公式Q=mq，其中m指燃料的质量，单位是kg，q指燃料的热值，单位是J/kg．
练习：
质量为500g的铁锅中放有3kg的水,把它们从20℃加热到90℃,水需要吸收多少热量?（c铁=0.46×103J/(kg·℃)）
教师提出问题，学生独立思考后，再交流讨论，教师提问，学生充分展示，对回答不完整的，其他学生补充完整，教师归纳总结，学生做笔记．
教师出示练习题，学生独立完成，教师巡视，及时发现问题，教师提问，学生回答，然后学生反思做错的题目，巩固知识点．
答案：
1．C
2．B
教师提出问题，学生独立思考，教师提问，学生充分展示，教师鼓励学生，表扬学生，师生共同归纳总结．
教师出示练习题，学生独立完成，并回答．教师特别强调B中不能说含有热量，只能说放出或吸收热量．
答案：C
教师提出问题，学生列举生活中应用水的比热容大的现象，学生讨论交流，教师注意引导用控制变量叙述结论，教师提问，学生展示，教师归纳总结．
教师出示练习题，学生快速的独立完成，并分析是应用了哪一个知识点．
答案：A
教师提出问题，学生口答即可．教师强化出做功改变内能包括：外界可以对物体做功，物体内能增加，如压缩冲程；内能也可以对外做功，如做功冲程．
教师出示练习题，学生类比做功冲程独立完成，并回答．
答案：D
教师提出问题，两名学生写在黑板上，其他学生思考并写在练习本上，师生共同纠错．
教师出示练习题，学生分析思考，两名学生在黑板上完成，其他学生在练习本上完成，然后学生给黑板上的两名学生纠错．
答案：
1．61×104J
拓展提升
例题1：用两个相同的加热器， 分别对质量相等的甲
乙两种液体加热，其温度随时间变化的图像
如图2所示，由图像可以
看出（ ）
图2
A．甲的比热容比乙大
B．甲的比热容比乙小
C．甲和乙比热容相同
D．开始加热时，甲和
乙的比热容为零
例题2：用燃气灶烧水，燃烧0.5kg的煤气，使50kg
的水从20℃升高到70℃．已知水的比热容为
4．2×103J／(kg·℃)，煤气的热值为4．2×
107J/kg．求：
（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量．
（2）水吸收的热量．
（3）燃气灶烧水的效率．
教师出示例题，学生讨论、交流，寻找解决方法．教师讲解时注意控制变量法的应用，可以在横坐标上取相同的热量，比较温度的变化，也可以在纵坐标上取相同的温度变化，比较吸收热量的多少．
答案：B
本题的前两问可直接用公式计算，第三问需要理解燃气灶烧水的效率应是水吸收的热量跟煤气完全燃烧放出的热量的比值．
答案：
（1）2.1×107J
（2）1.05×106J
（3）η= Q吸/Q放=1.05×106J/2.1×107J=5%．
体验成功
1．将一段粗金属丝反复多次地弯折后，金属丝弯折处的温度将________．这是用_____________的方法来改变物体的内能，此过程中_________能转化为____________能．而要达到同样的效果还可以采取的方法是 ．
2．从内能、热量和温度中选择一个恰当的物理量填在下边的空线上：
⑴热水放热的“热”是指________．
⑵热水太热的“热”是指________．
⑶摩擦生热的“热”是指________．
3．下列对热学知识进行的归纳总结中，正确的是（ ）
A．下滑时通过做功增加了物体内能
B．空气推动塞子时内能增加
C．海边昼夜温差小是因为水的比热容小
D．小蒸汽轮机利用机械能转化成内能来工作
4．为研究不同物质的吸热能力，某同学用两个完
全相同的酒精灯，分别给质量和初温都相同的
甲、乙两种液体同时加热，分别记录加热时间
和升高的温度，根据记录的数据作出了两种液
体的温度随时间变化的图像，如图3所示．
（1）根据图像，某同学认为：“加热相同的时间时，甲升高的温度高一些，这说明甲吸收的热量多一些．”这位同学的判断是否正确？请说明理由．
（2）要使甲、乙升高相同的温度，应给________加热更长的时间，这说明________的吸热能力强些．
（3）如果已知甲的比热容是1.8×103J/（kg•℃），则乙的比热容是 ________J/（kg•℃）．
教师出示诊断评价题，学生独立完成，教师出示答案，学生自我批改．教师搜集学生做题信息，查漏补缺，学生认真听讲，加深理解．
答案：
1．升高，做功，机械，内，热传递
2．热量，温度，内能
3．A
4．
（1）不正确，因为完全相同的酒精灯，加热相同的时间，放出的热量相等，甲、乙液体吸收的热量相等
（2）乙；乙．
（3）2.4×103
作业设计
1．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？
教后反思
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