九年級物理第十三章 內(nèi)能與熱機（單元知識清單）【教師版】

第十三章內(nèi)能與熱機（知識清單）

第一節(jié)物體的內(nèi)能

一、物體的內(nèi)能

1.物體的內(nèi)能

物體內(nèi)所有分子無規(guī)則運動的動能，以及分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能。內(nèi)能是自然界能量存在的

一種形式。內(nèi)能的國際單位是焦耳,符號為“J”。

2.分子的熱運動

（1）定義：物理學(xué)中把分子的這種無規(guī)則運動又叫做分子的熱運動。

（2）分子的熱運動與溫度的關(guān)系：物體溫度越高，分子熱運動越劇烈。

3.內(nèi)能與溫度的關(guān)系

物體的溫度越高，分子無規(guī)則運動越劇烈，分子動能就越大，因此物體的內(nèi)能越大。

（1）如果體積變化不大，同一物體在狀態(tài)不變時，溫度越高，內(nèi)能越大，溫度越低，內(nèi)能越小。

（2）物體的內(nèi)能變化時，溫度可能不變。例如冰熔化時，吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度不變；水結(jié)冰時,

放出熱量，內(nèi)能減少，溫度不變；水沸騰時，吸收熱量，溫度也不變。

4,理解物體的內(nèi)能

（1）內(nèi)能是指物體的內(nèi)能,不是分子的，更不能說內(nèi)能是個別分子和少數(shù)分子所具有的。內(nèi)能是物體

內(nèi)部所有分子共同具有的分子動能和勢能的總和,單純考慮一個分子的動能和勢能是沒有意義的。

（2）任何物體在任何情況下都具有內(nèi)能。

5.內(nèi)能和機械能的比較

內(nèi)能機械能

物體內(nèi)部所有分子動能物體所具有的動能

概念

與分子勢能的總和和勢能的總和

影響物體的質(zhì)量、速度、

物體的溫度、質(zhì)量、狀態(tài)、體積等

因素高度或形變程度

研究

微觀世界的大量分子宏觀世界的所有物體

對象

存在不能為零，自然界中一切物體運動或在高處或

條件在任何情況下都有內(nèi)能發(fā)生彈性形變，可能為零

二、改變物體內(nèi)能的兩種途徑

1.改變物體內(nèi)能的兩種途徑

（1）做功可以改變物體的內(nèi)能。對物體做功，物體的內(nèi)能會增加。物體對外做功，內(nèi)能會減少。做功

改變物體的內(nèi)能，實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化,是內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化。

（2）熱傳遞也可以改變物體的內(nèi)能。熱傳遞改變物體的內(nèi)能，實質(zhì)上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，即內(nèi)能從一個物

體轉(zhuǎn)移到另一個物體或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，沒有不同形式能量的相互轉(zhuǎn)化。

X

壓縮氣體做功氣體膨脹做功

2.熱傳遞的三種方式

(1)熱傳導(dǎo)：物體內(nèi)各部分物質(zhì)不發(fā)生移動。例如，用鍋燒飯時，鍋把手也會熱。

(2)對流：物體內(nèi)各部分物質(zhì)間會流動，對流主要發(fā)生在氣體和液體中。例如，用鍋燒飯時，鍋里的

水靠對流傳熱。

(3)熱輻射：不需要介質(zhì)，太陽的光和熱就是通過熱輻射的方式傳到地球的。

三、熱量

1.熱量的定義

在熱傳遞過程中，物體間內(nèi)能傳遞的多少稱為熱量。通常用字母。表示，單位是焦耳(J)o

2.正確理解熱量的概念

(1)熱量是熱傳遞過程中，物體內(nèi)能的改變量,因此，熱量是個過程量。只有在熱傳遞過程中，才能

談?wù)摕崃浚x開熱傳遞過程談熱量是毫無意義的。

(2)不能說某個物體具有或含有多少熱量，更不能比較兩個物體具有熱量的多少。熱量只能與表示過

程的詞語連用，如“吸收熱量”、“放出熱量”等。

(3)吸收或放出熱量的多少與物體的內(nèi)能、溫度無關(guān)(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。

3.溫度、內(nèi)能、熱量的對比分析

溫度內(nèi)能熱量

物體的冷熱程度，是物體內(nèi)所有分子無

熱傳遞的過程中，

定義內(nèi)能大小的宏觀表現(xiàn)之規(guī)則運動的動能，以及

傳遞內(nèi)能的多少。

分子勢能的總和。

特點狀態(tài)量狀態(tài)量過程量

升高、升高了；增大、變大；

描述語言吸收、放出

降低、降低了減小、變小

發(fā)生熱傳遞的過程中，三者的改變相互對應(yīng)：物體吸收熱量，則內(nèi)能增加，

溫度一般會升高(晶體發(fā)生物態(tài)變化時溫度不變，比如熔化)；

相互聯(lián)系

放出熱量，則內(nèi)能減少，溫度一般會降低(晶體發(fā)生物態(tài)變化時溫度不變，

比如凝固)。

第二節(jié)科學(xué)探究：物質(zhì)的比熱容

一、探究物質(zhì)吸熱或放熱規(guī)律

【提出問題】質(zhì)量相同的不同物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量是否相同，有什么規(guī)律？

【實驗器材及設(shè)計】酒精燈、相同的燒杯兩只，質(zhì)量相同的水和煤油，溫度計兩支，攪拌器兩只，鐵

架臺兩個，鐘表，火柴、天平（或量筒和密度表）。

4

一攪拌器

溫度計

水

【設(shè)計實驗與制訂計劃】

進(jìn)行實驗前，應(yīng)該有所計劃或安排,以便做實驗時可以有條不紊地收集所需要的數(shù)據(jù)。

在探究時，主要考慮當(dāng)物體溫度變化時，物體的質(zhì)量和物質(zhì)的種類對所吸收熱量的影響。用“控制變

量”的方法研究物質(zhì)種類的影響，即取相同質(zhì)量的不同物質(zhì)做實驗。

實驗的關(guān)鍵要有兩個單位時間內(nèi)供熱能力基本相同的供熱裝置（熱源）。用兩種液體作對比，研究溫

度變化和吸收熱量的關(guān)系。

【進(jìn)行實驗與收集證據(jù)】

（1）取相同質(zhì)量的水和煤油分別倒入兩只燒杯中。按圖組裝實驗器材。

（2）觀察并記錄加熱前兩液體的初溫度預(yù)先設(shè)定好液體加熱的末溫度必

（3）分別給兩液體加熱，記下加熱的開始時刻。加熱時，上下反復(fù)緩慢地提拉攪拌器。

（4）當(dāng)一種液體溫度達(dá)到叁時，記錄該液體加熱的最終時刻，計算該液體加熱的時間人對另一液體

作同樣的觀察、操作和記錄。當(dāng)熱源相同時，兩液體升高溫度相同的情況下，加熱時間越長的液體從熱源

吸熱越多。

（5）改變兩液體的初溫和末溫，重復(fù)上述操作，在下表記錄數(shù)據(jù)。

（6）將用過的煤油和水倒在指定的器皿內(nèi)。整理好實驗器材。

液體吸熱情況

液體質(zhì)量m/g初溫Zi/℃末溫切℃加熱時間〃min

“多”或“少”

水10020426多

煤油100205510少

水200

煤油200

【分析與論證】

將各組的實驗數(shù)據(jù)公布交流，通過對這些數(shù)據(jù)的研究和分析，我們發(fā)現(xiàn)：

（1）相同質(zhì)量的水，升高相同的溫度時，其吸收的熱量幾乎是相同的，用煤油做的實驗也能得出相同

的結(jié)論;

（2）相同質(zhì)量的水和煤油，升高相同的溫度時，水吸收的熱量比煤油多。

【實驗結(jié)論】更多的實驗可以使我們得出結(jié)論：

相同質(zhì)量的同種物質(zhì)，升高相同的溫度，吸收的熱量相等;相同質(zhì)量的不同種物質(zhì)，升高相同的溫度,

吸收的熱量不相等（均選填“相等”或“不相等”）。

【反思評估】

（1）各組實驗數(shù)據(jù)可能有較大的差異。原因之一是實驗中所使用的酒精燈在相同的時間內(nèi)供給的熱量

有差異，因此，實際上研究對象在單位時間內(nèi)吸收的熱量并不完全相等；原因之二是實驗中有熱量損失。

同學(xué)們想想，還會有其他原因?qū)е抡`差嗎？如何改進(jìn)？

（2）判斷物質(zhì)吸熱能力強弱的兩種方法

①加熱相同的時間，通過比較溫度變化的快慢來判斷物體吸熱能力的強弱，溫度變化快的吸熱能力弱。

②升高相同的溫度，通過比較加熱時間長短來判斷吸熱能力的強弱,加熱時間長的物體吸熱能力強。

該實驗既可以用方法①比較物質(zhì)吸熱能力的強弱，也可以用方法②比較物質(zhì)吸熱能力的強弱.

二、物質(zhì)的比熱容

1.比熱容的定義

比熱容的大小等于一定質(zhì)量的某種物質(zhì)在溫度升高（或降低）時吸收（或放出）的熱量與它的質(zhì)量和

升高（或降低）溫度的乘積之比。

2.比熱容的單位

比熱容的單位是焦/（千克?℃）,符號是J/（kg-℃）,讀作“焦耳每千克攝氏度”。如水的比熱容是

4.2xlO3J/（kg.℃）,讀作“4.2x103焦耳每千克攝氏度”。

3.比熱容的計算公式

當(dāng)物體溫度升高時，比熱容的計算公式為

Q

c=--------------

m（h-ti）t

當(dāng)物體溫度降低時，比熱容的計算公式為

m（Z1-Z2）t

。表示物質(zhì)吸收或放出的熱量，單位是焦耳（J）

7〃表示物體的質(zhì)量，單位是千克（kg）

fl表示物體的初溫度，f2表示物體的末溫度，單位是攝氏度（℃）。

4.物理意義

反映了在條件相同的情況下，物質(zhì)吸收或放出熱量的能力。水的比熱容是4.2X103J/（kg」C）o表示1kg

水溫度升高或降低1℃時吸收或放出的熱量是4.2xl03Jo

5.理解比熱容

（1）比熱容表

物質(zhì)比熱容c/J-kg1℃T物質(zhì)比熱容c/JkgL℃T

水4.2x103鋁0.88x103

酒精2.4x103干泥土0.84x103

煤油2卜103鐵、鋼0.46x103

冰2.1X103銅0.39x103

薄麻油1.8x103汞0.14x103

砂石0.92X103鉛0.13x103

由比熱容表可知，物質(zhì)不同，比熱容也不同?？梢姳葻崛菔俏镔|(zhì)的特性之一,因此可以利用比熱容進(jìn)

行物質(zhì)的鑒定。

(2)比熱容反映了不同物質(zhì)吸熱(放熱)本領(lǐng)的不同，比熱容大的吸熱(放熱)本領(lǐng)大。

(3)比熱容是物質(zhì)的一種特性，它只與物質(zhì)種類和狀態(tài)有關(guān)。

同種物質(zhì)，狀態(tài)不同其比熱容不同，例如水的比熱容是冰的比熱容的2倍。除此之外與其他一切因素

都沒有關(guān)系。在處理相關(guān)問題時，不要受干擾因素的影響而做出錯誤的判斷。

6.水的比熱容

(1)特點：水的比熱容比較大，在吸收或放出相同熱量的情況下，水的溫度變化要小些。

(2)現(xiàn)象及應(yīng)用

①沙漠地區(qū)晝夜溫差很大，而沿海地區(qū)晝夜溫差不大。這是什么原因呢？

相同質(zhì)量的海水和沙石，經(jīng)過相同時間的日照，吸收的熱量相同，由于海水的比熱容大于沙石的比熱

容，則海水的溫度變化比沙石的溫度變化要??；所以沿海地區(qū)晝夜溫差小，而沙漠地區(qū)晝夜溫差大。

②水比熱容大的特點在生產(chǎn)、生活中的利用

如用水取暖；汽車發(fā)動機在工作時要發(fā)熱，通常要用循環(huán)流動的水來冷卻。

③為解決城市的熱島效應(yīng)，不少城市修建人工湖來調(diào)節(jié)氣溫，為什么？

因為水的比熱容比較大，和其他液體相比，如果它們吸收相等的熱量，水溫升高比較小；如果它們放

出相等的熱量，水溫降低較小。在相同情況下，水能使周圍物體的溫度變化減少，所以說水對氣溫的調(diào)節(jié)

起較大作用。

三、熱量的計算

1.熱量的計算

根據(jù)比熱容公式c=《

(1)物體溫度升高時，所吸收的熱量為：0.=。冽(”0)=cmNt

(2)物體溫度降低時，所放出的熱量為：Q-cm(7o-。=cm\t

h表示物體原來的初溫度，，表示物體的末溫度。

(3)各物理量單位的選擇

冽表示物質(zhì)的質(zhì)量，單位：kg

//表示改變的溫度，單位：。C

c表示物質(zhì)比熱容，單位：J/（kg-℃）

。表示吸收或放出的熱量，單位：J。

2.物質(zhì)吸熱和放熱公式的適用對象

物質(zhì)吸熱和放熱公式適用于物態(tài)不發(fā)生變化時物體升溫（降溫）過程中吸熱（放熱）的計算。如果過

程中存在著物態(tài)變化，則不能使用該公式。例如，冰熔化為水時，冰的溫度（或冰水混合物的溫度）沒有

變化，但需要從外界吸收熱量。

3.熱平衡

（1）概念：兩個溫度不同的物體放在一起時，高溫物體放出熱量，溫度降低；低溫物體吸收熱量，溫

度升高。若放出的熱量沒有損失，全部被低溫物體吸收，最后兩物體溫度相同，稱為“達(dá)到熱平衡”。

（2）熱平衡方程：。吸=。放

第三節(jié)內(nèi)燃機

一、熱機

1.熱機：是把燃料燃燒時釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置。

2.熱機的能量轉(zhuǎn)化：燃料的化學(xué)能（燃燒）一內(nèi)能（做功）-機械能

3.內(nèi)燃機：燃料直接在發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機,叫做內(nèi)燃機。常見的內(nèi)燃機有汽油機和柴

漁機兩類。

二、汽油機

1.汽油機

利用汽油在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿踊钊龉Φ膬?nèi)燃機。

2.汽油機的構(gòu)造

進(jìn)氣道'排氣道

排氣閥進(jìn)氣閥,-排氣閥

，排氣道一氣缸

活塞,

曲軸連桿-

七彩外曲軸連桿

汽油機模型圖汽油機剖面圖

汽油機主要由氣缸、活塞、進(jìn)氣道、進(jìn)氣閥、排氣道、排氣閥、曲軸連桿、飛輪和火花塞組成。

3.工作過程

（1）汽油機工作時，活塞在氣缸內(nèi)做一次單向運動叫做一個沖程（或行程）。

（2）四個沖程

汽油機的一個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。多數(shù)汽油機是由這四個沖程的不斷

循環(huán)來保證連續(xù)工作的。

(d)排氣沖程(c)做功沖程

①吸氣沖程

旋轉(zhuǎn)的飛輪通過曲軸連桿帶動活塞，使活塞從氣缸上部向下運動，進(jìn)氣閥開啟，空氣和汽油的混合氣

體通過進(jìn)氣道進(jìn)入缸內(nèi)。

②壓縮沖程

兩個氣閥關(guān)閉，活塞在飛輪帶動下，從氣缸下部向上運動，缸內(nèi)混合氣體被壓縮，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,

因此，內(nèi)能增加、溫度升高、壓強增大。

③做功沖程

壓縮沖程結(jié)束后做功沖程開始時，氣缸頂部的火花塞發(fā)出電火花，缸內(nèi)氣體爆發(fā)性燃燒，高溫高壓氣

體迅速膨脹，使活塞向下運動，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

④排氣沖程

飛輪因為慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動使活塞上升，排氣閥打開，將燃燒后的廢氣排出缸外。

(3)汽油機一個工作循環(huán)情況總結(jié)

一個工作循環(huán)，有生個沖程，活塞往復(fù)爰次，飛輪轉(zhuǎn)動爰周，對外做功L次。在這個四個沖程中，利

用曲軸的慣性來完成的是吸氣、壓縮和排氣沖程。發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的有兩個沖程：壓縮和做功沖程。

三、柴油機

1.柴油機：利用柴油在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿踊钊龉Φ膬?nèi)燃機。

2.構(gòu)造：它與汽油機在結(jié)構(gòu)上的主要不同是氣缸頂部的火花塞換成了噴油嘴。

3.工作過程

柴油機的一個工作循環(huán)與汽油機相類似，也是由四個沖程組成的。每完成一個工作循環(huán)曲軸和飛輪均

轉(zhuǎn)兩周，對外做功一次，活塞往復(fù)運動兩次，除做功沖程外的其他三個沖程，是靠安裝在曲軸上的飛輪的

慣性來完成的。

柴油機吸入氣缸內(nèi)的物質(zhì)只有空氣，在壓縮沖程結(jié)束時，壓縮空氣的溫度已經(jīng)超過柴油的燃點，此時

從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來。

吸氣沖程壓縮沖程

進(jìn)氣閥打開,—兩氣閥均關(guān)閉

排氣閥關(guān)閉

活塞向上運動壓縮

活塞向下運動.空氣,氣體溫度升

吸入空氣高，超過柴油的

燃點

(2)

做功沖程排氣沖程

兩氣閥均關(guān)閉一；

噴油嘴噴出的霧

狀柴油遇到熱空

氣立即猛烈燃燒

產(chǎn)生高溫高壓的

氣體，推動活塞*

向下運動

(3)

4.柴油機和汽油機的異同點

項目汽油機柴油機

構(gòu)造氣缸頂部有一個火花塞氣缸頂部有一個噴油嘴

燃料汽油柴油

吸氣沖程吸入汽油與空氣的混合物只吸入空氣

壓縮沖程壓縮程度較小壓縮程度較大

做功沖程點燃式，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能壓燃式，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能

排氣沖程排出廢氣

特點與輕巧、功率?。槐恐?、功率大；

適用范圍小汽車、摩托車等載重汽車、輪船等

一個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成，活塞往復(fù)

運動兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次；壓縮沖程把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)

相同點

能，做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

第四節(jié)熱機效率和環(huán)境保護(hù)

一、燃料的熱值

1.燃料燃燒時能量的轉(zhuǎn)化：燃料燃燒的過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。

2.燃料的熱值

（1）定義：把某種燃料完全燃燒放出的熱量與所用該燃料的質(zhì)量之比,叫做這種燃料的熱值，用字母

q表不。

（2）單位：焦/千克,符號為J/kg。

（3）氣體燃料的熱值

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下某種氣體燃料完全燃燒放出的熱量與所用該燃料的住積之比，對應(yīng)單位是J/m?。

（4）理解熱值

①熱值的物理意義:熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。如木炭的熱值為3.4x107j/kg,

它表示1kg木炭完全燃燒時放出的熱量是3.4xl07Jo

②熱值表示燃料的燃燒特性、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)大小。熱值大，說明相同質(zhì)量（或體積）的這

種燃料完全燃燒時放出的熱量多，即化學(xué)能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能多。

③熱值與燃料的種類有關(guān)：同種燃料的熱值相同,不同種燃料的熱值一般不同。（均選填“相同”或

“不相同”）

④完全燃燒的含義：是指燃料燒完、燒盡，只有在完全燃燒時放出的熱量與所用燃料質(zhì)量之比才是這

種燃料的熱值。

3.燃料燃燒放出熱量的計算

（1）燃料燃燒放出熱量的計算

。放=qa（固、液體燃料）。放=q-（氣體燃料）

（2）物理量及其單位

q表示燃料的熱值，單位：焦/千克（固、液燃料）或焦/米3（氣體燃料）

僅表示燃料的質(zhì)量，單位是千克（kg）

%表示氣體燃料的體積，單位是