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物理九年级全一册 ?人教版2024
单元复习
第十四章 内能的利用
火能驱散寒冷和黑暗，带来温暖和光明。
摩擦生火第一次使人支配了一种自然力量，
而蒸汽机的发明则给人类带来了巨大的动力。
将内能转化成机械能的各种热机广泛使用
在汽车、火车、轮船、飞机和火箭上。
热机是怎样将内能转化成我们需要的能量的？
学习完这一章 ， 你就会清楚了。
课堂导入
学习目标
1. 知道热机的概念，初步了解热机的工作原理。
2. 了解汽油机和柴油机的构造及工作过程。
3. 从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。
4. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。
5.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。
6.了解能量及其存在的多种形式，知道能量的转移和转化，能解释一些常见现象中的能量转化过程。
7.理解能量守恒定律，有用能量守恒定律的观点分析
物理现象的意识，体会能量守恒定律的普适性。
重点
难点
谢谢聆听
目录
目录
第1节 能量的转化与守恒
第2节 热机
第3节 热机效率
本章思维导图
内能的利用
热机
内燃机
种类: 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机
工作原理: 化学能　　内能　　机械能
汽油机
压缩冲程—机械能转化为内能
做功冲程—内能转化为机械能
定义: 利用内能做功的机械。
构造: 汽缸、进气门、排气门、火花塞、活塞、连杆、曲轴。
工作过程: 吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
能量转化:
柴油机
构造: 与汽油机相似，不同的是柴油机顶部没有火花寨，而是一个喷油嘴。
工作过程: 与汽油机相似，不同的是柴油机在吸气冲程只吸人空气;在做功冲程，点火方式是压燃式
特点: 一个工作循环有4个冲程，曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次
热机
能量的转化与守恒
各种形式的能量
内能、化学能、机械能、电能、光能、核能等。
能量的转化和转移
能量的转化：一种形式的能量转化为另一种形式的能量。
热机效率
能量的转移：同一种能量从一个物体转移到另一个物体。
(或从物体的一部分转移到另一部分)。
能量守恒定律
能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，在转化和转移的过程中，能量总量保持不变。
燃料的热值
定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与质量或体积之比，用符号q表示。
单位:J/kg，J/m3(气体)
公式：
固体Q=mq、气体Q=Vq
特点:热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的状态质量、体积、是否完全燃烧等无关。
热机效率
定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
公式：
提高热机效率的方法
热量 比热容
第1节 能量的转化与守恒
知识点一　自然界存在着各种不同形式的能量
自然界存在着各种不同形式的能量
水能
风能
弹性
势能
机械能
机械能包括动能、重力势能和弹性势能。
分子
势能
内能
分子热运动的动能与其分子势能的总和，叫物体的内能。
分子
动能
一切物体都具有内能。
知识点一　自然界存在着各种不同形式的能量
化学能
各种物质都储存化学能。
太阳能
太阳能是一种可再生能源。
电能
指使用电做功的能。
核能
原子核结构发生变化放出的能量。
核电站
知识点二　能量的转化
能量的转化
1.实验：观察实验发生的现象，讨论发生了哪些能量转化?
现象：
迅速摩擦双手，不久后手感觉到暖和。
机械能　　　　内能
①来回迅速摩擦双手
②黑塑料袋盛些水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。
现象：
过一会儿，温度计的示数增加。（袋内水温升高）
太阳能　　　　内能
知识点二　能量的转化
2.能量的转化
　　自然界中的各种现象都有着密切联系。
　　科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化。
各种形式能队的转化
知识点二　能量的转化
①机械能与内能的相互转化
______能转化为____能。
机械
内
“钻木取火”
早期蒸汽火车
_____能转化为______能。
机械
内
知识点二　能量的转化
水电站发电
某新能源电动车
_____能转化为_____能。
______能转化为_____能。
机械
电
机械
电
②机械能与电能的相互转化
知识点二　能量的转化
③内能与电能的相互转化
电热水壶烧水
地热发电站
_____能转化为_____能。
______能转化为_____能。
热
电
热
电
知识点二　能量的转化
④内能与光能的相互转化
电灯泡发光
太阳能发电
_____能转化为_____能。
______能转化为_____能。
光
电
光
电
知识点二　能量的转化
⑤内能与电能的相互转化
太阳能热水器
炙热的铁花发光
_____能转化为_____能。
______能转化为_____能。
光
内
光
内
知识点二　能量的转化
能量的转移
1.概念：能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。
在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些属于能量的转移。
一侧最外边的球碰撞紧密排列的四个球，另一侧最外边的球被弹出，属于机械能的转移。
暖手宝暖手
2.正确理解能量的“转化”和“转移
　　发生能量的转化时，能的形式发生了改变。发生能量的转移时能量的形式并没有变化。
知识点四　能量守恒定律
1.定义：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总最保持不变。 这就是能量守恒定律。
能量守恒定律
荡秋千
摆动的秋千，在停止用力后会越摆越低。
秋千越荡越低，说明在这个过程中机械能是减少的；同时其在运动的过程中，不可避免的要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能；而整个过程中能量的总量是没有变化的。
2.能量守恒定律理解：
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
　　大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。
知识点四　能量守恒定律
知识点四　能量守恒定律
　　在行驶的燃油汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过发动机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化为发动机和周围环境的内能，能量的总量不变。
从日常生活到科学研究、工程技术，这一定律都发挥着重要的作用 。
3.运用能量守恒定律分析问题
克服摩擦消耗的能量W1
废气排出带走的能量W2
机械传热损失一部分能量W3
驱动有用
机械能W有用
燃料的化学能
W化学=W有用+W1+W2+ W3
　　设想制造一种不需要动力就可以源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫作永动机。
3.永动机
　　能量守恒定律的发现，使人们认识到：
任何一部机器，只能使能批从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。
因此，根本不可能造出永动机。
知识点四　能量守恒定律
典例剖析|不同形式的能量
【例题1】如图是红旗牌轿车的两种车型，一款依靠汽油在发动机内燃烧产生动力，另一款靠电池驱动电动机产生动力。燃油和电池均蕴含某种相同形式的能量，这种能量最终为车提供了机械能，该能量是（　　）
A．电能 　　　　　B．内能
C．机械能 　　　　　D．化学能
D
解：电池放电时将化学能转化为电能，电动机再将电能转化为机械能，汽油燃烧时将化学能转化为内能，内燃机将内能转化为机械能，电池和汽油中蕴含相同形式的能量，该能量是化学能，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选：D。
典例剖析|不同形式的能量
【例题2】能量的形式多种多样，下列实例属于机械能的是_____，属于内能的是______，属于化学能的是____，属于核能的是____。（填序号即可）
①流动的水和高处的水具有的能量；②热水具有的能量；③高温水蒸气具有的能量；
④原子弹爆炸释放的能量；⑤空气在流动过程中具有的能量；⑥煤炭具有的能量。
①⑤
解：①流动的水和高处的水，具有动能和重力势能，即具有机械能；②热水具有的能量是内能；③高温水蒸气具有的能量也是内能；④原子弹爆炸释放的能量是核能；
⑤空气在流动过程中具有的能量是动能，也就是机械能；
⑥煤炭具有的能量是化学能。
故答案为：①⑤；②③；⑥；④。
②③
⑥
④
方法点拨|不同形式的能量
不同形式的能量
1.能量的含义：能量是物质运动的量化转换，简称“能”。
在物理学中，能量是一个间接观察到的物理量。
了解能量的含义，知道自然界中能量的存在形式。
2.能量有不同的形式：
如机械运动的动能和势能，热运动的内能，电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。
天然气，核能，风能，海洋温差能，水能，汽油，太阳能，电能，煤炭，氢能，煤气，蒸汽，柴油，石油，地热能，潮汐能，生物质能。
典例剖析|能量的转化与转移
【例题3】荆州市崇湖湿地公园是国家级湿地公园，该公园不仅是鸟类的天堂，还承担着重要的生态保护功能，更是人们假期休闲出游的目的地。以下说法不正确的是（　　）
A．湿地能调节温度主要是因为水的比热容大
B．相同的日照下，岸边的沙石烫脚，水中却很凉快，主要是沙石吸收的热量多
C．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
D．湿地能调节空气的湿度是因为大量水分蒸发
B
典例剖析|能量的转化与转移
解：A．水的比热容大，意味着在一定质量的水吸收或放出相同的热量时，温度变化相对较小，这样的特性使得昼夜温差小，有效地调节了周围环境的气温，故A正确；
B．相同的日照下，岸边的沙石烫脚，水中却很凉快，主要是水的比热容比沙石大，升温慢，故B错误；
C．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储藏在体内，故C正确；
D．大量水蒸发变成水蒸气，这些水蒸气进入空气中能调节湿地的空气湿度，故D正确。
故选：B。
典例剖析|能量的转化与转移
【例题4】学习《电流和电路》时，实践任务是：让LED灯亮起来。科技小组用手摇发电机让LED灯发光，其他小组的方法如图所示。从能量转化的角度分析，电能的来源与科技小组相同的是（　　）。
C
典例剖析|能量的转化与转移
解：A、（太阳能发电）：是将太阳能转化为电能，与科技小组的能量转化不同；
B、（温差发电）：利用温度差，将内能转化为电能，与科技小组的能量转化不同；
C、（风车发电）：风车转动（消耗机械能），带动发电机产生电能，是机械能转化为电能，与科技小组的能量转化相同；
D、（水果发电）：利用水果中的化学物质发生反应，将化学能转化为电能，与科技小组的能量转化不同。
故选：C。
方法点拨|能量的转化与转移
能量的转化与转移
1. 能量的转化和转移的本质是不同的。
“转化”是指能量由一种形式变为另一种形式；
“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体，能量的形式不变。
2. 正确理解能量守恒定律中的“转化”和“转移。
有能量转化时，必定会有一种形式的能量减少，另一种形式的能量增加。
3. 要明白消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量的相互转化和转移的过程，能在具体情景中分析能量形式的转化例。
方法点拨|能量的转化与转移
4. 补充常见的能量转化形式有：
①电灯发光时，电能转化为光能和内能；
②植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在体内；
③人对机械做功，将人体的化学能转化为机械能；
④摩擦生热，机械能转化为内能；
⑤水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能；
⑥电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能；
⑦燃料燃烧时发热，化学能转化为内能。
典例剖析|能量守恒定律
【例题5】中国古代玩具“饮水鸟”被誉为“爱因斯坦也吃惊的玩具”，如图所示。它的神奇之处在于能不停地点头“喝”水。它的下球中装有乙醚（乙醚极易汽化），乙醚吸收空气中的热量汽化后球内气压增大将乙醚压入上球，饮水鸟的重心上移“低头喝水”，如图乙，此时上下球连通气压相同，乙醚流回下球
恢复甲图状态，如此反复。下列说法正确的是（　　）
A．下球中乙醚汽化的过程，是通过做功的方式改变了内能大小
B．饮水鸟是永动机，其能量转化过程符合能量守恒定律
C．球内气压增大将乙醚压入上球的过程是外界对气体做功的过程
D．若空气温度很低，饮水鸟内的乙醚汽化太慢，饮水鸟会慢慢地停下来
D
典例剖析|能量守恒定律
解：A、下球中乙醚汽化的过程，吸收热量，是通过热传递的方式改变了内能大小，故A错误；
B、根据能量守恒定律可知，饮水鸟不停地点头“喝”水过程中的能量转化过程符合能量守恒定律，但饮水鸟不是永动机，故B错误；
C、球内气压增大将乙醚压入上球过程是球内乙醚从外界吸收热量，是热传递的过程，故C错误；
D、若空气温度很低，饮水鸟内的乙醚汽化太慢，气压变小，很难将乙醚压入上球，饮水鸟的重心不能上移，则饮水鸟会慢慢地停下来，故D正确。
故选：D。
典例剖析|能量守恒定律
【例题6】单摆在摆动过程中，高度越来越低，在这个过程中，机械能守恒吗？这是否违背能量守恒定律？分析为什么。
解：单摆在摆动过程中，高度越来越低，该过程中，机械能不守恒，不违背能量守恒定律；
原因是：从放开单摆到停止运动过程中，单摆每次上升过程中质量不变，由于单摆和空气之间存在摩擦，一部分机械能要转化为内能，机械能减小，所以机械能不守恒。但能量并未因此而消失，而是转化为了内能，即总的能量是守恒的。故在动能、势能相互转化的过程中，整个装置的能量不守恒与能量守恒定律不相矛盾。
答：单摆在摆动过程中，高度越来越低，在这个过程中，机械能不守恒，
不违背能量守恒定律；见解析。
典例剖析|永动机
【例题7】如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。
这种永动机_____（选填“能”或“不能”）一直工作下去，
你判断的依据是违反了_______________。
解：设想中的永动机不能一直工作下去，因为抽水器在工作过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，根据能量守恒定律，最后会停止工作。
故答案为：不能；违反了能量守恒定律。
不能
能量守恒定律
典例剖析|永动机
【例题8】水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有_______。
解：水从高处流向低处后，高度变小，速度变大，水的重力势能转化为动能以及其他形式的能量，但是这些能量不能自发地再完全转化为重力势能，说明能量的转化具有方向性。
故答案为：方向性。
方向性
典例剖析|能量守恒定律
1. 能量守恒的内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。这就是能量守恒定律，如今被人们普遍认同。
2. 能量守恒的普遍性：能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一。能量守恒定律告诉我们，有一种形式的能量减少或消失，一定有另一种形式的能量增加或产生，能量的总量是不变的。
3. 能量守恒的应用：能量守恒定律对于科学研究、工程技术工作有着重要的指导意义。
能量守恒定律
方法点拨|能量守恒定律
能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量。
能量转移转化的方向性
例如冰箱里的热不会自动转移到温度较高的外部，而必须消耗其他的能量（电能）才能把冰箱里的热量转移到冰箱外部。
　　自然界中的一切实际变化过程都具有方向性，朝某个方向的变化是可以自发发生的，相反方向的变化却是受到限制的，如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然界的不可逆性。
方法点拨|能量守恒定律
　　永动机是一种不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功的机器。在历史上，永动机一直被人们讨论和研究。这种机械是不可能制造出来的，原因是违反能量守恒定律。
永动机
理解永动机为什么无法制造出来。
分子动理论的初步知识
第2节 热机
知识点一　热机
热机
1.实验：利用内能可以做功
在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧然后对试管加热使水沸腾。
实验现象:
①瓶塞被冲出来;　　②管口附近出现“白雾”
实验分析：
①酒精燃烧放出热量，酒精的_____能转化为水的_____能;
②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，
气体的_____ 能转化为瓶塞的_____ 能。
实验结论：利用内能可以做功。
热机的工作原理
化学
机械
内
内
加热试管中的水
知识点一　热机
2.热机
①定义：各种利用内能做功的机械叫做热机。
②工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能。
③种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
3.内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫作内燃机。
常见的内燃机
汽油机
柴油机
知识点二　汽油机
利用汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气推动活塞做功。
1.工作原理
2.汽油机的构造
由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆等组成。
汽油机
化学能转化为内能
内能转化为机械能
3.工作过程
①冲程：汽油机在工作时，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
②一个工作循环：由_____、_____、_____、_____4个冲程组成活塞往复运动___次，飞轮转动___周，对外做功___次。
吸气
压缩
做功
排气
2
2
1
知识点二　汽油机
③汽油机四个冲程工作情况总结
冲程名称
进气门
排气门
活塞运动
冲程的作用
能量转化
吸气冲程
开
闭
向下
吸入燃料和空气的混合物
无
压缩冲程
闭
闭
向上
压缩燃料和空气的混合物使其内能增大，温度升高
机械能转化为内能
做功冲程
闭
闭
向下
火花塞产生火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功通过连杆、曲轴带动飞轮转动
内能转化为机械能
排气冲程
闭
开
向上
排出废气
无
知识点三　柴油机
柴油机
1.工作原理
通过压缩空气直接点燃柴油，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。
化学能转化为内能
内能转化为机械能
2.柴油机的构造
与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而有一个喷油嘴。
排气门
喷油嘴
进气门
活塞
连杆
汽缸
曲轴
3.柴油机的工作过程
①与汽油机大致相同，一个工作循环由_____、_____、_____、_____4个冲程构成，活塞往复运动___次，曲轴转动___周，对外做功___次。
②柴油机吸入气缸内的物质只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已超过柴油的燃点，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气会立刻燃烧起来。
吸气
压缩
做功
排气
2
2
1
柴油机的工作过程
知识点三　柴油机
4.汽油机和柴油机的区别
项目
汽油机
柴油机
燃料
构造
汽油
汽缸顶部有火花塞
柴油
汽缸顶部有喷油嘴
吸气冲程
吸入汽油和空气的混合物
只吸入空气
压缩冲程
点火方式
压缩程度较小
轻巧、功率小;小汽车、摩托车等
压缩程度较大
笨重、功率大;汽车、轮船等
特点与应用
汽缸顶部有火花塞
汽缸顶部有喷油嘴
相同点
一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复运动2次曲轴转动2周，对外做功1次，压缩冲程把机械能转化为内能。
知识点三　柴油机
典例剖析|热机的定义与种类
【例题1】阳春三月，正是人们踏青赏花的好时节。如图所示是某网红打卡地金黄色的油菜花盛开，让人们感受到了一份扑面而来的浓浓春意，当一辆复古的小火车从油菜花海中携着花香驶来，宛如进入童话世界。下列关于该情景中涉及物理知识的说法，正确的是（　　）
A．游客能看见金黄色的油菜花，是因为油菜花反射了黄色光
B．铁轨下面铺有大量的枕木，是为了减小火车对铁轨的压力
C．游客拍照的照相机镜头是凹透镜，能成倒立、缩小的实像
D．为小火车提供动力的是蒸汽机，它的工作原理是电磁感应
A
典例剖析|热机的定义与种类
解：A．游客能看见金黄色的油菜花，是因为油菜花反射了黄色光，进入人眼，故A正确；
B．铁轨下面铺有大量的枕木，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小火车对铁轨的压强，故B错误；
C．照相机镜头是凸透镜，能成倒立、缩小的实像，故C错误；
D．为小火车提供动力的是蒸汽机，蒸汽机是利用内能做功的机器，它的工作原理是燃料燃烧产生的内能转化为机械能，故D错误。
故选：A。
典例剖析|热机的定义与种类
【例题2】下列交通或运输工具中，动力设备不是热机的是（　　）
A.
B.
C.
D.
远洋货轮
C919飞机
载重汽车
木帆船
解：远洋货轮、C919客机、载重汽车工作时都要使用化石能源作燃料，工作时将内能转换为机械能，都是使用热机工作的，故ABC不符合题意；
木帆船是利用风力工作的，工作时没有使用热机，故D符合题意。
故选：D。
D
方法点拨|热机的定义与种类
1.热机的定义：利用内能做功（将内能转化为机械能）的机械称为热机。
2.热机的分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等
3.热机工作时的能量转化：
燃烧的化学能→内能→机械能。
判断机械是否是热机
判断机械是否是热机，要从能量转化的角度来判断。
典例剖析|内燃机的四个冲程
【例题3】（2024秋?北川县期末）“鸣笛水壶”的特点是当水烧开的时候，就会发出好听的鸣笛声，提醒人们水烧开了。你知道鸣笛水壶为什么会发出笛音吗？“鸣笛水壶”鸣笛的奥秘就在壶盖上。在壶盖的内侧，装有一个圆片，上面有几片簧片（类似于口琴中的簧片），利用水烧开时产生大量高压的水蒸气冲击簧片，使簧片振动发声。内燃机四个冲程中与之原理相似的是（　　）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
C
典例剖析|内燃机的四个冲程
解：水蒸气会顶起壶盖冲出壶外，该过程中水蒸气的内能转化为壶盖的机械能；
A、吸气冲程没有能量转化，故A错误；
B、压缩冲程将机械能转化为内能，故B错误；
C、汽油机的做功冲程中燃气的内能转化为机械能，故C正确；
D、排气冲程没有能量转化，故D错误。
故选：C。
典例剖析|内燃机的四个冲程
【例题4】图甲与图乙是四冲程汽油机一个工作循环中两个冲程，下列判断正确的是（　　）
A．甲图为做功冲程，其能量转化情况与图丙中压活塞引燃硝化棉过程相同
B．乙图为压缩冲程，其能量转化情况是机械能转化为内能
C．甲图为压缩冲程，其能量转化情况与图丁中向瓶内打气最终瓶塞弹起的过程相同
D．乙图为做功冲程，其能量转化情况是内能转化为机械能
B
典例剖析|内燃机的四个冲程
解：甲图火花塞点燃，活塞下行是汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能；乙图为两气门关闭，活塞上行是压缩冲程，将机械能转化为内能；图丙中将活塞下压，与压缩冲程能量转化相同，丁图压缩气体对外做功，内能转化为机械能，与甲图不同，故ACD错误、B正确。
故选：B。
典例剖析|内燃机的四个冲程
【例题5】光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（　　）
A．吸气冲程　 B．压缩冲程
C．做功冲程 　　　D．排气冲程
C
解：当太阳光照射时，反应室内发生化学反应，导致室内气压增大，这时将化学能转化为机械能，从而推动活塞移动，相当于汽油机的做功冲程。
故选：C。
理解对汽油机工作过程及其能量转化
1.汽油机的工作流程：
内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的。
方法点拨|内燃机的四个冲程
2.汽油机的工作过程中能量转化
吸气冲程：
做功冲程：
机械能转化为内能
内能转化为机械能
内能
第3节 热机效率
知识点一　燃料的热值
燃料的热值
1.燃料
燃料的燃烧是一种化学变化在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。
①燃料的种类：
固体燃料
木柴、煤炭等
液体燃料
柴油、酒精等
气体燃料
煤气、天然气等
②燃料燃烧时能量的转化
知识点一　燃料的热值
2.实验：比较不同物质放热能力
　　选择相同质量的干木柴和酒精，分别对相同质量，初温相同的水进行加热，观察实验现象，收集实验数据，并分析。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
加热前温度/℃
燃料燃尽后的温度/℃
水温的变化/℃
5g酒精
28
83
55
5g干木柴
28
62
37
温度
燃料
相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同。
热值
知识点一　燃料的热值
3.燃料的热值
①定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用符号 q 表示。
相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。
②公式：
q= ????放????
q= ????放????
?
气体
③单位：
焦/千克，符号J/kg
焦/立方米，符号J/m?
知识点一　燃料的热值
④热值的物理意义：
热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
一些燃料的热值
如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示：
1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。
知识点一　燃料的热值
⑥热值的相关计算
燃料燃烧放出热量的计算： Q放=qm
⑤热值的影响因素
燃料的热值是燃料的一种特性。
其与燃料的种类有关，?而与燃料的质量、?体积、?是否完全燃烧以及燃料的状态（?固态、?液态或气态）?无关。?
同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。
知识点二　热机效率
1. 热机能量流向示意图：
　　汽油在汽缸内不能完全燃烧，损失了一部分能量；机械装置吸收了一部分能量；废气带走了一部分能量；由于机械传动等克服摩擦消耗了一部分能量，等等。真正转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧所释放能量的一部分。只有对外做有用功的能量是被有效利用的。
由于机械传动等,克服摩擦所消耗的能量
燃料不能完全燃烧
废气排出带走的能量
废气排出带机械传热损失的能量
热机真正转变为对外做功的部分
热机效率
知识点二　热机效率
①定义：热机所做有用功与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。
②公式：
η =????有用???????????放?×100%
?
③物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。
热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，消耗的燃料更少，节约能源。
对于热机而言，燃料燃烧释放的热量只有部分用来做有用功，还有相当部分能量散失了。
燃料的化学能
有用机械能
？
2. 热机效率
知识点二　热机效率
④常见热机的效率
蒸汽机的效率只有6%~15%
汽油机的效率为 20%~40%
柴油机的效率为30%~45%
喷气式发动机的效率为50%~60%
知识点二　热机效率
⑤提高热机效率的主要途径
a. 尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量大型发电机常常用蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。
b. 在热机的设计和制造上，采用先进技术和使用新材料。
c. 使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
典例剖析|热值的简单计算
【例题1】小美在老师指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装100g水，用酒精灯加热甲烧杯，煤油灯加热乙烧杯，直至杯内水沸腾1分钟即熄灭该灯，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像（如图）。若水沸腾前质量不改变，同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，q酒精=3.0×107J/kg,
q煤油=4.6×107J/kg,c水=4.2×103J/（kg?℃），则下列说法正确的是（　　）
A．煤油灯加热的效率为35.06%
B．整个过程，甲杯中的水吸收的热量为3.36×104J
C．前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为3.36×104J
D．沸腾前，甲烧杯中的水的比热容更大一些
C
解：BC、由题意可知，由于甲、乙两烧杯各装水的质量相等，水的初始温度相同，
水沸腾前，两杯水吸收的热量相等：Q吸=c水mΔt=4.2×103J/（kg?℃）×0.1kg×（98℃-18℃）=3.36×104J，即前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为3.36×104J，故C正确；
且同一杯水沸腾前后单位时间内吸收的热量相等，则整个过程甲、乙两杯水所吸收的热量分别为
A、整个过程消耗的煤油完全燃烧放出的热量为：Q煤油=q煤油m煤油=4.6×107J/kg×2.5×10-3kg=1.15×105J，
则煤油灯加热的效率为：
故B错误；
故A错误；
D、比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与温度变化无关，沸腾前，甲、乙烧杯中的水的比热容一样大，故D错误。
故选：C。
典例剖析|热值的简单计算
典例剖析|热值的简单计算
【例题2】如图单缸汽油机某一个工作冲程如图所示，为______冲程，已知飞轮1min转3000转，则1s对外做功 25次；合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1kg垃圾能“榨”出0.17kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×107J/kg,则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为__________ J，如果这些热量的42%被水吸收，则可以使______ kg的水温度从20℃升高到100℃。（c水=4.2×103J/（kg?℃））
8.5
6.8×106
做功
典例剖析|热值的简单计算
解：由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程；
汽油机的飞轮转速是3000r/min=50r/s,即汽油机飞轮每秒转50圈，对外做功25次；
燃料油完全燃烧释放出的热量为：
Q放=qm=4.0×107J/kg×0.17kg=6.8×106J；
水吸收的热量为：Q吸=42%Q放=42%×6.8×106J=2.856×106J，
由Q吸=cm（t-t0）可知可加热水的质量为：
故答案为：做功；25；6.8×106；8.5。
典例剖析|热值的简单计算
【例题2】为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，丰润区部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭，将2kg的水由20℃加热至100°℃，水吸收的热量是 ________J。若此过程的热效率为40%，则消耗煤气________m3。[水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），煤气热值为4.0×107J/m3]
6.72×105
0.042
解：（1）水吸收的热量为：
Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃-20℃）=6.72×105J；
（2）煤气完全燃烧放出的热量为：
需要完全燃烧的煤气的质量为：
故答案为：6.72×105；0.042。
固体、液体和气体的热值计算
方法点拨|热值的简单计算
1.固体和液体计算公式：
q= ????放????
?
q= ????放????
?
Q放=qm
2.气体计算公式：
Q放=Vm
3.利用公式计算时应注意单位的统一。
采用国际单位
4.只有完全燃烧时，才能用Q=qm或Q=qV计算。
【例题4】如图甲、乙是小明和小华“探究不同物质吸热情况”和“比较不同燃料燃烧时的放热能力”的实验装置。
（1）甲、乙两组实验中均用到的实验探究方法有____________和_________。
（2）甲、乙两组实验中，杯中物质的质量应______（选填“相等”或“不相等”）；______（选填“甲”或“乙”）组实验中燃料的质量应相等。
（3）甲组实验中，当温度计示数相同时，可以根据____________来比较吸热的多少；乙组实验中，当燃料燃尽时，可以根据________________来比较燃料放出热量的多少。
控制变量法
液体升高的温度
方法点拨|比较不同燃料的热值大小
转换法
相等
乙
加热时间
解：甲装置是比较不同物质吸热升温的现象，需要利用相同的热源（确保相同时间放出的热量相同），对质量和初温相同的不同物质加热，这用到了控制变量法；通过加热时间来比较不同物质吸收热量的多少，利用了转换法；
乙装置是为了比较不同燃料燃烧时的放热能力，需要用相同质量的不同燃料，加热质量相同的同一种液体，用到了控制变量法；通过液体升高的温度来比较不同燃料放出热量的多少，利用了转换法；
可见：（1）甲、乙两组实验中均用到的实验方法有控制变量法和转换法；
（2）甲、乙两组实验中，杯中物质的质量应相等；甲组实验中燃料的质量应相等；
（3）甲组实验中，当温度计示数相同时，可以根据加热时间来比较吸热的多少；乙组实验中，当燃料燃尽时，可以根据液体升高的温度来比较燃料放出热的多少。
故答案为：（1）控制变量法；转换法；（2）相等；乙；（2）加热时间；液体升高的温度。
方法点拨|比较不同燃料的热值大小
【例题4】小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示：
（1）你认为研究不同燃料燃烧的放热能力应选用_____ （选填“甲”或“乙”）组器材；
（2）观察甲、乙两图，除了图中相同的器材，还要用到的相同器材是天平；
（3）秒表是用在甲组实验中。甲组实验是通过________________来反映物质吸收热量的多少，乙组是通过____________________________来反映燃料放出热量的多少；
（4）购买一盒薯片，设计实验估测薯片的热值，
应选用上述____（选填“甲”或“乙”）组来进行测
量，然后将实验结果与包装盒上注明的薯片的热
值进行比较，结果是______（选填“偏大”或“偏小”）
原因是
_____________________________________________。
乙
加热时间的多少
乙
水温升高的度数或水温的变化
偏小
薯片没有完全燃烧且薯片燃烧后有一部分热量散失
方法点拨|比较不同燃料的热值大小
解：（1）研究不同燃料燃烧放热能力应用不同的燃料，因此选乙组器材。
（3）甲组实验是通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少；乙组是通过水温升高的度数或水温的变化来反映燃料放出热量的多少；
（4）由　　可知，要估测薯片的热值，需根据Q=cmΔt求出液体吸收的热量，因此应选用上述乙来进行测量；
在薯片质量一定时，因为薯片没有完全燃烧且薯片燃烧后有一部分热量散失，所以，所测热值偏小。
故答案为：（1）乙；（3）加热时间的多少；水温升高的度数或水温的变化；（4）乙；偏小；薯片没有完全燃烧且薯片燃烧后有一部分热量散失。
方法点拨|比较不同燃料的热值大小
方法点拨|比较不同燃料的热值大小
1. 准备实验器材：?需要准备铁架台、?石棉网、?烧杯、?温度计各两只，?以及适量的水和两种不同的燃料（?如酒精和汽油）?。?
2. 设置实验装置：?按照实验装置图依次将燃料盒、?石棉网、?烧杯、?温度计自下而上固定好。?
3. 实验方法：
①控制变量法——?确保燃料的质量相同，?燃烧的时间相同，?被加热液体种类相同；而加热燃料不同。
②?转换法——通过温度变化快慢来反映吸热能力的强弱。
比较不同燃料的热值大小
4. 进行实验：?在两个烧杯中倒入质量相同、?初温相同的水；?在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油；?分别点燃酒精和汽油，?加热烧杯内的水，?直到燃料燃尽。
?5. 记录数据：?燃料燃尽后，?记录两烧杯内水升高的温度Δt。?
6. 分析结果：?比较两装置中烧杯内水升高的温度Δt，?升高的温度越高，?表明水吸收的热量越多，?进而表明燃料的放热能力越强。
方法点拨|比较不同燃料的热值大小
典例剖析|热机的效率公式与计算
【例题5】如图所示为热机工作时的能量流向示意图，则热机的效率可以表示为（　　）
B
解：热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，结合能流图可知热机的效率为：
故选：B。
典例剖析|热机的效率公式与计算
【例题6】某灭火飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min,消耗航空燃油1.35t,飞机发动机的功率为2.25×107W。若消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是_________J；飞机在航行过程中的阻力是_______N；发动机的效率是___%（航空燃油的热值为4×107J/kg）。如图可知，当飞机前进时，机翼与周围空气发生相对运动，由于机翼横截面积上、下不对称而获得升力，这是利用空气流速越大，_______越小的原理。
5.4×1010
3×105
50
压强
典例剖析|热机的效率公式与计算
解：（1）某灭火飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min,消耗航空燃油1.35t,消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量Q放=mq=1.35×103kg×4×107J/kg=5.4×1010J。
（2）灭火飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min,消耗航空燃油1.35t,飞机发动机的功率为2.25×107W。
v=270km/h=75m/s,受到的阻力等于前进的动力，由P=Fv可得
（3）灭火飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min,做的有用功利用W=Pt=2.25×107W×20×60s=2.7×1010J。
热机效率
（2）当飞机前进时，机翼与周围空气发生相对运动，由于机翼横截面积上、下不对称而获得升力，这是利用空气流速越大，压强越小的原理。
故答案为：5.4×1010；3×105；50；压强。
方法点拨|热机的效率公式与计算
1.热机效率的定义：
用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为：
2.物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是描述热机性能的一个重要指标。
热机的效率的理解及公式应用
对于热机效率可与机械效率进行对比理解，热机效率是衡量热机性能好坏的一个重要参数，要提高热机的效率就是要提高热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，并且热机的效率总小于1。
课堂总结
复习思路总结
能量的转化与守恒
热机的概念
内燃机的认识
热值的概念
热机效率概念
认识
·能量守恒定律的理解，解释相关的自然现象。
·内燃机工作过程的理解及能量转化。
·燃料热值特点和热机效率物理意义。
理解
运用
汽油机工作过程
（四冲程）相关应用。
热值公式相关计算
热机效率公式相关计算。
谢谢聆听
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