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(共22张PPT)
第十四章　内能的利用
章末复习
知识梳理
知识闯关
核心概念一：能量的转化和守恒
要点总结：大量事实表明，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.
1.如图所示，这是一款孔明灯，点燃底部的蜡烛后，它就会自动升空.关于这一过程，下列说法不正确的是( B)
A.孔明灯内的空气吸收热量，温度升高
B.孔明灯自动升空不遵循能量守恒定律
C.孔明灯上升过程中将内能转化为机械能
D.孔明灯升空和热机的工作原理相同
B
2.“神舟号”系列飞船的返回舱在进入大气层后，都会出现温度升高的情况，因为这个过程中　机械　能转化为　内　能.在以上能量转化过程中，能的总量　不变　(选填“变大”“变小”或“不变”).
机械
内
不变
核心概念二：　热机
要点总结：(1)判断内燃机处于哪种冲程：①看两个门的开闭情况；②看活塞的上下运动情况.
(2)内燃机一个工作循环有四个冲程，活塞往复运动两次，飞轮转动两周，对外做功一次；只有做功冲程对外做功，其他冲程靠飞轮的惯性完成.
3.如图是汽油机的一个工作冲程，关于这个冲程的说法正确的是( D)
A.是吸气冲程，没有能量的转化　
B.是压缩冲程，将机械能转化为内能
C.是做功冲程，将内能转化为机械能　
D.是排气冲程，没有能量的转化
D
4.如图所示，甲是汽油机某个冲程的工作示意图，乙是柴油机某个冲程的工作示意图.下列说法正确的是( A)
A.甲是汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能
B.甲是汽油机的做功冲程，气缸内空气内能增加，温度升高
C.乙是柴油机的吸气冲程，吸进气缸的是空气和柴油的混合物
D.乙是柴油机的排气冲程，此时气缸顶部的喷油嘴正在喷油
A
5.国庆假期小明和家人们一起去云山露营公园“围炉煮茶”，如图所示.下列说法错误的是( D)
A.茶水沸腾时，吸收热量，温度不变，茶水的比热容不变
B.壶嘴上方冒出的“白气”是水蒸气液化形成的小水珠
C.为了缩短茶水沸腾前的加热时间，可减少茶水的质量
D.茶水沸腾时将盖子顶起的能量转化与热机压缩冲程相同
D
6.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.三幅图所示的过程改变气体内能的方式不同
B.三幅图所示的过程气体内能大小的变化情况相同
C.甲图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.若该汽油机每个飞轮的转速均为3 000 r/min，则1 s内该汽油机做功25次
D
7.如图所示，用气筒向装有少量水的瓶里打气，当瓶塞从瓶口跳出时，瓶内气体的内能会　减少　(选填“增加”或“减少”)，在热机的四个冲程中，与此过程能量转化相同的是　做功　冲程；若某台单缸汽油机的飞轮转速是1800r/min，汽油机每秒对外做功　15　次.
减少
做功
15　
核心概念三：　热机的效率
要点总结：水吸收的热量：Q吸=cm(t-t0)，燃料完全燃烧放出的热量：Q放=qm，则计算效率的公式：η=×100%；计算热机效率的公式：η=×100%.
8.关于燃料的热值，下列说法正确的是( B)
A.燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B.1g汽油和2kg汽油的热值是一样的
C.热值大的燃料燃烧放出的热量一定多
D.容易燃烧的燃料，热值一定大
B
9.某摩托车的效率为34%，某汽车的效率为29%，这说明了( D)
A.摩托车比汽车的功率大
B.摩托车比汽车做的有用功多
C.使用摩托车比使用汽车做功多
D.燃烧相同的燃料，摩托车将内能转化成的机械能比汽车多
D
10.火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了液态氢　热值　大的特
性.0.3kg液态氢完全燃烧释放出的热量是4.2×107J，液态氢的热值是　1.4×108J/kg　；液态氢在燃烧过程中，其热值大小　不变　(选填“变大”“变小”或“不变”).
热值　
1.4×108J/kg
不变
11.某汽油机工作时的能量损失情况是气缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦及其他损耗总和为10%.已知汽油热值为4.6×107J/kg，则该汽油机工作时汽油燃烧释放能量的　25　%转化为机械能；若该汽油机消耗2kg汽油，获得的机械能为　2.3×107　J；经过不断改进和创新，汽油机的效率　不可以　(选填“可以”或“不可以”)提高到100%.
25
2.3×107
不可以
12.某物理兴趣小组的同学用煤炉给20kg的水加热，同时他们记录数据并绘制了如图所示的加热过程中温度随时间变化的图线.若在6min内完全燃烧了1kg的煤，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，煤的热值为3×107J/kg，求：
(1)煤完全燃烧产生的热量；
解：(1)煤完全燃烧产生的热量
Q放=m煤q=1kg×3×107J/kg=3×107J.
(2)经过6min的加热，水所吸收的热量；
(2)经过6min的加热，水所吸收的热量Q吸=cm水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×20kg×(80℃-20℃)=5.04×106J.
(3)煤炉烧水时的热效率.
(3)煤炉烧水时的热效率η==16.8%.(共24张PPT)
第十四章　内能的利用
第4节　跨学科实践：制作简易热机模型
基础回顾
1.随着科技的发展，热机已经被应用到了不同的领域.下列设备工作过程中使用了热机的是 ( )
A.歼 20战斗机 B.奥运会比赛帆船
C.山地自行车 D.风车
热机的分类、工作过程及能量转化
A
2.关于热机，下列说法错误的是( A)
A.汽油机的做功冲程是将机械能转化为内能
B.柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都靠飞轮惯性完成
C.汽油机在吸气冲程中，是将汽油和空气混合物吸入气缸内
D.柴油机顶部有喷油嘴，汽油机顶部有火花塞
A
3.如图甲是　柴油　(选填“汽油”或“柴油”)机，该冲程为　压缩　冲程，发动机采用以水为主要成分的冷却液来降温，这是因为水的　比热容　较大.小刚对家中的小汽车进行了一些研究：如图乙所示，一个工作循环的正确顺序是　DBAC　(选填字母)；
柴油
压缩
比热容
DBAC
如图丙，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一小团干燥的脱脂棉，用力把活塞迅速压下，脱脂棉燃烧，该过程中是通过　做功　的方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与图　B　(选填“A”“B”“C”或“D”)所示汽油机冲程中的能量转化情况一致；如图丁，其能量转化情况与图　A　(选填“A”“B”“C”或“D”)所示汽油机冲程中的能量转化情况一致.
做功
B
A
规律小结：对四冲程汽油机工作过程及能量转化的理解
项目分析
　制作更为简易和安全的外燃机，可采用燃烧燃料加热水生产蒸汽(或直接加热空气)来做功.据此，思考并回答下面的问题：
1.可选择　酒精灯(合理即可)　来作为热源，此时用来做功的工作物质是　水蒸气(或空气)　.
2.如何将内能转化为机械能？
(1)对于内燃机，燃料直接在气缸内燃烧，产生高温高压的气体，推动活塞对外做功；
制作简易热机模型的问题分析
酒精灯(合理即可)
水蒸气(或空气)
(2)对于外燃机，燃料燃烧释放热量，加热工作物质(　化学　能转化为　内　能)，工作物质推动活塞或其他机械部件(如扇叶)做功(　内　能转化为　机械　能).
化学
内
内
机械
项目实施
1.准备材料：一个空易拉罐，适量的　水　，一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，一台小风扇，一个酒精灯，以及固定用的支架.
2.制作步骤：
(1)向易拉罐内部注入大约半罐水.
思考为什么不加满？　若加满水，则笔
筒无法导出水蒸气，而且水沸腾时会溢出，造成危险　.
简易热机模型与交流
水
若加满水，则笔
筒无法导出水蒸气，而且水沸腾时会溢出，造成危险
(2)将笔的　尖端　朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封.
思考如果不密封会导致什么后果？　水蒸气从易拉罐开口泄露，热机效率降低，甚至不足以使风扇转动　.
(3)如图所示，将易拉罐和小风扇分别固定在支架上，调整位置，令笔的尖端对准小风扇的扇叶.安装时要注
意　减小　(选填“增大”或“减小”)
小风扇转轴处的摩擦.
(4)点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来了.
尖端
水蒸气从易拉罐开口泄露，热机效率降低，甚至不足以使风扇转动　
减小
3.反思与拓展
(1)要用酒精灯的　外焰　加热，密封用的胶需要有较好的　耐热　性.
(2)查阅资料，对比市面上的内燃机和历史上的蒸汽机，发现所制作的热机的效率明显偏　低　(选填“高”或“低”)，为什么？　酒精灯加热时散发到空气中的热量太多；没有在密闭气缸内推动活塞或扇叶，大量水蒸气直接逸散到空气中，没有起到提供足够动力的作用(合理即可)　.
外焰
耐热
低
　 酒精灯加热时散发到空气中的热量太多；没有在密闭气缸内推动活塞或扇叶，大量水蒸气直接逸散到空气中，没有起到提供足够动力的作用(合理即可)　
(3)如何提高所制作的热机的效率？
①减小风扇转动时的摩擦，可在转轴处涂上　润滑油　，有条件的还可以按装小型滚轮轴承；
②让笔筒尖端适当　靠近　(选填“靠近”或“远离”)风扇的扇叶，或在周围加装挡板，限制水蒸气的运动，使其更好地推动风扇旋转.
润滑油
靠近
应用小测
1.如图所示是学校小制作比赛中的作品——自制蒸汽机，烧瓶瓶口的橡皮塞上插着“ ”型喷管，喷管的最上端通过球形磁铁吸到铁架台上，使烧瓶可以自由转动.当加热至水沸腾，水蒸气从喷嘴喷出，烧瓶开始快速旋转.下列说法正确的是( C)
A.水沸腾时温度不断升高
B.烧瓶向水蒸气喷出的方向转动
C.水蒸气喷出时对喷管做功，内能减少
D.水蒸气推动烧瓶转动相当于内燃机排气冲程
C
2.如图是小明用可乐瓶制作的水火箭：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，水火箭向上飞向空中，水火箭加速上升时( D)
A.瓶内气体温度升高
B.能量的总量变大
C.与内燃机的压缩冲程工作原理相似
D.其机械能由高压气体内能转化而来
D
3.世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如蒸汽机和汽油机.如图所示，图　乙　是汽油机的工作原理图，图　甲　是蒸汽机工作原理图.
乙
甲
4.如图所示是一款斯特林发动机模型，这是一种　外　(选填“内”或“外”)燃机；酒精灯被点燃后加热气缸内气体，高温气体推动活塞对外做功，内能　减小　(选填“增大”或“减小”)，温度　降低　(选填“升高”或“降低”)，酒精灯继续加热气缸内气体从而实现往复工作.
外
减小
降低
5.九洲大道快速化改造时用到了挖掘机，其动力由柴油机提供.若完全燃烧2kg柴油能释放　8.6×107　J的能量，油箱中剩余柴油热值　不变　(选填“变大”“变小”或“不变”).该柴油机能量流向如题图所示，则其效率为　36%　.(柴油的热值为4.3×107J/kg)
8.6×107
不变
36%
6.创新实践小组的同学在校园科技节上展示了自制“汽轮机”的过程：
①制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，在叶轮中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使叶轮能在铁丝上自由转动，如图甲所示.
②组装“汽轮机”：按照如图乙所示组装器材，
注意调整叶轮的位置，使导管的管口正对着叶片.
③给烧瓶中的水加热直至沸腾，当大量的“白气”
从导管口喷出时可以看到叶轮转动了起来.
探究思考：
(1)酒精灯燃烧，　化学　能转化为水和水蒸气的内能.
(2)汽轮机工作时，水蒸气对　叶轮　做功，又将内能转化为　机械　能.
(3)水蒸气对外做功后，内能　减少　(选填“增加”或“减少”)，温度　降低　(选填“升高”或“降低”)，发生　液化　(填物态变化名称)现象，故瓶口处喷出大量“白气”.
(4)请你说出一种提高此汽轮机效率的方法：　在小孔处加润滑油，减小软木塞转动时与铁丝之间的摩擦(合理即可)　.
化学　
叶轮
机械
减少
降低
液化
在小孔处加润滑油，减小软木塞转动时与铁丝之间的摩擦(合理即可)　 (共32张PPT)
第十四章　内能的利用
第2节　热机
2022版课标 学习目标
1.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. 2.了解热机对社会发展所起的作用和对环境的影响 1.知道热机的工作原理.
2.能辨别四冲程热机的四个冲程.
3.能区分汽油机与柴油机
真实任务
　如图甲所示，用塑料矿泉水瓶子装上少量水，将瓶盖未全拧紧在瓶口上.接着用力扭转瓶子，如图乙所示，观察一下会有什么现象发生.这一现象给你带来了什么启示？在生活中有什么应用？
学习过程
思考
如下图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察有什么现象发生，尝试分析所涉及的能量转化情况或解释原因.
实验过程 现象 能量转化或原因解释 改变内能的方式
酒精灯燃烧 　化学　能转化为　内　能 　热传递　
瓶口出现　水珠　 水蒸气　液化　而成 　热传递　
橡胶塞被　冲出　 　内　能转化为　机械　能 　做功　
试管口出现　雾　 水蒸气　液化　而成 　热传递　
化学　
内　
热传递　
水珠　
液化　
热传递　
冲出　
内
机械
做功　
白雾　
液化　
热传递　　
归纳总结：(1)该实验利用了高温水蒸气对外　做功　，体现了　蒸汽　机的工作原理.
(2)利用　内能做功　的机械，叫作　热机　.
做功
蒸汽
内能做功
热机
1.阅读课本P25~26，完成以下填空.
(1)热机的种类很多，如：　蒸汽　机、　内燃　机、汽轮机、喷气发动机等.
(2)　内燃　机利用燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力，分为　汽油　机和　柴油　机两大类.
蒸汽
内燃
内燃
汽油
柴油
2.我国航天事业快速发展，长征系列火箭做出了巨大贡献！火箭的发动机　属于　(选填“属于”或“不属于”)热机.热机工作过程中通过燃料燃烧获取　内能　转化为机械能.火箭发射时，向发射塔喷射大量的水，利用水的　比热容　较大的性质带走大量的热量，防止发射塔被烧坏.
属于
内能
比热容
(一)阅读课本P25，认识汽油机结构.如图所示，写出汽油机各部分的名称.
①　气缸　　②　火花塞　　③　进气门　　
④　排气门　
⑤　活塞　　⑥　连杆　　⑦　曲轴　
思考
汽油机四冲程
气缸
火花塞
进气门
排气门　
活塞
连杆
曲轴
(二)观看动画图，回答问题.
(1)汽油机的一个冲程指的是：　活塞　从气缸的一端运动到另一端的过程.
(2)活塞完成一个往复运动，能完成　2　个冲程，带动飞轮转　1　周，曲轴转动　1　周.
活塞
2
1
1
(3)认识四冲程汽油机的工作过程.
工作过程 进气门 排气门 活塞 备注
①　吸气冲程 　开　 　闭　 向　下　运动 吸入　空气和汽油的混合　物
②　压缩冲程 　闭　 　闭　 向　上　运动 缸内气体被压缩，　内　能增大；活塞的　机械　能转化为气体的　内　能，使气体的温度　升高　
吸气
打开
关闭
下
空气和汽油的混合
压缩
关闭
关闭
上
内
机械
内
升高
③　做功冲程 　关　 　关　 向　下　运动 在压缩冲程末，　火花塞　点火，缸内燃料猛烈燃烧，气体膨胀做功；气体的　内　能转化为活塞的
　机械　能，带动曲轴转动，对外做功
④　排气冲程 　关　 　打　 向　上　运动 将　废气　排出气缸
做功
关闭　
关闭　
下
火花塞
内
机械
排气
关闭　
　打开
上
废气
归纳总结：(1)内燃机完成一个工作循环的正确顺序是　①②③④　(选填表中序号).
(2)内燃机一个工作循环有　4　个冲程，活塞往复运动　2　次，飞轮转动　2　周，对外做功　1　次.
(3)只有　做功　冲程是主动完成的，其他冲程都是在飞轮的带动下，依靠　惯性　完成的.
①②③④
4
　2
2
1
做功
惯性
3.热机的发明与使用，使人类迈入了高速发展的工业化社会.如图所示是汽油机工作时某个冲程的示意图，该冲程是( C)
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
C
4.如图是某四冲程汽油机顺序被打乱的工作图，下列说法正确的是( B)
A.四个冲程的顺序应该是B→A→D→C
B.冲程B的活塞正在往下运动
C.冲程D将内能转化为机械能
D.热机是利用化学能做功的机器
B
思考
　 阅读课本P27~28，比较汽油机和柴油机的异同，完成下表填空.
两种热机的区别
分类 汽油机 柴油机
结构图
主要相同点 1个工作循环均包括吸气、压缩、做功和排气冲程 主要不同点 气缸顶部有　火花塞　 气缸顶部有　喷油嘴　
吸气冲程吸入 　汽油和空气的混合物 吸气冲程吸入　空气　
点燃式 压燃式
火花塞
喷油嘴
汽油和空气
空气
5.暑假，小明随爸爸去4S店保养车.小明爸爸问师傅“该换什么了？”师傅告诉小明爸爸“该换火花塞了”，通过此对话你判断他家的车用的机器是内燃机中的　汽油机　(选填“汽油机”或“柴油机”).某柴油机的飞轮转速是1200r/min，则该柴油机每秒完成的冲程数是　40　个，每秒对外做功　10　次.
汽油机
40
10
6.如图甲所示热机是　汽油机　(选填“汽油机”或“柴油机”)，此时处于　做功　冲程，此冲程将燃料燃烧产生的高温高压气体的　内　能转化为活塞的　机械　能.在图乙中画出图甲所示冲程的下一个冲程的活塞和曲轴的位置、进气门及排气门的开闭情况.
题图
汽油机
做功
内
机械
答案图
作业检测
1.如图显示了热机的共同特点，其中虚线框处应该填(A )
A.内能 B.电能 C.动能 D.势能
A
2.如图所示，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，与此过程中能量转化相同的冲程是(C )
A
B
C
D
C
3.下面关于汽油机和柴油机的说法中，不正确的是( D)
A.汽油机与柴油机使用的燃料不同
B.柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
C.柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞
D.柴油机在吸气冲程中吸入的是空气和柴油的混合物
D
4.如图是小明学习了热机后画的四冲程汽油机某个冲程的示意图，请你根据他画的图中活塞和曲轴的位置、进气门和排气门的开闭情况，可以判断该冲程是( A)
A.吸气冲程，吸入气缸的是汽油和空气
B.压缩冲程，把机械能转化成内能
C.做功冲程，对外输出动力
D.排气冲程，把废气排出气缸
A
5.如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞常会跳起来.以下说法正确的是( B)
A.这个过程相当于压缩冲程
B.这个过程把内能转化为机械能
C.这个过程相当于排气冲程
D.这个过程把机械能转化为内能
B
6.小平骑自行车下斜坡时他的重力势能逐渐　减小　(选填“增大”“减小”或“不变”)；到达坡底一段距离后刹车，车很快就停了下来，这时他发现刹车片很烫，这是通过　做功　(选填“热传递”或“做功”)的方式改变刹车片的内能，此过程中能量转化关系与四冲程汽油机中的　压缩　冲程相同.
减小
做功
压缩
7.如图甲为空气压缩引火仪，乙是四冲程汽油机的一个冲程，两图中以下几种情况对比：①能量转化情况；②改变气体内能的方式；③气体内能的变化，其中　②　(填序号)是相同的.若汽油机曲轴的转速为3600r/min，则1s内对外做功　30　次，汽油机通常用水作为冷却液进行降温，是利用了水的　比热容　大的特性.
②
30
比热容
学后反思
结合结构图反思一下学了哪些知识点？是如何获得的？可解决生活中哪些问题？
序号 学习目标 优秀★★★ 良好★★ 一般★
1 知道热机的工作原理
2 能辨别四冲程热机的四个冲程
3 能区分汽油机与柴油机 (共33张PPT)
第十四章　内能的利用
第1节　能量的转化与守恒
2022版课标 学习目标
1.知道能量守恒定律，列举日常生活中能量守恒的实例，有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识. 2.列举能量转化和转移具有方向性的常见实例 1.会分析能量转化的过程.
2.知道能量守恒定律，能列举生活中能量守恒的实例，会分析有关物理问题
真实任务
　通过前面的学习，我们已经发现可以通过做功将其他形式的能量转化为内能.生活中的风能、太阳能、电能、水能、化学能等，也可以相互转化吗？
学习过程
思考
学生实验：探究能量的转化.
能量转化
实验设计 现象 能量转化分析
来回迅速摩擦双手 手发热 　机械　能转化为　内　能
黑塑料袋内盛水，插入温度计后放在阳光下 温度计示数升高 　光(太阳)　能转化为　内　能
将太阳能电池连在小风扇上并让它对着阳光 小风扇转动起来 　光(太阳)　能转化为　电　能，再转化为　机械　能
机械
内
光(太阳)　
内
光(太阳)　
电
机械
归纳总结：在一定条件下，各种形式的能量可以相互　转化　.
转化
1.某抽水蓄能电站枢纽由上水库、输水系统变电站、下水库等工程组成(如图所示).当水从上水库倾泻而下，可驱动发电机转动发电.在此过程中，能量转化的顺序为( D )
A.动能→重力势能→电能 　　　　　　　
B.重力势能→电能→动能
C.电能→重力势能→动能 　　　　　　　
D.重力势能→动能→电能
D
2.如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法不正确的是( A )
A.序号①的实例可以是“炙手可热”和“钻木取火”
B.序号②的实例可以是电动机带动水泵把水送到高处
C.序号③的实例可以是植物吸收太阳光进行光合作用
D.序号④的实例可以是将塑料尺在头发上摩擦后带电
A
说出下列生活实例中的能量的转移或转化.
(1)用热水袋暖手：内能发生了　转移　.
(2)电动机带动水泵把水送到高处：电能　转化　为机械能.
(3)植物吸收太阳光进行光合作用：太阳能　转化　为化学能.
(4)燃料燃烧发热：化学能　转化　为内能.
(5)汽车紧急刹车停下来：机械能　转化　为内能.
(6)流动的水带动水车转动：机械能发生了　转移　.
探究
能量的转移
转移
转化　
转化　
转化　
转化　
转移
归纳总结：能量的转移是指原来是什么能量后来还是什么能量，只是能量的位置变化了；能量的转化是指一种形式的能量变成了另一种形式的能量，转化前后能量的种类不同了.
3.关于能量的转化和转移，下列说法正确的是( C)
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.双手摩擦生热时，内能转化为机械能
C
4.如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，在这个过程中水的内能　增大　(选填“增大”“不变”或“减小”).玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动.玻璃管口冒出的“白气”是　水蒸气　液化形成的，小叶轮转动体现了能量的　转化　(选填“转移”或“转化”).
增大
水蒸气
转化
观察
小明买了一个新玩具，它的结构是在水平支架上用长度相同的细线悬吊5个相同的小铁球，如图所示.当拉起最右边的5号小球自由释放撞击4号小球时，最左边的1号小球被弹起，但高度要减小少许，当1号小球回撞2号小球后，5号小球又被弹起，高度又减小少许，如此往复多次，直到最后停止.
能量守恒定律
［讨论］请你解释，为什么小球最后会停止摆动？多次撞击后，小球的温度将如何变化？
①5号小球被拉至最高点时，　重力势　能最大.
②从最高点荡下来撞击4号小球的过程中，
　重力势　能转化为　动　能，这个过程中，机械能　不守恒　.
③小球碰撞过程中，部分机械能转化为　内　能，小球温度　升高　.如此往复，机械能总量越来越　小　，直至为零，最后停止.
　重力势
　重力势
　动
　不守恒
内
升高
小
归纳总结：大量的事实表明，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　，即能量　守恒　.
转化
转移
保持不变
守恒
5.如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是( C)
A.小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒
B.根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C.在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能
D.小球最终会静止，这说明小球具有的机械能凭空消失了
C
6.如图是一位“发明家”设计的一种永动机，利用上水池的水使水轮发电机发电，然后，利用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池的水再抽回上水池(一部分电能供用电器使用)，这样不断循环下去，就可以制成一个永动机，这个永动机　不能　(选填“能”或“不能”)持续运转，因为它违背了　能量守恒　定律，实际上，抽水、发电时都有一部分能量转化为　内　能.
不能
能量守恒
内
作业检测
1.下列实例中，属于能量转移的是( D)
A.水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起
B.两手相互搓一搓，手心发热
C.给电灯通电，电灯发光
D.用暖手宝捂手，手心变热
D
2.下列关于能量转化的说法中，错误的是(B )
A.充电宝对外放电时，化学能转化为电能
B.手摇发电机工作时，电能转化为机械能
C.电饭锅在煮饭时，电能转化为内能
D.植物光合作用，光能主要转化为化学能
B
3.用电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体能将盒盖喷出很远，如图所示，此过程中能量转化的顺序为(B )
A.内能—机械能—化学能
B.化学能—内能—机械能
C.机械能—内能—化学能
D.内能—化学能—机械能
B
4.如图所示是饭店里常用的一款干手器，它在工作时，电动机转动的同时还可以吹出热风.关于干手器工作时，能量转化的说法正确的是( D)
A.电能全部转化为内能
B.电能全部转化为机械能
C.机械能全部转化为内能
D.电能一部分转化为内能，一部分转化为机械能
D
5.下列关于能量的说法中，正确的是(C )
A.洗衣机工作时是将机械能转化为电能
B.电水壶工作时是将内能转化为电能
C.用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移
D.能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
C
6.下列关于能量的说法不正确的是(A )
A.充满电的手机电池具有电能
B.行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能
C.0℃的冰块具有内能
D.某种形式的能量减少，一定存在能量的转化
A
7.如图所示的实例中，关于能量的说法正确的是( D)
A.图甲中水电站发电，可以源源不断地获得电能，说明能量可以凭空产生
B.图乙中自由运动的滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明能量正在消失
C.图丙中向密闭瓶中打气，在瓶塞跳起前瓶中气体内能不变
D.图丁中弹簧被人拉开，是不同形式能量之间的转化
D
8.图甲为我国沿纬线36°N的地形剖面图，下列分析错误的是( B)
A.第一级阶梯位置的气压最低
B.水从高处往低处流动时，水的能量守恒
C.阶梯交界处水庞大的重力势能转化为动能，适合建水电站
D.修建水电站后，图乙中的船闸可利用连通器的原理实现船只通行
B
9.导弹拦截系统是各国在军事领域中着重研究的对象，拦截弹在运动过程中做曲线运动，燃料助推拦截弹，燃料的　内能　转化为拦截弹的机械能.拦截弹在整个运动过程中，会受到空气的摩擦力，一部分机械能转化成了　内能　，但能量的总量是　不变　(选填“变小”“不变”或“变大”)的.
内能
内能
不变
10.如图是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，摆球荡起的高度越来越低，这一过程摆球的　机械　能转化为内能，
　遵循　(选填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律.B、C两点等高，则小球在B位置的速度　大于　(选填“大于”“小于”或“等于”)在C位置的速度.
机械
遵循
大于
学后反思
结合结构图反思一下学了哪些知识点？是如何获得的？可解决生活中哪些问题？
序号 学习目标 优秀★★★ 良好★★ 一般★
1 理解掌握能量转化
2 理解掌握能量转移
3 理解能量守恒定律并会分析物理现象 (共61张PPT)
第十四章　内能的利用
第3节　热机的效率
第1课时　热值
2022版课标 学习目标
1.从能量转化的角度认识燃料的热值. 2.从能量的转化和转移的角度认识效率 1.知道热值的定义.
2.知道热值的物理意义.
3.通过计算热效率认识能量转移过程中的利用率.
4.了解提高燃料利用率的措施
真实任务
小明经常陪家人去茶楼喝早茶，发现有些茶楼用酒精灯煮水，有些用小型煤气炉煮水.于是，小明对使用哪种燃料可以更快将水烧开产生了好奇.你能帮小明想到区分的办法吗？生活中我们是如何判断一种燃料的优劣的？
学习过程
思考
小明通过查阅资料得到如下信息.
热值初探
燃料种类 所需燃料质量/g 水的初温/℃ 水的末温/℃ 水的质量/kg
木柴 14 20 24 10
酒精 14 20 30 10
煤油 3.65 20 24 10
注：以上表格中所需燃料质量是指在燃料完全燃烧且不计热量损失的情况下.
［讨论］①10kg水从20℃升高到24℃，吸收的热量为　1.68×105　J.
②10kg水从20℃升高到30℃，吸收的热量为　4.2×105　J.
③木柴和酒精对比，哪种燃料能更快将水烧开？
你的判断是：　酒精　；理由是：燃料　质量　相同，完全燃烧后其能放出更　多　的热.
④木柴和煤油相比，哪种燃料能更快将水烧开？
你的判断是：　煤油　；理由是：释放相同的　热量　，其所需的燃料质量更　少　.
⑤酒精和煤油相比，哪种燃料能更快将水烧开？请说说你的判断依据.
1.68×105
4.2×105
酒精　
质量
多
　煤油
热量
少
【答案】略
归纳总结：(1)物理上，把某种燃料完全燃烧　放出的热量　与其　质量　之比，叫作这种燃料的热值，用符号　q　表示.
(2)定义式：　q=　单位是　J/kg　.
(3)对于某些气体燃料，热值在数值上等于在标准状态下1m3燃料完全燃烧放出的热量，计算公式为：　q=　，单位是　J/m3　.
(4)热值大的含义：表示等质量的燃料，充分燃烧后，　放出的热量　更多.
(5)热值的大小与　燃料的种类　有关，与燃料的质量、放出的热量等无关.
放出的热量
质量
q
q=
J/kg
q=　
J/m3
放出的热量
燃料的种类
1.在煤炭市场中，少数不法商贩将矸石粉碎后掺在优质煤中销售，为了避免客户上当，最恰当的方法是检测下列物理量中的( B)
A.热量 B.热值 C.内能 D.密度
B
2.(1)燃料的种类多种多样，火箭发射探测器使用液态氢做燃料，原因是氢的　热值　大.
(2)干木柴的热值是1.2×107J/kg，完全燃烧400g干木柴放出的热量为　4.8×106　J；干木柴用掉一半后热值　不变　(选填“变化”或“不变”).将木柴做成木炭，用来烧烤时，烤肉的内能增加是通过　热传递　(选填“做功”或“热传递”)的方式实现的.
(3)天然气热值为4.2×107J/m3，完全燃烧0.04m3天然气释放的热量为　1.68×106　J，要释放这么多的热量，需要燃烧　0.14　kg干木柴.
热值
4.8×106
不变
热传递
　1.68×106
0.14
小明坐在用酒精灯煮水的炉子旁，感到周围暖暖的.爷爷告诉他，酒精燃烧释放的热量只有一部分被水吸收，这部分热量是有效利用的，另有一部分散失在周围的空气中.于是，小明找来了铁架台、酒精
灯、烧杯、陶土网、温度计、火柴、天平，想利用如图所示的器材测量用酒精灯煮水过程的能量利用率.实验前他
测出了酒精灯的质量为m1，实验后酒精灯
的质量变为m2，实验中装入烧杯中水的质
量为m，用酒精灯加热前后水的初温为t1、末温为t2.
热效率
探究
［讨论］①水吸收的热量为：　Q )　.
②酒精完全燃烧放出的热量为：　Q 　.
③用酒精灯煮水的能量利用率的表达式为：　 (用题目所给符号表示).
Q吸=cm(t2-t1)
Q放=(m1-m2)q
η=
归纳总结：(1)酒精燃烧过程中，将　化学　能转化为　内　能，煮水过程是通过　热传递　的方式改变水的内能.
(2)物理上，将加热过程中，被吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作　热效率　.
(3)定义式：η= ×100%　.
(4)　热效率　是衡量锅炉质量的重要指标，　不能　达到100%，故η　<　1.
化学
内
热传递
热效率
×100%
热效率
不能
<
(5)提高锅炉热效率的过程，燃料的利用率　一定　提高，结合生活经验可知，提高锅炉燃料利用率的措施有：①　减少热量的损失　，
②　让燃料充分燃烧　.
一定
减少热量的损失
让燃料充分燃烧　
3.某家庭需要将40kg、20℃的水加热到70℃作为生活用的热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.4kg煤气.已知煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃).求：
(1)将40kg、20℃的水加热到70℃需吸收的热量；
解：(1)水吸收的热量Q吸=cm水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(70℃-20℃)=8.4×106J.
(2)完全燃烧0.4kg煤气放出的热量；
(2)完全燃烧0.4kg煤气放出的热量Q放=m煤气q=0.4kg×4.2×107J/kg=1.68×107J.
(3)煤气灶烧水的效率.
(3)煤气灶烧水的效率η=×100%=50%.
4.小明同学早上用燃气灶烧水煮面时，把质量为2.5kg、初温为20℃的水加热刚好到100℃.假设天然气完全燃烧，已知燃气灶烧水的效率为40%，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为8.4×107J/m3.求：
(1)水吸收的热量；
解：(1)水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×(100℃-20℃)=8.4×105J.
(2)天然气完全燃烧放出的热量；
(2)根据η==2.1×106J.
(3)此烧水过程共燃烧了多少立方米的天然气.
(3)由Q放=Vq可得，需要燃烧的天然气体积为V==0.025m3.
作业检测
1.煤炭相比于木柴，煤炭具有更高的(B )
A.质量 B.热值 C.比热容 D.热量
2.下列关于热值的说法，正确的是(C )
A.5kg煤的热值大于3kg煤的热值
B.燃料的热值越大，燃烧放出的热量越多
C.燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
D.燃料燃烧不完全时热值变小
B
C
3.用铝壶在天然气灶上烧水的过程中(B )
A.水的温度越高，含有的热量越多
B.通过热传递的方式改变水的内能
C.水蒸气顶起壶盖使其内能增加
D.天然气燃烧越充分，热值越大
B
4.为了提高锅炉的效率，某工厂的工人想了以下一些方法，其中正确的是( C)
A.把大的煤块送进炉膛，并加大送风量
B.把大的煤块送进炉膛，并减小送风量
C.把煤粉送进炉膛，并加大送风量
D.把煤粉送进炉膛，并减小送风量
C
5.如图是甲、乙两种燃料完全燃烧时的Q-m图像，哪种燃料燃烧时释放热量的本领强( A)
A.甲燃料燃烧时释放热量的本领强
B.乙燃料燃烧时释放热量的本领强
C.甲、乙燃料燃烧时释放热量的本领一样强
D.条件不足，无法判断
A
6.在标准大气压下，小明家利用天然气灶把质量为1kg、初温为20℃的水烧开.
(1)在此过程中水需要吸收多少热量？［c水=4.2×103J/(kg·℃)］
解：(1)水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(100℃-20℃)=3.36×105J.
(2)通过观察天然气表得知消耗了0.02m3的天然气，如果天然气的热值为3.6×107J/m3，则天然气灶的热效率是多少？(结果精确到0.1%)
(2)天然气完全燃烧放出的热量Q放=V气q气=0.02m3×3.6×107J/m3=7.2×105J，
天然气灶的热效率η=×100%≈46.7%.
(3)如用效率是70%的节能煤油炉来烧开1kg初温为20℃的水，需要煤油多少千克？(q煤油=4.0×107J/kg)
(3)如用效率是70%的节能煤油炉来烧开1kg的初温为20℃的水，由η==4.8×105J，
由Q放=mq可知，需要煤油的质量m煤油==0.012kg.
学后反思
结合结构图反思一下学了哪些知识点？是如何获得的？可解决生活中哪些问题？
序号 学习目标 优秀★★★ 良好★★ 一般★
1 知道热值的定义
2 知道热值的物理意义
3 通过计算热效率认识能量转移过程中的利用率
4 了解提高燃料利用率的措施
第十四章　内能的利用
第3节　热机的效率
第2课时　热机效率及计算
2022版课标 学习目标
1.了解热机效率和提高热机效率的方法. 2.能计算热机的效率 1.通过计算热机的效率认识能量转化过程中的利用率.
2.了解提高热机的效率的措施.了解提高燃料利用率的措施
真实任务
　热机的效率是热机问世以来科学家、发明家和工程师们一直研究的重要问题.最好的空气喷气发动机，在比较理想的情况下其效率也只有60%，应用最广的内燃机，其效率只能达到40%.长征二号F是一种大型两级捆绑助推器运载火箭，是我国主要用于发射神舟载人飞船和大型目标飞行器到近地轨道的运载火箭，使用偏二甲肼的液体燃料，既增大了火箭发动机的动力，也能提高发动机的效率.
　　如何计算热机的效率？如何提高热机的效率？为什么火箭发射使用偏二甲肼的液体燃料？
学习过程
思考
某物理小组的同学在社会实践活动中.通过实际调查和网上查询，绘制了一辆某种型号汽车，在正常情况下行驶时单位时间的能量流向图，如图所示.
　热机效率的计算
［讨论］①输入到发动机的能量为　8×104　J.
②若将机器转化有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”，由图中提供的数据可得，该汽车的能量转化效率为　12.5%　.
③若汽车行驶时发动机产生的牵引力是F，汽油的热值为q，燃烧m质量的汽油，表示能使汽车前进的距离为s，则该过程中汽车发动机所做的有用功为W有=　Fs　，汽油完全燃烧释放的能量为Q放=　mq　，该汽车发动机的能量转化效率为： 　(用所给的物理量表示).
8×104　
12.5%
Fs　
mq
归纳总结：(1)汽油机做功过程中，燃料燃烧将　化学　能转化为　内　能，推动活塞做功时，将　内　能转化为　机械　能.
(2)在热机中，将用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧放出的热之比，叫作热机的　效率　.
(3)定义式：　η= 　.
化学
内
内
机械
效率
1.小明同学阅读了某品牌汽车发动机
的说明书后，将内燃机的能量流向制
成如图所示的图表.
(1)请根据给出的信息，计算该内燃机的效率为　30　%.
(2)该内燃机完全燃烧0.5kg汽油能够获得的能量为　2.3×107　J，能输出的有用功为　6.9×106　J.(q汽油=4.6×107J/kg)
(3)汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的
　比热容　较大的特点.
30
2.3×107
　6.9×106
比热容
2.我国05两栖主战坦克是世界上水上速度最快、最先进的两栖突击车.某次执行任务时，该坦克在平直公路上以最大功率匀速行驶3000m，牵引力为7.2×104N，共消耗15kg柴油.(柴油的热值取4.0×107J/kg)
(1)行驶过程中发动机牵引力所做的功为多少？
解：(1)行驶过程中发动机牵引力做的功W=Fs=7.2×104N×3000m=2.16×108J.
(2)柴油完全燃烧放出的热量是多少？
(2)柴油完全燃烧放出的热量Q放=m油q=15kg×4.0×107J/kg=6×108J.
(3)该发动机的效率是多少？
(3)发动机的效率η=×100%=36%.
小丽在放学回家的路上看到一辆正在行驶的小汽车冒“黑烟”，同时闻到了一股浓烈的汽油味，她意识到汽车的发动机中有部分汽油没有被利用.为了搞清楚热机的能量利用率问题，她回家查阅到了几种热机的效率数据，如下：
①蒸汽机的效率为6%~15%；②汽油机的效率为20%~40%；③柴油机的效率为30%~45%；④喷气式发动机的效率为50%~60%.
请结合以上材料及学习任务1中的汽车能量流向图，讨论以下问题.
热机效率的应用
思考
(1)为什么热机的效率总是小于1？因为　有用功　只是能量的一部分，热机工作过程中，　不能　避免能量损耗.
(2)热机工作过程中，　废气　带走的能量最多.
(3)有哪些途径可以提高热机的效率？①　减小摩擦　；
②　减小热量损失　.
有用功
不能
废气
　减小摩擦　
减小热量损失
归纳总结：(1)能量的利用过程中，　不能　避免损失，故能量的利用率　不能　达到100%，即η　<　1.
(2)热机的发展一定程度上都是在提高热机的　效率　.热机的不断升级并没有彻底解决能量利用率不高的问题，火箭发射使用偏二甲肼的液态燃料，是利用其　热值　大，能释放　更多　热量，提供更大的动力.
(3)提高热机效率的过程，燃料的利用率　一定　提高；利用废气的能量，可提高　燃料利用率　(选填“热机效率”“燃料利用率”或“热机效率和燃料利用率”).
　不能
不能
<
　效率
热值
更多
一定
燃料利用率
3.如图所示是某型号单缸四冲程汽油机使用时的能量流向示意图，则该汽油机工作时的效率为　40%　.若将该型号的汽油机加以改装，改装为六冲程的汽油机，改装后，它的每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程汽油机相同，在第四冲程结束后，立即向气缸内喷水，水在高温气缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，再次推动活塞做功.分析可知，改装后的单缸六冲程汽油机的热机效率将　大于　(选填“大于”“小于”或“等于”)原单缸四冲程汽油机的热机效率.
40%　
大于
4.当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将
　降低　(选填“升高”“不变”或“降低”).有经验的司机可通过闻汽油味来判断内燃机的效率高低，汽油味越浓，说明该内燃机的效率　越低　.截至2024年，我国汽车的保有量已突破3.45亿辆，每年共耗油约4.8×1011kg.汽车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内燃机的效率提高2%，则我国每年可以节约　3×1010　kg燃油，从而减小碳排放，为环保作出贡献.
降低
降低
　3×1010
作业检测
1.2025年4月4日17时17分，神舟二十号载人飞船在酒泉卫星发射基地成功发射.运载飞船的火箭一般用液氢来做燃料，主要是因为液氢的( B)
A.比热容较大 B.热值较大 C.密度较大 D.污染较大
2.下列关于热机的说法中正确的是( )
A.热机是把机械能转化为内能的机器
B.汽油机经过技术改进，效率可达百分之百
C.效率高的热机对燃料的利用率就高
D.使用热值大的燃料，热机就能提高其效率
B
C
3.如图所示的汽车采用了2.0T涡轮增压汽油发动机，在相同时间内涡轮增压发动机通过压缩空气来增加进气量，可以燃烧更多的燃料，以增加发动机的输出功率，有动力强的优势，更适合高速行驶，关于这款汽车下列说法正确的是( C)
A.燃料热值越大，燃烧后放出的热量越多
B.做功冲程中气缸内气体的内能增大
C.未来得及燃烧就被排放出来的汽油热值不变
D.涡轮增压发动机效率可达到100%
C
4.汽车是常见的交通工具，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( D)
A.甲图中活塞对气缸内的气体做功，气体的温度降低
B.乙图中汽油机的效率是30%
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓，燃料燃烧得越不充分，汽油的热值越小
D.冬天汽车都会利用废气中的余热给车内供暖，该举措提高了燃料的利用率
甲
乙
D
5.如图所示是四冲程内燃机工作循环中的　做功　冲程.若此内燃机1min内对外做功1200次，则曲轴的转速是　2400　r/min.在一个工作循环中消耗了20g汽油(q汽油=4.6×107J/kg)，完全燃烧放出的热量为　9.2×105　J；若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为　2.76×105　J.用水冷却汽车发动机是因为水的　比热容　大.
做功
2400
9.2×105
2.76×105
比热容
6.一辆氢气动力试验汽车，10min内在平直路面上匀速行驶了1.2×104m，消耗了0.15kg的氢气，汽车发动机提供的牵引力为1.05×103N，氢气的热值取4×108J/kg，g取10N/kg.求：
(1)氢气完全燃烧放出的热量；
解：(1)完全燃烧0.15kg氢气放出的热量Q放=mq=0.15kg×4×108J/kg=6×107J.
(2)牵引力做的功；
(2)此过程汽车发动机提供的牵引力做的功W=Fs=1.05×103N×1.2×104m=1.26×107J.
(3)汽车发动机的效率.
(3)汽车发动机的效率η=×100%=21%.
学后反思
结合结构图反思一下学了哪些知识点？是如何获得的？可解决生活中哪些问题？
序号 学习目标 优秀★★★ 良好★★ 一般★
1 通过计算热机的效率认识能量转化过程中的利用率
2 了解提高热机的效率的措施
3 了解提高燃料利用率的措施

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