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学科教师辅导教案
课程主题： 内能的利用 授课时间：
教学内容
一、热机 【知识梳理】 1.热机原理：燃料燃烧把燃料的化学能转化为内能，内能做功又转化成机械能。 2.内燃机：燃料在气缸内燃烧，产生高温高压的燃气，燃气推动活塞做功。 3.常见内燃机：汽油机和柴油机。 4.内燃机的四个冲程：1、吸气冲程；2、压缩冲程（机械能转化为内能）；3、做功冲程内能转化为机械能）；4、排气冲程。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。 转速：转速是做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，其单位为转每分钟，记作R/min。例如：某内燃机的飞轮的转速为1800R/min，表示的物理意义为：每经过一分钟，该飞轮转动1800圈。 6.汽油机和柴油机的相同点: ①汽油机和采油机基本构造和主要部件的作用相似 ②每个共建循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做工冲程、排气冲程 ③四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 ④四个冲程中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。 7.汽油机和柴油机的不同点: ①构造不同:汽油机气缸项有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。 ②燃料不同:汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。 ③吸气不同:汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。 ④点火不同:汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。 ⑤压缩冲程不同:汽油机的燃料空气混合物被压缩，燃气体积小，压强大，温度高;柴油机的空气被压缩的更厉害，空气体积更小，压强更大，温度更高。 ⑥做功冲程:汽油机火花塞产生电火花，使燃料燃烧，柴油机喷雾状柴油，遇热空气燃烧。
【例题精讲】 如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程是（　　） A． B． C． D． 关于热机，说法正确的是（　　） A．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能 B．柴油机在吸气冲程中，将油和空气的混合物吸入汽缸 C．四冲程汽油机在工作时，进、排气门同时关闭的是压缩和做功冲程 D．柴油机的效率一般比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 汽油机在压缩冲程中，汽缸中空气的温度、内能和体积的变化情况是（　　） A．温度升高，内能增加，体积减小 B．温度升高，内能增加，体积增大 C．温度降低，内能减少，体积减小 D．温度降低，内能减少，体积增大 关于如图所示的四个情景，下列说法正确的是（　　） A．甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，主要是由于大气压强的存在 B．乙图中试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，表明机械能可以转化为内能 C．丙图中红墨水在热水中比在冷水中扩散快，说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关D．丁图中活塞向下运动，这是内燃机的压缩冲程 关于汽油机和柴油机的主要区别，说法错误的是（　　） A．柴油机的汽缸顶部有喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞 B．柴油机比汽油机笨重 C．在做功冲程中，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 D．柴油机吸入汽缸的是空气，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物 根据汽油机和柴油机的区别，下列说法正确的是（　　） A．汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴 B．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物 C．吸气冲程是内能转化为机械能 D．压缩冲程是内能转化为机械能
如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的功工作示意图，图E、F是演示实验的示意图，C图是　 　冲程，与它原理相同的是　 　图所示的演示实验，汽油机的工作示意图中机械能转化为内能的冲程是　 　图（后两空选填字母） 在如图所示的四幅图中，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图。利用内能来做功的冲程是　 　图；与压缩冲程原理相同的是　 　图所示的演示实验。 2019年1月3日，我国“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆，标志着我国探月工程取得了历史性突破。 （1）“嫦娥四号”到达月球上方后，使用高热值燃料发动机开始点火工作，该发动机　 　（填“属于”或“不属于“）热机。“嫦娥四号”减速落月过程中，其动能不断　 　（填“增大”或“减小”），“嫦娥四号“相对于其内部的巡视器是　 　（填“运动”或“静止”）的。 （2）“嫦娥四号”降落到距月球表面100m时，开始悬停并寻找着陆点。悬停时，“嫦娥四号”发动机的推力为2.5×103N，则“嫦娥四号”的重力为　 　N．“嫦娥四号”从100m高竖直降落到月球表面所用的时间为80s，该过程中“嫦娥四号”的平均速度为　 　m/s，重力（忽略其变化）做的功为　 　J。 在内燃机工作的四个冲程中，只有做功冲程燃料对外做功，其他三个辅助冲程要靠飞轮的惯性来完成．装置中有喷油嘴的是_______（选填“汽油机”、“柴油机”）．有一内燃机的飞轮每分钟转3000转，则该内燃机燃气每秒对外做功_________次．
二、热机的效率 【知识梳理】 热值的定义：1千克（或立方米）某种固体（气体）燃料完全燃烧放出的热量称为该燃料的热值，属于物质的特性，符号是q，单位是焦耳每千克，符号是J/kg。 热值的公式：q=Q放/m(固体）；q=Q放/v(气体），变形公式：Q放=q m(固体）；Q放= qV(气体）。 热值的描述：热值反映了燃料燃烧特性，即不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小。 效率：是指有用功与总功的比值，即η=×100%；效率也分为很多种，比如机械效率、热效率等。 热机的效率：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，叫热机的效率。的热机的效率是热机性能的一个重要指标。在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 公式η=×100%的理解： 以酒精灯加热某液体为例，装置如图所示，燃料燃烧放出的热量Q放为总功，可用 Q放=q m计算，被液体吸收的那部分热量Q吸为有用功，可用Q吸=cmΔt计算，从而得出效率为η=×100%=×100% 【例题精讲】 火箭中选用了纯度极高的液氢做燃料，是因为液氢的（　　） A. 热值大 B. 比热容大 C. 密度小 D. 沸点低 关于热机效率，下列说法正确的是（　　） A. 热机效率一定小于B. C. 汽车只会造成大气污染 D. 在完全无摩擦的道路上，汽车发动机效率可达 依据你所学的热学知识，下列说法正确的是（　　）
A. 炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能 B. 物体吸收热量，温度不一定升高 C. 汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较小 D. 天然气燃烧越充分，其热值越大 如图所示，是某辆汽车工作的时候的能量流向图，仔细分析该汽车的能量流向以及会议你所学的内燃机知识，下列说法正确的是（　　） A．由图可知汽车最终用于车辆克服空气阻力的能量占到燃料完全燃烧释放能量的42% B．内燃机工作的时候是将机械能转化为内能 C．随着技术的进步，该汽车的能量利用率可以达到100%，因此，只要发展科技，就可以解决所有的能源问题 D．由图可知，发动机输出的有用功并没有完全用于车辆的行驶 小明家在用管道天然气烧水时，将2kg水从加热至，水吸收的热量为______J；若用去天燃气，已知家用燃气灶的效率为，，则天然气的热值为______。 “低碳生活”是当今社会所倡导的绿色生活方式。在1个标准大气压下，利用太阳能将2kg的水从加热到沸腾，需要吸收______J的热量，至少可以节约______kg无烟煤。无烟煤的热值为，水的比热容为 “长征号“运载火箭首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机，若它的热值为，“长征号“运载火箭装载了120t液氧煤油，完全燃烧放出的热量约为______J，液氧煤油燃烧过程中，其热值大小______选填“增大““减小”或“不变”。 三、能量的转化和守恒
【知识梳理】 1.能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，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另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 2.常见能量转化举例 (1)电动机(电动自行车、电风扇等)：电能→机械能 (2)热机：内能→机械能 (3)火力发电：化学能→内能→机械能→电能 (4)水力发电、风力发电：机械能→电能 (5)光伏发电：太阳能→电能 (6)太阳能热水器：太阳能→内能; (7)给蓄电池充电：电能→化学能; (8)蓄电池工作：化学能→电能. (9)植物的光合作用：光能→化学能 (10)燃料燃烧：化学能→内能 (11)摩擦生热：机械能→内能 【例题精讲】 1．世界上还有许多欠发达地区至今用不上电。美国哈弗大学的学生设计制作了一种发电足球，球在被踢的过程中，其内部装置能够发电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点亮LED灯，该过程中的能量转化形式是（　　） A．动能→电能→化学能→光能 B．电能→动能→化学能→光能 C．动能→电能→光能→化学能 D．电能→动能→光能→化学能 2．下列说法中正确的是（　　） A．电饭锅工作时，将内能转化为电能 B．电风扇工作时，将机械能转化为电能 C．干电池给灯泡供电时，将电能转化为化学能 D．在阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化为电能 3．下列关于能量转化转移现象的说法中，正确的是（　　） A．蓄电池充电时，化学能转化为电能 B．暖瓶塞跳起时，机械能转化为内能 C．用热水袋取暖时，内能发生了转移 D．电动机工作时，机械能转化为电能
4．目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具﹣冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图所示，冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是（　　） A．内能转化为机械能 B．内能转化为电能 C．只有机械能和内能的转化 D．有电能、机械能和内能的转化 5．生活中能量转化的实例很多，下列描述中，错误的是（　　） A．摩擦生热是把机械能转化为内能 B．摩擦起电是把电能转化为机械能 C．电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能 D．燃料燃烧放热是把化学能转化为内能 6．从能量转化的角度来看，下列说法错误的是（　　） A．电风扇工作时主要将电能转化为机械能 B．铅蓄电池充电时化学能转化为电能 C．发电机工作时主要将机械能转化为电能 D．电热水壶工作时电能转化为内能 7．关于能的概念，下列说法中错误的是（　　） A．一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多 B．动能、势能及机械能的单位都是焦耳 C．用线悬挂着的静止的小球没有做功，所以小球没有能 D．甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多 8．水电站发电时，水从高处向下冲击水轮机的叶轮，转动的叶轮带动发电机发电。在这个过程中，能量的转化顺序为（　　） A．势能一电能一动能 B．势能一动能一电能 C．电能一动能一势能 D．动能一势能一电能 9．以下四幅图中，关于能量转化说法错误的是（　　） A．图甲所示，过山车向下运动时是重力势能转化为动能 B．图乙所示，水电站将水的机械能转化为电能 C．图丙所示，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为动能 D．图丁所示，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为动能 10．某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（　　） A．电能→机械能→光能 B．光能→机械能→电能 C．光能→电能→机械能 D．机械能→电能→光能
课堂检测 内燃机的工作过程由_______、_______、_______、_______四个冲程组成，内燃机中，将机械能转化为内能的是_______冲程，将内能转化为机械能的是_______冲程.? 汽油机与柴油机有以下不同点: (1)吸气冲程, 汽油机吸入 , 柴油机吸入 。 (2)在压缩冲程中,活塞能把燃料气体混合物的体积或空气的体积压缩得更小, 使气体压强更大, 温度更高, 做功更多,效率更高的是 油机。 (3)汽油机和柴油机在构造上相比，汽油机顶部有一个______，柴油机顶部有一个_______。 (4)点火方式, 柴油机为 汽油机为 。 汽油的热值是4.6×107 J/ kg,完全燃烧210g汽油能放出的热量全部被水吸收，可使46千克的水从70℃升高到 ℃（标准大气压）。 氢气的热值为14.3×107J／kg，完全燃烧0．5 kg的氢气可放出________J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值 (变大／不变／变小) 完全燃烧 kg的焦炭放出的热量能把50kg水的温度升高60℃．[不计热量损失] 已知燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg，某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的平均阻力是 3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。则： （1）专用车牵引力所做的功为 ； （2）燃油放出的热量为 ； （3）该专用车的热机效率为 ； （4）汽车的轮胎上有凹凸不平的花纹，这样做的好处为 。 天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。天然气的热值为q=7.0×107J/m3，则“ （1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量为 ； （2）水吸收的热量为 ； （3）燃气灶的效率η为 。

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