第十四章 内能与热机 习题 课件--2025-2026学年沪科版物理九年级全一册上学期

该初中物理课件系统梳理了第十四章“内能与热机”的核心知识，涵盖内能及其改变、比热容、热机、热机效率与环境保护等内容。通过问题驱动结合实验与生活实例，如压活塞实验、搓手取暖等，串联知识点形成逻辑脉络，帮助学生构建完整知识网络。 其亮点在于以问题链引导科学探究，如比热容实验用控制变量法培养科学思维，结合新能源汽车调研等跨学科实践渗透科学态度与责任。分层作业设计兼顾基础与综合，如热机冲程判断与效率计算，助力学生巩固知识，也为教师提供精准复习支持。

第十四章　内能与热机 第一节 内能及其改变 问题1：实验中，硝化棉燃烧起来说明了什么？在这个过程中，是谁对谁做了功？内能如何变化？ 说明筒内空气的温度升高，达到了硝化棉的燃点。 活塞对筒内空气做功。空气的内能增加。 第一节 内能及其改变 问题2：下压活塞时，筒内空气的温度、分子运动剧烈程度、内能分别如何变化？请用分子动理论的观点解释。 活塞压缩空气做功，机械能转化为空气的内能。空气内能增加，表现为温度升高。 根据分子动理论，温度升高意味着空气分子的平均动能增大，无规则运动更剧烈。 第一节 内能及其改变 问题3：“做功改变内能”的实质是什么？它与“热传递改变内能”在能量转化与转移上有何根本区别？ 做功：实质是能量的转化，是其他形式的能（如机械能）与内能之间的相互转化。 热传递：实质是能量的转移，是内能从高温物体转移到低温物体，能的形式没有变化。 问题4：如果实验不是“压活塞”，而是“快速向外拉活塞”（假设筒内有一定量气体），筒内空气的内能和温度可能会怎样变化？请解释。 向外拉活塞，气体对外做功（或外界对气体做负功），气体内能减少，温度降低。这是一个内能转化为机械能的过程。 第一节 内能及其改变 问题5：请列举两个生活中利用“做功使物体内能增加”的实例，并说明能量转化情况。 搓手取暖：克服摩擦力做功，机械能转化为手的内能。 弯折铁丝：对铁丝做功，机械能转化为铁丝的内能。 第一节 内能及其改变 问题5：锅变烫、房间变暖、棉被变热，这些过程中，内能改变的共同途径是什么？传递的能量叫什么？ 共同途径是热传递。传递的能量叫热量 第一节 内能及其改变 问题6：若相同质量的铁锅和铜锅放在相同的炉火上加热相同时间，哪个锅的温度升高更多？为什么？ 铜锅温度升高更多。因为在质量相同、吸收热量相同的情况下，比热容小的物质升温快。铜的比热容比铁小 第一节 内能及其改变 问题7：“热传递传递的是温度”这句话对吗？为什么？请用“热量”和“内能”的概念进行纠正。 不对。热传递过程中，传递的是能量（内能），而不是温度。温度是状态量，反映的是物体自身的冷热程度。高温物体放出热量，内能减少，温度降低；低温物体吸收热量，内能增加，温度升高。说“传递温度”是一种不严谨的日常说法。 第一节 内能及其改变 1.物体所有分子无规则运动的分子动能与分子势能的总和称为物体的内能 2.在国际单位制中，内能的单位是焦耳，用符号 J 表示。 3.物理学中把分子的这种无规则运动又叫做分子的热运动。如果体积变化不大，同一物体的温度越高，其内能越大；温度越低，其内能越小。 4.做功可以改变物体的内能。做功改变物体内能的实质是内能与其他形式的能（如机械能）的相互转化。 5.热传递能使物体温度升高，改变物体的内能 6.做功和热传递是改变物体内能的两种途径。 7.在热传递过程中，物体间内能传递的多少称为热量.热量通常用字母 Q 表示，常用单位是焦耳，符号是 J。 8.热传递的实质就是内能从高温物体向低温物体转移 课后作业 1. 夏天，将饮料放进冰箱一段时间后，饮料温度降低。试分析饮料在冰 箱中的内能变化，并解释内能变化的原因。 2. 关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（　　）。 A. 物体的温度越高，所含热量越多 B. 温度高的物体，内能不一定大 C. 0℃的冰块，内能一定为零 D. 任意两个物体间都会发生热传递 3. 下列事例中，仅用热传递的方式改变物体内能的是（　　）。 A. 阳光照射下，太阳能热水器内的水的温度升高 B. 用锤子敲打钢板，锤子和钢板会变热 C. 冬天双手互相摩擦，手会发热 D. 用打气筒给自行车胎打气，筒壁会发热 饮料的内能减小 B A 课后作业 4. 图 14—7 中的两名儿童正在取暖，其中女孩捧着热水杯 通过 _________的方式取暖，男孩用力搓手通过 ________ 的方式取暖。 5. 在矿泉水瓶内加入少量的水，拧紧瓶盖。用力扭动矿泉水瓶挤压瓶内 气体，松开瓶盖，瓶盖跳出时瓶口会出现白雾。请试一试（注意瓶口不能对着人），说明这是为什么。 6. 原始人类用“钻木取火”的方法取得火种，你能说出其中的道理吗？ 现在人们用火柴等点火，从物理学的角度来看，它们是否有相同的原理？ 热传递 做功 扭瓶：对气体做功，内能变大； 开盖：气体对外做功，内能变小，水蒸气液化成雾。 都是做功改变内能 第二节 物质的比热容 问题1：实验中，为什么要取“质量相同”的水和油？为什么要用“相同的加热器”？这体现了什么实验方法？ 拓展:如果想比较两种物质在“吸收相同热量”时，谁的升温幅度小，实验应该怎么设计？ 控制变量法。 控制质量、热源相同，使“升高相同的温度”时，吸收的热量只与物质的种类有关。 取质量相同的两种物质，用同一热源加热相同时间（保证Q吸相同），测量并比较它们升高的温度Δt。 第二节 物质的比热容 问题2：实验中，我们无法直接测量“吸收的热量”，是如何比较它们吸热多少的？这是什么物理方法？ 拓展：如果课本图14-14的“温度-时间”图像中，水和另一种液体的加热线起点不同（初温不同），能否比较它们的比热容？若能，需要哪些条件？ 转换法。 用相同的加热器加热时间的长短来间接反映吸收热量的多少。加热时间越长，吸收热量越多。 能。关键在于加热线的斜率（Δt/时间）反映的是升温的快慢。在相同功率下，升温快的物质比热容小。但需要知道它们是同质量，且加热器功率恒定。 第二节 物质的比热容 问题3：根据生活经验和实验图像，升高相同温度时，哪种液体需要更长的加热时间？这说明它的吸热能力更强还是更弱？ 拓展：用比热容知识完整解释“沿海地区昼夜温差小，内陆地区昼夜温差大”以及“早稻育秧，夜间灌水”的现象。 水需要的加热时间更长。说明水的吸热能力更强。 沿海与内陆：水的比热容远大于砂石。白天在相同日照下，沿海水多，升温慢；夜晚降温时，水放热慢，降温也慢，故温差小。内陆反之。◦ 夜间灌水：水的比热容大，夜间降温时，农田中的水会放出大量的热，从而减缓环境温度的下降，保护秧苗不被冻坏 第二节 物质的比热容 问题4：实验的结论是什么？这个结论如何催生出“比热容”这个物理概念？ 问题5：根据比热容公式 c = Q/(mΔt)，说出水的比热容 4.2×10³ J/(kg·℃) 的物理意义。 结论：质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同（水的吸热本领强）。 为了比较物质的这种特性，物理学引入了比热容。 物理意义：1kg的水，温度升高（或降低）1℃时，吸收（或放出）的热量是4.2×10³ J。 第二节 物质的比热容 1.相同质量的同种物质，升高相同的温度，吸收的热量通常相同；相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量通常不同。 2.物理学规定：比热容的大小等于一定质量的某种物质在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）温度的乘积之比 3. 4.干泥土的比热容约为0.84×103 J/（kg·℃），其物理意义是：1 kg 的干泥土温度每升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量大约是 840 J。 5.质量相同的不同物质，当吸收或放出相同热量时，比热容较大的物质温度变化较小 6.用冷水冷却发动机，用热水取暖等都是利用水的比热容大的特性 课后作业 1. 沿海地区昼夜温差较小，而沙漠地区的昼夜温差较大，这主要是因为 （　　）。 A. 海水的密度小，砂石的密度大 B. 海水的比热容大，砂石的比热容小 C. 海水的内能多，砂石的内能少 D. 海水吸收热量少，砂石吸收热量多 B 课后作业 2. 水的比热容较大，人们往往利用它的这一特性为生活、生产服务。选 择下列事例中与此特性无关的选项并说明理由。 A. 让流动的热水流过散热器供暖 B. 汽车发动机用循环水冷却 C. 夜晚向稻田里灌水以防冻坏秧苗 D. 夏天洒水降温 D 夏天洒水降温，是利用了水蒸发（汽化）吸热的原理，与水的比热容大无关 课后作业 3. 表 14—1 中是一些物质的比热容。根据表中数据，选择下列判断中正确 的选项并说明理由。 A. 物质的比热容与物质的种类无关 B. 200 g 水的比热容是 100 g 水的比热容的两倍 C. 质量相等的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块温度变化较大 D. 一般情况下，我们把 1 kg 的水加热至沸腾，水需要吸收约 4.2×105 J的热量 C 铜比热容小，吸热升温大 课后作业 4. 若将一瓶煤油倒去一半，对于剩下的一半煤油，选择下列判断中正确 的选项并说明理由。 A. 密度不变，比热容变为原来的一半 B. 密度和比热容都不变 C. 比热容不变，密度变为原来的一半 D. 密度、比热容都变为原来的一半 B 密度和比热容都是物质的特性，只与物质的种类和状态有关，与物质的质量、体积等无关。 将一瓶煤油倒去一半，剩下的煤油种类和状态没有改变，因此密度和比热容都不变 课后作业 5. 将质量和初温度均相同的铝、铜、铁三个金属球（c 铝＞ c 铁＞ c 铜）浸 没在沸水中煮足够长时间后，三个球的温度 ________。从沸水中吸热最多的是 ________ 球，吸热最少的是 ________ 球。 6.* 小丽用相同的电加热器分别对质量为 0.2 kg 的水和 0.3 kg 的另一种液 体进行加热，得到的实验数据如图 14—14 所示，则水在 16 min 内吸收的热量为 ________J，另一种液体的比热容为 ________ J/（kg·℃）。 相同 铝 铜 2.52×104 1.05×103 第三节 热机 问题1：请根据图中活塞运动方向、气门开闭状态、有无点火（或喷油），判断A、B、C、D四个图分别代表哪个冲程？ 第三节 热机 问题2：四个冲程中，哪个冲程将内能转化为机械能？哪个冲程将机械能转化为内能？ 做功冲程：内能 → 机械能。 压缩冲程：机械能 → 内能。 第三节 热机 问题3：一个工作循环包括哪四个冲程？曲轴和飞轮转动几周？活塞往复几次？对外做功几次？ 吸气、压缩、做功、排气。 一个工作循环，曲轴飞轮转2周，活塞往复2次，对外做功1次。 第三节 热机 问题4：如果飞轮转速是1200r/min（转/分钟），那么这台汽油机每秒钟完成多少个工作循环？对外做功多少次？ 飞轮转速1200r/min = 20r/s。 每2转1个循环，所以每秒完成 20/2 = 10 个循环，对外做功10次。 第三节 热机 问题5：在压缩冲程末，气缸内气体的温度、压强、内能如何变化？从分子动理论角度解释原因。 压缩冲程末，气体被压缩，体积变小。外界对气体做功，气体内能增加，表现为温度升高，压强增大。从分子角度看，单位体积内分子数增加，且活塞对分子做功，分子平均动能增加。 第三节 热机 问题6：如果汽油机的火花塞不能点火，会导致什么后果？哪个冲程无法正常进行？ 混合气体无法被点燃，做功冲程无法发生，发动机无法获得动力。 课后作业 1. 如图 14— 22 所示，试管里盛有适量的水，加热试 管使水沸腾，试管口冒出的“白气”推动管口处的小风 车转动。选择下列说法中正确的选项并说明理由。 A. 水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高 B. 实验过程中通过做功使试管内水的内能增大 C. 试管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气 D. “白气”使小风车转动的过程与汽油机的做功冲程 类似 D 水蒸气推动小风车转动，是将内能转化为机械能；汽油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，二者原理类似 课后作业 2. 图 14—16 中，活塞向上运动，并依靠曲轴的惯性来完成运转的冲程是 （　　）。 A. 吸气冲程和做功冲程 B. 压缩冲程和做功冲程 C. 做功冲程和排气冲程 D. 压缩冲程和排气冲程 3. 内燃机的工作过程由 ________、________、________、________ 四个 冲程组成，其中，将机械能转化为内能的是 ________ 冲程，将内能转化为机械能的是 ________ 冲程。 4. 查阅资料，了解汽油机与柴油机在构造、吸入气体、点火方式、使用 范围等方面的区别，并了解它们在生产生活中的使用现状与发展前景，完成一篇调研报告。 D 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 压缩 做功 第四节 跨学科：热机效率和环境保护 问题1：什么是热机效率？它的公式如何表示？ 问题2：从能量走向图看，燃料的能量主要浪费在哪些方面？这说明了为什么热机效率总是小于100%？ 主要浪费在：废气带走的内能、散热损失、克服机械摩擦消耗的能量。因为能量在转化和转移过程中具有方向性，且必然存在各种损耗，所以有用功总小于总能量，效率 < 100%。 热机运转中，做的有用功与燃料完全燃烧所释放的能量之比称为热机效率 η = W有用 / Q总 × 100% 第四节 跨学科：热机效率和环境保护 问题3：针对图中“废气带走能量”、“散热损失”、“机械摩擦损失”等，分别提出一条可行的技术改进措施。 问题4：热机效率的高低与燃料热值的大小有必然关系吗？为什么？ 没有必然关系。热值是燃料的固有属性，表示单位质量燃料完全燃烧放出的热量。效率是热机利用这些热量的本领。热值高的燃料，如果机器效率低，做有用功的能量占比依然可能很少。 废气：利用废气涡轮增压回收部分能量。 散热：改进发动机材料与结构，加强冷却系统效率 摩擦：使用高性能润滑油，提高零件制造精度。 第四节 跨学科：热机效率和环境保护 问题5：热机使用带来的主要环境问题是什么？我国在应对气候变化方面做出了哪些承诺和努力？ 环境问题：排放烟尘（PM2.5）、二氧化硫（酸雨）、氮氧化物、二氧化碳（温室效应）等。 我国承诺：坚持绿色、低碳、可持续发展道路，积极落实《联合国气候变化框架公约》。 已知某内燃机消耗一定质量汽油（热值已知），其输出有用功已知，求热机效率。或已知效率和总功，求需消耗多少燃料。 根据提示自己出一道例题，并且解答 第四节 跨学科：热机效率和环境保护 问题6：“使燃料充分燃烧可以提高燃料的热值”这种说法对吗？“改进技术可以提高热机的效率，最终可以达到100%”对吗？为什么？ 第一问错。热值是燃料的特性，与燃烧是否充分无关。充分燃烧只能让实际放出的热量更接近理论热值。 第二问错。根据能量守恒和转化的方向性，任何热机都不可避免地存在能量损失，效率不可能达到100%。 将热值计算（Q放 = qm）、效率计算（η = W有用/Q放）、比热容计算（Q吸 = cmΔt）例如：汽车行驶一段路程做的功 → 需要燃烧多少汽油（考虑效率）→ 这些汽油完全燃烧放出的热量有多少被废气带走（考虑能量走向）。 三者结合，设计一道综合计算题。 课后作业 1. 查阅资料并比较，质量为 1 kg 的煤、汽油和木炭完全燃烧，释放的热 量分别是多少？哪个的热值最大？ 2. 为区分优质煤粉与掺杂了矸石粉末的劣质煤粉，最恰当的方法是检测 下列物理量中的哪个？请说明理由。 A. 热值 B. 比热容 C. 温度 D. 质量 3. 现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有（　　）。 A. 较大的比热容 B. 较低的沸点 C. 较大的热值 D. 较高的凝固点 三者中，汽油的热值最大 A 优质煤粉热值高，掺矸石后热值明显降低 C 课后作业 4. 下列与火箭燃料有关的说法中，正确的是（　　）。 A. 火箭燃料燃烧越充分，其热值越大 B. 燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高 C. 燃料用了一部分后，质量变小，热值变小 D. 火箭发射升空时发动机内的能量转化与汽油机的做功冲程类似 D 课后作业 5. 为了缓解能源紧缺问题，提高热机的效率变得越来越重要。下列有关 热机效率的说法中，正确的是（　　）。 A. 尽量减少热机内部各部件间的摩擦可提高热机效率 B. 使用的燃料热值越高，热机的效率越高 C. 目前有些新型燃料汽车实现了“零排放”，它们的热机效率可达到 100% D. 柴油机的效率一般低于汽油机的效率 A 课后作业 6. 干木柴的热值是 1.2×107 J/kg，它的物理意义是 ___________________。 4 kg 的干木柴完全燃烧，能放出 ________________J 的热量。 7. 热机在能的转化过程中不可避免地要损失一部分能量，并且会对环境 造成一定程度的污染。请指出热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，同时说明可能造成哪些环境污染。 1kg 干木柴完全燃烧放 出 1.2×10⁷J 热量 4.8×10⁷J 能量损失：废气、散热、摩擦、不完全燃烧 污染：大气污染、噪声污染、热污染 本章练习 1. 下列事例中，属于内能转化为机械能的过程是（　　）。 A. 用电炉加热水 B. 衣服在阳光下暴晒升温 C. 火箭升空 D. 双手摩擦生热 2. 关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　）。 A. 没有燃烧的燃料，热值等于零 B. 燃料完全燃烧时，它的热值最大 C. 燃料的热值与质量和燃烧状态无关 D. 燃料燃烧时温度越高，释放的热量越多 C C 本章练习 3. 关于热量、功、内能的概念，下列说法中正确的是（　　）。 A. 热量、功、内能的单位都是焦耳，所以三者的物理意义相同 B. 热传递和做功是改变物体内能的两种方式 C. 克服摩擦力做功可使物体的热量增加 D. 对物体做了功，物体内能一定增加 4. 新能源太阳灶是一种烧水做饭的器具，太阳灶烧水时将太阳能转化 为水的 __________ 能，将 2 kg 的水从 20℃加热到 70℃，水吸收的热量为 ____________J。 B 内 4.2×105 本章练习 5. 某汽油机用来做有用功的那部分能量是燃料完全燃烧所释放能量的 1/4，则此汽油机的热机效率是（　　）。 A. 20% B. 25% C. 50% D. 75% 6. 北方常用热水向千家万户供暖。用水供暖，主要是利用了水有（　　）。 A. 较大的比热容 B. 较低的沸点 C. 较大的热值 D. 较高的凝固点 B A 本章练习 7. 在试管里注入少量水，用软木塞塞紧管口，再 用酒精灯加热。一会儿试管里的水沸腾了，水蒸气使 软木塞斜向上冲起（图 14—25），请你分析该现象产 生的原因。 加热使水沸腾，产生大量水蒸气，水蒸气对软木塞做功，将内能转化为机械能，使软木塞冲出；同时水蒸气内能减少、温度降低，液化成 “白气”。 本章练习 8.“炖汤”因味道香醇深受人们喜爱。“炖汤”就 是把汤料和水置于炖盅内，而炖盅则浸在大煲的水 中，并用蒸架将炖盅与煲底隔离（图 14-26）。在大 煲内的水沸腾过程中，煲盖与煲的缝隙间冒出大量的 “白气”，这是 ________（选填物态变化）现象，煲盖 不断跳动，这是水蒸气的 ________ 能转化为煲盖的 机械能。若汤的沸点与水的沸点相同，则炖盅内的汤 ________（选填“会”或“不会”）沸腾。 液化 内 不会 本章练习 9.* 完全燃烧 200 g 焦炭所释放的热量有 60% 被质量为 10 kg 的水吸收 （q 焦炭 = 3.0×107 J/kg）。问： （1）水吸收的热量是多少？ （2）若水的初温度是 5℃，那么，吸收了这些热量后，温度将升高到多少？ （保留整数） (1) 水吸收的热量是 3.6×106J (2) 水的温度将升高到约91 ℃ $