12.2 热量与热值 教案 2026-2027学年物理沪粤版九年级上册

该教案聚焦“热量与热值”核心知识点，通过加热水和燃料燃烧图片导入，联系生活经验，衔接上节内能知识，引出热传递中内能改变的量度（热量）及燃料放热特性（热值），搭建知识学习支架。 以科学探究为主线，实验探究水吸热与质量、温度变化关系时运用控制变量法和转换法，培养科学思维，辨析热量、温度、内能概念深化物理观念，结合燃料分类和热效率渗透科学态度与责任，助力学生掌握探究方法，帮助教师高效突破重难点。

12.2 热量与热值 沪粤版 物理 九年级 上册 第十二章 内能与热机 一、教学基本信息 课题 12.2 热量与热值 课型 新授课 课时 1课时 教材版本 沪粤版 物理 九年级 上册 教学方法 情境教学法、实验探究法、讨论法、讲授法、多媒体辅助教学法 教学用具 多媒体课件、铁架台、酒精灯、温度计、量筒、烧杯、钟表、教学图片 二、核心素养目标 物理观念 1. 知道热量的定义，理解热量是在热传递过程中内能改变的量度，掌握热量的符号Q、单位焦耳(J)。 2. 通过实验探究，知道水吸收的热量与其温度变化和质量之间的关系，理解Q与m、Δt成正比。 3. 知道热值的定义、符号q、单位（J/kg和），理解热值是燃料的一种特性，与燃料种类有关。 4. 掌握燃料完全燃烧放热的计算公式（固体/液体）和 （气体），能运用公式进行简单计算。 科学思维 1. 通过控制变量法设计实验探究水吸热与温度变化、质量的关系，培养科学探究的思维方法。 2. 通过对比不同燃料的热值，理解热值是燃料本身的特性，培养对比分析的科学思维。 3. 运用热量计算公式解决实际问题，培养模型建构和定量计算的能力。 科学探究 1. 经历完整的科学探究过程，包括提出问题、设计实验、进行实验、分析数据、得出结论。 2. 体会控制变量法和转换法在探究水吸热实验中的具体应用，理解实验方案设计的科学性。 3. 通过观察不同燃料的图片和热值表，培养从数据中提取信息、归纳总结的探究能力。 科学态度与责任 1. 通过人类利用燃料的历史发展，了解不同燃料的特点，感受科技进步对人类生活的影响。 2. 关注燃料不完全燃烧和热效率问题，树立节约能源、保护环境的意识。 3. 在实验探究中培养实事求是、尊重数据的科学态度和团结协作的团队精神。 三、教学重难点 教学重点 1. 热量的概念、符号、单位以及热量与温度、内能的区别和联系。 2. 通过实验探究水吸收的热量与温度变化和质量的关系。 3. 热值的定义、物理意义、符号、单位及热值计算公式。 4. 运用热量计算公式进行简单计算。 教学难点 1. 正确理解热量是热传递过程中内能改变的量度，区分热量、温度和内能三个概念。 2. 热值概念的建立，理解热值是燃料本身的特性，与质量、体积、是否完全燃烧无关。 3. 热量计算公式中质量m和热值q以及热量Q三个物理量之间关系的理解。 四、教学过程 教学时间分配 教学时间分配表 教学环节 教学内容 时间 （一）情境导入 以加热水和燃料燃烧图片引入，建立热传递与燃料放热的联系 3分钟 （二）新知探究 探究一：热量（定义、符号、单位、条件、温度内能热量关系） 8分钟 探究二：实验探究水吸热与温度变化和质量的关系（含焦耳研究） 12分钟 探究三：燃料的热值（定义、物理意义、符号、单位、特性、公式、效率） 12分钟 （三）课堂练习 PPT原题3道，巩固热量与热值概念和计算 6分钟 （四）课堂小结 师生共同总结本课核心知识框架 1分钟 （一）情境导入（3分钟） 【教师活动】同学们，我们每天的生活都离不开热。寒冷的冬天，我们用电热器、暖气片来取暖；一日三餐，我们要用燃气灶、电磁炉把食物加热煮熟。这些过程中，能量是如何转移和转化的呢？ 【教师活动】请大家看大屏幕上的图片。这些图片展示的都是我们常见的燃料：柴薪、煤炭、石油、天然气。它们燃烧时都能放出大量的热。从古至今，人类正是依靠这些燃料燃烧释放的热量，来取暖、做饭、发电，推动社会不断进步。 图1 柴薪——人类最早使用的燃料之一 图2 煤炭——工业革命的重要能源 图3 石油——现代工业的血液 【教师活动】同学们，当我们用酒精灯加热一杯水时，水逐渐变热，温度升高。这个过程就是热传递的过程。那么，水吸收了多少热量？这些热量又是从哪里来的呢？ 【学生活动】观察图片，结合生活经验思考：加热水的过程是热传递，水吸收的热量来自酒精灯的燃料燃烧。不同燃料燃烧释放的热量可能不同。 【教师活动】非常好！同学们提到了两个关键概念：一是热传递过程中水吸收的热量，二是燃料燃烧放出的热量。今天这节课，我们就来学习这两个核心概念——热量与热值。 【教师活动】本节课我们首先学习热量的概念，了解什么是热量、它的符号和单位是什么；然后通过实验探究水吸收的热量与哪些因素有关；最后学习燃料的热值，知道不同燃料的热值不同，并掌握热量的计算方法。 【设计意图】从学生日常生活经验出发，以加热水和燃料燃烧两个情境建立热传递与燃料放热的联系，引发学生对热量和热值两个核心问题的好奇心，自然引出本节课的学习主题。 【过渡语】刚才我们从生活情境中引出了热量这个概念。那么，物理学中热量到底是什么意思？它和之前学过的内能、温度有什么关系？让我们进入探究一——热量。 （二）新知探究（32分钟） 探究一：热量（8分钟） 环节1：热量的定义、符号和单位 【教师活动】同学们，在上一节课我们学习了内能的概念。我们知道，改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。在热传递过程中，内能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。那么，转移了多少内能？我们如何描述这种转移的多少？ 【学生活动】回顾上节课所学内容，思考热传递过程中内能转移的量化问题。回答：热传递过程中内能发生了转移，转移的多少需要一个物理量来描述。 【教师活动】非常好！物理学中，我们把物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量。简单来说，热量就是热传递过程中内能转移的量度。 【教师活动】热量和我们之前学过的内能有什么关系呢？内能是一个状态量，描述的是物体在某一状态下所具有的能量；而热量是一个过程量，它描述的是热传递过程中内能改变的量。也就是说，热量只有在热传递过程中才有意义。我们不能说某个物体含有多少热量，而应该说某个物体吸收（或放出）了多少热量。 【知识点】热量定义：物体在热传递过程中内能改变的多少叫做热量。热量是热传递过程中物体内能改变的一种量度。热量是过程量，不是状态量。不能说物体含有热量，只能说物体吸收或放出热量。 易错提示|热量不等于温度，也不等于内能：热量、温度、内能是三个不同的物理概念：温度是反映物体冷热程度的物理量，是状态量，单位是℃；内能是物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，是状态量，单位是J；热量是热传递过程中内能改变的量度，是过程量，单位也是J。三者关系：热传递的实质是内能的转移，温度的变化是内能变化的宏观表现，而热量是内能转移的多少。特别注意：不能说物体含有热量！ 【教师活动】热量的符号是Q。当物体吸热时，我们用Q吸表示吸收的热量；当物体放热时，我们用Q放表示放出的热量。热量的单位是什么？热量既然是内能改变的量度，那它的单位应该和内能的单位一样。 【学生活动】回答：热量和内能的单位相同，都是焦耳，符号是J。 【教师活动】正确！热量和内能的单位都是焦耳(J)。这里要强调一点：热量是内能变化的量度，所以和内能使用相同的单位。 【知识点】热量符号：Q。吸热时用Q吸表示，放热时用Q放表示。热量单位：焦耳，符号J。热量和内能的单位相同。 环节2：热传递的条件 【教师活动】同学们，请思考一个问题：什么情况下才会发生热传递？两个物体之间要发生热传递，需要满足什么条件？ 【学生活动】思考并回答：两个物体之间要发生热传递，它们之间必须存在温度差。热量总是从高温物体传递到低温物体，直到两者温度相等为止。 【教师活动】回答得非常好！发生热传递的条件是有温度差存在。而且，热量总是从高温物体（或高温部分）传递到低温物体（或低温部分），直到温度相等，达到热平衡。这是一个自然规律，就像水往低处流一样自然。 理解要点|热传递的必备条件：发生热传递必须具备两个条件：存在温度差；物体之间能发生热传递（有接触或热辐射）。热量传递的方向总是从高温物体到低温物体，不能自发地从低温物体到高温物体。当温度差为零时，热传递停止，达到热平衡状态。注意：热传递过程中传递的是内能（热量），不是温度，也不是质量。 【教师活动】举个例子：把一杯热水放在桌面上，水的温度高于周围空气的温度，热水就会向周围空气放热，热水温度降低，周围空气温度升高，直到水温与室温相等。在这个过程中，热水放出了热量，内能减少；周围空气吸收了热量，内能增加。 环节3：温度、内能和热量之间的联系 【教师活动】同学们，温度、内能和热量这三个概念我们已经学过了，但它们之间到底是什么关系呢？请同学们从概念、符号、单位、物理意义和性质几个方面做个对比。 【学生活动】尝试区分温度、内能和热量三个概念：温度是冷热程度的量度，符号t（或T），单位℃；内能是物体内部能量的总和，单位J；热量是热传递过程中内能变化的量度，符号Q，单位J。 【教师活动】同学们总结得很好。我们用一个简单的比喻来帮助理解：把内能比作一个水池里的水，水的多少就是内能的大小；温度就是水池里的水位，水位高低反映了冷热程度；热量就是通过水管在两个水池之间流动的水量，是转移的量。当两个水池水位不同（温度差）时，水就会从高水位流向低水位（热量传递），直到水位相同（温度相等）。 【教师活动】需要特别强调的是：一个物体的温度升高了，内能一定增加；但内能增加了，温度不一定升高——比如晶体熔化时，吸收热量，内能增加，但温度保持不变。反过来，物体吸收热量，内能增加，但温度不一定升高；物体温度升高，内能增加，但不一定吸收了热量——也可能是通过做功改变的。 【学生活动】理解温度、内能和热量三者之间的辩证关系：温度升高→内能增大；内能增大→不一定温度升高（如熔化）；吸收热量→内能增大；内能增大→不一定吸收热量（可能做功）。 【知识点】温度、内能、热量三者关系：温度升高，内能一定增大；内能增大，温度不一定升高（如晶体熔化）；物体吸收热量，内能一定增大；物体内能增大，不一定吸收热量（可能做功）；物体吸收热量，温度不一定升高。 【过渡语】通过探究一，我们学习了热量的定义、符号、单位以及热传递的条件。那么，物体吸收热量的多少与哪些因素有关呢？生活经验告诉我们，烧开一壶水比烧开半壶水需要更多的热量，把水烧开比把水烧温需要更多的热量。这些经验直觉是否正确？让我们通过实验来验证。 探究二：实验探究水吸热与温度变化和质量的关系（12分钟） 环节1：提出问题 【教师活动】同学们，我们从生活经验可知，对同一种物质（比如水）来说，吸收或放出的热量跟水的质量和温度变化有关。那么，它们之间到底存在怎样的定量关系呢？今天我们就通过实验来研究这个问题。 【教师活动】具体来说，我们要探究两个问题：第一，当质量一定时，水吸收的热量与升高的温度之间有什么关系？第二，当升高的温度相同时，水吸收的热量与它的质量之间有什么关系？ 【学生活动】明确探究的问题：探究水吸收的热量与温度变化的关系、与质量的关系。猜想：水吸收的热量可能与升高的温度成正比，与质量也成正比。 环节2：实验器材与实验设计 【教师活动】请看大屏幕，这是本次实验所需的器材。 图4 实验装置：铁架台、酒精灯、温度计、量筒、烧杯、钟表 【教师活动】实验器材包括：铁架台一个，酒精灯一盏，温度计一支，量筒一个，相同的烧杯几个，钟表一只。请同学们思考两个问题：第一，怎样测量水吸收热量的多少？第二，这个实验要采用什么研究方法？ 【学生活动】思考后回答：水吸收热量的多少不能直接测量，但可以根据加热时间的长短来粗略判定——加热时间越长，酒精灯燃烧放出的热量越多，水吸收的热量也就越多。这里用到了转换法。 【教师活动】非常好！这里用到了转换法：把不容易直接测量的吸收热量的多少转换为容易测量的加热时间的长短。在相同的热源条件下，加热时间越长，水吸收的热量就越多。 【教师活动】那么实验需要采用什么研究方法呢？ 【学生活动】回答：研究水吸热与升高温度的关系时，需要控制水的质量不变，改变升高的温度；研究水吸热与质量的关系时，需要控制升高的温度不变，改变水的质量。这里用到了控制变量法。 【教师活动】分析得非常到位！本实验同时用到了两种重要的物理研究方法：控制变量法和转换法。控制变量法用于分别研究水吸热与温度变化、质量的关系，转换法用于将吸收热量的多少转化为加热时间的长短来测量。 实验注意|控制变量法与转换法的应用：本实验采用两种科学方法：控制变量法——探究水吸热与温度变化关系时控制质量不变，探究水吸热与质量关系时控制温度变化不变；转换法——用加热时间的长短来反映水吸收热量的多少。注意：必须保证热源相同（同一盏酒精灯、相同火焰大小），否则加热时间不能准确反映吸热多少。 环节3：实验步骤 【教师活动】下面我们来看具体的实验步骤。首先探究水吸热与温度变化的关系。步骤如下： 【教师活动】第一步，用量筒量取100mL（即100g）水，将水倒入烧杯中，把烧杯放在铁架台的石棉网上，用酒精灯加热。 【教师活动】第二步，将温度计插入水中，选取一个温度作为起始温度（比如20℃），从此刻开始计时。 【教师活动】第三步，记录水温每升高相同温度（例如3℃）所用的时间，将数据记录在表格中。 图5 实验数据记录表 【学生活动】理解实验步骤：记录起始温度，记录每升高3℃所用的时间，分析加热时间与升高的温度之间的关系。 【教师活动】请同学们注意，我们记录的是每升高3℃所用的时间。如果加热时间基本相等，说明升高相同的温度需要吸收的热量相同，即水吸热与升高温度成正比。 环节4：实验结论 【教师活动】实验的数据记录表显示，当水升高的温度相同时，加热的时间基本相等。这表明，当质量一定时，水吸收的热量与升高的温度成正比。 【学生活动】分析实验数据，得出结论：当质量一定时，水吸收的热量与升高的温度成正比。 【教师活动】接下来，我们探究水吸热与质量的关系。在实验中，我们控制升高的温度相同，比较不同质量的水所需的加热时间。实验表明，当升高的温度相同时，水吸收的热量跟它的质量成正比。 【学生活动】得出结论：当升高的温度相同时，水吸收的热量与水的质量成正比。 【知识点】实验结论：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，水吸收的热量跟它的质量成正比。综合起来，水吸收的热量Q与水的质量m和升高的温度Δt都成正比，即Q ∝ m，Q ∝ Δt。 【教师活动】进一步的研究表明，不仅对水适用，对一般物质来说，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、温度变化的多少都成正比。这是一个普遍规律。 环节5：物体温度降低时的放热规律 【教师活动】同学们，刚才我们探究的是物体吸热的情况。那么，物体温度降低时放出的热量，是否也与物体的质量和温度变化有关呢？请同学们思考：一杯热水放凉和半杯热水放凉，哪个放出的热量多？一杯热水从80℃降到20℃和从40℃降到20℃，哪个放出的热量多？ 【学生活动】思考并回答：一杯热水放凉比半杯热水放凉放出的热量多——说明放热与质量有关；从80℃降到20℃比从40℃降到20℃放出的热量多——说明放热与温度变化有关。 【教师活动】非常好！实验表明，物体温度降低时放出的热量也与物体的质量和温度变化成正比。也就是说，无论是吸热还是放热，热量都与物体的质量和温度变化成正比。 环节6：焦耳的研究 【教师活动】同学们，英国物理学家焦耳经过长期艰苦的实验研究，得出了一个重要结论：1kg纯水温度升高1℃时所吸收的热量是 J；1kg纯水温度降低1℃时所放出的热量也是J。 这个数值非常重要，它告诉我们一个精确的定量关系：1kg纯水温度变化1℃，吸收或放出的热量总是 J。 【教师活动】焦耳的这个发现为热量计算奠定了坚实的基础。根据这个关系，我们可以计算任意质量和温度变化的水吸收或放出的热量。例如，2kg水升温5℃吸收的热量就是2×5×=J。 【学生活动】理解焦耳研究的结论，认识1kg水温度变化1℃对应热量 J的定量关系，为后续热量计算打下基础。 【知识点】焦耳研究结论：1kg纯水温度升高1℃吸收的热量为 J；1kg纯水温度降低1℃放出的热量也是 J。这个结论不仅适用于水，也为后续学习比热容提供了基础。 【过渡语】通过实验探究，我们知道了水吸收的热量与质量和温度变化成正比。那么，热量的来源是什么？燃料燃烧时放出的热量又有怎样的规律？让我们进入探究三——燃料的热值。 探究三：燃料的热值（12分钟） 环节1：燃料的分类 【教师活动】同学们，请看大屏幕上的图片。这些图片展示了不同种类的燃料：柴薪、煤炭、石油、天然气。它们燃烧时都能放出热量。请同学们想一想，你能列举出一些常见的燃料吗？它们分别属于哪一类？ 【学生活动】观察图片，结合生活经验列举常见燃料，并尝试分类。 【教师活动】很好！燃料按照状态可以分为三类：固体燃料、液体燃料和气体燃料。常见的固体燃料包括干木柴、木炭、焦炭、烟煤、无烟煤等；液体燃料包括汽油、柴油、酒精、煤油等；气体燃料包括氢气、天然气、液化气、煤气等。 【教师活动】请同学们思考一个问题：不同种类的燃料，在相同质量的情况下，完全燃烧放出的热量相同吗？ 【学生活动】思考回答：不同燃料燃烧放出的热量不同。比如，等质量的煤和干木柴充分燃烧，煤放出的热量要比柴多得多。 【教师活动】同学们观察得很仔细。确实，不同燃料的放热能力是不同的。为了描述燃料的这种放热本领，物理学中引入了热值这个概念。 环节2：热值的定义 【教师活动】在物理学中，把某种燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量（或体积）之比，叫做这种燃料的热值。请同学们注意，定义中的关键词是完全燃烧——只有完全燃烧，我们才能比较不同燃料的真实放热能力。 【学生活动】理解热值定义：热值是燃料完全燃烧放出的热量与质量（或体积）的比值。注意完全燃烧这个条件。 【教师活动】热值的定义中有两个关键点：第一，必须是完全燃烧，如果燃料燃烧不充分，放出的热量就少于理论值；第二，对于固体和液体燃料，热值是热量与质量之比；对于气体燃料，热值是热量与体积之比。请同学们记住这个区别。 环节3：热值的物理意义 【教师活动】热值在数值上等于1kg（或1L）某种燃料完全燃烧放出的热量。这就是热值的物理意义。比如，干木柴的热值约为 J/kg，表示1kg干木柴完全燃烧时能放出 J的热量。汽油的热值约为 J/kg，表示1kg汽油完全燃烧时能放出 J的热量。 （1kg干木柴完全燃烧放出的热量） （1kg汽油完全燃烧放出的热量） 【学生活动】理解热值的物理意义：热值反映了燃料的放热本领。热值越大，相同质量的燃料完全燃烧放出的热量越多。 【教师活动】从上面的数据可以看出，汽油的热值 J/kg几乎是干木柴热值 J/kg的4倍。也就是说，同等质量的汽油比干木柴能放出约4倍的热量。这就是为什么现代交通工具大多使用汽油或柴油而不是木柴的原因。 环节4：热值的符号和单位 【教师活动】热值的符号用q表示。请同学们注意，小写q。那么热值的单位是什么呢？根据热值的定义——热量与质量（或体积）之比，我们可以推导出单位。 【学生活动】推导热值的单位：固体和液体燃料的热值单位为J/kg（焦每千克），读作焦耳每千克；气体燃料的热值单位为 （焦每立方米），读作焦耳每立方米。 【教师活动】完全正确！固体和液体燃料的热值单位是J/kg，气体燃料的热值单位是 。请同学们注意区分：不是所有燃料的热值单位都是J/kg，气体燃料由于 常以体积计量，所以热值单位是 。 【知识点】热值符号：q。固体和液体燃料热值单位：J/kg（焦每千克）；气体燃料热值单位： （焦每立方米）。注意区分不同状态燃料的热值单位。 环节5：常用燃料的热值表 【教师活动】请同学们看大屏幕上的常用燃料热值表，了解不同燃料的热值大小。 常用燃料的热值表 燃料种类 热值 q 燃料种类 热值 q 干木柴 J/kg 汽油 J/kg 烟煤 J/kg 柴油 J/kg 无烟煤 J/kg 酒精 J/kg 焦炭 J/kg 煤油 J/kg 木炭 J/kg 氢气 天然气 ~ 液化气 J/kg 煤气 沼气 【教师活动】从表中我们可以发现几个重要信息：第一，不同燃料的热值不同，氢气在常见燃料中热值最大（ ）；第二，固体燃料中无烟煤和木炭热值较高；第三，液体燃料中汽油和煤油热值相近。 【学生活动】观察热值表，比较不同燃料热值的大小，找出热值最大和最小的燃料。理解热值大小反映了燃料放热本领的强弱。 知识拓展|不同燃料热值比较：从热值表中可以看出：氢气热值最大( )，约为汽油的3倍，是理想的清洁能源；汽油和煤油热值相近(均为 J/kg)；固体燃料热值普遍低于液体燃料；天然气热值范围 ~ ，因产地不同略有差异。热值大的燃料，同质量放热多，但实际使用还要考虑价格、环保、安全等因素。 环节6：热值是燃料的一种特性 【教师活动】同学们，请思考一个问题：热值的大小与什么有关？与燃料的质量、体积、是否完全燃烧有关吗？ 【学生活动】思考并讨论：热值应该与燃料质量无关——因为热值在数值上等于1kg燃料完全燃烧放出的热量，已经对不同质量做了归一化。热值也与是否完全燃烧无关——完全燃烧是定义中的条件，不完全燃烧时实际放热会少于理论值，但热值本身不变。 【教师活动】分析得非常好！热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否完全燃烧无关。就像密度是物质的特性一样，热值也是燃料的特性。1kg汽油的热值永远是 J/kg，无论是1kg汽油还是10kg汽油，无论它是否完全燃烧，热值这个数值都不变。 重点强调|热值是燃料的特性：热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、形状、是否完全燃烧均无关。这一点与密度是物质的特性类似。例如：1kg汽油的热值是 J/kg，10kg汽油的热值还是 J/kg。虽然10kg汽油完全燃烧放出的热量是1kg的10倍，但热值这个单位质量放热的比值是不变的。注意：实际放出热量≠热值，实际放热=热值×质量（完全燃烧时）。 环节7：热量计算公式 【教师活动】同学们，知道了某种燃料的热值，我们就可以算出一定质量的这种燃料完全燃烧时所放出的热量。请同学们根据热值的定义，推导出热量计算公式。 【学生活动】根据热值定义——热值等于放出的热量除以质量，变形可得：放出的热量等于质量乘以热值。 【教师活动】非常好！对于固体或液体燃料，用q表示燃料的热值，用m表示燃料的质量，那么燃料在完全燃烧时放出的热量Q就可用下式进行计算： 其中，Q表示热量，单位是J；m表示燃料质量，单位是kg；q表示热值，单位是J/kg。 【教师活动】对于气体燃料，由于热值单位的特殊性，计算公式为： 其中，Q表示热量，单位是J；V表示燃料体积，单位是m³；q表示热值，单位是 。 【教师活动】请同学们注意区分固体/液体燃料和气体燃料的计算公式。虽然形式相似，但使用m还是V取决于热值的单位。固体/液体燃料用质量m（kg），气体燃料用体积V（m³）。 【知识点】热量计算公式：固体/液体燃料完全燃烧放热 ，其中m为质量（kg），q为热值（J/kg）；气体燃料完全燃烧放热 ，其中V为体积（m³），q为热值（）。 环节8：不完全燃烧与热效率 【教师活动】同学们，我们用公式 计算的是燃料完全燃烧时放出的热量，这是理论值。但在实际生活中，燃料往往不可能完全燃烧，因此实际放出的热量往往少于根据热值计算出来的理论值。另外，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用，总有一部分热量会散失到环境中。 【教师活动】比如，普通的家用煤炉燃烧无烟煤，热效率只有15%左右；普通燃煤锅炉的热效率约为30%；而现代化的锅炉，热效率可以达到90%左右。这里的热效率是指有效利用的热量占燃料完全燃烧放出总热量的百分比。 【学生活动】理解不完全燃烧和热效率的概念：实际放出的热量<理论计算值（不完全燃烧），有效利用的热量<实际放出的热量（热量损失）。 【教师活动】因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能充分燃烧，同时尽可能减少各种热量损失，既可以节约燃料，又可以减少污染，保护环境。这也是我们学习热值知识的现实意义——不仅要会计算，还要懂得如何提高能源利用率。 图6 不同锅炉的热效率对比 【过渡语】通过三个探究环节，我们学习了热量的概念、水吸热与温度变化和质量的关系，以及燃料的热值。现在让我们通过几道练习题来检验和巩固本节课所学的知识。 （三）课堂练习（6分钟） 练习1（选择题） 下列关于热量的说法中，正确的是（　　） A. 温度高的物体所含热量多 B. 热传递过程中传递温度 C. 两个物体升高的温度相同时，吸收的热量一定相等 D. 质量一定的水，升高或降低相同的温度时，吸收或放出的热量一定是相等的 【教师活动】这道题考查的是对热量概念的理解。请同学们逐一分析每个选项。 【学生活动】分析各选项：A错误，不能说物体含有热量，热量是过程量，不是状态量；B错误，热传递过程中传递的是内能（热量），不是温度；C错误，吸收的热量还与物体的质量和物质种类有关，仅温度变化相同不能确定热量相等；D正确，根据焦耳的研究，相同质量的水温度变化相同，吸收或放出的热量一定相等。 【教师活动】分析得非常到位！正确答案是D。A选项是常见的错误说法——热量是过程量，不能说含有。B选项混淆了热传递的实质——传递的是内能（热量），而不是温度。C选项忽略了质量和物质种类的影响。D选项反映了焦耳研究的重要结论。 练习2（选择题） 关于燃料的热值，正确的说法是（　　） A. 燃料的热值与质量有关 B. 燃料的热值与燃料是否容易燃烧，燃烧条件无关，只与燃料种类有关 C. 热值大的燃料燃烧时效率高 D. 一定质量的水结成冰热值变化 【教师活动】这道题考查的是对热值概念的理解。请同学们回忆热值的基本性质。 【学生活动】分析各选项：A错误，热值是燃料的特性，与质量无关；B正确，热值只与燃料种类有关，与是否容易燃烧、燃烧条件均无关；C错误，热值大不等于效率高，热值反映的是燃料的放热本领，而效率反映的是能量利用程度，两者不是同一概念；D错误，水不是燃料，没有热值，热值是对燃料而言的，且水结成冰不属于燃料范畴。 【教师活动】分析得很好！正确答案是B。热值是燃料的特性，只与燃料种类有关。A选项是常见错误——不能因为计算公式中有m就认为热值与质量有关，实际上热值定义已经对质量做了归一化。C选项混淆了热值和热效率的概念。D选项将热值概念错误地应用于非燃料物质。 练习3（计算题） 计算7kg汽油完全燃烧释放的热量。（已知汽油的热值q=J/kg） 【教师活动】这是一道直接应用热量计算公式的题目。请同学们按照标准的解题步骤来解答。 【学生活动】分析题目：已知汽油的质量为7kg，汽油的热值为 J/kg。 求完全燃烧释放的热量。汽油是液体燃料，适用公式 。 【教师活动】很好！我们按照解题四步法来解答。第一步，明确已知条件：m=7kg，q=J/kg。第二步，选择公式：根据公式 。第三步，代入数据计算： 即7kg汽油完全燃烧释放的热量为 J。 【学生活动】跟随教师完成计算，理解解题步骤：已知m=7kg，q= J/kg，代入公式 =7×==J。 【教师活动】计算结果为J。这个热量非常大，相当于把约1000kg（即1吨）的水从20℃烧开。这充分说明了汽油作为燃料具有很高的能量密度，这也是它被广泛用作汽车燃料的重要原因。 【教师活动】请同学们注意，计算过程中要注意科学记数法的运算：10⁷乘以7等于 ，再乘以4.6等于 ，最后化为标准形式 。 另外，计算结果的单位是焦耳(J)，热值的单位J/kg和质量的单位kg在运算中约去，留下J，单位正确。 （四）课堂小结（1分钟） 【教师活动】同学们，让我们一起来回顾本节课的核心内容。今天我们通过三个探究环节，学习了热量的概念和燃料的热值两大块知识。 【教师活动】第一，热量的概念。热量是物体在热传递过程中内能改变的多少，符号是Q，单位是焦耳(J)。热量是过程量，不能说物体含有热量。热传递的条件是有温度差存在，热量总是从高温物体传递到低温物体。 【教师活动】第二，水吸热与温度变化和质量的关系。通过实验探究，我们得出：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，水吸收的热量跟它的质量成正比。焦耳研究得出1kg水温度变化1℃吸收或放出的热量为 J。 【教师活动】第三，燃料的热值。热值是燃料完全燃烧时放出的热量与质量（或体积）之比，符号q，单位J/kg或。热值是燃料的一种特性，只与燃料种类有关，与质量、是否完全燃烧无关。热量计算公式 （固体/液体）和 （气体）。 【教师活动】第四，实际应用中，燃料往往不完全燃烧，热量也不能完全被利用，因此提高燃烧效率和热利用率是非常重要的。 【学生活动】跟随教师回顾本节课所学知识，梳理知识框架，形成热量概念→实验探究→热值概念→热量计算→实际应用的完整认知结构。 五、板书设计 12.2 热量与热值 一、热量 1. 定义：物体在热传递过程中内能改变的多少 2. 符号：Q（吸热Q吸，放热Q放） 3. 单位：焦耳（J），与内能单位相同 4. 条件：有温度差存在，热量从高温物体传向低温物体 5. 性质：过程量（不能说物体含有热量） 6. 关系：温度升高→内能增大→可能吸热；内能增大≠温度升高（如熔化） 二、实验探究：水吸热与温度变化和质量的关系 1. 方法：控制变量法 + 转换法 2. 结论一：当质量一定，水吸热与升高的温度成正比 3. 结论二：当升温相同，水吸热与质量成正比 4. 焦耳研究：1kg水升温1℃吸热 J 5. 温度降低时放热同样与质量和温度变化成正比 三、燃料的热值 1. 燃料分类：固体（干木柴、煤）、液体（汽油、柴油）、气体（天然气、氢气） 2. 定义：燃料完全燃烧放出的热量与质量（或体积）之比 3. 物理意义：数值上等于1kg（或1L）燃料完全燃烧放出的热量 4. 符号：q 单位：J/kg（固/液）、 （气） 5. 特性：只与燃料种类有关，与质量、是否完全燃烧无关 6. 公式： （固/液）、 （气） 7. 实际：不完全燃烧→实际放热<理论值；热效率<100% 四、课堂练习 练习1：D（热量是过程量，不能说含有） 练习2：B（热值只与燃料种类有关） 练习3： =7× = J 六、教学反思 本节课以热量与热值为主题，通过情境导入、实验探究、概念建立、公式计算和课堂练习五个环节，系统引导学生完成热量与热值知识的建构。教学从学生熟悉的加热水和燃料燃烧情境出发，自然引出热量和热值两个核心概念，体现了从生活走向物理的教学理念。 在热量概念教学环节，通过定义、符号、单位、条件的层层递进，帮助学生建立热量是过程量的正确认识，并通过温度、内能和热量三者的对比辨析，有效突破热量是过程量不能说含有热量这一易错点。在实验探究环节，通过控制变量法和转换法的应用，让学生经历完整的科学探究过程，培养了学生的实验设计和数据分析能力。在热值概念教学环节，从燃料分类入手，通过定义、物理意义、单位、特性、计算公式的层层递进，帮助学生深入理解热值这一核心概念，并通过热值表的具体数据，让学生直观感受不同燃料热值的差异。 需要注意的地方：热量是过程量这一概念学生初次接触，容易与内能混淆，教学中应反复强调不能说物体含有热量。热值是燃料特性这一结论，学生可能因为公式中有m而误认为热值与质量有关，需要明确热值定义已经对质量做了归一化处理。热量计算公式中固体/液体燃料和气体燃料使用不同形式（和），学生容易混淆，需要反复强调区分依据是热值的单位。 本节课还注重了物理知识与实际生活的联系，通过燃料不完全燃烧和热效率问题的讨论，培养学生节约能源、保护环境的意识，体现了从物理走向社会的理念。 学科网（北京）股份有限公司 $