人教版物理九年级全册第十四章内能的利用第3节能量的转化和守恒 导学案

学科教师辅导讲义讲义编号：组长签字：签字日期：
学员编号：年级：初三课时数：学员姓名：辅导科目：物理学科教师：课题能量的转化和守恒
教学目标1、知道燃料的种类及燃料燃烧时的能量转化。

2、知道什么是燃料的热值。

3、会计算燃料完全燃烧时放出的热量。

4、知道热机效率，能说出提高机械效率采取的措施。

5、知道各种形式的能是可以相互转化的。

6、知道各种能在转化的过程中，能量的总量是保持不变的。

7、能列举出日常生活中能量守恒的实例。

重点、难点机械效率相关计算及能量守恒实例
教学内容
一、本周错题讲解
二、知识点梳理复习
☆知识点一、
1.我们把 ___________跟______________的比值叫机械效率。

用公式表示为η=___________.
2. 热量是指在过程中物体改变的多少。

物体吸收热量，增加，放出热量，减少。

热量通常用符号表示，国际单位制中热量的单位是。

☆知识点二、
3、燃料的热值
①、1、燃料的种类：燃料、燃料、燃料。

②、相同质量的不同燃料，在完全燃烧时放出的热量是的。

（选填“相同”或“不同”）
③、在物理学中，把叫做这种燃料的热值。

热值的单位是，符号是_________。

④、阅读常见燃料的热值表，你的发现是。

氢气的热值是1.4×108J/m3，它表示的物理意义是。

☆知识点三、
4、热机的效率
⑤在通常情况下，我们对燃料的利用率比较低，造成能量损失的主要原因有_________、____________________________。

⑥热机工作时，用来做____________的那部分能量与__________________之比叫热机的效率。

⑦在我们常用的热机中___________机的效率最高。

☆知识点四、
5、能量的转化和转移
①、自然界中的各种现象都是互相联系的，可以从能量的角度反映这种联系。

A、来回摩擦双手，
B、黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。

C、将太阳电池连在小电风扇上，并使它对着阳光。

D、将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎纸片。

所发生的现象，发生了哪些能量转化？
实验A 现象_______________________能转化为_________________
实验B 现象_______________________能转化为_________________
实验C 现象_______________________能转化为_________________
实验D 现象_______________________能转化为_________________
②通过想想做做,我们发现在一定条件下,各种形式的能都可以相互转化：
摩擦生热，_______能转化为_____能；
水电站里水轮机带动发电机发电，_____能转化为____能；
电动机带动水泵把水送到高处，___能转化为____能；
植物吸收太阳光进行光合作用，____能转化为___能；
燃料燃烧时发热，_____能转化为____能。

④下列现象中，只发生能量的转移而不发生能量的转化的过程是：（理解能量转化和转移的意义）
A、子弹从枪膛射出
B、用火焰烧开水时，水温升高
C、电灯发光
D、冬天用手摸户外的东西感到冷
☆知识点五、
2、能量守恒定律
⑤能量既不会凭空________，也不会凭空________，它只会从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量__________________。

这就是能量守恒定律。

三、经典例题
1、①烟煤的热值约为2.9×107J/Kg，那么完全燃烧20Kg烟煤所放出的热量是多少焦耳？
②如果燃料的热值用q表示，那么质量为m千克的某种燃料完全燃烧所释放的热量Q该如何表示呢？
2、某家庭需要将50Kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8Kg 煤气。

已知煤气的热值q=4.2×107J/Kg，水的比热容
c=4.2×103J/(Kg·℃)。

求：
（1）50Kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量；
（2）完全燃烧0.8Kg煤气放出的热量。

（3）煤气灶烧水的效率。

1、如图，不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，图中给出了两个实例：电能转化为光能，如电灯；电能转化为内能，如加热器。

合作讨论，尽可能
多的补充图中缺少的实例。

1、停止用力，秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。

就这些现象展开讨论：
①讨论秋千和小球在运动中的能量转化。

②为什么它们的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少的机械能到哪里去了？
③用自己的话总结能量转化和转移当中的规律。

2、如图，是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来对外做功，同时带动抽水器将水抽到高处，从而循环工作。

请你从能量守恒的角度说一说它能不能一直工作下去？
四、课堂练习
1、下面对内燃机的有关叙述, 错误的是 ( )
A、内燃机是内能转化为机械能的装置
B、内燃机用水冷却是因为水的比热容大
C、内燃机所产生的噪音，可以被机上的消音器完全吸收
D、内燃机靠产生的高温高压气体做功
2、两台汽油机,甲的效率为30%,乙的效率为25%,这两个数据表示( ).
A.甲机做的功比乙机多
B.甲机的功率比乙机的大
C.在相同时间内甲机燃烧的汽油比乙机的多
D.在消耗相同汽油时,甲机做的有用功比乙机的多
3、下列措施中不能提高热机效率的是（）
A 尽量使燃料充分燃烧
B 尽量增加热机的工作时间
C 尽量减少废气带走的热量
D 尽量减少热机部件间的摩擦
4、关于燃料和热值，以下说法中正确的是（）
A、燃料的热值与燃料的质量无关
B、容易燃烧的燃料热值一定大
C、煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D、为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
5、煤油的热值为4.6×107J/kg，100g煤油完全燃烧可以放出多少热量？
6、在一次某新型号的汽车测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶4.8Km，受到的阻力是3.0×103N，消耗汽油1.2Kg（假设汽油完全燃烧）。

汽油的热值为q=4×107J/kg，求：
（1）在测试中，汽车牵引力所做的功W；
（2）该型号汽车的热机效率η。

1、下列现象中，有能量的转化的是 ( )
A．用酒精灯加热烧杯里的水 B．冬天用热水袋取暖
C．用打气筒打气，筒壁会发热 D．冬天用手摸户外的东西感到凉
2、下面事例中，属于内能转化为机械能的是 ( )
A．用锤子敲打钉子时，钉子发热 B．古代人们的钻木取火
C．水沸腾时，水蒸气将壶盖顶起 D．用通电的电炉加热水．水温升高
3、一物体在沿粗糙的斜面匀速下滑的过程中 ( )
A．物体的动能转化为重力势能 B．物体的重力势能转化为动能
C．物体的机械能保持不变 D．物体的机械能转化为内能
4．火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（）
A．机械能→内能→化学→能电能 B．化学能→内能→机械能→电能
C．化学能→重力势能→动能→电能D．内能→化学能→机械能→电能
5．在一定的条件下，各种形式的能量是可以互相转化的．在它们互相转化的过程中，下面说法正确的是（）
A．机械能一定守恒 B．各种形式的能都守恒
C．各种形式的能量的总和一定守恒 D．内能一定守恒
五、课后作业
一、填空题
1.热机是把_______能转化为_______能的机器；在热机里，用来做__________的那部分能量，与燃
料__________放出的能量之比，叫做热机效率.
2.__________叫做这种燃料的热值.热值的单位是_______，符号是_______.
3、生产中常用水来作为机器的冷却剂，这是因为水的________大；火箭的燃料要用液氢，这是因为液氢的________大；沿海地区的气候比沙漠地区的气候更宜人，这是因为水的比热容比沙的比热容________。

4、现代社会中汽车是一种重要的交通工具，很多汽车使用的发动机是四冲程汽油机，在它工作的过程中，________冲程将内能转化为机械能。

焦炭的热值是3´107J／kg，完全燃烧1kg的焦炭放出的热量为________J。

5、氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点．氢气的热值为14．3×107J／kg，完全燃烧0．5 kg 的氢气可放出________J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值________ (大于／等于／小于)14．3×107J／kg．
二、选择题
1.关于热机错误的说法是
A.利用内能来做功的机器叫热机
B.蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都叫热机
C.一切热机的工作过程都包括四个冲程
D.用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率
2.关于燃料的热值，以下说法正确的是
A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B.容易燃烧的燃料，热值一定大
C.煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D.0.5 g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的
3.甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则
A.甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
C.消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多
D.做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
4、煤的热值大于干木柴的热值，这里是指( )
A、煤比干木柴含有的热量多一些
B、烧煤比烧干木柴产生的温度高一些
C、烧煤比烧干木烧产生的热量多一些
D、要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少
5、不属于大气污染主要来源的是( )
A、家庭炉灶和取暖设备
B、大型机电排灌站
C、工业企业(包括火电站、钢铁厂、化工厂等)
D、汽车、摩托车等交通工具
6、对于燃料的热值, 下列说法中,属于正确理解的是：( )
A、燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比；
B、燃料的热值跟燃料的质量成正比；
C、容易燃烧的燃料热值一定大。

D、就某种确定的燃料而言, 它的热值是一个确定的值, 跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关；
7、一瓶酒精倒掉一半，剩下的半瓶酒精的密度、比热容、热值和原来相比，以下的说法正确的是（）
A只有密度和热值不变 B只有密度和比热容不变
C 只有比热容和热值不变 D三个都不变
8、甲乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是（）
A.甲的功率大于乙的功率
B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料
C.乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大
D.工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少
三、计算题
1.已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃).
2、汽油的热值是4.6×107 J/ kg,
（1）完全燃烧210g汽油能放出多少热量？
（2）若这些热量全部被水吸收，可使多少千克的水从20℃升高到43℃？
3、一辆汽车以72km／h的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2Kg。

汽车匀速行驶时受到的牵引力F=1.2x103N，汽油的热值q=4.6 x107J／Kg。

问：
(1)汽车在这段时间内消耗的功率(即1秒时间内汽油完全燃烧放出的热量)是多少?
(2)这段时间内汽车牵引力做功的功率是多少?
(3)比较(1)和(2)的结果，你有什么发现?简要分析原因(写出两条即可)。

4、王小聪同学的家住于新农村建设示范村里，他父亲年前拉回了一套液化石油气灶具。

液化石油气热值为3．5 ×107J／kg，将质量为5kg，初温为20℃的水加热到100℃需燃烧液化石油气80g。

（1）水吸热多少热量？（2）煤气灶加热水时的效率？
1．说出下述过程能量之间的转化关系．
①石块从空中落下是由______.
②水力发电是由______.
③电动机工作是由______.
④用电炉烧水是由_______.
⑤电灯发光是由______.
⑥火力发电是由______.
⑦乒乓球从台板上跳起来是由______.
2．2021年5月2日，我国用自制的“长征二号”捆绑式火箭利用“一箭双星”技术成功地将两颗卫星送入预定轨道．关于火箭发射过程中能量转化的说法，正确的是 ( )
A．将燃料的化学能经过热能，转化为火箭的机械能
B．将燃料的化学能转化为火箭的热能
C．将燃料的热能转化为火箭的化学能
D．将燃料的机械能转化为火箭的热能
3．我国是世界上第一产煤大国，煤的储藏量很大，直到现在煤在我国仍作为第一能源．煤中能量从根本上说来源于 ( )
A．地热与地压的作用 B．光合作用固定的太阳能
C．细菌的分解和侵蚀作用 D．地球与其他天体的相互作用
4．下列现象中，有能量的转化的是 ( )
A．用酒精灯加热烧杯里的水 B．冬天用热水袋取暖
C．用打气筒打气，筒壁会发热 D．冬天用手摸户外的东西感到凉
5．下面事例中，属于内能转化为机械能的是 ( )
A．用锤子敲打钉子时，钉子发热 B．古代人们的钻木取火
C．水沸腾时，水蒸气将壶盖顶起 D．用通电的电炉加热水．水温升高
6．一物体在沿粗糙的斜面匀速下滑的过程中 ( )
A．物体的动能转化为重力势能 B．物体的重力势能转化为动能
C．物体的机械能保持不变 D．物体的机械能转化为内能
7．试从能量的角度分析，一壶水放在火上烧，过了一会儿水开了，水蒸气将壶盖顶起的整个过程．
8．瀑布从10m高处下落，如果下落过程中重力做功的40％用来提高水的内能，则水的温度可升高多少?
9．冬天，我们觉得手冷时，习惯做两种动作：一是用嘴对着手心坷气；一是两手相互搓一搓．这两种方法都可以产生使手暖和的效果．试解释其原因．
10．雨滴从20m的高处落下，如果重力对雨滴所做的功全部转化为雨滴的内能，则雨滴的温度升高多少?
参考答案
一、填空题
1.内机械有用功完全燃烧
2.1千克某种燃料完全燃烧放出的热量焦每千克 J/kg
3、比热容热值大
4、做功 3´107
5.10、7.15×107J 等于
二、选择题
1.C
2.D
3.C 4、D 5、B 6、D 7、D 8、C
三：计算题：
1、 8.4×106 J 40 kg
2、解：：（1）Q ＝ mq ＝ 0.21Kg × 4.6×107 J/ kg ＝9.66×106 J
（2）m ＝ Q吸 / c (t — to ) ＝9.66×106 J / 4.2×103J／(kg・℃) ×(43℃– 20℃) ＝100 kg
3、解：（1）Q ＝ mq ＝ 1.2Kg × 4.6×107 J/ kg ＝5.52×107 J
P ＝Q / t ＝5.52×107 J / 600S ＝ 9.2×104 W
（2）S ＝ Vt ＝20m/s × 600S ＝ 1.2×104 m
W ＝ FS ＝1.2x103N ×1.2×104 m ＝ 1.44×107 J
P ＝W / t ＝1.44×107 J / 600S ＝2.4×104 W
（3）汽车用来做有用功德那部分能量比燃料完全燃烧放出的能量少。

因为燃料不能完全燃烧；机器转动的部件之间有摩擦；放出的高温废气带走一部分能量。

4、解：（1）Ｑ吸＝cm（t－t0）＝4.2×103J／(kg・℃) ×5kg ×(100℃– 20℃) ＝1.68×106 J
（2）：Q ＝ mq ＝ 0.08Kg × 3.5×107 J/ kg ＝2.8×106 J
η=Ｑ吸 / Q 总= 1.68×106 J / 2.8×106 J = 60%
1．①重力势能转化为动能 ②机械能转化为电能 ③电能转化为机械能 ④电能转化为内能 ⑤电能转化为光能 ⑥化学能转化为电能 ⑦动能转化为重力势能
2．A 3．B 4．AC 5．C 6．D
7．燃料的燃烧是化学能转化为内能，一壶水放在火上烧是内能的转移；水开了是内能从壶底转移到水，使水沸腾；水沸腾剧烈汽化是内能从水转移到水蒸气，水蒸气将壶盖顶起，是水蒸气做功，内能转化为机械能．
8．答案：0．0093℃
解析：重力做的功W G ＝m 水 gh
40％·W G =Q 吸
40％·m 水·g ·A=c 水·m 水·Δt 水
Δt 水=.0093.0)
(102.410/8.9%40%403C C kg J m kg N m c h g m ︒=︒•⨯⨯⨯=•••水水水 9．两种做法都能使手暖和，说明手的温度升高，内能增加，而对手心呵气是热气与手发生热传递时，将内能转移到手上，热气变冷，内能减小，手的内能增加，温度升高，而搓手时由于克服摩擦做功，使机械能减少而转化为手的内能，从而使手的内能增大，温度升高．可见，上述两种方法的原理一是能的转移(形式不变)，一是能的转化(形式改变)．
10．答案：0．047℃
解析：设雨滴的质量为m ，则重力对它所做的功为W=mgh ．它全部转化为雨滴的内能，所以W ＝cm Δt Δt =
.047.0)
(102.420/8.93C C kg J m kg N c gh cm mgh cm W ︒=︒•⨯⨯===。