面向对象单元测试的案例教学法
摘要：该文介绍了在软件测试课程的教学过程中，结合学生所学的Java的相关知识，用案例教学法来讲解面向对象单元测试这一教学内容，让学生既能理解理论知识又能掌握实践技能，提高学生的学习兴趣，培养学生的动手能力。
关键词：Java类;面向对象的单元测试;测试用例
Object-oriented Unit Testing of the Case Teaching Method
ZHENG Li-xiang
(Quanzhou Senior Technical School, Quanzhou 362000, China)
Key words: Java class; object-orient unit test; test case
1 引言
面向对象的单元测试(简称为OO Unit Test)是检验面向对象程序最小单位，即检查类有无错误的测试工作。因为类是面向对象程序中最基本的单位，所以对于类的测试必须要100%通过，这样面向对象单元测试就显得非常重要了。面向对象的概念及程序设计方法本身就是一个难点，那么要帮助学生理解和掌握面向对象单元测试就更困难了。学生们对此也觉得很枯燥，听不懂，学不会，最后放弃了。为了让学生掌握这方面的知识和技能，我采用的方法是以Java类为例，讲解面向对象单元测试的基本操作过程，以案例代替概念，理论与实践相结合，采用案例教学法。
为什么要采用Java类作为案例进行教学呢?这主要是考虑到以下两点：
一是Java语言是当前应用前景非常好的软件设计开发语言，现在的计算机专业一般都会开设这一课程，并且是在《软件测试》之前开设，学生有知识基础。
二是Java语言是纯面向对象的语言，它摒弃了C/C++中的一些不易掌握的结构，如指针等，其最小处理单位就是类，而且Java语言的程序非常简洁，理解起来比较容易。
当然作为案例的Java类不能太难了，否则一开始学生就看不懂该Java类的功能，更不用说理解该类的测试过程了。
为了让学生能够掌握面向对象单元测试技术，我根据学生的知识水平，选用合适的被测试的Java类，为其设计测试用例，执行测试并生成测试文档，用完整的案例进行教学。
2 针对面向对象语言的特征，选择自动化的单元测试方法
在一个典型的软件项目中，有两种类型的测试最为重要：程序员测试和用户测试，或称为单元测试和验收测试。单元测试由程序设计师自行编写测试代码，目的在于验证程序设计师所撰写的代码是否依据其所设想的方式执行而产生符合预期的结果。即验证程序代码的正确性。如果是对采用面向对象方法设计的软件进行单元测试，就是面向对象单元测试了。
通常，在进行面向对象的单元测试前，我们都要分析几个问题：
1) 面向对象的单元测试的对象是谁?
2) 采用人工测试还是自动化测试?
3) 如果是自动化测试，那么使用什么样的工具合适?
4) 如何进行面向对象的单元测试?
对于不同的程序代码来说，以上的问题可能都有不同的答案与之相对应，那么如果使用的是Java语言所编写的代码的话，该怎样决定呢?
首先，我们知道Java语言是一种高级的、通用的、完全面向对象的程序设计语言，其程序的基本处理单位是类。所以单元测试的对象就是类，即Java的单元测试指的是面向对象的单元测试。
其次，随着软件的复杂程度越来越高，面向对象单元测试的工作量也随之增加了，若采用人工测试恐怕难以完成。因此，自动化的单元测试要比人工测试要来得适用。再者，自动化测试的另一个好处是能生成测试文档，这样也可以减少文档的撰写工作。
当然，如果选择了自动化测试就需要工具来支持了，使用何种工具比较合适呢。在此，推荐使用JUnit，这是一种轻量级的测试框架。JUnit是一个开发源代码的Java测试框架，用于编写和运行可重复的测试。它是用于单元测试框架体系xUnit的一个实例(用于Java语言)。主要用于白盒测试，回归测试。JUnit一般不需要另行安装，通常集成的程序设计平台，如Eclipse、JBuilder等都会装有JUnit。
3 设计简单的Java类的单元测试用例来解析面向对象单元测试
3.1 选取待测试的Java类
为使学生更易理解，案例的选择要先易后难。我们可以用HelloWorld为例说明JUnit是如何进行单元测试的，因为每一种语言在其学习用书的第一个例子通常都是HelloWorld，它最简单了。以下是代码：
// HelloWorld.java
packageHelloWorld ;
public class helloWorld {
public String sayHello( ) {// 返回测试字符串的方法
returnstr;
}
private String str;
}
3.2 设计测试用例，帮助学生掌握测试步骤
为了对HelloWorld类进行测试，我编写了以下测试用例，它本身也是一个Java类文件。代码如下：
// HelloWorldTest.java;
package hello.Test ;
import helloWorld.*;
import junit.framework.*;// 引入junit.framework包
public class HelloWorldTest extends TestCase{
//继承TestCase类
public HelloWorldTest ( String name ) {
super ( name );
}
public static Test suite ( ){
returnnewTestSuite ( HelloWorldTest.class );
}
public static void main ( String args[] ) { //主方法
junit.textui.TestRunner.run ( suite ( ) ) ;
}
// 实现对SayHello方法的测试
private static final String str=”Hello Java!”;
protected void setUp ( ) { // 覆盖setUp( )方法
HelloWorld JString = newHelloWorld ( ) ;
}
public void testSayHello ( ) {// 测试SayHello方法
assertEquals ( “Hello Java!”,JString.sayHello ( ) );
//通过使用标准的Objcet.equals()方法检查两个值是否相等
}
}
3.3 总结测试案例，得出一般性结论
面向对象单元测试的类，不论多复杂，测试的基本步骤都是不变的，也就是定义测试类文件，在测试类文件中对被测试的类实例化，然后进行测试，测试完成后释放所占用的资源，而有变化的是测试的具体对象——类。在面向对象程序中，对象是属性和方法的封装体，面向对象单元测试针对的是类的成员方法(成员函数)测试其是否能完成定义的功能。
该例有还另一个特殊之处：程序员在编写Java程序时就要考虑到单元测试了。这是当前的一种比较先进的软件工程方法——测试先行(TDD)，所以该例子还让学生初步了解了新的软件工程方法学。
4 编写xml代码，用于生成单元测试文档
在上述案例中没有使用System.out.println()这一打印语句来显示测试结果。这是因为，首先，如果是一个复杂的系统，这种方法很难告诉我们系统是否正常运作。其次，该打印语句进行的是屏幕显示，没有保存结果，要查看结果，每次都要运行测试，这样做费时又费力。所以在面向对象单元测试后还应编写测试文档。对于Java类的面向对象单元测试，我们使用Ant编写生成测试文档的代码。
Another Neat Tool(Ant)是Apache Jakarta中一个很好用的Java开发工具。Ant将构建和部署的过程自动化，JUnit则将测试自动化。将这两者摆在一起，Ant就能够将构建，部署以及测试的过程自动化。和JUnit一样该工具也不需要另行安装，在集成化的程序设计平台上就有。
为生成HelloWold的测试文档，我编写了以下代码：
value=”/tmp/junitSample” />
classpath=”junit.jar” />
该文件保存为build.xml，通过在含有build.xml文件的目录中键入ant，build或 build.sh运行build.xml脚本就会输出结果。因为formatter子元素的type属性值为xml，这样就可以把测试结果输出成XML格式，即保存成一个永久文件，而且其结果还能显示在一个网页上。
以下即是运行build.xml文件后所生成的XML文件的内容：
name=”junit.samples.HelloWorldTest”
test=”6” time=”0.201”>
time=”0”>
该文件显示了测试的类文件的名称junit.samples.
HelloWorldTest，所测试的方法的testSayHello，测试用时0.201，显示结果testSayHello没有错误。
生成测试文档后，整个的Java面向对象单元测试的过程就完成了。
5 通过测试案例，总结出面向对象单元测试的技术方法
在结构化程序时代，单元测试所说的单元是指函数，在当今的面向对象时代，单元测试所说的单元是指类。面向对象的单元测试沿用了单元测试的概念，但与传统的单元测试针对的是程序的函数、过程或完成某一特定功能的程序块相比面向对象单元测试实际测试的是类成员函数。从具体的实践来看，为了降低以类作为测试单位的复杂性，提高其可操作性，可以类成员函数作为单元测试的测试单位，也可以用一个测试类来组织某个类的所有测试函数。
6 结束语
综合以上所述，面向对象的单元测试不易理解与掌握，只讲解概念上的理论知识，可能越讲学生就越糊涂。因此，采用案例教学是一种不错的选择，它将枯燥的概念生动具体化了，学生学习起来也更有兴趣了。而且，一般的软件测试书籍，其内容也是理论知识多，实际应用例子少。所以，不仅是面向对象的单元测试，其他的测试也应尽量地采用案例教学方法，以此帮助学生理解软件测试的知识，并掌握相应的实际测试软件的技能。
参考文献：
[1] Hightower R.Java极限编程[M].北京:机械工业出版社,2004:137-148.
[2] 贺平.软件测试教程[M].北京:电子工业出版社,2005:114-127.
[3] JoeWalnes,Arahanian A,Mike,et al.Java开放源码编程[M].北京:电子工业出版社,2005:14-30.
作者：郑丽香
C.一切物体都有内能
D.温度高的物体具有的内能一定多
班级___________ 姓名__________
7、下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是
人教版第十四章《内能的利用》单元试题
一、单项选择题(每小题3分，共36分)
1、在火炉上烧饭，主要是利用内能来
)
A.做功
B.加热
C.做功并加热
D.以上说法都不对
2、一杯酒精减少一半后，则
(
)
A.热值和比热都不变
B.热值减半、比热不变
C.热值和比热都减半
D.热值不变、比热减半
3、如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木 塞常会跳起来。内燃机的哪个冲程与这一现象的能量转化相同
A. 吸气冲程
B. 压缩冲程
C. 做功冲程
D. 排气冲程
4、以下交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是
(
) A.小轿车
B.载重卡车
C.远洋轮船
D.吊车
5、如图所示为内燃机工作时的某冲程示意图，该冲程是(
)
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
6、关于内能，下列说法中正确的是
(
)
A.运动的物体具有内能，静止的物体没有内能
B.热的物体具有内能，冷的物体没有内能
(
)
A.汽油机与柴油机使用的燃料不同
B.柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
C.柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞
D.柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同
8、为了提高锅炉的效率，某工厂的工人想了以下一些方法，其中正确的是
(
)
A.把大的煤块送进炉膛，并加大送风量
B.把煤粉送进炉膛，并加大送风量
C.把大的煤块送进炉膛，并减小送风量
D.把煤粉送进炉膛，并减小送风量
9、一台内燃机的转速是1440转/分，那么在每秒钟内
(
)
A.转轴转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程
B.转轴转动1440转，燃气对活塞做功720次，活塞完成2880个冲程
C.转轴转动1440转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成1440个冲程
D.转轴转动24转，燃气对活塞做功24次，活塞完成24个冲程
10、甲、乙两个物体间发生热传递，甲物体温度升高，乙物体温度降低，结果甲、乙两物体温度相同， 在这一过程中甲物体内能增加了100J，则
(
)
A.甲物体的热量也增加了100J
B
.乙物体放出
100J
内能，热量减少100J
C.乙物体的内能减少了100J
D.热传递后，甲、乙两个物体的内能相等
11、下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是
16
、在用高压锅烧汤时，加压阀会被蒸气顶起来，这时蒸气对加压阀做了
(
)
A.钻木取火是将机械能转化成内能
B.酒精燃烧时，将化学能转化为内能
C.发电机发电时，将机械能转化为电能
D.人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
12、下面是小明同学“物理学习笔记”中的摘录，其中正确的是
(
)
A.做功和热传递在改变物体热量上是等效的
B.某种燃料在燃烧时所放出的热量叫做这种燃料的热值
C.热量是在热传递过程中物体内能改变的多少 D.温度越高的物体具有的热量越多
二、填空题(每空1分，共30分)
13、汽油的燃烧值是4.6×107焦/千克，氢的燃烧值是1.4×108焦/千克.在燃烧单位质量这两种燃料时，________放出的热量多，因此，发射火箭时常用________做燃料.
14、热机是把________能转为________能的机器.燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机，常见的内燃机有__________和___________两种。
四冲程内燃机的一个工 作循环是由__________、__________、__________和__________四个冲程组成的。在一个工作循环中，曲轴转动____周，燃气对活塞做功______次。 在内燃机工作的四个冲程中，只有______冲程对外做功，其他三个辅助冲程要靠飞轮的________来完成。
15、利用内能的主要途径是________和________.日常生活中生火煮饭是通过________的方式利用内能的，而喷气式飞机是通过________的方式利用内能的.
________，蒸气的内能会________，温度将________.
17、能量既不会凭空___________，也不会凭空___________，它只会从一种形式___________为其他形式，或者从一个物体___________到另一个物体， 而在___________和___________的过程中，能量的总量保持___________。这就是能量守恒定律。
18、指出下列过程中的能量转化：
(1)电炉发热_______________________;(2)摩擦生热___________________________;(3)气体膨胀做功___________________; (4)燃料燃烧__________________________ ;
三、实验探究题(共10分)
19、如右图所示，A、B、C三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，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A、B、C)。(2)在“比较不同燃料的热值”的实验中， 通过观察温度计的___________比较 燃料燃烧放出热量的多少。 已知酒精的热值为3.0×107J/kg，10g酒精完全燃烧放出的热量是_________J。
(3)水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),它的物理意义是
_________________________
20、小红同学家的一台太阳能热水器安装在楼顶上，现需要将初温为10℃、质量为 80kg的水加热到60℃，则这些水需要吸收多少热量?c水=4.2×103 J/(kg·℃)
22、某中学为学生供应开水，用锅炉将200 kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6 kg的无烟煤。
水的比热容是4.2 ×10 3 J/(kg·℃)，无烟煤的热值是3.4×l 0 7 J/kg。 求： (1) 锅炉内的水吸收的热量是多少? (2) 无烟煤完全燃烧放出的热量
21、在冬天为使房间里保持一定的温度，每小时要供给4.2×106焦的热量，若进入散热器中水的 温度是80℃，从散热器流出的水的温度是72℃，问每小时要供给散热器多少80℃的水?
是多少? (3) 此锅炉的效率是多少
一、选择题
1B.2A.3C.4A.5D.6C.7D.8B.9A.10C.11D.12C
二、填空题
13、氢，氢。
14、内，机械，汽油机，柴油机，
吸气，压缩，做功，排气，2,1，做功，惯性。
15、做功，加热，加热，做功。
16、功，增大，升高。
17、消灭，产生，转化，转移，转化，转移，不变。
18、(1)电能转化为内能，(2)机械能转化为内能， (3)内能转化为机械能，(4)化学能转化为内能，
三、简答题
19、答：砂石的比热小于水的比热，夏天在相同的日照即吸收相同的热量时，砂石升高的温度高于水升高的温度。
因此，人在砂石上感到烫脚，再走入水中，水的温度低于砂石温度，又会感觉凉快。
四、计算题
20、1.68×107 J
21、125kg
22、(1)6.3×107J
(2)2.04×108J
(3) η=30.9%
《内能》《内能的利用》章末检测题
1、如图右所示为内燃机工作时的某冲程示意图，该冲程是(
)
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
2、在火炉上烧饭，主要是利用内能来(
)
A.做功 B.加热 C.做功并加热 D.以上说法都不对
3、一杯酒精减少一半后，则(
)
A.热值和比热都不变 B.热值减半、比热不变 C.热值和比热都减半 D.热值不变、比热减半
4、如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞常会跳起来。内燃机的哪个冲程与这一现象的能量转化相同(
)
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程
D. 排气冲程
5.下列说法错误的是( )
A.小强的爸爸已经发誓戒烟很久了，小强的妈妈出差回家闻了闻被子，小强爸不得不承认吸过几口，这是分子热运动保留了证据
B.打气筒的活塞处于中部位置时，封住出气口，发现压缩气体很费劲，说明分子间存在引力，外抽活塞使气体体积增大也很费劲，说明分子间存在斥力
C.水面上漂着一块木板，双手水平提起木板，木板离水时特别费劲，离水后很轻松，“费劲”主要是因为木板离水时分子引力的作用
6.下列现象中属于能量转移的是(
) A.古人钻木取火 B.热水瓶中的水蒸气把瓶塞顶开 C.钢铁在火炉中熔化 D.人造地球卫星的太阳能光电池充电
7、关于家用小汽车的说法正确的是(
)
A.小汽车的发动机一般用汽油机
B.汽车发动机用循环水冷却是因为水的热量多 C.汽车在行驶过程中，动能保持不变
D.质量好的车，汽油机效率可达120%
8、对于燃料的热值, 下列说法中,属于正确理解的是：(
)
A、燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 B、燃料的热值跟燃料的质量成正比 C、容易燃烧的燃料热值一定大
D、就某种确定的燃料而言, 它的热值是一个确定的值, 跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关
9、关于热现象，以下说法中正确的是( ) A.物体的机械能和物体的内能是同种形式的能，都与物体的机械运动和分子热运动以及分子间的相互作用情况有关
B.铁丝很难被拉断，说明分子之间只存在引力 C.分子之间存在着相互作用的引力和斥力 D.扩散现象只能说明分子是运动的，不能说明分子之间存在空隙
10、我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢发动机。使用这种发动机主要是因为氢是有(
) A.较小的密度 B.较大的比热容 C.较高的热值 D.较低的沸点
11、关于热机的效率，下列说法中正确的是(
)
A.热机做的有用功越多，热机效率一定高 B.热机的功率大，热机效率一定高 C.热机在相同时间内消耗的燃料少，热机效率一定高 D.以上说法都不对
12、下面是小明同学“物理学习笔记”中的摘录，其中正确的是(
)
A.做功和热传递在改变物体热量上是等效的 B.某种燃料在燃烧时所放出的热量叫做这种燃料的热值
1 C.热量是指在热传递过程中传递内能的多少 D.温度越高的物体具有的热量越多
13、关于热量、温度、内能之间的关系，下列说法正确的是(
)
A.物体温度不变，一定没有吸热
B.物体吸收热量，温度一定升高 C.物体温度升高，内能一定增加
D.物体温度升高，一定吸收热量
14、爆米花是将玉米放入密闭的铁锅内，边加热边翻动一段时间后，当铁锅突然打开时，随着 “砰”的一声，玉米变成玉米花.下列说法正确的是( )
A.玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功，使其内能增加
B.玉米粒主要通过与铁锅间的热传递，使其内能增加
C.玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开，内能不变
D.玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开，内能增加
15、将质量相同的甲、乙、丙三块金属加热到相同的温度后，放到上表面平整的冰块上，经过一定时间后，冰块形状基本不再变化时的情形如图所示.则三块金属的比热容C甲、C乙、C丙大小相比
A.C甲最大
B.C乙最大
C.C丙最大
D.C甲=C乙=C丙
16、实验装置如图所示，在一个厚壁玻璃筒里放一块浸有少量乙醚(乙醚极易挥发)的棉花，用力把活塞迅速下压，棉花就会立即燃烧。根据该实验现象得出的下列结论正确的是
A.气体比液体更容易被压缩
B.浸有少量乙醚可以降低棉花的着火点
C.活塞迅速下压，乙醚蒸气液化放出热量，使棉花燃烧
D.外界对物体做功时，物体的内能会增加
17、物体是由大量分子组成的，分子间是有__________，分子在不停地做___________运动，分子间存在相互_____________________________。这就是分子动理论的初步知识。
18、利用一个空瓶子和一个装有红棕色二氧化氮气体的瓶子(平板玻璃盖住瓶口)，用来证明气体的分子是运动的。已知二氧化氮的密度大于空气的密度，实验时，应该把装有二氧化氮气体的瓶子放在空瓶子的_____方。
19、汽车是我们十分熟悉的交通工具，也包含丰富的物理知识：水作为汽车发动机的冷却剂，这是因为水的____________较大;发动机把热量传给水是通过_________(填“做功”或“热传递”)的方式使水的内能增加的。 20、太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点，当它吸收太阳能后，水的温度将会升高，这是通过______________方式改变了水的内能。某太阳能热水器盛有l00kg水，若水温由20℃升高到70℃，则水箱里的水吸收了___________J的热量[c水=4.2×10J/(kg·℃)]。
21、柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有________，汽油机气缸顶部有_______ ，在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是__________，柴油机吸入气缸里的是__________。
22、当神舟号飞船穿越大气层返回地面时，它表面温度升高，这是通过__________的方式将___________能转化为内能。
23、如下图所示，A、B、C三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内液体的质量都相同。
2 3(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A、B、C)。
(2)在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计的__________比较燃料燃烧放出热量的多少。已知酒精的热值为3.0×10J/kg，10g酒精完全燃烧放出的热量是__________J。
(3)水的比热容是4.2×10J/(kg·℃),它的物理意义是_________________________________________________
24、为了探究物体温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，实验室中准备了以下仪器：
两个规格相同的电加热器，两个相同的酒精灯，两个相同的烧杯，两支温度计，手表，铁架台，火柴，适量的水和煤油.
(1)为了完成实验，还需要的仪器有____________.
(2)为了准确地控制物体吸收热量的多少，在上述提供的热源中，选________比较合理. 实验中通过______ ____________来确定吸收热量的多少. (3)某小组实验中记录了实验数据(见表二)，分析第
1、2 次或第
3、4次实验数据可看出;同种物质升高相同温度时，吸收的热量与物质的____________有关;分析第
1、3 次或第
2、4 次实验数据可看出：质量相同的水和煤油升高相同的温度，吸收的热量与物质的________________有关. 37
25、为了测定铅的比热容，把质量为200g的铅块加热到98℃，再投入到80g的12℃的水中，混合后水的温度为18℃。若不计热损失。
求(1)水吸收的热量?
(2)铅的比热容。
26、某中学为学生供应开水，用锅炉将200 kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6 kg的无烟煤。水的比热容是4.2 ×10 J/(kg·℃)，无烟煤的热值是3.4×l 0 J/kg。求： (1) 锅炉内的水吸收的热量是多少? (2) 无烟煤完全燃烧放出的热量是多少? (3) 此锅炉的效率是多少
3
327、用燃气灶烧水，燃烧0.5kg的煤气，使50kg的水从20℃升高到70℃.已知水的比热容为 4.2×10J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×10J/kg.求：
(1)0.5kg煤气完全燃烧放出的热量.(2)水吸收的热量.(3)燃气灶烧水的效率.
28、一辆汽车的发动机输出功率为66150瓦,每小时耗柴油14千克,计算发动机的效率.(柴油的燃烧值为4.3×10焦/千克)
29、小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L.小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃.请你求解下列问题： (1)水箱中水的质量;水吸收的热量【c水=4.2×10J/(kg·℃)】
(2)如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40%，求至少需要燃烧多少kg的煤气(煤气的热值为q=4.2×10J/kg)
30、随着人们生活水平的提高.轿车已逐步进入我国普通百姓家中. 已知某国产骄车每行驶100km消耗8L汽油(1L=10m)，汽油的密度为0.71×10kg/m、热值为4.6×l0J/kg.则
(1)10kg汽油完全燃烧时所产生的热量是_________J.
(2)该汽车行驶100km消耗的汽油的质量是________kg.
(3)当该汽车以50kW的功率在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等于________N.
4 -33
3
3
77
373
7
(分子动理论)1.小明放学回家，刚打开房门就闻到了饭菜的香味，这个现象说明( )
A.分子在不停地做无规则运动
B.分子间存在引力
C.分子间存在斥力
D.分子间有间隙
【解答】解：小明刚打开房门就能闻到饭菜的香味，是因为饭菜的分子在不停地做无规则运动，运动到空气中进入小明的鼻腔，引起嗅觉，属于扩散现象。
故选：A。
2.
劣质的油漆、板材、涂料、胶粘剂等材料含有较多的甲醛、苯、二甲苯等有机物，用来装修房屋，会造成室内环境污染，这是因为有毒的有机物向室内空气慢慢 扩散 。这种现象在夏天时特别严重，因为 温度 越高，分子运动越剧烈。
【解答】解：
用含有甲醛、苯、二甲苯等有毒有机物的材料来装修房屋，会造成室内环境污染，这是因为有毒有机物向室内空气中慢慢扩散;
这种现象在夏天特别严重，因为温度越高，分子热运动越剧烈。
故答案为：扩散;温度。
(冲程的问题)3.单缸四冲程汽油机铭牌上标有“3000r/min”，则以下说法正确的是( )
A.在压缩冲程中，是内能转化为机械能
B.在工作过程中，汽油机每秒钟完成
100
个冲程，做功
25
次
C.只有做功冲程是燃气对外做功
D.汽油机和柴油机的点火方式不同
【解答】解：
AC、汽油机四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，将内能转化为机械能;在压缩冲程中将机械能转化为内能。故A错误、C正确;
B、四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则该飞轮1s转50圈。因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以1s飞轮转50圈，共25个工作循环，共100个冲程，共做功25次。故B正确;
D、汽油机中有火花塞，采用的是点燃式点火;而柴油机是喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火，汽油机和柴油机的点火方式不同，故D正确。
故选：BCD。
(内能的改变)4.如图四个实验中，其能量转化方式与图示汽油机对应冲程类似的是( )
A.电火花发生器点火后将盒盖顶出
B.滚摆向下运动
C.向下压缩空气引火仪
D.酒精灯加热杯中冷水
【重难点分析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程;汽油机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化。
【解答】解：A、电火花发生器点火后将盒盖顶出，此时燃气的内能转化机械能，故与题目中的情境相同，故A正确;
B、滚摆向下运动，动能增加，重力势能减小，所以是重力势能转化为动能的过程，故B错误;
C、向下压缩空气引火仪，即将机械能转化为仪器内部空气内能，所以是将机械能转化为内能的过程，故C错误;
D、酒精灯加热杯中冷水，这是通过热传递的方式改变内能的，故D错误;
故选：A。
教学目标：
1、知识与技能：经历“燃烧燃料释放热量的分配”的过程，感受到转化为机械能的内能只是一部分，形成正确的世界观;
2、过程与方法：通过与机械效率的对比，了解热机的效率，感悟到效率是评价投入、产出比的基本方法，并了解不同热机的效率值;
3、情感、态度与价值观：了解热机的使用对社会的贡献与带来的环境污染，感受到自然科学的发展和先进技术的应用在推进社会发展的同时，也造成了环境污染。 教学重点：建立热机效率的概念;
教学难点：理解环境污染与热机使用的关系;热机效率的运用; 课前学习
一、复习回顾
1.
叫机械效率。
2.内燃机是将
能转化成
能。内燃机一个工作循环的四个冲程依次为
冲程、
冲程、
冲程和
冲程。
二、尝试学习
1.在内燃机里，燃料释放的能量都到哪里去了? 2.
叫做热机的效率。 新课教学：
第2节热机效率
一.燃 料的热值:某种燃料完全燃烧放出的能量(热量)与其质量之比，叫做这种燃料的热值(heat value)，热值用q表示。 单位：J/Kg 或 J/m
公式：Q = mq或：Q = Vq 其中：燃料完全燃烧释放的热量为Q、燃料的质量为：m、燃料的热值为q;那么V则应该是燃料的体积、此时燃料的热值仍然是q，可是此时因为体积单位为：m(米的立方)，则燃料热值此时单位为：J/m。
敬请同学们看教材23页的小资料一些燃料的热值。哪种燃料的热值最好，燃烧这些燃料在实际中是否能充分的利用而没有浪费掉?为此我们下面来学习热机的效率
二、热机的效率
1.交流讨论：热机里的能量转化。
利用24页的想想议议的图14.2-2在内燃机里，燃料燃烧释放的能量都到哪里去了? 热机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了。
333 1
由图可见，真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分。 即热机工作时的能量的损失 ①燃料未完全燃烧 ②废气排出带走能量
③克服磨擦，消耗能量(由于机械传动等要克服摩擦也要消耗能量) ④热机本身发热带走一部分能量。
2.热机的效率定义是：热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。
即(1)热机的效率为：W有用Q总100%，其中W有用指用来做有用功的能量，Q总指完全燃烧释放的能量。
看书P24一些热机的热机效率表，讨论这些热机中的能量转化情况。
(2)提高热机效率的主要途径：减少热机工作中的各种能量损失. 具体方法:首先要减少燃烧过程中的热量损失;其次是要尽量简化机械传动部分,并选用优良的润滑材料减小摩擦,以减少机械损失. 如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间;蒸汽类热机,常将煤研磨成粉状,用风吹入锅炉内燃烧.这些措施都可以使燃料燃烧得更充分一些. 即提高热机效率的途径： (1)燃料尽可能燃烧
(2)尽量减少各类热量的损失
(3)在热机的设计和制造上，采取先进技术
(4)使用时，注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功。 各种热机的效率:蒸汽机:6﹪~15﹪;汽油机：20﹪~30﹪;柴油机：30﹪~40﹪;飞机上的喷气式发动机：50﹪~60﹪
想想看：热机的效率能达到100 ﹪吗?为什么? 不能。
因为热机在工作过程中一定有能量损失。
三、改变世界的热机
看书P25第
一、二自然段，说一说热机的发展过程。 当堂检测
1.为了节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是(
) A.尽量使燃料充分燃烧
B.尽量增加热机的使用时间
2 C.尽量减少废气带走的热量
D.尽量减少热机部件间的摩擦 2.下列供热方式，最有利于环境保护的是(
)
A.用煤做燃料供热
B.用石油做燃料供热 C.用天然气或煤气做燃料供热
D.用太阳能供热 3.关于热机，下列说法错误的是(
) A.热机性能好坏的重要标志之一是热机效率
B.在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率 C.柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 D.在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能 作业布置：p26页动手动脑学物理1-4
1、汽油的热值为4.610J/kg，这个数值究竟有多大?有人通过一个具体例子来认识汽油热值的大小;一个60kg的人，从大夏的1搂步行至第11搂(走了10层楼)，每层楼的层高为3m，他克服重力做了多少焦耳的功?如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和这些功相等，需要汽油的质量是多少?这大约相当于生活中什么物体的质量? 小结整理
分析及解答：由于计算功的公式为：WFsGhmgh，而60kg的人从1搂走到11搂所做的功是克服重力做的功为：Wmgh60kg10N/kg103m1.810J， 有燃料燃烧放出的热量计算公式为：Qmq，如果燃料完全燃烧放出的热量要和这些功的数值相等则QW，即：mqW1.810J，则需要的汽油质量为：
447W1.8104Jm3.913102kg3.913102103g39.13g 7q4.610J/kg而39.13克的质量相当于生活中的一个鸡蛋的质量还不太足。
2、如果燃烧干木柴跟燃烧煤油放出的热量相等，干木柴的质量应该等于煤油质量的几倍?请列出相关计算式来说明理由。
分析及解答：由于燃料完全燃烧放出的热量计算公式为：
Qmq所以由题意有：m煤油q煤油m干木柴q干木柴，
而q煤油4.610J/kg，q干木柴1.210J/kg， 所以干木柴的质量应该是没有质量的 77m干木柴m煤油q煤油q干木柴4.6107J/kg3.83倍。 1.2107J、kg
3、全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆。每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃机效率提高，全球每年可节约多少燃油?
分析及解答：每辆车每年有效耗油量(用于做有用功的油)
m1m1.8t30%0.54t，
3 若热效率提高1%则每辆车每年的耗油量为：m2m10.54t1.74t， 31%这样每辆车每年节约的油量为：m3mm21,8t1.74t0.06t， 全球总共节约油为：m总10m3100.06t610t。
4、提高热机的效率具有哪些积极意义?请你列出一个回答问题的提纲，不必展开陈述。 答:(1)提高热机效率可以降低能源消耗，降低的成本，提高经济效益，同时还可以大大地节约能源。
(2)保护环境、防止造成污染、减少资源的浪费 课后反思：
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2016吉林省特岗教师考试必备知识点：内能的
利用
(一)
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一、内能的获得：通过燃料的燃烧，将燃料内部的化学能转化为内能。
二、内能的利用：1.直接加热物体(如煮饭烧菜);2.利用内能做功(如各种热机)。
三、热机的种类：蒸汽机、汽轮机、内燃机、喷气发动机。
热机的工作原理：燃料燃烧将化学能转化为内能，又通过做功将内能转化为机械能。
四、内燃机的含义：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。 内燃机的分类：汽油机、柴油机。
五、汽油机
1.一个冲程：活塞由汽缸的一端运动到另一端的过程。
多数内燃机都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
2.汽油机的构造及工作原理 (1)构造：
(2)工作原理：
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(3)能量的转化：
压缩冲程：活塞对混合物做功，活塞的机械能转化为混合物的内能; 做功冲程：高温高压气体对活塞做功，气体的内能转化为活塞的机械能。 (4)动力的获得：只在做功冲程获得动力，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。 3.汽油机和柴油机的比较： (1)相同点
a.基本构造和主要部件的作用相似。
b.每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 c.四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 d.一个工作冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。 (2)不同点
(3)点燃方式
汽油机(点燃式)：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
柴油机(压燃式)：在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。
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