资源简介

(共36张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：第十四章 内能的利用 章末复习
副标题：知识整合 考点突破 能力提升
幻灯片 2：本章知识结构框架
核心主题：内能的转化与利用
知识脉络：
能量的转化和守恒→热机的工作原理
内燃机的构造与冲程→热机效率的计算与提高
跨学科实践：简易热机模型制作→理论与实践结合
图示：用思维导图呈现知识关联，突出 “能量转化是核心，热机是载体，效率是关键” 的逻辑主线。
幻灯片 3：知识点 1—— 能量的转化和守恒
能量的形式：机械能、内能、电能、化学能、光能、核能等，不同形式的能量可以相互转化。
能量转化实例：
电灯发光：电能→光能 + 内能
燃料燃烧：化学能→内能
内燃机做功：化学能→内能→机械能
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，或从一个物体转移到其他物体，总量保持不变。
关键考点：能量转化的判断、守恒定律的理解及应用。
幻灯片 4：知识点 2—— 热机的定义与种类
定义：将内能转化为机械能的机器，通过燃料燃烧获取内能，再转化为机械能对外做功。
常见类型：
蒸汽机：通过水蒸气膨胀做功，效率低（6%~15%）。
内燃机：燃料在气缸内燃烧，包括汽油机和柴油机，应用广泛。
汽轮机：利用高温高压蒸汽推动叶轮，用于发电站、轮船。
喷气发动机：通过气体高速喷出产生动力，用于飞机、火箭。
核心原理：内能→机械能的转化，依赖燃料燃烧释放的能量。
幻灯片 5：知识点 3—— 内燃机的工作过程（以汽油机为例）
四冲程循环：
吸气冲程：进气门开，排气门关，活塞下行，吸入汽油和空气的混合物。
压缩冲程：两气门关闭，活塞上行，混合物被压缩，机械能→内能。
做功冲程：火花塞点火，燃气膨胀推动活塞下行，内能→机械能（唯一对外做功冲程）。
排气冲程：排气门开，进气门关，活塞上行，排出废气。
冲程特点：一个工作循环包括 4 个冲程，曲轴转动 2 周，对外做功 1 次。
汽油机与柴油机对比：
对比项
汽油机
柴油机
燃料
汽油
柴油
点火方式
点燃式（火花塞）
压燃式（压缩自燃）
效率
20%~30%
30%~45%
应用
小汽车、摩托车
卡车、拖拉机
幻灯片 6：知识点 4—— 热机的效率
定义：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，公式：\(\eta=\frac{W_{ ¨}}{Q_{ }} 100\%\)。
燃料放热计算：\(Q_{ }=mq\)（\(m\)为燃料质量，\(q\)为燃料热值）。
能量损失途径：
废气带走大量内能（主要损失）。
热机部件散热损失。
克服机械摩擦消耗能量。
燃料不完全燃烧损失。
提高效率的方法：
使燃料充分燃烧，优化燃烧装置。
减少废气能量损失（如废气涡轮增压）。
减小机械摩擦，使用润滑剂。
改进散热系统，减少热量散失。
幻灯片 7：知识点 5—— 跨学科实践：简易热机模型
工作原理：利用气体热胀冷缩，通过加热使密闭容器内气体膨胀推动部件运动，实现内能→机械能转化。
制作要点：
核心结构：密闭容器（易拉罐）、弹性膜（气球）、传动装置（铁丝 + 风车）、加热装置（蜡烛）。
关键要求：保证容器密封（减少漏气）、降低摩擦（确保转动灵活）。
实践意义：直观理解热机能量转化过程，体验效率影响因素（密封、摩擦、加热效率）。
幻灯片 8：重点难点突破 —— 能量转化与守恒的应用
能量转化的判断方法：
明确过程前后的能量形式，如 “燃烧” 对应化学能→内能，“转动” 对应机械能。
区分 “转化”（能量形式改变）和 “转移”（能量形式不变，如热传递）。
守恒定律的应用场景：
解释 “永动机不可能实现”（违背能量守恒）。
分析能量分配：输入能量 = 有用能量 + 损失能量（如\(Q_{ }=W_{ ¨}+Q_{ ¤±}\)）。
典型案例：内燃机工作时，燃料化学能 = 机械能 + 废气内能 + 散热损失 + 摩擦损失。
幻灯片 9：重点难点突破 —— 热机效率的计算
计算步骤：
确定燃料完全燃烧放出的热量：\(Q_{ }=mq\)。
明确有用功（如汽车行驶的机械能、发电机输出的电能）。
代入效率公式：\(\eta=\frac{W_{ ¨}}{Q_{ }} 100\%\)。
注意事项：
单位统一：质量用 kg，热值用 J/kg，结果用百分数表示。
区分 “有用功” 与 “总能量”，避免混淆能量损失部分。
示例：某汽油机消耗 2kg 汽油（\(q=4.6 10 ·J/kg\)），输出有用功 2.3×10 J，则\(Q_{ }=9.2 10 ·J\)，\(\eta=\frac{2.3 10 ·}{9.2 10 ·} 100\%=25\%\)。
幻灯片 10：典例解析 1—— 能量转化与守恒题
题目：下列关于能量转化和守恒的说法中，正确的是（ ）
A. 电动机工作时，将电能全部转化为机械能 B. 内燃机的做功冲程将机械能转化为内能 C. 能量在转化和转移过程中总量保持不变 D. 只要技术进步，热机效率可以达到 100%
解析：
A 错误：电动机工作时部分电能转化为内能（发热）。
B 错误：做功冲程是内能→机械能。
C 正确：符合能量守恒定律。
D 错误：能量损失不可避免，效率不可能达 100%。
答案：C
幻灯片 11：典例解析 2—— 热机冲程判断题
题目：如图是汽油机工作循环中的一个冲程，下列说法正确的是（ ）
A. 该冲程是吸气冲程 B. 该冲程将内能转化为机械能 C. 该冲程中气门都关闭 D. 该冲程是排气冲程
解析：观察图示，活塞上行，两气门关闭，为压缩冲程或排气冲程；压缩冲程气门关闭，排气冲程排气门打开。图中气门均关闭，故为压缩冲程，将机械能转化为内能。
答案：C
幻灯片 12：典例解析 3—— 热机效率计算题
题目：某柴油机在工作时，消耗柴油 5kg，柴油的热值为 4.3×10 J/kg，若该柴油机的效率为 40%，求：
柴油完全燃烧放出的热量是多少？
该柴油机做的有用功是多少？
解析：
\(Q_{ }=mq=5kg 4.3 10 ·J/kg=2.15 10 J\)。
\(W_{ ¨}=\eta Q_{ }=40\% 2.15 10 J=8.6 10 ·J\)。
答案：1. 2.15×10 J；2. 8.6×10 J。
幻灯片 13：综合练习 —— 选择题
下列过程中，将内能转化为机械能的是（ ）
A. 汽油机的压缩冲程 B. 水蒸气顶开壶盖 C. 冬天向手哈气取暖 D. 电烙铁通电发热
关于热机效率，下列说法正确的是（ ）
A. 热机效率越高，消耗的燃料越少 B. 热机效率越高，做的有用功越多 C. 提高热机效率的关键是减少能量损失 D. 热机效率能达到 100%
汽油机工作时，一个工作循环的四个冲程顺序正确的是（ ）
A. 吸气→做功→压缩→排气 B. 吸气→压缩→做功→排气 C. 压缩→吸气→做功→排气 D. 压缩→做功→吸气→排气
幻灯片 14：综合练习 —— 计算题
某汽车发动机为汽油机，其效率为 25%，当汽车行驶消耗汽油 3kg 时（汽油热值\(q=4.6 10 ·J/kg\)），求：
汽油完全燃烧放出的热量。
发动机做的有用功。
若这些有用功全部用于驱动汽车前进，汽车所受阻力为 1000N，则汽车行驶的距离是多少？
幻灯片 15：本章易错点总结
能量转化判断错误：混淆压缩冲程（机械能→内能）和做功冲程（内能→机械能）。
热机效率概念误解：认为效率高就是做功多，忽略 “总能量” 的影响（效率是比值）。
冲程特点记忆混淆：忘记 “一个工作循环曲轴转 2 周，做功 1 次” 的规律。
燃料放热计算错误：单位不统一（如未将 g 换算为 kg），或误用 “体积 × 热值”（未区分固体 / 液体与气体燃料的热值单位）。
实践操作误区：制作热机模型时忽略密封或摩擦问题，导致实验失败。
幻灯片 16：复习建议与作业
复习建议：
结合冲程动画理解内燃机工作过程，对比汽油机和柴油机的差异。
强化效率公式应用，多做 “燃料放热→有用功→效率” 的连锁计算。
联系生活实例，如汽车发动机效率、家用燃气灶效率，加深对效率的理解。
作业：
完成章末测试卷，重点攻克能量转化分析和效率计算题。
绘制 “热机工作流程图”，标注每个环节的能量形式及转化。
结合简易热机模型实践，撰写一份实验反思，分析模型效率低的原因及改进方案。
2024人教版物理九年级全册
章末复习
第十四章 内能的利用
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
知识结构
内能的利用
能量的转化和守恒
能量的转化和转移、能量守恒定律
热机
内燃机
热机的效率
概念、种类
能量转化、汽油机工作过程
燃料的热值:
热机的效率:
定义、单位、热量的计算
公式、提高热机效率的途径
一、能量守恒定律
1. 能量的转化：
各种形式的能量在一定条件下都可以相互_____。
用热传递的方法改变内能，实质上是_____从高温物体
转移到_______物体的过程；用做功的方法改变内能，
实质上是_______________________的过程。
转化
内能
低温
内能和机械能相互转化
2. 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_______为其他形式，或者从一个物体_______到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的_______保持不变。
转化
转移
总量
我国科学家在实验室成功模拟了绿色植物的光合作用，利用阳光提供的能量实现了从二氧化碳到淀粉的人工合成。
下列有关说法错误的是（ ）
A.人食用淀粉，可以将淀粉的化学能转化为内能
B.人工合成淀粉的过程需要利用光能
C.人工合成淀粉时，将光能转化为淀粉的内能
D.人工合成淀粉的过程遵循能量守恒定律
练 习
C
二、热机
1. 热机
（1）是利用_______做功的机械。
（2）工作原理：
内能
化学能
燃烧
内能
做功
机械能
（3）内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机；内燃机分为________和________。
汽油机
柴油机
冲程名称
工作示意图
进气门
排气门
活塞运动
能量转化
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
打开
关闭
关闭
关闭
打开
关闭
关闭
关闭
由上到下
无
由下到上
由上到下
由下到上
机械能转化为内能
内能转化为机械能
无
2. 汽油机四冲程
四冲程内燃机特点：
每个工作循环飞轮转两圈，完成一次做功冲程。依靠飞轮的惯性完成吸气、压缩、排气冲程。
3. 汽油机和柴油机
项目 汽油机 柴油机
示意图
结构
汽缸顶部是火花塞
汽缸顶部是喷油嘴
项目 汽油机 柴油机
燃料
一个工作循环 吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
效率
适用范围
汽油
柴油
吸入汽油和空气的混合物
只吸入空气
压缩程度小
压缩程度大
压缩末，火花塞点火，燃料燃烧，产生高温高压气体对外做功
压缩末，喷油嘴喷出雾状柴油自燃，产生高温高压气体对外做功
排出废气
排出废气
20％~30％
30％~45％
小汽车、低速飞机等
载重汽车、轮船、坦克等
练 习
为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，某汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（ ）
A. 尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
B. 该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C. 汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达 100％
D. 该发动机减少了碳排放，有利于节能和环保
C
三、热机的效率
（1）定义：某种燃料__________放出的______与其_______之比，叫作这种燃料的热值，用符号______表示。
1. 热值
（2）物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料_________放出的热量。
完全燃烧
热量
质量
q
完全燃烧
（3）单位：_____（固体、液体），_____（气体）。
J/kg
J/m3
（4）热值是燃料本身的一种特性，它只是与燃料的_____有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系。
种类
（5）公式：____________.
2. 热机效率
（1）定义：
热机工作时，用来做_______的那部分能量与_________________________之比。
（2）公式：___________________.
有用功
燃料完全燃烧放出的能量
η
= ×100％
———
W有用
Q放
3. 提高热机效率的主要途径：
（1）使燃料燃烧充分；
（2）尽量减少各种热损失；
（3）采用先进的技术和设备；
（4）减小因克服摩擦阻力而额外消耗的功。
知识体系构建
内
机械
压缩
做功
排气
易错分类集训
易错点1 误认为热值大小与放出热量有关
1.“涡轮增压”的轿车通过给发动机提供更足量的空气使汽油更充分地燃
烧，比普通轿车更节能，排气更清洁。同样的汽油加在“涡轮增压”的轿
车内与加在普通轿车内相比热值______（填“变大”“变小”或“不变”）。
不变
易错点2 汽油机工作过程能量转化易混，有关计算易错
2.如图是四冲程汽油机的某个冲程，由图可看出它正处于______冲程，
该冲程将机械能转化为____能，若该汽油机飞轮的转速是 ，则汽
油机每秒钟对外做功____次。
压缩
内
30
（第2题）
易错点3 读不懂内燃机的能量流向图
（第3题）
3.如图所示是内燃机的能量流向图，
根据图中给出的信息，该内燃机的
效率为______。已知汽油的热值是
，完全燃烧 的
汽油，按该内燃机的工作效率计算，
该汽车获得的机械能是__________ 。
核心考点巩固
知识点1 能量的转换与守恒
1.［2024广西南宁期末］下列关于能量守恒和转化的说法正确的是
( )
D
A.风力发电，说明能量可以凭空产生
B.汽车刹车，说明能量可以凭空消失
C.木炭燃烧，说明光能可以转化为化学能
D.钻木取火，说明机械能可以转化为内能
2.［2024湖北十堰期末］为了满足乡镇居民晚上的照明需要，很多乡镇
在街道两旁装了风光互补型太阳能道路灯，查资料得知，它是利用风能
和太阳能系统共同发电的装置。如图，它是由小风扇、太阳能电池板、
蓄电池、照明灯组成，下列解释合理的是( )
A
A.太阳能电池板是将光能转化为电能的装置
B.蓄电池在白天充电时，将化学能转化为电能
C.照明灯工作时，没有消耗电能
D.小风扇是风力发电机，工作时将电能转化为机械能
3.［2024长沙质检］下列说法正确的是( )
B
A.图甲中，壶中水的温度升高是通过做功的方式使水的内能增大
B.图乙中，小球弹跳的高度逐渐降低，机械能不守恒
C.图丙中，火箭升空时，燃料减少，燃料的热值变小
D.图丁中，由于能量总量保持不变，所以机械能不变，于是科学家们发
明了永动机
知识点2 热机
4.［2024北京朝阳区期末］如图所示的是我国传统的走马
灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动
纸片小马转动，此过程中的能量转化与四冲程汽油机的哪
个冲程是相同的( )
C
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
5.［2024福建模拟］如图甲所示是四冲程汽油机
某冲程示意图，图乙为空气压缩引火仪，图丙为
对试管中水加热一段时间后瓶塞“飞出”。关于这
三幅图，下列说法正确的是( )
D
A.三幅图所示的过程中改变气体内能的方式不同
B.三幅图所示的过程中气体内能大小的变化情况相同
C.图甲为汽油机的做功冲程，其能量转化与图丙中的能量转化相同
D.若某汽油机每秒可完成10个图甲冲程，则其飞轮转速为
6.［2024山东日照期末］某校的科技活动周
举办了一场水火箭发射比赛。图甲是小明用
塑料瓶制作的水火箭，图乙是水火箭的示意
C
A.使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的做功冲程相同
B.水从水火箭中喷出时的能量转化过程与汽油机的排气冲程相同
C.水火箭升空过程中高压气体的内能转化为水火箭的机械能
D.在水火箭发射的整个过程中，能量总量越来越少
图。小明先在瓶里装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧
瓶塞后用打气筒往瓶里打足气；打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷
出，水火箭随即飞向空中。下列分析正确的是( )
知识点3 热机效率
7.关于热机的效率，下列说法中正确的是( )
B
A.热机的效率可以等于1
B.燃料完全燃烧放出的热量不可能全部用来做功
C.减少热损失对提高热机效率无影响
D.设法利用废气的能量也不能提高热机效率
8.［2024成都期中］如图所示，图甲为四冲程汽油机的一个冲程，图乙
为该汽油机燃料燃烧后的能量转化比例图。下列说法正确的是( )
C
A.该汽油机的效率为
B.汽油机吸气冲程吸入气缸的物质仅有空气
C.图甲的冲程使汽车获得动力，将内能转化为
机械能
D.相同时间内燃烧的燃料质量越大，汽油机的
效率越高
9.［2024长春期末］与传统汽车在同样油耗和使用条件下相比，某新型
汽车发动机工作时，尾气中的汽油味明显降低，动力更强劲。下列关于
该汽车的分析正确的是( )
D
A.行驶时，汽油的热值随质量的减小而减小
B.汽油燃烧时，内能转化为化学能
C.汽油味明显降低说明发动机工作效率降低
D.汽车获得动力，是因为做功冲程将内能转化为机械能
10.［2024河北唐山期中］甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲
的效率是，乙的效率是 ，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油
质量之比为( )
D
A. B. C. D.
11.［2024成都质检］如图所示为四缸发动机工作原
理，内燃机通过连杆把四个气缸的活塞连在一根曲
轴上，并使各气缸的做功过程错开，在飞轮转动的
每半周里，都有一个气缸在做功，其他三个气缸分
别在做吸气、压缩和排气工作。四缸发动机的主要技术指标如表所示，
其中排量等于四个气缸工作容积的总和，气缸工作容积是指活塞从上止
点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积与活塞
上下运动的距离。当发动机以最大功率工作时，曲轴转速为
，汽油的热值为 。当发动机以最大功率工
作时，求：
排量
最大功率
（1）该发动机 内做功多少？
解：根据可知，发动机在 内做功
。
（2）若每分钟消耗汽油 ，则此发动机的效率为多少？
（结果保留1位小数）
解：完全燃烧 汽油放出热量
，
发动机的效率 。
（3）做功冲程中燃气对活塞的平均压强是多少？
解：因为发动机在内做功 ,
发动机油四个缸同时工作，所以每个缸 内做功
,
又因为转速为 ，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、
做功一次，所以内做功2 750次，内做功次， 内做的功
,
每个做功冲程做功;因为四缸总排量为 ，单
缸排量 ；
燃气对活塞的压强 。
中考新考法提升练
1. ［2024陕西］涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空
涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气
机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高
压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法
正确的是( )
A
A.燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高
B.燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大
C.压气机压缩空气，空气的内能减小
D.高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能
2.［2024宿迁］氢能是新能源产业的新潮流，加快氢能产业发展成为实
现“碳达峰、碳中和”的重要举措。如图所示是市场上的某品牌氢能自行
车，一次性充满氢气，能匀速骑行 ，氢能自行车与骑
行者总质量为 ，骑行时受到的阻力为总重的0.05倍，氢气热值为
。氢气完全燃烧产生的热量是__________ ，氢气的利用
效率是______。取
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