第十二章 内能与热机 专项素养巩固 (二)热学实验 2025-2026学年鲁科版（五四学制）九年级上册物理

该初中物理热学实验复习课件系统梳理了分子热运动、物质吸热能力、燃料热值、做功与内能关系等核心实验，通过“实验类型—原理—应用”逻辑链串联知识点，帮助学生构建热学实验知识网络。 其亮点在于以科学探究为主线，融入控制变量法（如探究吸热能力控制质量、热源）、转换法（如水温变化反映热量）等科学思维方法，设计从基础实验（红墨水扩散）到实际应用（湿地调温）的分层练习，培养学生物理观念与探究能力，助力教师精准复习教学。

专项素养巩固 热学实验 类型一　 探究分子热运动 1. (2025江西金溪月考,★☆☆)学习分子的有关知识之后,小 明想知道分子运动快慢与什么因素有关,于是他进行了如下 实验:他取来相同的两个杯子,在其中放质量相同的冷水和热 水,各滴入一滴红墨水,如图所示。小明通过分析、归纳、总 结得出分子运动的快慢和温度之间的关系。 (1)实验时观察到的现象是_______杯中颜色变化得快,得出 的结论是温度越______,分子的无规则运动越剧烈; (2)实验过程中,_______(选填“能”或“不能”)用玻璃棒 搅动杯中的水; (3)如果将上面的实验改成“探究分子运动的快慢与物质种 类的关系”,那么,除了物质的质量相同,实验中还要控制物质 的_______相同。 　温度     　不能     　高     　热水     解析    (1)由题图可知,热水杯中的颜色变化得快,得出的结论 是温度越高,分子的无规则运动越剧烈。 (2)即使分子不运动,用玻璃棒搅动后,水也会变红,所以不能用 玻璃棒搅动。 (3)探究分子运动的快慢与物质的种类的关系的实验,需要控 制除物质种类外的其他因素一致,所以要控制温度一致。 类型二　　探究物质的吸热能力 2. (2025山东烟台期末,★★☆)小明利用如图所示装置进行 “比较水和沙子吸热升温能力”的实验。        (1)实验中,用相同的酒精灯分别给_____相等的沙子和水加热。 (2)分析表中的数据可知:升高相同温度,沙子吸收的热量______ (选填“小于”“大于”或“等于”)水吸收的热量。 小于 质量     加热时间/min 0 1 2 3 4 温度/℃ 沙子 20 22 24 26 28 水 20 21 22 23 24 (3)湿地被称为“地球之肾”,能调节空气的湿度和温度,其中 能调节温度主要是因为水的_________。晴朗的中午,在 海边荒山迷路的人选择_______(选填“顺风”或“逆风”) 可以返回到海边。我们利用水的这种特性的例子还有______ __________________________________(写出一例即可)。 里用水作为导热介质(答案不唯一)     　暖气 　逆风     　比热容大     解析    (1)在比较水和沙子吸热升温能力的实验中,要控制沙 子和水的质量相同,用相同的酒精灯分别加热。 (2)分析数据可知,升高相同温度,沙子加热时间短,说明沙子吸 收的热量小于水吸收的热量。 (3)水的比热容大,意味着相同的情况下,在吸收或释放相同热 量时,水的温度变化较小,这使得水能够有效调节环境温度;海 边多水,荒山多砂石,海水和砂石同样吸热,砂石升温快,形成海 风,故荒山迷路的人选择逆风可以返回到海边;利用水的这种 特性的例子还有暖气里用水作为导热介质等。 3. (2025陕西西安阎良期末,★★☆)某物理实验小组在“探究 不同物质吸热情况”的实验中,实验装置如图甲、乙所示,两 套装置完全相同,两个烧杯中分别装有初温和质量都相同 的A、B两种液体。        (1)除图甲中所示实验器材外,还需要的测量工具有秒表和 __________。 (2)图甲装置中存在一处错误,请你指出来:_________________ ______________。 (3)改正错误后进行实验。用相同的酒精灯加热两种液体的 目的是使两种液体在相同时间内_________相同,从而可 以通过_________(选填“加热时间”或“温度计示数变 化”)反映液体吸收热量的多少。 　加热时间     　吸收热量     触碰烧杯底     　温度计的玻璃泡 天平          (4)根据实验数据,实验小组绘制出了液体温度与加热时间的 关系图像如图丙所示,分析图像可知,若要使A、B两种液体升 高到相同的温度,需给A液体加热_______(选填“更长”或 “更短”)的时间,则A液体的吸热能力_______(选填“较 强”或“较弱”)。   　较弱     　更短     解析    (1)要完成该探究实验,需要测量质量和时间,因此除了 题图甲中所示的器材外,还需要的测量工具有天平和秒表。 (2)题图甲中的温度计玻璃泡碰到了烧杯底,会使测得的温度 偏高。 (3)用相同的酒精灯加热相同的时间,A、B两种液体吸收的热 量相等,所以物质吸热的多少是通过加热时间来反映的,这是 转换法的应用。 (4)用相同的酒精灯加热,使两种液体升高相同的温度,A液体加 热时间短,则A液体吸收的热量少,所以A液体的吸热能力较弱。 4. (2025江苏无锡锡山期末,★★☆)为了比较A、B两种液体的吸 热能力,物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行实验。   (1)在组装器材时,你认为合理的安装顺序是____________(选 填“自下而上”或“自上而下”)。 　自下而上     (2)实验中液体吸收热量的多少是通过_______________(选填 “液体升高的温度”或“加热时间”)来反映的。 (3)根据实验测得的数据分别描绘出了A和B两种液体的温度 随加热时间变化的图像如图乙,实验表明,_________(选填“A” 或“B”)液体的吸热能力更强。若A液体的比热容是2×103 J/ (kg·℃),则B液体的比热容是_____________J/(kg·℃)。     3×103         B     　加热时间     解析    (1)酒精灯需用外焰加热,所以要先放置好酒精灯,再固 定铁圈的高度;而温度计的玻璃泡要浸没到液体中,但不能碰 到容器壁和容器底,所以要在放好烧杯后,再调节温度计的高 度;故应按照自下而上的顺序组装实验器材。 (2)根据转换法,本实验中选用相同的热源,通过加热时间的长 短来比较两种液体吸热的多少。 (3)由图像可知,相同的加热时间,B液体升温低,这表明B液体 的吸热能力强;A、B两液体都升高到40 ℃,A液体加热2 min,B 液体加热3 min,则B液体吸收的热量是A液体的1.5倍;根据Q= cmΔt可知,在质量和升高的温度相同的情况下,物体吸收的热 量与比热容成正比;若A液体的比热容为2×103 J/(kg·℃),则B液 体的比热容为1.5×2×103 J/(kg·℃)=3×103 J/(kg·℃)。 类型三　　比较燃料的热值 　 5. 【新中考·创新实验】(2025江苏无锡滨湖期末,★★☆)如 图甲所示,小明用该装置粗测花生米的热值,过程如下:用电子 秤取30 g水放入容器中,将温度传感器插入水中,并连接电脑; 取0.7 g花生米穿在细铁丝上,点燃花生米,立即移到容器正下 方,给水加热,传感器获得温度-时间图像如图乙所示。[c水= 4.2×103 J/(kg·℃)]   (1)实验中花生米燃烧放出的热量通过_________________来 显示。 (2)实验过程中老师提醒小明要适当转动花生米,这样做的目 的是_________________________;根据图乙,粗略测得花生米 　使花生米燃烧得更充分     　水升高的温度     的热值为____________J/kg;在实验中,小明看到花生米燃烧时 会冒大量的黑烟,这会导致测得的热值_______(选填“大于” 或“小于”)真实值。   　小于         5.4×106     解析    (1)本实验采用转换法,通过水升高的温度来表示花生 米燃烧放出热量的多少。 (2)实验过程中适当转动花生米,可以使花生米燃烧充分;根据 图像和Q=cmΔt可以求得水吸收的热量Q=c水mΔt=4.2×103 J/ (kg·℃)×30×10-3 kg×(44.6 ℃-14.6 ℃)=3 780 J,因为Q放=Q吸,所 以q= = =5.4×106 J/kg;由于实际情况中, 花生米 没有完全燃烧,且燃烧放出的热量没有全部被水吸收,因此这 种计算方法不准确,计算结果与真实值相比偏小。 6. (★★☆)如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,燃 料的质量都是m1=50 g,烧杯内的液体质量均为m2=0.2 kg。 (1)若想探究燃料的热值,应选择________两图进行实验。 (2)燃料完全燃烧放出热量的多少,是通过相同质量的同种液 体__________________来反映的。 　甲、丙     　温度升高的多少     (3)若甲图烧杯中为水,燃料完全燃烧可使温度计示数升高 30 ℃,本实验根据公式Q放=Q吸,计算出燃料的热值与其标准值 相比会________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。原因 是________。 (4)若比较两种液体的比热容,应选择________两图进行实 验;让不同物质升高相同温度时,运用转换法通过比较___ ______来比较物质吸收的热量。 时间     　加热 　甲、乙     　见解析     　见解析     解析    (1)为了比较热值大小要用不同的燃料加热同一种液 体,控制液体的质量相同,应选择甲、丙两图进行实验。 (2)燃 料完全燃烧放出热量的多少无法直接观察,但可以通过给液 体加热,由液体温度的变化(即温度计的示数的变化)反映出 来,进而比较燃料热值的大小。 (3)实验中,燃料未能完全燃烧, 且燃料燃烧释放的热量大部分未被水吸收,使得实验得到的 燃料热值偏小。 (4)为比较两种液体的比热容,需要燃烧相同的燃料(确保相同 时间放出的热量相同)加热相同的时间,比较质量和初温相同 的不同种液体升高的温度,所以应选择甲、乙两图进行实验。 根据转换法,在此实验中通过比较加热时间来比较物质吸收 的热量。 7. (2025湖北黄石期末,★★☆)小明和小辉学习了燃料的热值 后,他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的 大小关系。他们组装了如图甲和乙所示的装置进行实验,记 录结果如表所示。  　      燃料种类 煤油 菜籽油 加热前的水温/℃ 25 25 燃料燃尽后的水温/℃ 44 34 (1)为了保证实验结论的可靠性,小明和小辉选择了两套完全 相同的装置,并且控制油的质量以及水的质量相同。但对于 两杯水的初温他们的看法却不同。请将下列他们的想法补充 完整。 ①小辉认为实验中是直接用______________来表示煤油和 菜籽油放出热量的多少,所以实验中两杯水的初温可以不 同。 ②小明认为因为探究过程中他们采用了控制变量法,所以只 有燃料的_______不同,其他因素都必须控制相同;如果两杯 水的初温不同,那么水蒸发的快慢以及水与周围环境的温差 都不相同,于是两杯水的散热就不相同,就有可能会出现燃料 燃烧放出的热量多,而水吸收的热量少、水温变化小的情况; 所以实验时必须控制水的初温相同。 　种类     　水升高的温度     ③你认为_______(选填“小明”或“小辉”)的想法更合 理。 (2)根据他们的实验记录,你认为煤油和菜籽油两种燃料中,热 值较大的是_______。 (3)小明和小辉在实验前用天平分别测出了烧杯中水的质量 及油的质量,并由记录的数据,利用公式Q吸= cm(t-t0)计算出了 水吸收的热量。小辉想通过这些数据计算出煤油和菜籽油的 热值。你认为他的计算结果是________(选填“可靠”或 “不可靠”)的。 　煤油     　小明     　不可靠     解析    (1)①质量相同的水,温度变化越大,说明吸收热量越多, 所以实验中通过水升高的温度来表示煤油和菜籽油放出热量 的多少。②小明根据控制变量法认为,要探究不同燃料热值 的大小,应控制燃料的种类不同,而其他条件相同;若水的初温 不同,会造成水的散热情况不同,所以实验中应控制水的初温 相同。③由以上分析知,小明的想法更合理。 (2)根据题表中数据可知,相同质量的两种油燃烧完,煤油加热 的水温升高较大,说明煤油放出的热量较多,即煤油的热值较 大。 (3)在实验过程中,油不可能完全燃烧,且燃烧放出的热量一部 分直接散失掉,同时水也会向外散热,所以不能通过水温的变 化得出油完全燃烧放出的热量,计算结果不可靠。 类型四　　探究做功与物体内能的关系 　 8. (2025广东汕头潮南期中,★★☆)如图甲所示,在一个配有 活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速压下去,硝化 棉会立即燃烧起来。  　      (1)这是因为向下压活塞,对筒内空气做功,空气内能_______ (选填“增大”或“减小”),温度_______(选填“升高”或 “降低”),达到硝化棉的燃点,使之燃烧起来。 (2)如图乙所示,烧瓶内盛少量水,给瓶内打气,当瓶塞跳出时, 瓶内出现白雾。这是因为向烧瓶内打气,当瓶塞跳起时,瓶内 气体内能_______(选填“增大”或“减小”),温度_______ (选填“升高”或“降低”),瓶口周围水蒸气发生_______ (选填“汽化”或“液化”)现象,从而出现白雾。 　升高     　增大     　液化     　降低     　减小     解析    (1)当把活塞迅速压下去后,活塞压缩气体做功,气体的 内能增大,温度也会随之升高;当温度达到硝化棉的燃点时,会 看到硝化棉燃烧。 (2)向装有少量水的烧瓶里打气,瓶内气压增大;当瓶塞从瓶口 弹出时,瓶内气体对瓶塞做功,气体自身的内能减少,温度降低, 瓶口周围的水蒸气液化成小水滴,这些小水滴就是看到的白 雾。 9. 【新中考·项目式学习】(2025河北保定期末,★★☆)完成 下列实验探究。 【实验名称】物体内能变化与做功的关系。 【实验器材】气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等。 【问题】物体内能的变化与做功存在怎样的关系? 【证据】(1)用温度计测出气压式喷雾器内气体的温度,如图 甲所示。   (2)关闭喷嘴处的阀门,接着用手快速按压活塞打气,并用温度 计测出喷雾器内气体的温度,如图乙所示。 (3)打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体,并用温 度计测出喷雾器内气体的温度,如图丙所示。 【解释】(1)该实验通过_______________来反映气体内能的 变化,这里应用了_______法。 (2)用手快速按压活塞打气的目的是_____________。 (3)打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体时,喷雾 器前的小叶轮转动,此时气体的内能转化为小叶轮的________。 【结论】(1)比较________两图可知,外界对气体做功,气体 内能增大。 　甲、乙     机械能 　使气体的内能变大 　转换     　温度计示数     (2)比较________两图可知,气体对外界做功,气体内能减小。 (3)做功可以改变物体的内能,它在改变物体内能的效果上与 热传递______(选填“是”或“不是”)等效的。 　是     　乙、丙     解析　【解释】(1)内能与温度有关,物体的温度改变,内能会 随之改变,实验通过温度计示数的变化来反映气体内能的变 化,是转换法。 (2)用手快速按压活塞打气,此时活塞对气体做功,使气体的内 能变大。 (3)打开喷嘴处的阀门,迅速放出喷雾器内一部分气体时,气体 对外做功,喷雾器前的小叶轮转动,气体的内能转化为小叶轮 的机械能。 【结论】(1)比较甲、乙两图,手压活塞,对喷雾器内气体做功, 观察到气体温度上升,即气体内能增大,所以外界对气体做功, 气体的内能增大。 (2)比较乙、丙两图,气体被放出,使得小叶轮转动,即气体对外 界做功,此时,观察到气体温度下降,即气体内能减小,所以气体 对外界做功,气体内能减小。 (3)通过以上分析可知,做功可以改变物体的内能,它在改变物 体内能的效果上与热传递是等效的。 $