资源简介

(共58张PPT)
2024年秋季
苏科版物理
九年级上册
第十二章 机械能和内能
四·机械能与内能的相互转化
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
1.通过活动探究，了解做功是改变物体内能的一种方式
2.通过观察活动现象了解热机的工作原理，知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义
3.了解四冲程汽油机的基本结构，并知道其工作循环的过程
4.通过探究知道不同燃料的热值不同
5.会查燃料热值表，会进行燃料燃烧放出热量的简单计算，能从能量转化的角度理解燃料的热值
6.通过阅读课本材料，了解燃烧化石燃料对环境保护的影响
这是通过什么方式改内能的 ？
热传递
钻木取火的原理是什么？
冬天天气冷，两种改变手的内能的方式一样吗？
为什么做滑滑梯下来的时候会感觉屁股热？
知识点
做功—改变物体内能的另一种方式
1
做一做：将铁丝快速弯折十余次，然后用手指触摸弯折处，你有何感觉？铁丝的内能变化了吗？
弯折处会很热
知识点
做功—改变物体内能的另一种方式
1
看一看：在空气压缩引火仪的玻璃桶底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，会出现什么现象？
会看到棉花燃烧
知识点
做功—改变物体内能的另一种方式
1
分析实验现象产生的原因：
棉花燃烧
说明玻璃筒内的气体温度升高
说明玻璃筒内的气体内能增加
玻璃筒内的气体内能增加的原因是什么
知识点
做功—改变物体内能的另一种方式
1
分析实验现象产生的原因：
玻璃筒内的气体内能增加的原因是活塞下压对筒内气体做功，内能增加，温度升高
实验结论：做功可以改变物体内能
实质：其他形式的能转化为物体的内能
知识点
做功—改变物体内能的另一种方式
1
物体对外做功时，内能如何变化？
活塞被试管内的气体冲出，且管口有白雾生成
1.实验装置：看右图
2.实验现象
知识点
做功—改变物体内能的另一种方式
1
物体对外做功时，内能如何变化？
3.分析实验现象形成的原因：
活塞被冲出
说明管内的气体对活塞做功
管内的气体内能转化为活塞的机械能
管内的气体内能减少，温度降低，故水蒸气液化形成白雾
知识点
做功—改变物体内能的另一种方式
1
物体对外做功时，内能如何变化？
4. 实验结论：
实验结论：做功可以改变物体内能，物体对外做功，内能减少，温度降低
实质：物体内能转化为其他形式的能
知识点
做功—改变物体内能的另一种方式
1
对比做功和热传递：
改变物体内能的方式
做功：其他形式的能（如机械能）和内能之间的转化
热传递：内能的转移（温度差）
物体对外做功，内能减少
对物体做功，内能增加
吸收热量，内能增加
放出热量，内能减少
注意：做功与热传递在改变物体的内能上是等效的。
练习
C
知识点
热机
2
蒸汽机
第一辆内燃机汽车
知识点
热机
2
第一辆四轮汽车
开始大量批量生产
知识点
热机
2
第一款概念车别克Y job船型车身
当代各式各样的汽车
知识点
热机
2
汽车能飞速行驶，是怎么获得机械能的？原理是什么
（一）活动：观察点火爆炸现象
一、热机
观察到的实验现象：酒精燃烧，盒盖被冲出
分析实验现象：酒精燃烧产生气体，高温气体对盒盖做功，内能减少，盒盖机械能增加。内能转化为机械能。
根据内能转化为机械能这一原理，可以制造出机器。
知识点
热机
2
一、热机
1.热机定义
热力发动机的简称，它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
2.热机常见种类
知识点
热机
2
二、以汽油机为例，介绍内燃机的工作过程
汽油机的结构图
汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动。活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，称为一个冲程。
汽油机的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
知识点
热机
2
二、以汽油机为例，介绍内燃机的工作过程
进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，燃料和空气的混合气体被吸入汽缸
吸气冲程
知识点
热机
2
二、以汽油机为例，介绍内燃机的工作过程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合气体被压缩，温度升高，机械能转化为内能
压缩冲程
知识点
热机
2
二、以汽油机为例，介绍内燃机的工作过程
活塞到达汽缸顶端时，火花塞打火，燃料混合气体猛烈燃烧，产生高温高压的燃气推动活塞向下运动，内能
转化为机械能
做功冲程
知识点
热机
2
二、以汽油机为例，介绍内燃机的工作过程
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出汽缸
排气冲程
知识点
热机
2
二、以汽油机为例，介绍内燃机的工作过程
通过分析汽油机的一个工作循环可见：
汽油机一个工作循环中，曲轴旋转两圈，活塞往复运动两次，对外做功一次
压缩冲程中：机械能转化为内能
做功冲程中：内能转化为机械能
做功冲程使汽车获得动力，其余三个冲程依靠飞轮的惯性来完成
知识点
热机
2
工作冲程
进气门
排气门
火花塞
活塞运动方向
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
打开
关闭
关闭
关闭
关闭
关闭
关闭
打开
未点火
未点火
未点火
点火
向下
向上
向下
向上
辨别四冲程汽油机的工作过程
知识点
热机
2
三、常用内燃机
常见内燃机有汽油机和柴油机
汽油机较为轻巧，常用在汽车和小型农业机械
同等情况下，柴油机的功率大，常广泛应用于拖拉机，坦克和轮船等大型机械
知识点
热机
2
四、拓展信息库：柴油机的工作过程
柴油机的结构图
柴油机的四个冲程：吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程
请同学们自行阅读58页信息库，并总结柴油机和汽油机工作冲程的区别和相同点
知识点
热机
2
知识点
热机
2
内燃机 项目 汽油机 柴油机
构造
工作循环 吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
主要特点
汽缸顶部是火花塞
汽缸顶部是喷油嘴
吸入汽油和空气的混合物
空气
压缩程度较小
压缩程度较大
点燃式
压燃式
轻巧、效率较低
笨重、效率较高
思考为什么柴油机的效率反而更高
知识点
生活·物理·社会
3
热机的发展历程
人类历史上第一辆用蒸汽驱动的三轮汽车
涡轮喷气发动机
知识点
生活·物理·社会
3
火箭发动机示意图
练习1
乙
汽油和空气
比热容
练习2
压缩
机械
内
20
练习2
内
做功
热机
内能转化为机械能
热机工作原理
内燃机
汽油机
柴油机
工作过程
吸气冲程
压缩冲程：机械能转化为内能
做功冲程：机械能转化为内能
排气冲程
归纳
柴油机的功率大，常广泛应用于拖拉机，坦克和轮船等大型机械
知识点
燃料的热值
4
为什么会有不同种类的燃料？
知识点
燃料的热值
4
实验活动探究：比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
1.实验装置：见图
2.实验设计
用天平测量出10g酒精和10g碎纸片，将其分别放入两个燃烧皿中，点燃后对质量相等的水加热。使酒精和碎纸片充分燃烧，记录两支相同温度计加热前后的示数。
知识点
燃料的热值
4
实验活动探究：比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
3.实验表格
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 水温的变化/℃
10g酒精
10g碎纸片
知识点
燃料的热值
4
实验活动探究：比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
5.实验结论
实验表明，质量相等的不同燃料，充分燃烧后所放出的热量一般是不相等的
4.实验现象：两烧杯中水温的变化不一样
知识点
燃料的热值
4
热值
1.热值定义：
燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值
2.物理符号： q
3.物理意义：在数值上等于1kg或1m3某种燃料完全燃烧放出的热量
4.热值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、是否完全燃烧等没有关系
知识点
燃料的热值
4
5.计算公式
Q:燃料完全燃烧释放的热量
m:燃料的质量
q:燃料的热值
质量为m的燃料，完全燃烧放出的热量：Q放=mq
q =
m
Q
计算固体或液体燃料热值的公式：
单位： J/kg
知识点
燃料的热值
4
5.计算公式
q =
V
Q
Q:燃料完全燃烧释放的热量
m:燃料的体积
q:燃料的热值
计算气体燃料热值的公式：
单位： J/m3
知识点
燃料的热值
4
6.一些燃料的热值
练习1
C
练习2
A
练习3
小于
8×103
不变
练习4
23
7×1010
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
1.定义：用来做有用功的部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比
拓展：热机的效率
2.计算公式：
×100%
3.热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率不可能为100%
知识点
生活中的物理
5
温室效应导致全球气候变暖
知识点
生活中的物理
5
从数字看全球气候变化
如何提高热机效率，节约能源，减少污染？
1.使燃料充分燃烧
2.不断改进机械，尽量减少各种热量损失
3.注意保养机械，保证良好的润滑，减少因克服摩擦而额外消耗的能量
4，尽量使用清洁能源，污染小的能源
2×1011 J
1×105 N
57.6%
C
不平衡
做功
降低
内
丙
热力发动机
内
机械
吸气
压缩
做功
排气
一
两
燃料的质量
q
J/kg J/m3
mq
Vq
谢谢！同学们再见！

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