实验02　比较不同燃料的热值大小-【实验课试题】2023-2024学年九年级物理全一册教材实验

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1．【实验目的】
探究得出不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念
2．【实验器材】
（1）天平：测量物体（水和燃料）质量。
（2）两支相同的温度计：测水的温度。
（3）两支相同的搅拌器：使水受热均匀。
（4）两种热源：酒精、碎纸片。
（5）两个相同的烧杯、铁架台、铁圈、燃具等。
3. 【器材安装顺序】 自下而上。
4. 【实验步骤】
（1）按照上图组装好实验器材。
（2）用天平测量出等质量的水，将其分别倒入两个烧杯中；再用天平测量出10g酒精和10g碎纸片，将其分别放入两个燃烧皿中点燃。
（3）使酒精和碎纸片完全燃烧，记录加热前后两支温度计的示数。加热时，上下反复缓慢地提拉搅拌器。
（4）待装置冷却后，整理好实验器材。
5. 【实验表格】
相同质量的酒精与碎纸片燃烧后，酒精比碎纸片放出的热量多。
6．【实验结论】
质量相等的不同燃料，完全燃烧所放出的热量不相同。
7．【注意事项】
（1）必须控制酒精和碎纸片的质量相等、烧杯中水的质量要相同。
（2）实验装置和实验环境温度要相同。
（3）温度计的玻璃泡不能碰到容器底、容器壁和电加热器。
1.实验方法：
（1）控制变量法：
①酒精和碎纸片的质量要相同；
②两个燃烧皿和烧杯要相同；
③烧杯中水的质量要相同；
④两个实验装置所处的环境温度要相同。
（2）转换法：燃料充分燃烧放出热量的多少是由水升高的温度来反映。
2.燃料的热值：
（1）燃烧是一种化学变化，把化学能转变成内能；
（2）热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小。
（3）热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
【典例1】科科同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和花生油热值的大小关系，他组装了如图所示的两套完全相同的装置，加热两个烧杯中质量相等的水。
（1）请对该实验的可行性进行评估。
（2）同桌小明同学认为实验中，两杯水的质量一定要相同，但两杯水的初温不一定有相同。请你分析小明的观点是否正确？
【答案】（1）用该装置可以探究煤油和花生油热值的大小关系。
（2）不正确。
【解析】（1）实验中当燃料燃尽后，烧杯中水的温度升高的多，表明燃料燃烧产生的热量多，所以其热值大。实验中需要控制两个烧杯中水的质量和初温都要相等；煤油和花生油的质量相同。
（2）不正确。因为两杯水的初温不相同，水的蒸发快慢以及水与周围环境的温度差都不相同，两杯水散热就不相同，就可能会出现燃料燃烧放出的热量多，而水吸收的热量少、水温变化小的情况。
【典例2】小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热会被水吸收，而水的比热容已知，自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见表：
(1)在组装器材时，你认为合理的安装顺序是______(选填“由下而上”或“由上而下”)；
(2)为了保证实验结论的客观性，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：______、______相同；
(3)分析数据得出结论：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是______；
(4)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是______。利用此实验方法计算出的热值将比真实值______(选填“偏大”或“偏小”)，可能的理由是______(写出一点即可)。
答案：(1)由下而上
(2)煤油和菜籽油的质量相同；两杯水的质量和初温
(3)煤油
(4)天平；偏小；燃料不能完全燃烧
解析：(1)为了利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，并且温度计不要碰到烧杯壁和烧杯底，应按照由下而上的顺序组装器材。
(2)根据控制变量法，实验是为了探究煤油和菜籽油的热值的大小关系，故需要控制煤油和菜籽油的质量相同，即控制两种燃料的质量相同；也需要控制两杯水的质量和初温也相同，相同质量和初温的水升高的温度越高，说明此杯水吸收的热量越多。
(3)分析表格数据可知，相同质量的燃料燃尽后甲实验杯中水的温度升高得多，说明甲实验中燃料燃尽产生的热量更多，即煤油燃烧产生的热量多，所以其热值大。
(4)要比较煤油和菜籽油的热值，需要燃烧相同质量的煤油和菜籽油，故需要用天平来称量。
由于燃料并不可能完全燃烧，燃料燃烧放出的热量一部分会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸收了部分热量，使大于，所以依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些。
【对点1】 如图，甲、乙、丙三图装置完全相同，燃料的质量、烧杯中液体的质量和初温都相同。
（1）为了得到相同质量的水和煤油，需要的测量工具是 ___________。
（2）为了比较水和煤油的吸热本领的大小，应该选择图 ___________进行实验。实验时要用相同的热源对它们加热，通过比较 ___________来判断它们吸热的多少。根据实验数据，小东作出了水和煤油的温度随加热时间的变化图像（如图丁），由图可知，杯中的水和煤油升高相同的温度时，吸收的热量 ___________（选填“相同”或“不相同”），实验表明，___________（选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。
（3）为了比较酒精和煤油的热值，完全燃烧等质量的燃料后，通过比较水升高的温度来判断燃料放出热量的多少；放出的热量越多，说明此燃料的热值越 ___________。
答案：（1）天平（2）乙、丙；加热时间；不相同；水（3）大
解析：（1）在物理实验室中，天平是测量质量的工具，所以为了得到相同质量的水和煤油，需要的测量工具是天平。
（2）为了比较水和煤油的吸热本领的大小，应该改变被加热的物质种类，并保证其它因素相同，因此选择乙和丙进行实验。
热源加热时间越长，热源放出热量越多，水或煤油吸收热量越多，所以在这个实验中可以通过加热时间来反映水或煤油吸收热量的多少。
由丁图可知，杯中相同质量的水和煤油升高相同的温度时，加热水所用时间长，说明水比煤油吸收的热量多，因此水和煤油吸收热量不相同。
由丁图可知，杯中相同质量的水和煤油升高相同的温度时，水吸收的热量多，根据公式可知水的比热容大，所以水吸热本领强。
（3）根据公式可知，相同质量的不同燃料，完全燃烧时放出热量越多，该燃料的热值越大。
【对点2】为比较不同燃料燃烧放热能力的差异，小明设计了如图甲、乙所示的两组对比实验，实验装置完全相同，实验中忽略热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热。
（1）组装实验装置时，装置的安装顺序为___________（选填“从上到下”或“从下到上”），用石棉网垫在烧杯下加热的目的是___________；
（2）实验中应该控制烧杯内水的初温、质量相同，还应控制燃料的___________相同，燃料燃烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示。燃料1燃烧5min放出的热量___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）燃料2燃烧15min放出的热量；
（3）假设燃料完全燃烧，则燃料1与燃料2的热值之比为___________。
答案：（1）从下到上；使物质受热均匀
（2）质量；大于
（3）4：3
解析：（1）实验室需要用火焰的外焰加热，首先要确定下面的铁架台的位置，所以装置的安装顺序是由下往上。
实验时需要液体受热均匀，石棉网的作用是使烧杯底部受热均匀。
（2）在比较不同燃料燃烧放热能力的实验中，还应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较别加热物质温度计的示数变化来比较燃料燃烧放出热量的多少。
读图丙可知，燃料燃烧完时，燃料1燃烧了5min，燃料2燃烧了15min，则可知甲图中水升温更多，说明燃料1放出的热量大于燃料2放出的热量。
（3）实验中忽略热量的散失，且两杯水的质量、比热容均相同，则由公式可得，放出的热量之比
由公式可得，燃料1与燃料2的热值之比
1．（2023 江苏连云港）如图所示，在估测薯片热值的实验中，小军设计了两种对水加热的方式：
方式一：薯片在烧杯中燃烧；
方式二：薯片在燃烧皿中燃烧。
（1）两种加热方式中合理的是______；在进行实验时，要让薯片充分燃烧，操作是______；
（2）用天平量取100g水，并测出一片薯片的质量，用以上选取的方式燃尽薯片，并用温度计测出水升高的温度，所测出的薯片热值偏______，原因是______。
【答案】（1）方式二；把薯片碾碎
（2）小；薯片燃烧放出的热量没有被水全部吸收
2.（2023 湖南改编）如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都为，烧杯内液体的质量都相同。
（1）比较不同燃料的热值应选择______两个装置，比较不同物质的比热容应选择______两个装置（选填装置序号甲、乙、丙），选择的理由是我们物理中研究问题常用到的一种方法是______法。
（2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计______比较燃料燃烧放出热量的多少，这种研究问题的方法做______法。
（3）若甲图烧杯中为的水，酒精完全燃烧温度计示数升高了，水吸收的热量是，如果认为酒精完全燃烧且放出的热量全部被水吸收，由酒精的热值是______J/kg，算出的热值比标准值______。（选填“偏大”、“偏小”或“一样”）。
答案：（1）甲乙；甲丙；控制变量
（2）示数的变化；转换
（3）；偏小
解析：（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数的变化得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲乙两图进行实验；为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲丙两图进行实验，这用到了控制变量法。
（2）燃料完全燃烧放出的热量的多少，是通过温度计示数的变化来反应，这用到了转换法。
（3）由题意知水吸收的热量
如果认为若酒精完全燃烧且放出的热量全部被水吸收，即
根据知酒精的热值
因为加热时有热量的散失以及燃料不完全燃烧，会使得测量的热值偏小。
温度
燃料
加热前的
水温/℃
燃料燃烧尽
后的水温/℃
水温的
变化/℃
10g酒精
10g碎纸片
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34