12.4 机械能与内能的相互转化 课件(共40张PPT) 2025-2026学年苏科版九年级物理全册

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12.4 机械能与内能的相互转化 课件(共40张PPT) 2025-2026学年苏科版九年级物理全册

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(共40张PPT)
1.通过活动,认识到做功是改变物体内能的另一种方式,
是其他形式的能和内能相互转化的过程.
2.通过观察,分析内能转化为机械能的现象,知道热机的
工作原理.
3.借助模型或挂图等媒介了解四冲程汽油机的基本
结构及工作过程.
4.通过探究,知道不同燃料的热值一般不同.会查热值表,
会进行燃料燃烧放热的简单计算,能从能量转化的角度
认识燃料的热值.
1.探究做功改变物体的内能
实验 现象 ①将铁丝快速弯折多次,用手指触摸一下弯折
处,会感觉弯折处温度较高,这说明我们对铁丝
做功,铁丝的内能增加,温度升高.
②将一个铁钉用铁锤反复敲打,一段时间后被敲
打的铁钉很烫,这说明我们对铁钉做功,铁钉的
内能增加,温度升高.
实验 现象 ③用如图甲所示的空气压缩引火仪进行实验.我们
通过活塞对筒内的封闭气体(不是对棉花做功)
做功,气体的内能增加,温度升高,当达到棉花
的着火点时,棉花燃烧了.
___________________________________________________________
实验 现象 ④如图乙所示,将刀在磨刀石上来回迅速摩擦
时,人克服摩擦做功,刀和磨刀石的温度升高,
说明它们的内能增加了
探究 分析 以上实验说明,我们对物体做功时,消耗的机械
能转化为内能,使物体的内能增加,温度升高
归纳 总结 对物体做功,物体的内能增加;做功是改变物体
内能的另一种方式
当做功改变物体内能时,包含两种情况:外界
对物体做功,物体温度升高,内能增加;物体对外做功,
自身温度降低,内能减少.
2.改变物体内能的两种方式
热传递 做功
实质 内能的转移 (由高温处转移到低 温处) 内能的转化(其他形式的
能与内能间的相互转化)
条件 或方 式 不同的物体或同一物 体的不同部分之间存 在温度差 压缩体积、摩擦生热、锻
打物体、拧弯物体、气体
膨胀、爆破等
热传递 做功
联系 做功与热传递在改变物体的内能上是等效的.例如, 一段铁丝的内能增加,可能是对它加热了 (属于热传递),也可能是反复弯折了 (属于做功) 特别提醒
并不是任何情况下对物体做功都能改变物体的内能.如举
高物体时,物体的内能没有增大,只是机械能增大了.
典例1 (南通期中)下列生活
实例中,利用做功改变物体内能的是( )
D
A.暖手宝暖手
B.棉被被晒热
C.哈气取暖
D.搓手取暖
[解析] ,手通过暖手宝吸收热量、温度升高,属于
热传递改变物体的内能; ,棉被从阳光中吸收热量、
温度升高,属于热传递改变物体的内能; ,哈出的
水蒸气液化放热,手吸收热量,内能增大,属于热传递
改变物体的内能; ,用双手互相摩擦取暖,该过程
中克服摩擦做功,将机械能转化为内能,属于做功改变
物体的内能.
1. 物体对外做功
实验 现象 锅内装一些水,放在火上加热,使水沸腾,水蒸
气会把锅盖顶起来,“嗒嗒”作响
___________________________________
探究 分析 燃料燃烧放出热量,热量被水吸收,使水沸腾变
成高温水蒸气,水蒸气顶起锅盖对锅盖做功,把
内能转化为机械能
2.热机和内燃机
热机是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为
机械能的装置.热机中,燃料在装置内部燃烧,生成的气
体直接对外做功的装置叫内燃机,如汽油机、柴油机、
天然气发动机、喷气发动机、燃气轮机、火箭发动机等.
3.汽油机
(1)工作原理:利用汽缸内汽油燃烧产生高温、高压的
燃气来推动活塞做功.
(2)构造:如图所示.
(3)工作过程
①冲程:汽油机工作时,活塞在汽缸内往复运动,活塞
从汽缸的一端运动到另一端的过程,称为一个冲程.
②汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功
冲程、排气冲程四个冲程组成.汽油机是通过四个冲程的
不断循环来连续工作的.
③在四个冲程中,只有做功冲程中燃气对外做功,其他三
个冲程是辅助冲程,要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完
成.每完成一个工作循环,曲轴和飞轮均转动两周,活塞往
返两次,对外做功一次.汽油机的工作过程如下表所示.
_______________________________________________ ________________________________________
____________________________________________ ______________________________________
④对汽油机工作过程及能量转化的理解可用下图来表示:
教材拓展
柴油机
柴油机是以柴油为燃料的内燃机,其工作冲程和汽
油机大致一样,但有两点不同.一是吸气冲程中柴油机吸
进的是空气,二是在压缩冲程末柴油机的喷油嘴喷出柴
油,柴油自动点燃然后推动活塞做功.
因为柴油机压缩冲程中气体的压缩比要比汽油机高
很多,所以其结构承压更大,对机械结构的强度要求比
较高,所以柴油机一般都比较笨重.一般情况下柴油机的
效率和功率都比汽油机高,因而主要用于载重汽车、坦
克、轮船等大型机械中.
典例2 (常州期中)如图所示是汽油机工作时某个冲程
的示意图.下列说法中正确的是( )
D
A.该冲程是吸气冲程
B.该冲程中汽缸内的气体被压缩
C.该冲程中机械能转化为内能
D.该冲程中对外做功
[解析] 根据题图可知,两个气门都关闭,火花塞点火,
活塞向下运动,因此该冲程是做功冲程;在做功冲程中,
缸内气体的体积膨胀,对外做功,将内能转化为机械能,
故D正确.
1.比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量的多少
探究 问题 质量相等的酒精和碎纸片充分燃烧时,哪个放出
的热量多
设计 并进 行实 验 __________________________________
如图所示,用天平测量出酒精和 碎纸片,将其分别放入两个燃烧皿中,点燃后,给两个装有相同质量、温度的水的同规格烧杯中加热,待酒精和碎纸片充分燃烧后分别记录水的温度(等燃料燃尽后测水温,且加热过程中水不能沸腾)
实验 数据 _____________________________________________________________________________________________________________________________
分析 论证 充分燃烧质量相等的酒精和碎纸片加热水,酒精
使水温变化较大,说明燃烧酒精时放出的热量较
多(转换法)
实验 结论 质量相等的不同燃料,充分燃烧时所放出的热量
一般是不相等的,物理学中用热值表示燃料完全
燃烧时放热本领的大小
2.热值
定义 燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比
(比值定义法),叫作该燃料的热值
单位 焦每千克,符号为 ,其中气体燃料通常以焦每
立方米作为热值单位,符号为
定义 式 ,其中 表示燃料完全燃烧放出的热量,
表示燃料的质量, 表示该燃料的热值
物理 意义 表示单位质量的某种燃料在完全燃烧时放出热量
的多少.如酒精的热值为 ,它表示
酒精完全燃烧所放出的热量是 .同种
燃料的热值相同,不同燃料的热值一般不同
特别提醒
(1)热值反映了不同燃料在燃烧过程中,化学能转化为
内能的本领的大小,也就是说,它是燃料本身的一种属
性,只与燃料的种类有关,与燃料的质量、体积、是否
完全燃烧均没有关系.
(2)注意是热值的定义式,不能认为成正
比,与成反比.
3.燃料燃烧放出热量的计算
质量为的燃料,完全燃烧放出的热量.
气体燃料的热值单位常用,此时气体燃料
完全燃烧放出的热量常用公式进行计算
是气体燃料在、1标准大气压下的体积,单位为
.
4.化石燃料的燃烧与环境保护
(1)常见的废气污染
(2)保护环境的常见措施
①改进燃烧设备,消除烟尘;
②提高燃料的综合利用率,如采取集中供热;
③充分开发利用污染小或无污染的能源,如风能、太阳
能等;
④在内燃机的排气管上安装消音器,以减少噪声污染.
教材第49页 “热机的发展历程”
(扬州中考节选)已知收割机的发动机效率
是,收割一块地的麦子,收割机功率保持 不变,
耗时,该收割机做功________ ,在此过程中消耗柴油
________约为
内燃机效率的计算在中考中时有出现,
如23年扬州中考,21年南京中考等,但教材虽提及了内
燃机的效率,但却未给出内燃机效率的计算公式.实际上
和机械效率的计算方法一样,内燃机的效率也是
,这里的 ,是燃料完全燃烧放出的
热量.本题中,,
,所以
.
典例3 (南京模拟节选)长征五号遥八运载火箭的
燃料为煤油、液态氢和液态氧.已知氢的热值为
,则质量为 的氢完全燃烧放出的热量为
__________ .
[解析] 质量为 的氢完全燃烧放出的热量为
.

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