第14章 专题一 热量、热效率的综合计算（作业课件）-【优翼·学练优】2026-2027学年九年级物理全一册同步备课（人教版）

该初中物理课件聚焦“内能的利用”中热量与热效率的综合计算，通过加热牛奶、温泉水温变化等生活实例导入，衔接比热容、热值等前序知识，以公式梳理（Q=cmΔt、Q=qm/qV）和隐含条件（如不计热量损失）为支架，构建从基础到综合应用的学习脉络。 其亮点在于强化物理观念中的能量观念，通过科学思维的科学推理（如变式题反向求比热容）和模型建构（热效率公式分类），结合氢能卡车减排等社会责任案例。采用分类型训练与方法指导结合，帮助学生提升综合解题能力，为教师提供系统教学资源。

《学练优》·九年级物理上·RJ 第十四章 内能的利用 专题一 热量、热效率的综合计算 2.1×104　0.5　 1 快速对答案 提示：点击 进入习题讲评 变式 （1）50（2）4.2×103（3）52　 2 快速对答案 解：（1）水放出的热量Q＝c水mΔt＝4.2×103 J/（kg•℃）×6×103 kg×（42 ℃－30 ℃）＝3.024×108 J。 （2）此热量如果靠天然气燃烧放热提供，则需要完全燃烧天然气的体积V＝＝＝9.45 m3。 3 快速对答案 4 解：（1）完全燃烧0.02 m3天然气释放的热量Q放＝qV天然气＝5×107 J/m3×0.02 m3＝1×106 J。 （2）0～6 min，水的温度升高Δt＝80 ℃－20 ℃＝60 ℃，水吸收的热量Q吸＝cm水Δt＝4.2×103 J/（kg•℃）×10 kg×60 ℃＝2.52×106 J。 （3）“0～2 min”时间段热效率最大。由图可知，随着水温的不断升高，温度变化得越来越慢，故“0～2 min”时间段，在吸收热量相同的情况下，升高的温度最高，热效率最大。 4.2×103　28％　 变式 4.8×106　高于　 快速对答案 5 （1）电　 （2）解：①卡车的行驶速度v＝＝＝72 km/h＝20 m/s。 ②根据P＝可得，牵引力对卡车做的功W有用＝Pt＝172×103 W× 3 600 s＝6.192×108 J，由W＝Fs可得，卡车匀速直线行驶72 km所受牵引力F＝＝＝8.6×103 N。 ③由η＝可得，燃料完全燃烧放出的热量Q＝＝＝1.72×109 J，由Q＝qm可得，需要燃油的质量m燃油＝＝＝40 kg，减排二氧化碳的质量m二氧化碳＝3.3m燃油＝3.3×40 kg＝132 kg。 方法指导 热量的 计算 公式 （1）物质吸收（或放出）的热量 Q吸＝cm（t－t0）或Q放＝cm（t0－t）［t表示末温，t0表示初温；单位：c－J/（kg•℃），m－kg，t、t0－℃］ （2）燃料完全燃烧放出的热量 Q放＝qm或Q放＝qV （单位：q－J/kg或J/m3，m－kg，V－m3） 类型一　热量的计算 2 3 4 5 1 方法指导 常见 隐含 条件 （1）“升高（降低）到”表示物理量的最终状态，如末温t。 （2）“升高（降低）”表示物理量的变化量，如温度差Δt。 （3）“不计热量损失”表示吸收的热量等于放出的热量Q吸＝Q放。 （4）“1个标准大气压下将水加热至沸腾”表示1个标准大气压下水的沸点是100 ℃，末温为100 ℃ 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1.由于天气寒冷，吃早饭时妈妈要用热水给小明加热250 g瓶装牛奶（如图）。要使这瓶牛奶的温度由10 ℃最终升高到50 ℃，牛奶需要吸收的热量为__________J；不计热量损失，至少需要60 ℃的热水_______kg。［水的比热容为4.2×103 J/（kg•℃），牛奶的比热容取2.1×103 J/（kg•℃）］ 1 2.1×104 0.5 2 3 4 5 1 某金属球在炉火中加热到108 ℃，然后将其迅速投入到100 g、初温为45 ℃的某种液体中，最终金属球的温度为48 ℃，此过程中金属球放出的热量为1.26×103 J。已知金属球的比热容取0.42×103 J/（kg•℃），不计热损失。 （1）［求质量］金属球的质量为____g。 （2）［求比热容］计算得出该液体的比热容为____________J/（kg•℃）。 （3）［求温度］取出金属球后，若金属球表面不沾有该液体，使该液体再吸收2.52×104 J的热量，则该液体升高的温度为____℃（1个标准大气压下）。 50 4.2×103 52 2.某地利用地热资源建立温泉浴池。某温泉池注入了6×103 kg的水，初始水温为42 ℃，一段时间后水温降至30 ℃，放出的热量为Q，已知c水＝4.2×103 J/（kg•℃），q天然气取3.2×107 J/m3。 （1）求Q的大小。 2 3 4 5 1 解：水放出的热量Q＝c水mΔt＝4.2×103 J/（kg•℃）×6×103 kg×（42 ℃－30 ℃）＝3.024×108 J。 2.某地利用地热资源建立温泉浴池。某温泉池注入了6×103 kg的水，初始水温为42 ℃，一段时间后水温降至30 ℃，放出的热量为Q，已知c水＝4.2×103 J/（kg•℃），q天然气取3.2×107 J/m3。 2 3 4 5 1 （2）完全燃烧多少立方米的天然气放出的热量与Q的大小相等？ 解：此热量如果靠天然气燃烧放热提供，则需要完全燃烧天然气的体积V＝＝＝9.45 m3。 方法指导 燃料烧水效率 η＝ 水吸收的热量Q吸＝cmΔt； 燃料完全燃烧释放的热量Q放＝qm或Q放＝qV 太阳能 烧水 效率 η＝ 太阳辐射的能量E太＝E0St（E0为单位时间每平方米太阳能的平均辐射能量，S为受光面积，t为日照时间） 热机 效率 η＝ 有用功W有用＝F牵s或W有用＝P有用t（物体做匀速直线运动时，f＝F牵） 类型二　热效率的相关计算 2 3 4 5 1 3.正午，小明对水面获取太阳的能量情况 进行研究，他将装有400 g水的盘子放在室 外平台上（如图），经阳光照射10 min， 水温升高了2.5 ℃，不计水的蒸发。该过程 水吸收的热量是__________J；若照射到盘中水面上的太阳能的功率为25 W，水获取太阳能的效率是______。［c水＝4.2×103 J/（kg•℃）］ 2 3 4 5 1 4.2×103 28％ 4.（2026•保定期中）某物理兴趣小组的 同学，用天然气给10 kg的水加热，同时 绘制了如图所示的加热过程中水温随时 间变化的图像，燃气灶每分钟完全燃烧 0.02 m3的天然气。水的比热容为4.2×103 J/（kg•℃），天然气的热值取5×107 J/m3。 （1）求完全燃烧0.02 m3天然气释放的热量。 2 3 4 5 1 解：完全燃烧0.02 m3天然气释放的热量Q放＝qV天然气＝5×107 J/m3×0.02 m3＝1×106 J。 4.（2026•保定期中）某物理兴趣小组的同学，用天然气给10 kg的水加热，同时绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图像，燃气灶每分钟完全燃烧0.02 m3的天然气。水的比热容为4.2×103 J/（kg•℃），天然气的热值取5×107 J/m3。 2 3 4 5 1 （2）求0～6 min水吸收的热量。 解：0～6 min，水的温度升高Δt＝80 ℃－20 ℃＝60 ℃，水吸收的热量Q吸＝cm水Δt＝4.2×103 J/（kg•℃）×10 kg×60 ℃＝2.52×106 J。 4.（2026•保定期中）某物理兴趣小组的同学，用天然气给10 kg的水加热，同时绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图像，燃气灶每分钟完全燃烧0.02 m3的天然气。水的比热容为4.2×103 J/（kg•℃），天然气的热值取5×107 J/m3。 2 3 4 5 1 （3）在烧水过程中，请判断并说明“0～2 min”“2～4 min”“4～6 min”哪个时间段热效率最大。 解：“0～2 min”时间段热效率最大。由图可知，随着水温的不断升高，温度变化得越来越慢，故“0～2 min”时间段，在吸收热量相同的情况下，升高的温度最高，热效率最大。 某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为10 kg，水的初温为22 ℃，当水刚好烧开时，共消耗了0.12 m3天然气，该燃气灶烧水的热效率为70％。天然气完全燃烧放出的热量为__________J，结合计算可判断当地的气压______（选填“高于”“低于”或“等于”）1个标准大气压。［已知水的比热容为4.2×103 J/（kg•℃），天然气的热值取4.0×107 J/m3］ 2 3 4 5 1 4.8×106 高于 5.据统计，每燃烧1 kg燃油约排放3.3 kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 （1）氢燃料电池将化学能直接转化为____能。 2 3 4 5 1 电 5.据统计，每燃烧1 kg燃油约排放3.3 kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 2 3 4 5 1 （2）以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速直线行驶72 km用时1 h，功率为172 kW。 ①求卡车的行驶速度。 解：卡车的行驶速度v＝＝＝72 km/h＝20 m/s。 5.据统计，每燃烧1 kg燃油约排放3.3 kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 2 3 4 5 1 （2）以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平 路面上匀速直线行驶72 km用时1 h，功率为172 kW。 ②求卡车所受牵引力。 解：根据P＝可得，牵引力对卡车做的功W有用＝Pt＝172×103 W× 3 600 s＝6.192×108 J，由W＝Fs可得，卡车匀速直线行驶72 km所受牵引力F＝＝＝8.6×103 N。 5.据统计，每燃烧1 kg燃油约排放3.3 kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 2 3 4 5 1 （2）以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速 直线行驶72 km用时1 h，功率为172 kW。 ③与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72 km可减排二氧化碳的质量为多少？ （燃油机的效率取36％，燃油的热值q取4.3×107 J/kg） 解：由η＝可得，燃料完全燃烧放出的热量Q＝＝＝1.72×109 J，由Q＝qm可得，需要燃油的质量m燃油＝＝＝40 kg，减排二氧化碳的质量m二氧化碳＝3.3m燃油＝3.3×40 kg＝132 kg。 $