苏科版九年级物理上册13.4机械能与内能相互转化ppt课件.pptx

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1、苏教版新教材九年级上册同步教学课件苏教版新教材九年级上册同步教学课件13.4 机械能与内能的相互机械能与内能的相互转化转化教学目标教学目标12通过观察、通过观察、分析知道机械能和内能之间分析知道机械能和内能之间可以相互转化可以相互转化借助于模型和动画视频，了解汽油机和借助于模型和动画视频，了解汽油机和柴油机的构造和工作过程柴油机的构造和工作过程 通过学习通过学习了解燃料的热值，知道热值了解燃料的热值，知道热值是燃料的属性，能利用热值进行计算是燃料的属性，能利用热值进行计算温故知新温故知新内能的获得方式内能的获得方式说说右图中分别是通过什么方式改变内能的？图一、_图二、_通过燃料的燃烧，燃料内部

2、的通过燃料的燃烧，燃料内部的_能转化为能转化为_能。能。从能量转化的角度分析：化学化学内内内能的内能的获得方式之获得方式之3 1 1、直接加热物体、直接加热物体内能的利用内能的利用燃烧放热，直接向人们提供热量，供人类取暖和加热食物。如图所示在一个试管中装一如图所示在一个试管中装一些水，用软木塞塞紧。对试管加些水，用软木塞塞紧。对试管加热使水沸腾，会看到什么现象，热使水沸腾，会看到什么现象，说明什么说明什么问题？问题？内能除了带给人类温暖以外，还能做什么呢？内能除了带给人类温暖以外，还能做什么呢？2 2、加热气体，气体、加热气体，气体体积膨胀对外做功体积膨胀对外做功 燃料的燃料的_能能水蒸汽的水

3、蒸汽的_塞子运动塞子运动的的_在点火仪器的玻璃筒内，放入少量干燥的棉花，用力迅速向下压活塞，说说你看到的现象？在点火仪器的玻璃筒内，放入少量的酒精，打开电火花开关，说说你看到的现象？将燃料燃烧时放出的将燃料燃烧时放出的内能内能转化为机械能转化为机械能的机器统称的机器统称为为热机热机。也称也称内燃机内燃机1、工作原理：、工作原理：2、分类：、分类：燃料在燃料在_内燃烧，产生高温高压的气体对活塞内燃烧，产生高温高压的气体对活塞_。_和和_ 两种两种。汽缸做功汽油机柴油机热机热机火花塞火花塞气缸气缸进气门进气门活塞活塞连杆连杆排气门排气门曲轴曲轴飞轮飞轮内燃机的构造内燃机的构造冲程：1、活塞从汽缸的

4、一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程2、内燃机的一个工作循环 有四个冲程,分别是：_冲程、_冲程、_冲程、_冲程。吸气压缩做功排气汽油机的工作原理汽油机的工作原理吸气冲程：进气门_，排气门_，活 塞 向 _运 动，_的混合物进入气缸。曲轴转_周。打开关闭下汽油和空气半汽油机的工作原理汽油机的工作原理压缩冲程：进气门和排气门_，活塞向_运动，燃料混合物被_。内能变_能量转化：_都关闭上压缩曲轴转_周。半机械能内能大汽油机的工作原理汽油机的工作原理做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向_运动，带动曲轴转动,对外_。下做功内能机械能能

5、量转化：汽油机的工作原理汽油机的工作原理排气冲程：进气门_，排气门_，活塞向_运动，把_排出气缸。废气上打开关闭半曲轴转_周。汽油机的工作原理汽油机的工作原理汽油机工作的四个冲程中，只有汽油机工作的四个冲程中，只有_冲程燃气对外做冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠安装在曲轴上功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的的 _ 来完成。必须靠来完成。必须靠外力外力来启动来启动.做功做功飞轮的惯性飞轮的惯性汽油机的工作原理汽油机的工作原理汽车在开动前，是如何使内燃汽车在开动前，是如何使内燃机起动的？机起动的？答：答：通过通过_先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消

6、耗先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗_能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程.内燃机一旦开始做功，内燃机一旦开始做功，_能就能就会转化成曲轴的会转化成曲轴的_能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通能。这时曲轴获得的机械能一部分通过做功，一部分通过飞轮（与曲轴相连的质量较大的轮子）保存起来。然后依靠飞轮的过飞轮（与曲轴相连的质量较大的轮子）保存起来。然后依靠飞轮的_性再性再反过来向外输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的反过来向外输出带动曲轴转动，靠消耗飞轮的_能完成排气以及下一循环能完成排气以及下一循环的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工

7、作下去了。的吸气、压缩。这样内燃机就可连续工作下去了。外力外力机械机械内内机械机械惯惯机械机械1 1、在在做功冲程燃气对活塞做功，做功冲程燃气对活塞做功，_能转化为能转化为_能能。其余三个冲程靠其余三个冲程靠消耗消耗飞轮的飞轮的_来完成来完成.分析的结论分析的结论思考：思考：1.在四个冲程中，哪些冲程发生能量的转化？在四个冲程中，哪些冲程发生能量的转化？压缩冲程：压缩冲程：机械能机械能内能内能做功冲程：做功冲程：机械能机械能内能内能2.哪个冲程获得动力？哪个冲程获得动力？做功冲程。做功冲程。（其它三个冲程又叫做辅助冲程。）（其它三个冲程又叫做辅助冲程。）汽油机的工作原理汽油机的工作原理柴油机柴

8、油机柴油机也是常柴油机也是常见的热机。它见的热机。它是用是用_作作为燃料来工作为燃料来工作的热机。的热机。柴油机柴油机与汽油机与汽油机比较一下比较一下,想一想它想一想它们的区别们的区别与联系。与联系。吸气冲程吸气冲程空气 进气门进气门_，排气门排气门_。活塞由活塞由_端向端向_端运端运动，将动，将_吸进气缸吸进气缸。压缩冲程压缩冲程 进气门和排气门进气门和排气门_，活塞向活塞向_运动，活塞把空运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强气压缩得很小，空气的压强更更_，温度更，温度更_。在压缩冲程末，缸内空气温在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的着火点。度已超过柴油的着火点。做功冲程做功冲程 在压缩

9、冲程末，从在压缩冲程末，从_喷出的雾状喷出的雾状_遇到热空气立即遇到热空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向推动活塞向_运动，并通过连运动，并通过连杆带动曲轴转动。杆带动曲轴转动。喷油嘴柴油排气冲程排气冲程燃烧后的废气 进气门进气门_，排气门，排气门_，活塞向，活塞向_运动，把运动，把_排出气缸。排出气缸。1、吸气、吸气冲程：柴油机吸入汽缸中的只是冲程：柴油机吸入汽缸中的只是_而不像汽油机那样吸入的而不像汽油机那样吸入的是是_的混合物。的混合物。2、压缩、压缩冲程：活塞将汽缸内的空气压缩成高温的气体，其温度超过柴冲程：活塞将汽缸内的空气压缩成高温的气体，

10、其温度超过柴油的燃点。油的燃点。3、做功、做功冲程：在压缩冲程的最后状态，由冲程：在压缩冲程的最后状态，由_向汽缸内喷射雾状的向汽缸内喷射雾状的_，这些雾状的，这些雾状的_在汽缸内高温的空气中燃烧起来，这种点火在汽缸内高温的空气中燃烧起来，这种点火方式称为方式称为_式。由于雾状柴油的燃烧，使得汽缸内的压强急剧增大，式。由于雾状柴油的燃烧，使得汽缸内的压强急剧增大，气体对活塞做功，将活塞推向汽缸的下端。气体对活塞做功，将活塞推向汽缸的下端。4、排气、排气冲程：与汽油机的情况相同，都是把废气排出汽缸，为下一个冲程：与汽油机的情况相同，都是把废气排出汽缸，为下一个循环做好准备。循环做好准备。柴油机分

11、别在火车柴油机分别在火车,坦克坦克,轮船和挖土机轮船和挖土机上运用上运用.柴油机比汽油机要柴油机比汽油机要笨重笨重些，但些，但柴油机的柴油机的效率效率_，功率功率_，柴油机柴油机1.热机热机.2.内燃机分为汽油机和柴油内燃机分为汽油机和柴油机机.3.汽油机和柴油机的相同点汽油机和柴油机的相同点和不同点和不同点.我的收获我的收获1.四冲程汽油机的工作过程四冲程汽油机的工作过程由由().().().()四个冲四个冲程组成的程组成的.2.四冲程汽油机四冲程汽油机,由机械能转化为内能由机械能转化为内能的是的是()冲程冲程,做做功冲程是功冲程是()能能转化为转化为()能能.3.汽油机吸入汽缸的是汽油机吸

12、入汽缸的是(),点火点火方式是方式是().柴油机吸入柴油机吸入汽缸的是汽缸的是(),点火点火方式是方式是().我学会了吗？我学会了吗？1、如图是内燃机工作循环中的某个冲程，它是（）A吸气冲程B做功冲程C压缩冲程D排气冲程2、下列下列说法正确的是（）说法正确的是（）A燃料的热值与燃料燃烧放出的热量多少有关燃料的热值与燃料燃烧放出的热量多少有关B比热容与物质吸收或放出热量多少，温度变化多少有比热容与物质吸收或放出热量多少，温度变化多少有关关C双手互搓会感到手发热，是因为做功增加了手的内能，双手互搓会感到手发热，是因为做功增加了手的内能，温度升高温度升高D汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能汽油机的

13、压缩冲程是把内能转化为机械能3、关于关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法，其中正确的是（说法，其中正确的是（）在压缩冲程中，是机械能转化为内能在压缩冲程中，是机械能转化为内能在做功冲程中，是内能转化为机械能在做功冲程中，是内能转化为机械能只有做功冲程是燃气对外做功只有做功冲程是燃气对外做功汽油机和柴油机的点火方式相同汽油机和柴油机的点火方式相同A只有只有B只有只有C只有只有 D只有只有4、如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（）A图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少B图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大C图丙，试管内的

14、水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少D图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大5、关于关于热机效率，下列说法正确的是热机效率，下列说法正确的是A蒸汽机的效率高于汽油机的效率蒸汽机的效率高于汽油机的效率B热机所做有用功越多，它的效率就越高热机所做有用功越多，它的效率就越高C内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少D热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大6、一个四冲程热机的飞轮转速为2400r/min，它1s完成了（）A60个冲程，做了30次功B120个冲程，做了60次功C40个冲程，做了20次功D8

15、0个冲程，做了20次功7关于燃料的热值，以下说法正确的（）A燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小B0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值一样大C当燃料未燃烧时，其热值为零D煤油的热值比酒精大，就是说煤油完全燃烧放出的热量比酒精多8、甲、乙两台热机燃料种类和燃烧情况相同，甲的效率比乙的效率低，这表明（）A甲热机比乙热机做的有用功少B甲热机比乙热机消耗的燃料多C在做有用功相同的条件下，消耗同种燃料，甲比乙消耗的多D在做有用功相同的条件下，甲损失的能量比乙少填空题11一台四冲程汽油机，活塞向上运动的是_ 和_ 冲程，若在一分钟内火花塞点火1800次，则此汽油机做功_次。12汽油机工作时，内能转化

16、为机械能的是_冲程；质量为5kg的水，如果温度升高20，吸收的热量是_J。（）13如图甲是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图。(1)由图甲可以看出，它此时正处在_冲程，其能量转化情况与_(选填“乙”或“丙”)图相同；(2)如果此汽油机每秒对外做功 20 次，则汽油机每秒内完成_个工作循环，飞轮的转速为_r/min。14细心的小红发现用火炉烧水，水沸腾时壶盖不断地振动，这是因为燃料燃烧时把_能转化为_能，通过_的方式把热量传递给水和水蒸气壶盖在不断地振动过程中，能的转化情况与图中汽油机_(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)冲程相同图中汽油机的曲轴依靠惯性运动的冲程有_(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)

17、22如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同假设燃料完全然烧释放热量都被液体吸收（1）若比较不同燃料的热值，应选择_两图进行实验，燃料完全燃烧放出热量的多少，是通过_来反映的，通过本次试验得到的燃料热值与实际热值相比偏_（选填“大”或“小”）（2）若比较不同物质的吸热本领，应选择_两图进行实验；不同物质吸热的多少是通过_来反映的 四、机械能与内能的四、机械能与内能的 相互转化相互转化（2）燃料的热值燃料的热值 学习目标1、通过实验探究，明确热值的意义。2、知道热值与密度一样，是燃料的一种属性，只与物质的种类有关。3、知道燃烧放热公式Q=mq 和Q=v

18、q 的应用，会对物体进行吸热和放热计算。1.活动：比较质量相等的不同燃料 充分燃烧时放出的热量10101511结论：结论：相同质量相同质量的酒精与碎纸片完全燃烧时，酒精的酒精与碎纸片完全燃烧时，酒精比碎纸片放出的热量比碎纸片放出的热量 。更多的实验表明，更多的实验表明，相同质量相同质量的不同燃料的不同燃料完全完全燃烧所放出的热量一般是燃烧所放出的热量一般是 的。的。2燃料的热值燃料的热值定义：燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之定义：燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，称为该燃料的热值。比，称为该燃料的热值。大小等于：大小等于：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这某种燃料完全燃烧放出的热

19、量叫做这种燃料的热值种燃料的热值.用符号用符号“q”表示，表示，单位：单位：J/kg。氢气的热值是氢气的热值是14.3107J/kg，含义，含义是：是：质量为质量为1Kg的氢气完全燃烧时放出的热量为的氢气完全燃烧时放出的热量为14.3107J公式：放公式：放=mq Q放放=Vq 常见燃料的热值（单位：常见燃料的热值（单位：J/Kg）煤油煤油 4.6X107木炭木炭 3.4X107汽油汽油 4.6X107无烟煤无烟煤 3.4X107氢气氢气 14.3X107石油石油 4.4X107焦碳焦碳 3.0X107天然气天然气 4.4X107柴油柴油 3.3X107烟煤烟煤 2.9X107煤气煤气 4.2

20、X107酒精酒精 3.0X107干木柴干木柴 1.2X107气体气体液体液体固体固体特别强调：特别强调：热值是燃料的一种属性，只跟燃料自身的热值是燃料的一种属性，只跟燃料自身的种类有关；与其他任何因素都无关（诸如：种类有关；与其他任何因素都无关（诸如：质量大小、是否燃烧、燃烧是否完全、放质量大小、是否燃烧、燃烧是否完全、放出热量的多少等）。出热量的多少等）。气体热值的单位可用：气体热值的单位可用：J/m3，表示每立方米，表示每立方米的气体完全燃烧放出的热量为多少焦。的气体完全燃烧放出的热量为多少焦。例题：例题：把把5kg405kg40的的水水烧烧开开，需需要要完完全全燃燃烧烧多多少少kgkg的

21、的干干木木柴柴？（已已知知干干木木柴柴的的燃燃烧烧值值为为1.21.210107 7J/kgJ/kg，外外界界为为标标准准大大气气压压，并并且且燃燃料料完完全全燃燃烧烧放放出出的热量全部被水吸收）的热量全部被水吸收）解：解：Q Q吸吸 =C m1(t-t0)=4.2103J/(kg)5kg(100-40)=1.26106JQ Q吸吸 =Q Q放放 =1.26106J干木柴质量干木柴质量m2=Q放放q1.26106J1.2107J/kg 事实上烧开这壶水时用掉的干木柴远不止是事实上烧开这壶水时用掉的干木柴远不止是0.105Kg,想想看是什么什么原因？想想看是什么什么原因？总结：总结：炉子的效率：

22、炉子的效率：=同样，热机在工作时，对外做的功与燃料同样，热机在工作时，对外做的功与燃料燃烧时发出的热量也是不同的；燃烧时发出的热量也是不同的；热机工作时的效率：热机工作时的效率：=提高热机的效率提高热机的效率:使燃料充分燃烧使燃料充分燃烧;尽量减少尽量减少各种热量损失；在热机的设计和制造上采各种热量损失；在热机的设计和制造上采用先进的技术；注意保养，保证良好的润用先进的技术；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能滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。量。Q吸吸/Q放放W有用有用/Q放放1）改善燃烧的条件，）改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃使燃料尽可能充分燃烧。烧。2）尽

23、可能减少各种）尽可能减少各种 热量损失。热量损失。提高燃料利用率的措施提高燃料利用率的措施课堂小练课堂小练 2小明家新安装了一台容积为小明家新安装了一台容积为0.5m3的太阳的太阳能热水器，加满水后，经过能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，阳光的照射，水温由原来的水温由原来的20升高到了升高到了40。问：在这。问：在这4h内水吸收了多少热量？内水吸收了多少热量？若这些热量由效率为若这些热量由效率为20的火炉燃烧焦炭的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克焦炭？（焦来提供，则需要燃烧多少千克焦炭？（焦炭的热值为炭的热值为3.0X107Jkg）4.2X107J7kg课堂小练课堂小练 3.柴油机

24、是工农业生产中常用的热机，已知某柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号柴油机得效率是型号柴油机得效率是30%，在柴油机内完全，在柴油机内完全燃烧燃烧2Kg柴油能放热柴油能放热 J，这，这些热通过柴油机的转化能对外做有用功为些热通过柴油机的转化能对外做有用功为 J.（柴油的热值是（柴油的热值是3.3X107J/Kg）6.6X1071.98X107课堂小练课堂小练 1煤油的比热容是煤油的比热容是2.1103J/（kg），用去），用去一半后，剩余煤油的比热容为一半后，剩余煤油的比热容为 J/（kg）。煤油的热值是）。煤油的热值是4.6107J/kg，其，其物理意义是：物理意义是：，用去一半后，剩

25、余煤油的热值为用去一半后，剩余煤油的热值为 J/kg。3燃烧效率和热机效率燃烧效率和热机效率酒精完全燃烧放出的热量除了被水吸收以外，酒精完全燃烧放出的热量除了被水吸收以外，铁架台、石棉网、烧杯也吸收了热量，同时铁架台、石棉网、烧杯也吸收了热量，同时还有一部分热量散失到空气中，酒精没有全还有一部分热量散失到空气中，酒精没有全部燃烧也要损失一部分能量。因此，水吸收部燃烧也要损失一部分能量。因此，水吸收的热量只占酒精完全燃烧放出的热量中的一的热量只占酒精完全燃烧放出的热量中的一部分。部分。当然，这部分热量在酒精完全燃烧放出的热当然，这部分热量在酒精完全燃烧放出的热量中所占的比例越大越好，这个比例相当于量中所占的比例越大越好，这个比例相当于我们前面学过的什么知识？（我们前面学过的什么知识？（）机械效率机械效率机械效率机械效率如何提高热机的效率如何提高热机的效率 使燃料充分燃烧使燃料充分燃烧;尽量减少各种热量损失；尽量减少各种热量损失；在热机的设计和制造上采用先进的技术；在热机的设计和制造上采用先进的技术；注意保养，保证良好的润滑，减少因克服注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。摩擦阻力而额外消耗的能量。