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(共26张PPT)
第二章 改变世界的热机
第1节 热 机
1
学习目标
2
课时导入
3
感悟新知
4
随堂检测
5
课堂小结
蒸汽机为什么能提供动力？它的物理原理是什么？
情境导入
改变物体的内能有两种方式，除了热传递，还可以通过做功使物体内能增加。那么，减少物体的内能可以做功吗？
知识点
温度与热运动
1
感悟新知
1. 实验探究——热机的工作原理
(1)实验现象
如图1 所示，在试管内装些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个用纸做成的小叶轮，加热试管使水沸腾，观察现象。
(2)现象分析
① 现象一：叶轮转动。原因：试管内的水沸腾，水蒸气向外膨胀，推动叶轮转动。
② 现象二：玻璃管口出现“白雾”。原因：水蒸气膨胀对外做功，内能减少，温度降低，其中的水蒸气液化形成“白雾”。
(3)实验结论：本实验虽然简单，但展示了热机的基本原理。
2. 热机 通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。
能量转化：燃料的化学能 内能 机械能。
燃烧
做功
实验详解
1. 实验中的能量转化过程：
(1)燃料燃烧：化学能转化为内能；
(2)叶轮转动：内能转化为叶轮的机械能。
2. 实验中的能量转移和转化过程：燃料→试管→管内的水和水蒸气→叶轮。
3. 物态变化： 汽化和液化 。
知识链接
内能的两种应用：
◆利用内能加热：其实质是能量的转移过程。
◆利用内能做功：其实质是能量的转化过程。
[中考·聊城] 如图2 所示，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是( )
A. 试管口出现的“白雾”是气体
B. 水蒸气对外做功，内能增加
C. 水蒸气的温度升高
D. 这个实验基本展示了热机的工作原理
例1
解析：水蒸气推动橡胶塞做功，将内能转化为机械能(热机的工作原理)，水蒸气内能减少，温度降低，液化形成小水珠，即“白雾”。
答案：D
教你一招
找出主要现象及对应的知识点：本实验的主要现象是橡胶塞被冲开和试管口出现“白雾”。解释“白雾”的形成，关键点是要联系前面学习的知识“做功改变内能”来分析。
1. 蒸汽机是最早的热机。1769 年瓦特改进、完善了蒸汽机，设计了通过活塞直线运动带动飞轮圆周运动的连接装置，解决了动力的传输问题，才使蒸汽机成为带动其他机器运转的动力机器。
2. 蒸汽机的工作原理是将燃料的化学能转化为水蒸气的内能，再由水蒸气膨胀做功，把内能转化为机械能。
知识点
蒸汽机
2
拓展延伸
蒸汽机的工作过程:燃料燃烧，在蒸汽锅炉中，水沸腾形成蒸汽，通过管道被送入汽缸，受滑块阀门控制交替进入汽缸的左侧和右侧，推动活塞运动。
如图3 所示，是蒸汽机的工作原理示意图。
例2
关于蒸汽机的工作过程中涉及的物理知识，下列说法正确的是( )
A. 汽缸内的蒸汽推动活塞做功，将蒸汽的内能转化为活塞的机械能
B. 在燃料燃烧的时候要产生热量，这是将内能传递给锅炉中的水
C. 蒸汽推动活塞做功，蒸汽的内能增加
D. 蒸汽机加装冷凝器，能减少废气带走的温度
解析：在燃料燃烧的时候要产生热量，这是将化学能转化为内能；蒸汽推动活塞做功，将内能转化为机械能，内能减少；废气带走的不是温度，是热量。
答案：A
易错警示
在蒸汽机的工作过程中，伴随着能量的转移和转化。蒸汽推动活塞做功，把蒸汽的内能转化为活塞的机械能，内能减少，温度降低。温度是状态量，热量是过程量，废气带走的是热量。
现代热机种类繁多。轮机主要用于大型火力发电厂中，大型舰船以及内燃机车上；内燃机主要用于机车、汽车、农用机械上；喷气发动机和火箭发动机则用于航空航天事业。
知识点
形形色色的热机
3
方法点拨
轮机、内燃机、喷气发动机和火箭发动机都属于热机。各类热机的工作原理相同，都是把内能转化为机械能。
下列设备不是热机的是( )
A. 蒸汽机 B. 喷气发动机 C. 内燃机 D. 发电机
例3
解析：蒸汽机、喷气发动机、内燃机工作时都将内能转化为机械能，是热机；发电机工作时，将机械能转化为电能，不是热机。
D
方法点拨
热机是把内能转化为机械能的装置，紧扣这一点即可辨识热机。
1. 关于热机的能量转化过程，下列说法正确的是(　　)
A．将势能转化为动能
B．将机械能转化为化学能
C．将内能转化为机械能
D．主要目的是通过热传递改变内能
C
课堂训练
2. 【2023·乐山模拟】下列有关热机的说法中，不正确的是(　　)
A．热机的工作过程是将燃料燃烧释放的内能转化成机械能的过程
B．为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热容大的特性
C．热机分为汽油机和柴油机两种
D．热机的大量使用会造成环境污染
C
热机
工作原理
工作过程
种类
蒸汽机
课堂小结

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