第14章 章末核心素养整合提升 内能的利用-【高效课堂】2026-2027学年九年级上册物理同步导学案作业手册（人教版·新教材）

24 章末核心素养整合提升 内能的利用 01知识构建 能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一个物体 到另 个物体上或从一种形式 成另一种形式，但在转化和转移的过程中，能量的总量不变 1.燃料燃烧时能的转化： 转化为 (1)定义：单位质量的某种燃料 时放出的热量 (2)符号：q 的2.热值 (3)单位：J/kg、J/m 热 (4)热值特性：热值大小只与 有关 (5)燃料完全燃烧放出热量的计算公式： 3.内能改变的两种方式： 和 1.定义：把 转化为 的一类机器 能 蒸汽机 2.种类内燃机：燃料在汽缸内部燃烧的热机 用 喷气式发动机；蒸汽轮机 (1)定义：以汽油为燃料的内燃机 (2)汽油机的结构：主要有进气门、排气门、火花塞、活塞、气缸、曲轴、连杆 (3)冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程 （4)①吸气冲程： 打开， 关闭，活塞向下运动；吸入 和 汽油 的混合气体 机工②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动； 能转化为 能 汽 作过③做功冲程：进气门和排气门都关闭，火花塞发出电火花，高温高压的气体推动活 机 热 程与 塞向下运动做功； 能转化为 能 机 原理④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动 (5)汽油机工作的规律：一个工作循环 个冲程，活塞往复 次，曲轴转动 周，对外做功 次（做功冲程），其他3个冲程靠 带动完成 4.柴油机与汽油机的区别是：(1)吸入气体不同，汽油机吸入的是汽油与空气的混合体，柴 油机吸入的是空气；(2)点火方式不同，汽油机是 柴油机是 ;(3)结 构不同，汽油机上端是火花塞，柴油机上端是喷油嘴；(4)压缩程度不同，柴油机压缩的更 厉害；(5)用途不同，汽油机用于轻便的机械，而柴油机用于笨重的机械 (1)定义：有用功与燃料完全燃烧放出的热量之比，公式为 5.热机的效率 (2)提高的方法：尽可能让燃料充分燃烧、设法利用废气的能量、保证热机的良好 润滑 6,炉子的效率：有效的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，表达式为号×100% Q完 02典例导析 针对练2 2.一般汽油机的一个工作循环分为四个冲程，每 考点一 能量的转化和守恒 个冲程都伴随着能量的转移或转化。其中主要 【例1】根据能量守恒定律，下列情形可能发生 将机械能转化为内能的冲程是 的是 A.吸气冲程 B.压缩冲程 A.随着科学技术不断发展和提高，永动机是可 C.做功冲程 D.排气冲程 以制成的 3.(黑龙江中考)如图所示是某单缸四 B.两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上 冲程汽油机的 ,在此 右斜面 冲程中把 能转化成内能： C.电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持 若该汽油机1s对外做功15次，则汽 续下去 油机的飞轮速度为 r/min。 D.出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续 考点三热值的应用 运动 【例3】天然气是当今家庭中普遍使用的一种能 【解析】两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后， 源，现使用天然气燃烧来加热水 由于具有动能，会继续冲上右斜面，故B正确。 (1)使质量为2kg的水，温度从20℃升高到 【答案】B 100℃，需吸收多少热量？ 针对练1 (2)如果加热过程中，天然气放出的热量只有50% 1.如图所示是小球在地面弹 被水吸收，则需完全燃烧多少天然气？[天然气的热 跳的频闪照片。分析图片 值为3.2×10J/m,c水=4.2×103J/(kg·℃)] 后可知小球弹起的高度逐 【解析】(1)水吸收的热量可根据Q吸=cm(t一to） 渐减小，同时小球会变热， 来计算；(2)根据题意知，天然气放出的热量只有 小球在下落时，它的 能减小；小球 50%被水吸收，所以有Q吸=50%Q微，而Q微= 在上升时，它的 能减少，根据 qV,从而可以求得所需天然气的体积。 定律，小球在弹跳过程中有一部分机械能 解：(1)水吸收的热量：Q吸=cm(t-t)=4.2× 转化为 103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=6.72× 考点二 热机的原理 105J。 【例2】一台四冲程内燃机转速为600r/min,则( (2)由题意知50%Q放=Q吸，Q放=qV,所需天然 A.每分钟内做功150次，共有600个冲程 气的体积V=一 Q吸 6.72×105J B.每分钟内做功600次，共有1200个冲程 ×50%=3.2X10j/mx0.5 C.每秒内做功20次，共有10个冲程 4.2×102m3。 D.每秒内做功5次，共有20个冲程 针对练3 【解析】四冲程内燃机工作时，活塞在汽缸中往复4.全世界石油、煤炭消耗量的迅速增长，导致全 运动两次，完成一个工作循环，做一次功，共计四 球能源危机加剧。因此，开发和利用新能源， 个冲程，曲轴（飞轮）转两圈。600r/min的四冲程 成为全世界最为关注的问题之一。小明家的 内燃机相当于每分钟完成600÷2=300个工作循 太阳能热水器内装有100kg、25℃的水，经过 环，做功300次，共计1200个冲程，每秒内完成 一天阳光照射后，温度升高了50℃。则水升温 300÷60=5个工作循环，做5次功，共20个冲程。 吸收的热量为 J,至少可以节约 【答案D 煤的质量是 kg。[假设煤烧水时有效利 26 用的热量占煤燃烧放出热量的10%，且已知水2.（临沂中考）2024年4月20日，我国研制的全 的比热容是4.2X103J/(kg·℃)，煤的热值是 球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮 3.0×10J/kg] 相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世 考点四热机效率的综合计算 界纪录。如图所示内燃机的四个冲程，气缸内 【例4】小张驾驶一辆额定功率为35kW、效率为 气体的内能最小的是 30%的汽车在一段平直的公路上匀速行驶，在额 定功率下行驶1小时至少需要 L汽油（汽 油的热值为3.5×10J/L);若行驶的速度为 72km/h,则汽车受到的阻力为 N。 稻署宽奢 【解析】(1)根据W=Pt求出小汽车以额定功率 匀造直我行秋h率引力斯微的功，用y晋农出 3.(聊城中考)2024年4月25日，搭载着神舟十 八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭 放出的热量，再利用Qt=qV可求出完全燃烧多 (如图)在酒泉卫星发射中心成功发射。下列 少升汽油：(2)利用效率公式》。的支形公玉 说法正确的是 ( A.火箭的燃料燃烧得越充分，热值 W=Q微可求出牵引力做的功；知道前进的距 离，利用公式W=Fs求出汽车的牵引力，知道汽 越大 车做匀速直线运动，受到的牵引力等于阻力。 B.火箭使用液态氢作燃料，是因为 【答案】121750 液态氢比热容较大 C.火箭“体内”的液氢燃料温度低至一253℃， 针对练4 内能为零 5.汽油发动机工作时，汽油必须和吸进的空气成 D.火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的重力 适当的比例，才能形成可以有效燃烧的混合 势能越来越大 气，这就是空燃比（可燃混合气中空气质量与 4.(广西中考)关于内燃机，下列说法正确的是 燃油质量之比)，某总排量为2.0L的发动机的 空燃比为22：1，混合燃气的密度为1.5kg/m3, A.四个冲程中只有一个冲程发生内能与机械 当发动机曲轴每分钟转速为3000转时，此时 能相互转化 汽车输出的机械功率为90kW,则该发动机每 B.压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内 秒钟做功 次，此时该发动机的效率是 气体的内能 %。(汽油的热值为4.6×10J/kg) C.汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 03 整合提升 D.只要技术进步，内燃机的效率可以达到100% 1.(湖南中考)有关能量的转移、转化和利用，下5.（陕西中考）涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发 列说法正确的是 的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气 A.电烤炉取暖，是电能转移到人体 通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进人 B.钻木取火，是内能转化为机械能 燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产 C.水力发电过程，是电能转化为机械能 生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动 D.中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式 力。该发动机工作过程中的相关说法正确的 增大脚部的内能 是 A.燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 小于该燃料的实际热值，原因是 B.燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大 C.压气机压缩空气，空气的内能减小 D.高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转9.有一辆由汽油机提供动力的汽车，该车的输出 化为内能 功率与汽油机转速的关系如图所示。这辆汽 6.(沈阳中考)校车在某段平直路面上以36km/h 车在某次测试时以90km/h的速度在水平公 的速度匀速行驶l0min,通过的路程为 路上匀速行驶了10min,消耗1.1kg的汽油， km;若在此过程中消耗1kg柴油，发动机输出 此过程中汽油机的转速为2000r/min(汽油的 有用的机械功为1.72×10J,校车发动机的效 热值q汽油=4.6×10J/kg)。 率为 %。(柴油热值为4.3×10J/kg) 7.(南充中考)某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟 80…÷ … ……… 60………- 转3000转，则每秒对外做功 次，每次对 40……yf……… 外做功115J,该汽油机的效率为25%，连续工 20 ……………… 作1小时需消耗汽油 kg。(q汽油=4.6 0 100020003000400050006000 n/(r·min ×10J/kg） (1)汽油机是一种将燃料燃烧产生的高温、高 8.(泰州中考)在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出 压燃气的内能转化为 能的装置； 的热量”实验中： (2)该汽车在这段时间内行驶了多少路程？ (1)由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与 (3)1.1kg的汽油完全燃烧能产生多少热量？ 燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控 (4)此过程中汽油机的效率是多少？（百分数 制酒精和碎纸片的 相等；实验中还需 保留到小数点后1位) 控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于 (2)如图是小明安装好的实验装 温度计 置，其中存在的错误是 水 一陶土网 ☐燃烧皿 (3)小华纠正了小明的错误，又组装了一套相 同的实验装置，备好秒表。在两燃烧皿中分别 加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温 后，进行如下操作：①先点燃酒精，再点燃碎纸 片；②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取 温度计的示数；③待酒精和碎纸片充分燃烧结 束，分别读取温度计的示数。小红认为上述操 作中，操作 是错误的。小明根据正确操 作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果第3节热机的效率 1.D2.D3.完全燃烧14.3×102热值 4.2.1×1024.2×1025.B6.C7.15:4 8.2.1×10不变4.2×1069.B10.C 11.2.8×104012.4.2×1050%改善燃烧条件 13.(1)相等(2)水升高的温度(3)偏小存在热散失 14.(1)水吸收的热量：Q魔=c水m水△t=4.2×103J/(kg·℃)×50kg× (54℃-20℃)=7.14×10J. (2)消耗的天然气体积：V=1365.17m3-1365.05m3=0.12m3, 消耗的天然气完全燃烧放出的热量：Q放=qV=7.0×10?J/m3× 0.12m3=8.4×10J。 (3)该热水器的效率：受×10%-×10%-5%. 15.做功4.8×1050.034000 专题二热量、热值、热效率综合计算 1.(1)水吸收的热量：Q吸=cm(t一to)=4.2×10J/(kg·℃)×10kg× (100℃-25℃)=3.15×10J. 2)电刀×100%可知，高能聚合油完全燃烧放出的热量：Q:一 Q题=3.15×10]=4.2×10J,由Qt=qm可知，完全燃烧高能聚合 75% 油的质量：m'=Q整=43X10L=0.1kg。 94.2×10J/kg 2.(1)锅炉内300kg的水吸收的热量：Q吸=cm(t一t。)=4.2× 103J/(kg·℃)×300kg×(100℃-20℃)=1.008×108J。 (2)煤完全燃烧放出的热量：Q微=qm煤=3×10J/kg×11.2kg= 点.36×101：此锅炉的效率：) 2题×100%=1008×10☐×100% 3.36×108J =30%。 (3)不计热损失，由Q缀=Q放，可知cm1(t一t1)=cm2(to2一t),即4.2 ×103J/(kg·℃)×5kg×(t-20℃)=4.2×103J/(kg·℃)×3kg× (100℃-t),解得：t=50℃。 3.(1)飞机的航程：s=t=600km/h×1h=600km=6×10m。 (2)发动机所做的功：W=Fs=1.6×10N×6×10m=9.6×10J. (3)航空煤油完全燃烧释放的热量：Q做=qm=4×10J/kg×4000kg= 1.6×10J。 4)发动机的热机效率：)=Q ×100%=9.6X10×100% 1.6×10叮 52 =60%。 4.(1)热水器一天中接收的太阳能：E=2.8×10J/(m2·h)×1.5m2 ×8h=3.36×10J (2)由表中数据知，太阳能热水器装水的质量：m=oV=1×103kg/m3× 80×103m3=80kg,水吸收的热量：Q=7E=60%×3.36×10J= 2.016×10J,由Q=cm△可得，水升高的温度：△== cm 2.016×10J =60℃. 4.2×10J/(kg·℃)×80kg 5.(1)汽车受到的重力：G=mg=1.6×10kg×10N/kg=1.6×10N; 汽车受到的阻力：f=0.1G=0.1×1.6×10N=1.6×103N; 因为汽车匀速行驶，所以牵引力等于阻力：F=f=1.6×103N。 (2)汽车的速度：0=1O8km/h=30m/S,由P=W=。=F0得，汽车 tt 的功率：P=Fv=1.6×103N×30m/s=4.8×10W。 (3)汽油的质量：m'=pV=0.8×103kg/m3×3.5×10-3m3=2.8kg, 3.5L汽油完全燃烧时放出的热量：Q微=qm'=4.6×10J/kg× 2.8kg=1.288×10门：由7×100%得，一次加满燃料汽车发动 机做功：W=Q做=80%×1.288×108J=1.0304×10J;由W=Fs得， 汽车最多行驶的路程：8==6X10N=6.44X10m=64.4km。 (4)对环境无污染。 第4节跨学科实践：制作简易热机模型 (1)塞子被冲出内能机械能 (3)简易火箭上升高度可能与燃料的种类有关 (4)大(5)保持不变相反方向做功 (6)①热传递②内机械 章末核心素养整合提升内能的利用 知识构建 转移转化化学能内能完全燃烧物质种类Q=qm或Q=Vg 做功热传递 内能机械能进气门排气门汽油空气机械内内机械 _W有X100% 4221飞轮惯性点燃式压燃式？一Q 针对练 1.重力势动能量守恒内能 2.B3.压缩冲程机械18004.2.1×1027 5.2560 53 整合提升 1.D2.D3.D4.B5.A6.6407.250.9 8.(1)质量通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量 (2)温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中 (3)②燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空 气中 9.(1)机械 (2)已知汽车的速度=90km/h,行驶的时间1=10min=君h,由0=产 可知汽车行驶的路程为：==90km/h×合h=15km: (3)1.1kg汽油完全燃烧产生的热量为：Q微=q游m=4.6×10J/kg× 1.1kg=5.06×10'J: (4)由图可知，转速为2000r/min时对应的汽车输出功率为P=30kW= 3X10w,由P罗可得汽浦机在此过程做的有用功为：w=P1=3× 10WX10X60s=1,8×10J,汽清机的效率为：7=×10%- 1.8×101×100%≈35.6%。 5.06×10J 第十五章电流和电路 第1节两种电荷 1.C2.B3.互相排斥越大不能4.A 5.中子电子内部正电荷数和负电荷数相等6.转移得到强 7.D8.静电除尘油罐车后面装一条拖地铁链 9.B10.D11.A12.D13.同种 14.刀片带了电金属柄是导体，能将摩擦带的电荷及时导入大地，刀片 不带电，不会吸引木屑 15.(1)得到负 (2)带正电丝绸束缚电子能力比橡胶棒弱，所以在丝绸与橡胶棒摩 擦的过程中，丝绸容易失去电子带正电荷，橡胶棒容易得到电子带负 电荷 (3)BC 第2节电流和电路 第1课时电流电路 1.电荷的定向移动正电荷定向移动的方向自由电子定向移动 2.向左向右3.C 4.A5.D6.C7.B8.D9.D10.A11.A 12.负导体从玻璃板到人体13.开关电源 54