12.2 热量与热值（导学案）物理沪粤版2024九年级上册

12.2热量与热值（导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 3.3.1了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。 物理观念：理解热量是热传递过程中内能改变的量度，掌握燃料热值的概念及单位，能从能量转化与转移角度分析生活中热量传递和燃料燃烧现象，构建热量、热值与内能变化的物理观念体系。 科学思维：通过探究水吸热与温度、质量关系的实验，培养控制变量、数据分析与归纳推理能力；在理解热值概念时，能运用比较、类比等思维方法区分不同燃料的放热特性，提升科学思维的逻辑性和严谨性。 科学探究：经历设计实验、操作器材、记录数据、分析结论的完整探究过程，掌握通过加热时间衡量吸热多少的转换法，提升实验设计、观察与问题解决能力，增强科学探究的实践能力和创新意识。 科学态度与责任：通过了解燃料燃烧效率和能源工程（如西气东输），认识能源利用现状与节能重要性，培养节约能源、保护环境的社会责任感，激发将物理知识应用于生活实际的意识。 【学习重点】 1．热量概念的理解及热量与内能变化的关系，掌握热量在热传递中的量度作用； 2．燃料热值的概念、单位及计算公式Q=qm或Q=qV，能运用公式进行简单计算； 3．通过实验探究得出物体吸热与质量、温度变化的关系，理解控制变量法在实验中的应用。 【学习难点】 1．热量概念的抽象性理解，区分热量、内能、温度三个易混淆概念，明确热量是过程量，内能是状态量，温度是宏观表现； 2．理解热值是燃料的固有属性，与燃料质量、燃烧情况无关，以及在实际燃料燃烧不完全情况下，对热值概念和热量计算的正确运用； 3．从微观角度解释热量传递和燃料燃烧过程中的能量变化，将宏观现象与微观本质建立联系，深化对物理规律的理解。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．1.在物理学中，把物体在________过程中内能改变的多少叫做热量。当仅有热传递时，物体吸收热量，内能____；物体放出热量，内能____。热量通常用符号____表示，热量的单位是____。 2.研究表明，当物体温度升高或者降低时，它吸收或放出的热量与物体____________、____________成正比。 3.在物理学中，把某种燃料________时所放出的热量与燃料质量（或体积）之比叫做这种燃料的热值，它的符号是____，单位是____（或____）。 4.如果用q表示燃料的热值，用m表示燃料的质量（或用V表示燃料的体积），那么燃料在完全燃烧时放出的热量Q=____（或Q=____），式中质量的单位是____，体积的单位是________。 【课堂探究】 探究一、热量的定义与影响因素——做实验、找关系 1．探究目标 通过实验理解“热量”是热传递过程中内能改变的多少，明确其单位为焦耳（J）。探究水吸收的热量与质量、温度变化的定量关系，掌握“加热时间反映吸热多少”的实验方法。 2．探究过程 概念引入：什么是“热量”？ 结合教材开篇提问，小组讨论：热传递时物体内能改变的多少如何描述？ 提炼定义：热量（Q）是物体在热传递过程中内能改变的多少——物体吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少。 明确单位：与内能、功的单位一致，为焦耳（J）（举例：一根火柴完全燃烧放热约1.0×103J）。 实验探究：水的吸热与温度变化、质量的关系（教材活动1） 实验原理：无热量损失时，加热时间越长，水吸收的热量越多（用加热时间间接反映吸热量，转换法）。 实验器材：铁架台、酒精灯、温度计、量筒、相同烧杯、钟表。 （1）探究水的吸热与“温度变化”的关系（控制质量不变） （2）探究水的吸热与“质量”的关系（控制温度变化不变） （3）拓展推导：热量与质量、温度变化的定量关系 实验步骤： ①用量筒量取100mL（即100g）水，倒入烧杯，组装实验装置（如图12-2-1）； ②记录水的初始温度（填入下表），点燃酒精灯加热，开始计时； ③当水温每升高3℃时，记录累计加热时间，填写教材表12-2-1（如下表示例）： 水升高的温度/℃ 3 6 9 12 15 … 累计加热时间/min （示例：1） （示例：2） （示例：3） （示例：4） （示例：5） … 初始温度/℃ （如：20） - - - - … 数据分析：对比“升高相同温度（3℃）”时的加热时间，发现加热时间基本相等。 初步结论：质量相同时，水升高的温度相同，吸收的热量相同。 实验设计：小组合作设计方案，控制“升高温度（如6℃）”不变，改变水的质量（如50g、100g、150g），记录加热时间，填写自制表格： 水的质量/g 50 100 150 初始温度/℃ （如：20） （如：20） （如：20） 目标温度/℃ 26 26 26 加热时间/min （示例：1） （示例：2） （示例：3） 数据分析：对比“升高相同温度（6℃）”时不同质量水的加热时间，发现质量越大，加热时间越长。 初步结论：升高温度相同时，水的质量越大，吸收的热量越多。 结合教材焦耳的研究：1kg纯水温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量为4.2×103J。 小组讨论：综合两次实验与焦耳的结论，水吸收的热量与质量、温度变化有何关系？ 推导结果：当质量一定时，水吸收的热量与升高的温度成正比；当升高的温度相同时，水吸收的热量与质量成正比。 3．探究结论 热量定义：热传递中内能改变的多少，单位为焦耳（J）。 水的吸热规律：吸收的热量与质量（m）和温度变化量（Δt）成正比，即Q吸∝mΔt（或Q放∝mΔt，放热时同理）。 实验方法：用加热时间间接反映吸热量（转换法），探究多因素关系时用控制变量法。 【例题01】关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（　　） A．温度越高的物体含有的热量越多 B．物体温度升高，一定是吸收了热量 C．温度高的物体，内能不一定大 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 探究二、燃料的热值与热量计算——明定义、推公式 1．探究目标 理解燃料“热值（q）”的定义，区分固体、液体燃料与气体燃料的热值单位。掌握燃料完全燃烧放热公式Q=qm（或Q=qV），能结合实例计算热量。认识实际燃烧中热量损失的原因，理解“热效率”的意义。 2．探究过程 情景引入：不同燃料的放热差异 阅读教材实例：1kg干木柴完全燃烧放热1.2×107J，1kg汽油完全燃烧放热4.6×107J。 小组讨论：质量相等的不同燃料，完全燃烧时放热为何不同？如何量化这种差异？ 概念构建：燃料的热值 结合教材定义提炼： 热值（q）：某种燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量（或体积，气体燃料）之比。 单位梳理（对照教材表12-2-2至表12-2-4）： 燃料状态 热值单位 物理意义（以汽油为例） 固体、液体 J/kg 1kg汽油完全燃烧放出4.6×107J的热量 气体 J/m3 1m3天然气完全燃烧放出3.3×107~4.5×107J的热量 公式推导与实例计算 推导放热公式：若燃料质量为m（固体、液体），热值为q，则完全燃烧放热Q放=qm；气体燃料体积为V，则Q放=qV。 教材“想一想”解析：500g汽油完全燃烧放出多少热量？（汽油q=4.6×107J/kg） 小组分步计算： ①统一单位：m=500g=0.5kg； ②代入公式：Q放=qm=4.6×107J/kg×0.5kg=2.3×107J。 讨论：实际燃烧的热量损失 结合教材描述：燃料不可能完全燃烧，且放出的热量会散失（如煤炉烧水，热量散失到空气、容器）。 举例分析：普通家用煤炉热效率仅15%（即15%的热量被水吸收），大型锅炉热效率可达90%。 思考：如何提高燃料的利用率？（提示：改善燃烧条件、减少散热，如给煤炉加保温层、使用高效锅炉） 3．探究结论 热值定义：反映燃料完全燃烧放热能力的物理量，只与燃料种类有关，与质量、体积无关。 放热公式： 固体、液体燃料：Q=qm（q单位J/kg，m单位kg）； 气体燃料：Q=qV（q单位J/m3，V单位m3）。 实际问题：燃料不完全燃烧+热量散失，导致实际放热小于理论计算值，提高热效率是节能关键。 【例题02】某燃气热水器使用天然气作为燃料，若使用中消耗掉0.02m3的天然气，则这些天然气完全燃烧放出的热量为___________J （q天然气=3.2×107J/m3）；如果这些热量完全被水吸收，则水的内能___________ （选填 “增大”、“不变” 或“减小”）。 【例题03】小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知．(注：燃料完全燃烧放热用Q放＝mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示)．自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系．他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油 25 34 (1)为了保证实验结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的________相同；另外，甲乙两烧杯内水的质量要________(选填“相等”或“不相等”)． (2)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________． (3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：________.利用此实验方法计算出的热值将比真实值________(偏大或偏小)． 探究三、燃料的选择与能源应用——析实际、看发展 1．探究目标 结合“热值、污染、成本”等因素，学会科学选择家庭或工业用燃料。了解“西气东输”工程，认识能源结构优化对环保和国家能源安全的意义。 2．探究过程 家庭燃料选择：教材活动2实践 调查与讨论： ①询问长辈，记录家庭曾使用的燃料（如柴薪、煤、液化气、天然气）； ②从以下角度对比分析，填写表格： 燃料类型 热值大小（参考教材表） 对环境的污染 （如烟尘、废气） 每月燃料费用 （估算） 优点/缺点 柴薪 低（1.2×107J/kg） 大（多烟尘） 低（或免费） 成本低，污染大 煤 中（2.9×107J/kg） 较大（含二氧化硫） 较低 热值中，污染较大 天然气 高（3.3×107J/m^3） 小（仅CO₂和水） 较高 清洁，热值高 思考：你家现在使用的燃料为何更优？如何减少燃料费支出？（提示：提高热效率，如用节能灶） 能源工程分析：西气东输的意义 阅读教材“信息浏览”，小组讨论： 西气东输工程的气源（如塔里木气田、中亚进口气）和线路（如一线新疆→上海，四线新疆→宁夏）； 工程对能源结构的影响：使天然气在我国一次能源消费占比从2003年2.4%提升至2021年8.9%； 环保与安全价值：天然气清洁（零碳排放），减少煤燃烧污染，保障国家能源安全，助力“双碳”目标。 拓展：跨学科联系（科学饮食与热量） 结合教材“跨学科实践”，简单分析：青少年每天需一定热量（如13-15岁男生需1.0×107J），不同营养物质放热不同（脂肪3.91×104J/g，淀粉1.72×104J/g），运动可消耗热量（如长跑10分钟消耗3.8×105J）——说明“热量”在生活中的广泛应用。 3．探究结论 燃料选择依据：综合考虑热值（放热能力）、污染程度（环保）、使用成本（经济）三大因素，优先选择高效、清洁的燃料（如天然气）。 能源工程意义：“西气东输”等工程优化了我国能源结构，提升清洁能源占比，既节约传统燃料，又减少污染，保障国家能源安全。 热量的广泛性：不仅存在于燃料燃烧，还与饮食、运动等生活场景密切相关，需科学利用热量维持平衡。 【例题04】天气温暖，小明家准备去户外野炊，如图所示是他家用到的一款户外分体式燃气炉。该燃气炉的铭牌如表所示，其中功率4500W是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出4500J的热量。炉头上标有“参数15”字样，该参数表示的是燃气炉功率[单位：瓦（W）]与耗气量[单位：克/时（g/h）]之比的数值为15。请回答以下相关问题：    品名 XX牌分体式防风燃气炉 材质 不锈钢铜铸铝 规格 展开φ260×116mm 折叠φ127×132mm 功率 4500W 储气质量 120kg （1）燃气炉是通过______的方式增加食物的内能把食物煮熟。闻到食物的香味说明分子在______运动； （2）气体燃料在常温下是通过______的方法液化存储在储气罐内。使用过程中，罐体温度变低，是因为燃料自碰嘴喷出后，发生______（填物态变化名称），要______（选填“吸收”或“放出”）热量； （3）利用题目中的数据，可得气罐内燃料的热值是______J/kg。 【归纳整理】 【课堂练习】 题组A基础过关练 1．运载火箭一般采用液态氢作燃料，原因是(　　) A．液态氢的密度小，质量小，便于携带 B．液态氢的体积小，便于携带 C．液态氢的热值大，相同质量的情况下，可以燃烧放出较多的能量 D．液态氢易获得 2．一杯酒精倒去一半后，余下酒精的（  ） A. 密度变为原来的一半               B. 质量不变               C. 热值不变               D. 体积不变 3．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. 0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值是一样的 4．三峡水库修建大坝，提高水位是为了增加水的（ ） A.内能 B.重力势能 C.弹性势能 D.动能 5．木炭的热值是3.4×107J/kg，其物理意义是______________。6kg木炭完全燃烧可放出的热量_________，完全燃烧_____g木炭所放出的热量为1.7×107J。 6．天然气、煤气的热值和价格如下表所示，在相同条件下使用________(选填“天然气”或“煤气”)更经济。小明家一个月用去70元的煤气费，则小明家一个月所用煤气完全燃烧放出的热量为__________J。 物质 天然气 煤气 热值/(J·m-3) 4.2×107 1.8×107 单价/(元·m-3) 2.0 1.4 7．我国航天事业用氢气作燃料是因为氢气的______，放出2.8×108J热量需要完全燃烧______m3氢气，相当于完全燃烧______kg干木柴。(q氢气＝2.8×108J/m3，q干木柴＝1.4×107J/kg) 8．酒精的热值是3.0×107J/kg，酒精炉里装有100g酒精，若燃烧掉一半放出的热量是________J，则剩余部分酒精的热值是________。 题组B能力提升 小明同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油热值的大小关系。他组装了如图2所示的装置进行实验，记录结果如下表。 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油 25 34 (1)为了保证实验结论的可靠性，小明同学选择了两套相同的装置，在实验中还应控制相同的量有：________________、__________________。 (2)你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.2热量与热值（导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 3.3.1了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。 物理观念：理解热量是热传递过程中内能改变的量度，掌握燃料热值的概念及单位，能从能量转化与转移角度分析生活中热量传递和燃料燃烧现象，构建热量、热值与内能变化的物理观念体系。 科学思维：通过探究水吸热与温度、质量关系的实验，培养控制变量、数据分析与归纳推理能力；在理解热值概念时，能运用比较、类比等思维方法区分不同燃料的放热特性，提升科学思维的逻辑性和严谨性。 科学探究：经历设计实验、操作器材、记录数据、分析结论的完整探究过程，掌握通过加热时间衡量吸热多少的转换法，提升实验设计、观察与问题解决能力，增强科学探究的实践能力和创新意识。 科学态度与责任：通过了解燃料燃烧效率和能源工程（如西气东输），认识能源利用现状与节能重要性，培养节约能源、保护环境的社会责任感，激发将物理知识应用于生活实际的意识。 【学习重点】 1．热量概念的理解及热量与内能变化的关系，掌握热量在热传递中的量度作用； 2．燃料热值的概念、单位及计算公式Q=qm或Q=qV，能运用公式进行简单计算； 3．通过实验探究得出物体吸热与质量、温度变化的关系，理解控制变量法在实验中的应用。 【学习难点】 1．热量概念的抽象性理解，区分热量、内能、温度三个易混淆概念，明确热量是过程量，内能是状态量，温度是宏观表现； 2．理解热值是燃料的固有属性，与燃料质量、燃烧情况无关，以及在实际燃料燃烧不完全情况下，对热值概念和热量计算的正确运用； 3．从微观角度解释热量传递和燃料燃烧过程中的能量变化，将宏观现象与微观本质建立联系，深化对物理规律的理解。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．1.在物理学中，把物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量。当仅有热传递时，物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少。热量通常用符号Q表示，热量的单位是焦耳（J）。 2.研究表明，当物体温度升高或者降低时，它吸收或放出的热量与物体质量的大小、温度变化的多少成正比。 3.在物理学中，把某种燃料完全燃烧时所放出的热量与燃料质量（或体积）之比叫做这种燃料的热值，它的符号是q，单位是J/kg（或J/m3）。 4.如果用q表示燃料的热值，用m表示燃料的质量（或用V表示燃料的体积），那么燃料在完全燃烧时放出的热量Q=qm（或Q=qV），式中质量的单位是千克（kg），体积的单位是立方米（m3）。 【课堂探究】 探究一、热量的定义与影响因素——做实验、找关系 1．探究目标 通过实验理解“热量”是热传递过程中内能改变的多少，明确其单位为焦耳（J）。探究水吸收的热量与质量、温度变化的定量关系，掌握“加热时间反映吸热多少”的实验方法。 2．探究过程 概念引入：什么是“热量”？ 结合教材开篇提问，小组讨论：热传递时物体内能改变的多少如何描述？ 提炼定义：热量（Q）是物体在热传递过程中内能改变的多少——物体吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少。 明确单位：与内能、功的单位一致，为焦耳（J）（举例：一根火柴完全燃烧放热约1.0×103J）。 实验探究：水的吸热与温度变化、质量的关系（教材活动1） 实验原理：无热量损失时，加热时间越长，水吸收的热量越多（用加热时间间接反映吸热量，转换法）。 实验器材：铁架台、酒精灯、温度计、量筒、相同烧杯、钟表。 （1）探究水的吸热与“温度变化”的关系（控制质量不变） （2）探究水的吸热与“质量”的关系（控制温度变化不变） （3）拓展推导：热量与质量、温度变化的定量关系 实验步骤： ①用量筒量取100mL（即100g）水，倒入烧杯，组装实验装置（如图12-2-1）； ②记录水的初始温度（填入下表），点燃酒精灯加热，开始计时； ③当水温每升高3℃时，记录累计加热时间，填写教材表12-2-1（如下表示例）： 水升高的温度/℃ 3 6 9 12 15 … 累计加热时间/min （示例：1） （示例：2） （示例：3） （示例：4） （示例：5） … 初始温度/℃ （如：20） - - - - … 数据分析：对比“升高相同温度（3℃）”时的加热时间，发现加热时间基本相等。 初步结论：质量相同时，水升高的温度相同，吸收的热量相同。 实验设计：小组合作设计方案，控制“升高温度（如6℃）”不变，改变水的质量（如50g、100g、150g），记录加热时间，填写自制表格： 水的质量/g 50 100 150 初始温度/℃ （如：20） （如：20） （如：20） 目标温度/℃ 26 26 26 加热时间/min （示例：1） （示例：2） （示例：3） 数据分析：对比“升高相同温度（6℃）”时不同质量水的加热时间，发现质量越大，加热时间越长。 初步结论：升高温度相同时，水的质量越大，吸收的热量越多。 结合教材焦耳的研究：1kg纯水温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量为4.2×103J。 小组讨论：综合两次实验与焦耳的结论，水吸收的热量与质量、温度变化有何关系？ 推导结果：当质量一定时，水吸收的热量与升高的温度成正比；当升高的温度相同时，水吸收的热量与质量成正比。 3．探究结论 热量定义：热传递中内能改变的多少，单位为焦耳（J）。 水的吸热规律：吸收的热量与质量（m）和温度变化量（Δt）成正比，即Q吸∝mΔt（或Q放∝mΔt，放热时同理）。 实验方法：用加热时间间接反映吸热量（转换法），探究多因素关系时用控制变量法。 【例题01】关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（　　） A．温度越高的物体含有的热量越多 B．物体温度升高，一定是吸收了热量 C．温度高的物体，内能不一定大 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 【答案】C 【解析】A．热量是指在热传递过程中传递的内能的多少，热量一词不能用物体含有，故A错误； B．物体温度升高，可能是做功，也可能是吸热，故B错误； C．温度高的物体，内能不一定大，还与物体质量有关，故C正确； D．热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，内能大的物体温度不一定高，故D错误。 故选C。 探究二、燃料的热值与热量计算——明定义、推公式 1．探究目标 理解燃料“热值（q）”的定义，区分固体、液体燃料与气体燃料的热值单位。掌握燃料完全燃烧放热公式Q=qm（或Q=qV），能结合实例计算热量。认识实际燃烧中热量损失的原因，理解“热效率”的意义。 2．探究过程 情景引入：不同燃料的放热差异 阅读教材实例：1kg干木柴完全燃烧放热1.2×107J，1kg汽油完全燃烧放热4.6×107J。 小组讨论：质量相等的不同燃料，完全燃烧时放热为何不同？如何量化这种差异？ 概念构建：燃料的热值 结合教材定义提炼： 热值（q）：某种燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量（或体积，气体燃料）之比。 单位梳理（对照教材表12-2-2至表12-2-4）： 燃料状态 热值单位 物理意义（以汽油为例） 固体、液体 J/kg 1kg汽油完全燃烧放出4.6×107J的热量 气体 J/m3 1m3天然气完全燃烧放出3.3×107~4.5×107J的热量 公式推导与实例计算 推导放热公式：若燃料质量为m（固体、液体），热值为q，则完全燃烧放热Q放=qm；气体燃料体积为V，则Q放=qV。 教材“想一想”解析：500g汽油完全燃烧放出多少热量？（汽油q=4.6×107J/kg） 小组分步计算： ①统一单位：m=500g=0.5kg； ②代入公式：Q放=qm=4.6×107J/kg×0.5kg=2.3×107J。 讨论：实际燃烧的热量损失 结合教材描述：燃料不可能完全燃烧，且放出的热量会散失（如煤炉烧水，热量散失到空气、容器）。 举例分析：普通家用煤炉热效率仅15%（即15%的热量被水吸收），大型锅炉热效率可达90%。 思考：如何提高燃料的利用率？（提示：改善燃烧条件、减少散热，如给煤炉加保温层、使用高效锅炉） 3．探究结论 热值定义：反映燃料完全燃烧放热能力的物理量，只与燃料种类有关，与质量、体积无关。 放热公式： 固体、液体燃料：Q=qm（q单位J/kg，m单位kg）； 气体燃料：Q=qV（q单位J/m3，V单位m3）。 实际问题：燃料不完全燃烧+热量散失，导致实际放热小于理论计算值，提高热效率是节能关键。 【例题02】某燃气热水器使用天然气作为燃料，若使用中消耗掉0.02m3的天然气，则这些天然气完全燃烧放出的热量为___________J （q天然气=3.2×107J/m3）；如果这些热量完全被水吸收，则水的内能___________ （选填 “增大”、“不变” 或“减小”）。 【答案】 增大 【解析】[1]这些天然气完全燃烧放出的热量为 [2]不断吸收热量，则水的内能增大，通过热传递的方式增大内能。 【例题03】小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知．(注：燃料完全燃烧放热用Q放＝mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示)．自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系．他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油 25 34 (1)为了保证实验结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的________相同；另外，甲乙两烧杯内水的质量要________(选填“相等”或“不相等”)． (2)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________． (3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：________.利用此实验方法计算出的热值将比真实值________(偏大或偏小)． 【答案】 质量 相等 煤油 天平 偏小 【解析】(1)因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等，两个烧杯相同，受热面积就相同； (2)由图表数据可知在燃烧相同质量的燃料后，甲杯中的水温度升高的多，甲杯中的水吸收的热量多，即煤油燃烧放出的热量多，根据，所以煤油的热值较大； (3) 计算出煤油和菜籽油的热值，小明还需要补充实验仪器天平来测量燃料的质量；由于燃料燃烧放出的热不能被水全部吸收，燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，并且燃料也不会完全燃烧，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些。 探究三、燃料的选择与能源应用——析实际、看发展 1．探究目标 结合“热值、污染、成本”等因素，学会科学选择家庭或工业用燃料。了解“西气东输”工程，认识能源结构优化对环保和国家能源安全的意义。 2．探究过程 家庭燃料选择：教材活动2实践 调查与讨论： ①询问长辈，记录家庭曾使用的燃料（如柴薪、煤、液化气、天然气）； ②从以下角度对比分析，填写表格： 燃料类型 热值大小（参考教材表） 对环境的污染 （如烟尘、废气） 每月燃料费用 （估算） 优点/缺点 柴薪 低（1.2×107J/kg） 大（多烟尘） 低（或免费） 成本低，污染大 煤 中（2.9×107J/kg） 较大（含二氧化硫） 较低 热值中，污染较大 天然气 高（3.3×107J/m^3） 小（仅CO₂和水） 较高 清洁，热值高 思考：你家现在使用的燃料为何更优？如何减少燃料费支出？（提示：提高热效率，如用节能灶） 能源工程分析：西气东输的意义 阅读教材“信息浏览”，小组讨论： 西气东输工程的气源（如塔里木气田、中亚进口气）和线路（如一线新疆→上海，四线新疆→宁夏）； 工程对能源结构的影响：使天然气在我国一次能源消费占比从2003年2.4%提升至2021年8.9%； 环保与安全价值：天然气清洁（零碳排放），减少煤燃烧污染，保障国家能源安全，助力“双碳”目标。 拓展：跨学科联系（科学饮食与热量） 结合教材“跨学科实践”，简单分析：青少年每天需一定热量（如13-15岁男生需1.0×107J），不同营养物质放热不同（脂肪3.91×104J/g，淀粉1.72×104J/g），运动可消耗热量（如长跑10分钟消耗3.8×105J）——说明“热量”在生活中的广泛应用。 3．探究结论 燃料选择依据：综合考虑热值（放热能力）、污染程度（环保）、使用成本（经济）三大因素，优先选择高效、清洁的燃料（如天然气）。 能源工程意义：“西气东输”等工程优化了我国能源结构，提升清洁能源占比，既节约传统燃料，又减少污染，保障国家能源安全。 热量的广泛性：不仅存在于燃料燃烧，还与饮食、运动等生活场景密切相关，需科学利用热量维持平衡。 【例题04】天气温暖，小明家准备去户外野炊，如图所示是他家用到的一款户外分体式燃气炉。该燃气炉的铭牌如表所示，其中功率4500W是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出4500J的热量。炉头上标有“参数15”字样，该参数表示的是燃气炉功率[单位：瓦（W）]与耗气量[单位：克/时（g/h）]之比的数值为15。请回答以下相关问题：    品名 XX牌分体式防风燃气炉 材质 不锈钢铜铸铝 规格 展开φ260×116mm 折叠φ127×132mm 功率 4500W 储气质量 120kg （1）燃气炉是通过______的方式增加食物的内能把食物煮熟。闻到食物的香味说明分子在______运动； （2）气体燃料在常温下是通过______的方法液化存储在储气罐内。使用过程中，罐体温度变低，是因为燃料自碰嘴喷出后，发生______（填物态变化名称），要______（选填“吸收”或“放出”）热量； （3）利用题目中的数据，可得气罐内燃料的热值是______J/kg。 【答案】 热传递 不停地做无规则 压缩体积 汽化 吸收 5.4×107 【解析】解：（1）[1]燃气炉火焰加热把食物煮熟，食物吸收热量，内能增大，这是通过热传递的方式增加食物的内能。 [2]闻到食物的香味说明分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象。 （2）[3]气体液化有两种方法，一种是降低温度，另一种是压缩体积，常温下一般是通过压缩体积的方法使气体液化。 [4][5]燃料从喷嘴喷出后，压力减小从液态汽化变为气态，汽化吸热。 （3）[6]由题可知，燃气炉功率[单位：瓦（W）]与耗气量[单位：克/时（g/h）]之比的数值为15，即 解得 表示燃气炉每小时消耗300g的燃气，燃气炉每小时放出的热量 则燃料的热值 答：气罐内燃料的热值是5×107J/kg。 【归纳整理】 【课堂练习】 题组A基础过关练 1．运载火箭一般采用液态氢作燃料，原因是(　　) A．液态氢的密度小，质量小，便于携带 B．液态氢的体积小，便于携带 C．液态氢的热值大，相同质量的情况下，可以燃烧放出较多的能量 D．液态氢易获得 【答案】C 【解析】选择液态氢作为燃料，是因为液态氢本身热值非常大，根据Q=qm计算知道相同质量的其他燃料放出的热量远远低于液态氢，故选用液态氢作为燃料，故选C。 2．一杯酒精倒去一半后，余下酒精的（  ） A. 密度变为原来的一半               B. 质量不变               C. 热值不变               D. 体积不变 【答案】C 【解析】热值为燃料本身的一种固有属性，只跟燃料种类和状态有关，故ABD错误。故选C. 3．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. 0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值是一样的 【答案】D 【解析】燃料的热值只跟燃料的种类和状态有关，燃烧时放出热量多少与热值和质量有关，故ABC错误；故选D。 4．三峡水库修建大坝，提高水位是为了增加水的（ ） A.内能 B.重力势能 C.弹性势能 D.动能 【答案】B 【解析】重力势能的影响因素高度和质量，提高水位增高了高度，重力势能增大； 5．木炭的热值是3.4×107J/kg，其物理意义是______________。6kg木炭完全燃烧可放出的热量_________，完全燃烧_____g木炭所放出的热量为1.7×107J。 【答案】每千克的木炭完全燃烧时放出的热量为3.4×107J；2.04×108J；500g 【解析】每千克的木炭完全燃烧时放出的热量为3.4×107J；根据公式Q=qm=3.4×107J/kg×6kg=2.04×108J； 6．天然气、煤气的热值和价格如下表所示，在相同条件下使用________(选填“天然气”或“煤气”)更经济。小明家一个月用去70元的煤气费，则小明家一个月所用煤气完全燃烧放出的热量为__________J。 物质 天然气 煤气 热值/(J·m-3) 4.2×107 1.8×107 单价/(元·m-3) 2.0 1.4 【答案】天然气；9×108J 【解析】通过图表可以看出天然气的热值更大，相同时间消耗天然气放出的热量更多，所以天然气更经济；，Q=qm=1.8×107J/m3×50m3=9×108J 7．我国航天事业用氢气作燃料是因为氢气的______，放出2.8×108J热量需要完全燃烧______m3氢气，相当于完全燃烧______kg干木柴。(q氢气＝2.8×108J/m3，q干木柴＝1.4×107J/kg) 【答案】热值大；1m3；20kg 【解析】因为氢气的热值远远大于其他燃料的热值，相同体积的氢气放出的能量更多；； 8．酒精的热值是3.0×107J/kg，酒精炉里装有100g酒精，若燃烧掉一半放出的热量是________J，则剩余部分酒精的热值是________。 【答案】1.5×107J；3.0×107J/kg 【解析】根据Q=qm=3.0×107J/kg×0.5×100g×0.001=1.5×107J；热值是燃料本身一种属性只跟燃料种类和状态有关，故热值不变 题组B能力提升 小明同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油热值的大小关系。他组装了如图2所示的装置进行实验，记录结果如下表。 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油 25 34 (1)为了保证实验结论的可靠性，小明同学选择了两套相同的装置，在实验中还应控制相同的量有：________________、__________________。 (2)你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________。 【答案】（1）质量、时间；煤油 【解析】根据表格可以知道煤油和菜籽油的质量要相同和加热时间要相同；根据相同时间内温度升高快的吸收热量多，故煤油热值大。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $