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(共38张PPT)
内能的利用
考点1　热机
定义 利用内能做功的机械
原理 化学能 内能 机械能
应用 蒸汽机、内燃机、喷气发动机等
认识“内燃机”
定义 燃料直接在发动机 　汽缸　 内燃烧产生动力的热机叫内燃机
分类 　汽油机　 和 　柴油机　
示意图
冲程 　吸气　 冲程 　压缩　 冲程 　做功　 冲程 　排气　 冲程
汽缸　
汽油机　
柴油机　
吸气　
压缩　
做功　
排气　
认识“内燃机”
进气门 　打开　 关闭 关闭 关闭
排气门 关闭 关闭 关闭 　打开　
活塞运 动方向 　向下　 向上 向下 向上
能的转化 无 　机械　 能转化为 　内　 能 　内　 能转化为 　机械　 能 无
工作过程（四冲程） 每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程，做功冲程、排气冲程，此过程中曲轴和飞轮转动2周，活塞往复2次，对外做功1次
打开　
打开　
向下
机械　
内　
内　
机械　
认识“内燃机”
工作过程（四冲程） 吸气、压缩和排气冲程是依靠飞轮的 　惯性　 来完成的， 　做功　 冲程是唯一对外做功的冲程
说明 汽油机和柴油机在构造上有所不同，汽油机顶部有火花塞，而柴油机顶部有喷油嘴，另外二者在工作过程中也略有不同；吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的是空气
惯性　
做功　
考点2　热机效率
1.热值
定义 某种燃料 　完全　 燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，用符号 　q　 表示
单位 　焦每千克　 （符号：J/kg）；焦每立方米（符号：J/m3）
公式 q＝（适用于固体燃料）
q＝（适用于液体或气体燃料）
物理意义 酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示： 　1 kg　 酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J
煤气的热值是3.9×107 J/m3，表示： 　1 m3　 煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107 J
完全　
q　
焦每千克　
1 kg　
1 m3　
2.热机效率
定义 热机用来做 　有用功　 的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的 　能量　 之比，叫做热机的效率
公式 η＝ 　　 ＝
提高效率 的途径 ①使燃料充分 　燃烧　 ，如：将煤粒磨成煤粉、加大送风量等；②尽量减小各种 　损耗　 ；③机件间保持良好的 　润滑　 、减小 　摩擦　
有用功　
能
量　
　
燃烧　
损耗　
润滑　
摩擦　
考点3　能量的转化与守恒定律
项目 概念 举例
转化 能量由一种形式转变为另一种形式 电灯发光：电能转化为光能和内能
转移 能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体 碰撞时，动能从一个物体转移到另一个物体上
能量守恒定律
内容 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，能量的总量保持不变
说明 ①能量的转化和转移都是有方向性的； ②能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一
【提分小练】
1.如图是四冲程汽油机其中一个冲程的工作示意图，它表示的是（　C　）
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
C
2.四冲程汽油机中，将内能转化为机械能的是（　B　）
A.吸气冲程
B.做功冲程
C.压缩冲程
D.排气冲程
B
3.火箭工作时将 　内　 能转化为机械能；火箭 　属于　 （选填“属于”或“不属于”）热机。
4.关于燃料及其热值，下列说法正确的是（　C　）
A.没有燃烧的燃料，热值等于零
B.燃料完全燃烧时，它的热值最大
C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D.燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
内　
属于　
C
5.有甲、乙两台柴油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是4∶5，消耗柴油的质量之比是2∶3，那么它们的效率之比是（　B　）
A.1∶1
B.6∶5
C.5∶6
D.8∶15
B
6.为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业、农村绿色发展，荆州市大部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭。小王同学用他家的煤气将体积为2 L，初温为20 ℃的水加热到100 ℃，水吸收的热量是 　6.72×105　 J；若此过程的热效率为40％，则消耗煤气 　0.042　 m3。[水的密度为1.0×103 kg/m3，水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），煤气热值为4.0×107 J/m3]
7.常用打火机的打火方式有两种，一种是用一个粗糙的小轮摩擦“火石”打火；另一种是利用高压电装置打火。从能量转化角度看，前者是把 　机械　 能转化为内能；后者是把 　电　 能转化为内能。
6.72×105　
0.042　
机械　
电　
实验　探究燃料的热值
【实验装置】
1.如图所示：
2.实验器材：两只相同的烧杯、水、煤油、花生油、 　天平　 、 　温度计　 。
天平　
温度计　
【设计与进行实验】
3.两灯具内盛有 　质量　 相同的煤油和花生油作为燃料。
4.在两只相同的烧杯内，分别倒入 　初温　 和质量相同的水。
5.分别用煤油和花生油加热，使燃料 　燃尽　 ，记下水的末温分别为t1℃和t2℃。
6.实验数据表格：
燃料 加热前水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 20
花生油 20
质量　
初温　
燃尽　
【数据处理和分析】
7.分析表格数据，通过观察水温的变化，由此判断两种燃料的热值大小。当两灯的燃料完全燃烧后，甲装置中水的温度为48 ℃，乙装置中水的温度为38 ℃，由此可以初步判断 　煤油　 （选填“花生油”或“煤油”）的热值更大一些。
【实验结论】
8. 　质量　 相同的不同燃料完全燃烧时，放出的热量 　越多　 ，其热值 　越大　 。
煤油　
质量　
越多　
越大　
【交流与反思】
9.组装如图甲、乙所示的两套装置时，正确的顺序是 　自下而上　 （选填“自上而下”或“自下而上”）。
10.为了保证实验结论的可靠性，实验时应控制两灯具内所盛煤油和花生油的 　质量　 相同、两只相同的烧杯内盛有水的 　质量　 和 　初温　 相同，这里用到的实验方法是 　控制变量法　 。
11.加热同一种液体，通过 　温度计的示数高低　 得出吸热多少，进而判断热值大小。
12.根据Q吸＝cmΔt计算出水吸收的热量，再根据Q＝mq计算出煤油的热值，发现结果与资料中给出的煤油热值相比 　偏小　 （选填“偏大”或“偏小”），结合实验，分析原因可能是 　有热量损失（或煤油燃烧不充分，合理即可）　 。
自下而上　
质
量　
质量　
初温　
控制变量法　
温度计的示数高低　
偏小　
有热量损失（或煤油燃烧不充分，合理即可）　
重难点1　热机
　　【例1】汽车是现代生活中最常见的一种交通工具。如图甲、乙分别是某汽油机的
某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（　A　）
A
A.甲图是压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，气体的温度升高
B.由乙图可知该汽油机的效率是30％
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D.为了节能，冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高
了燃料的热值
【例2】如图是四冲程汽油机的某个冲程，由图可看出它正处于 　压缩　 冲程，该冲程将机械能转化为 　内　 能，若该汽油机飞轮的转速是60 r/s，则该汽油机每秒对外做功 　30　 次。
【方法指导】
压缩　
内　
30　
　　汽油机四个冲程叫一个工作循环，每一个工作循环曲轴和飞轮转动2周，活塞往复运动2次，对外做功1次。存在能量转化的冲程有两个，分别是压缩冲程（机械能→内能）和做功冲程（内能→机械能）。做功冲程产生电火花，是唯一对外做功的冲程。
重难点2　热量的计算
【例3】小明学习了燃料的热值后，很想知道家中使用的天然气的热值是多少，但在教材的燃料热值表中没有查阅到。于是，他在家里将装有2 kg水的水壶放到天然气灶上去烧（如图），用温度计测量水从20 ℃加热至80 ℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.035 m3。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36％，已知水的比热容c水＝4.2×103 J/（kg·℃）。
（1）求在这个过程中水吸收的热量。
解：（1）在这个过程中水吸收的热量：Q吸＝c水m水（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×2 kg×（80 ℃－20 ℃）＝5.04×105 J。
（2）请你帮小明算出天然气的热值。
解：（2）天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝＝＝1.4×106 J，
天然气的热值：q天然气＝＝＝4×107 J/m3。
命题点1　热机的相关判断
1.内燃机的问世极大改善了人类的交通运输方式，但同时也带来许多环境污染问题，如四冲程内燃机工作时就因 　排气　 冲程排放的废气对大气造成污染。
排气　
考点训练
（1）给水加热是通过 　热传递　 方式使水的内能增加；木塞被推出后水蒸气的内能 　减小　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）四冲程内燃机的 　做功　 冲程与这个原理相同；内燃机工作时，产生的噪声和 　废气　 会对环境造成污染。
热传递　
减小　
做功　
废气　
2.如图，给试管内水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出。
命题点2　能量的转化与守恒
3.火箭橇是在专用的轨道上，利用火箭发动机作动力，推动火箭滑车高速前进。火箭工作时，把内能转化为 　机械　 能，它以液态氢为燃料，是因为液态氢的热值 　大　 。
机械　
大　
命题点3　热量的相关计算
4.（2022·黔东南州）2022年2月27日11时许，伴随着一阵山呼海啸般的巨响，长征八号遥二运载火箭搭载着22颗卫星，在我国文昌航天发射场一飞冲天，创造了我国“一箭多星”即单次发射卫星数量最多的纪录，由此开启了我国新的共享火箭“拼车”模式。火箭发动机做功把燃料燃烧的内能转化为 　机械能　 ，若该燃料的热值为1.4×108 J/kg，则完全燃烧500 g该燃料放出的热量是 　7×107　 J。
机械能　
7×107　
1.人类最早发明的热机是（　A　）
A.蒸汽机 B.内燃机
C.喷气发动机 D.火箭发动机
2.如图为汽油机工作过程中某冲程的示意图，此冲程是（　B　）
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
A
B
巩固训练
3.如图是四冲程汽油机的工作示意图。从能量转化的角度看，机械能转化为内能的冲程是（　A　）
A
B
C
D
A
4.如图，用酒精灯加热试管中的水，水加热后产生大量水蒸气将塞子顶出，同时管口出现“白雾”。下列说法正确的是（　B　）
A.水受热是通过做功方式改变内能
B.塞子被顶出，内能转化为机械能
C.“白雾”是水汽化形成的
D.酒精消耗过程中热值变小
B
5.轿车行驶过程中，油箱中的汽油逐渐减少，剩余汽油的热值、密度变化情况为（　A　）
A.热值不变，密度不变
B.热值不变，密度变小
C.热值变小，密度不变
D.热值变小，密度变小
A
6.现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时带动发电机，将汽车的 　机械　 能转化为电能，为汽车提供后续运动的能量。有人认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶，一边发电，永远运动下去，这种观念违背了 　能量守恒定律　 。
7.质量为1 kg的水温度升高10 ℃吸收的热量为 　4.2×104　 J。如图所示的是汽油机的 　做功　 冲程。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）]
机械　
能量守恒定律　
4.2×104　
做功　
8.小红一家到某基地露营时，用火炉将质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到60 ℃，燃烧了100 g木炭。已知水的比热容c水＝4.2×103 J/（kg·℃），木炭的热值q＝3.36×107 J/kg。求：
（1）水吸收的热量。
解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m水（t－t0）＝4.2×103 J/（kg·℃）×2 kg×（60 ℃－20 ℃）＝3.36×105 J。
（2）该火炉烧水的热效率。
解：（2）木炭完全燃烧放出的热量：
Q放＝m木炭q＝100×10－3 kg×3.36×107 J/kg＝3.36×106 J，
火炉烧水的热效率：
η＝＝＝10％。　
9.（多选）下列关于内能、热量和热机的说法错误的是（　ABC　）
A.0 ℃物体内能一定为零
B.物体的内能增加一定是从外界吸收了热量
C.热机的功率越大，效率越高
D.柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能
ABC
10.某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5 kg水，盖上锅盖，完全燃烧了1 kg干木柴使水温从20 ℃升高到80 ℃，水吸收的热量为 　1.26×106　 J，该柴火灶的热效率为 　12.6％　 。[水的比热容是4.2×103 J/（kg·℃），这种干木柴的热值是1.0×107 J/kg]
11.某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3 000转，则每秒对外做功 　25　 次，每次对外做功115 J，该汽油机的效率为25％，连续工作1小时需消耗汽油 　0.9　 kg。（q汽油＝4.6×107 J/kg）
12.一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108 km，所用时间为1 h，消耗汽油10 kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1 380 N（汽油的热值q汽油＝4.6×107 J/kg）。求：
1.26×106　
12.6％　
25　
0.9　
（1）汽车行驶的速度。
　解：（1）汽车行驶的速度：
v＝＝＝108 km/h。
（2）汽车沿平直公路匀速行驶，受力平衡，根据二力平衡条件可知，牵引力：F＝f＝1 380 N，
牵引力做的功：W＝Fs＝1 380 N×108×103 m＝1.490 4×108 J，
牵引力的功率：P＝＝＝41 400 W。
（2）牵引力的功率。
（3）消耗的汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq汽油＝10 kg×4.6×107 J/kg＝4.6×108 J，
汽车发动机的效率：η＝＝＝32.4％。　
（3）汽车发动机的效率。
13.一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v－t图象如图所示，在第10 s时速度达到20 m/s，通过的路程为120 m。求：
（2）设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4 000 N，那么在10～20 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少？
（1）在0～10 s内汽车的平均速度。
解：（1）由题意知，在0～10 s内汽车通过的路程为120 m，则在0～10 s内汽车的平均速度：v＝＝＝12 m/s。
（3）若发动机的转化效率为80％，则10～20 s内燃烧了多少千克汽油。（已知汽油的热值大约为5×107 J/kg）
（2）由图象可知，10～20 s汽车做匀速直线运动，速度v'＝20 m/s，则在10～20 s汽车通过的路程：s'＝v't'＝20 m/s×10 s＝200 m；根据二力平衡条件可得，此时的牵引力：F＝f＝4 000 N，在10～20 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功：W＝Fs'＝4 000 N×200 m＝8×105 J。
（3）已知发动机的转化效率η＝80％，由η＝＝可得，10～20 s 燃烧汽油的质量：m＝＝＝0.02 kg。　

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