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(共39张PPT)
第一部分 教材梳理
第二板块　声学、光学、热学
第十三讲　内能　内能的利用
第2课时　内能的利用
一、能量的转化与守恒(5年4考)
1.能量的转化：各种形式的能量都可以在一定条件下相互　　　　.
转化
2.能量守恒定律：能量既不会凭空　　　　，也不会凭空　　　　，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，能量的总量保持　　　　.
3.任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量.因此，根本不可能制造出　　　　.
消失
产生
转化
转移
不变
永动机
二、热机(5年3考)
4.定义：利用内能做功的机器.常见的热机有：汽油机、柴油机、蒸汽
机、喷气发动机等.
5.内燃机原理：燃料在气缸内燃烧，产生高温高压的燃气，把
　　　　能转化为　　　　能；然后燃气推动活塞做功，把　　　　能转化为　　　　能.
化学
内
内
机械
6.汽油机的工作过程及特点
冲程名称 　　　　冲程 　　　冲程 　　　　冲程 　　　　冲程
图示
工作过程 进气门 打开 关闭 关闭 关闭
排气门 关闭 关闭 关闭 打开
活塞 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动
能量转化 　　　能转化为 　　　能 　　　能转化为 　　　　能
吸气　
压缩　
做功
排气
机械
内
内
机械
三、热值(5年5考)
7.物理意义：表示燃料燃烧时　　　　　　　　的物理量.燃料的热值取决于燃料本身的化学成分，每种燃料都有自己的热值.
8.定义：某种燃料　　　　　放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值.
9.公式：　　　　　　，q为燃料的热值，m为燃料的质量.对于气体燃料，公式为Q=qV，q为燃料的热值，V为燃料的体积.
放热能力
完全燃烧
Q=mq
10.燃料的利用率
(1)提高燃料利用率的途径：一是让燃料尽可能地　　　　　　　；二是要减少热量的　　　　.
(2)热机的效率：用来做有用功的那部分能量与　　 　　　　　　之比.
充分燃烧
散失
燃料完全燃烧
放出的能量
1. 如图所示是某汽车工作时的能量流向图，由图中信息可知，该汽车汽油机工作过程中输出有用功的效率为(　　)
A.6%　 B.30%　
C.36%　 D.28%
D
2. 如图，轻轻碰倒第一块木板就会产生连锁反应，使其余木板依次倒下.木板在倒下时，其　　　　　能会减小，并转化为　　　　能，撞击到第二块木板，由于能量的传递以及每块站立的木板都具有重力势能，其机械能就会比前面的木板的大，这个过程　　　　(选填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律.
重力势
动
遵循
3. 如图所示为“走马灯”，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，纸马动了起来.热空气上升驱动扇叶转动的过程中，　　　　能转化为　　　　能，这与四冲程汽油机的　　　　冲程的能量转化情况相同.
内
机械
做功
4. 如图为单缸四冲程汽油机的　　　　冲程，该冲程活塞移动时，气缸内燃料混合气体的压强变　　　　.若该汽油机转速为2 400 r/min，则它每分钟完成　　　　个如图所示的冲程.
压缩
大
1 200
5. 用如图所示的天然气烧水炉烧水时，使5 kg的水温度升高了40 ℃，消耗了0.04 m3 的天然气.此过程中水吸收的热量
为　　　　J，该烧水炉的效率为　　　 　，天然气被使用一部分后，它的热值将　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”).［已知水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q=3.5×107 J/m3］
8.4×105
60%
不变
【解析】水吸收的热量：Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×40 ℃
=8.4×105 J；完全燃烧0.04 m3天然气放出的热量：Q放=Vq=0.04 m3
×3.5×107 J/m3=1.4×106 J，热水炉的效率：η===60%；热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，因此天然气被使用一部分
后，它的热值将不变.
6. 我国古代曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端，其结构如图所示.取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，活塞对套筒内的空气做功，将　　　　能转化为空气的　　　　能，推杆前端的艾绒就会被点燃.这个过程的能量转化与汽油机　　　　冲程的能量转化情况相同.
机械
内
做功
易错点1 汽油机工作循环的计算
【例1】如图所示是某单缸四冲程汽油机的　　　　冲程；若该汽油机每1秒钟对外做功20次，那么活塞每秒往复运动　　　　次，该汽油机飞轮的转速为　　　　r/min.
做功
40　
2 400
在1个工作循环(4个冲程)内，发动机对外做功1次，曲轴转动2周，活塞往复运动2次.
【变式训练1】汽油机飞轮的转速是3 600 r/min，在1 s内汽油机对外做功的次数及完成的冲程个数为(　　)
A.15次，60个 B.18次，120个
C.30次，120个 D.900次，30个
C
易错点2 能量转化效率的计算
【例2】使用天然气有助于碳中和目标的实现，天然气燃烧过程中，将化学能转化为　　　　能，用天然气灶将质量为2.2 kg，初温为25 ℃的水加热到75 ℃，水吸收的热量是　　　　　　J；若烧水的效率为42%，此过程中完全燃烧天然气　　　　kg.［水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)；天然气的热值为4.4×107 J/kg］
内
4.62×105　
0.025
【解析】燃料燃烧时将化学能转化为内能，水吸收的热量：Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2.2 kg×(75 ℃-25 ℃)=4.62×105 J；由η=可得天然气完全燃烧放出的热量：Q放===1.1×106 J，由Q放=Vq可得消耗天然气的体积：V===0.025 kg.
【变式训练2】(2025江门校级模拟)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4.6×107 J/kg.则该汽油机工作时汽油燃烧释放能量的　　　　%转化为机械能；若该汽油机消耗2 kg汽油，获得的机械能为　　　　J；经过不断改进和创新，汽油机的效率　　　　　(选填“可以”或“不可以”)提高到100%.
25
2.3×107
不可以
【解析】热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由题意可知，输出机械能所占比例为100%-30%-35%-10%=25%，即该汽油机的效率为25%；2 kg汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=2 kg×4.6×107 J/kg=9.2×107 J，获得的机械能：W=ηQ放=25%×9.2×107 J=2.3×107 J；汽油机在工作时不可避免地有能量损失，而且要克服机械各部件间的摩擦做额外功，效率一定小于100%.
易错点3 吸收热量的判断
【例3】如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量和烧杯内的液体质量相同.比较不同燃料的热值，应选择图甲和图　　进行实验，实验时要观察　　　　　　　　　来比较两种燃料的热值大小；若选择图甲和图丙进行实验，实验时要通过　　　　　　　　　(后两空选填“加热时间”或“温度计示数的变化”)来反映两种液体吸收热量的多少.
乙
温度计示数的变化
加热时间
实验名称 比较不同物质的吸热情况 比较不同物质燃烧放出的热量
实验原理 比热容越大，物质的吸热能力越强 热值越大，物质的放热能力越强
实验装置图
热源相同，加热对象不同 热源不同，加热对象相同
控制变量法 1.燃料的种类相同，质量不需要相等； 2.两种液体的质量相等 1.燃料的质量相等；
2.两种液体的种类相同、质量相等
转换法 通过加热时间来反映物质吸收热量的多少 通过温度计示数的变化来反映燃料放出热量的多少
【变式训练3】小明用如图所示两套相同的装置，做“比较不同燃料燃烧时放出的热量”实验，分别在燃烧皿中放入　　　　(选填“质量”或 “体积”)相同的酒精和煤油，点燃后分别对质量相等的水加热，燃料完全燃烧后，通过比较　　　　　　　　　(选填“加热时间”或“温度计示数的变化”)来比较燃料燃烧放出热量的多少.用该实验数据计算得到的酒精热值比真实值偏　　　　(选填“大”或“小”).
质量
温度计示数的变化
小
【解析】要比较不同燃料燃烧时放出的热量，根据控制变量法，需控制它们的质量相同；因燃料的热值不能直接测量，但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收，从而使水温发生变化，所以可以通过温度计升高的温度来比较燃料燃烧放出热量的多少；由于存在热量损失，燃料释放的热量不可能全部被水吸收，即Q吸【课标内容】3.5.1 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.
考点
能量的转化与守恒
1. 如图是“风光互补”景观照明灯.它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能，下列选项中正确的是(　　)
A.风力发电机：电能→机械能
B.太阳能电池板：太阳能→电能
C.蓄电池充电：化学能→电能
D.路灯工作：电能→化学能
B
2. 如图所示，掉在地上的小球会跳起来，小球在下降的过程中将重力势能转化为　　　　能，小球会越跳越低是因为小球在弹跳的过程中有一部分机械能转化为　　 　　能，此过程中能量　　　　　　(选填“守恒”或“不守恒”).
动
内
守恒
考点
【课标内容】3.3.3 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.关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是(　　)
A.吸气冲程：只吸入空气　 B.压缩冲程：缸内温度降低
C.做功冲程：气体推动活塞做功 D.排气冲程：内能转化为机械能
热机
C
4.(2025东莞校级模拟)拉环断掉的碳酸饮料易拉罐很难被打开，如图甲所示，可用笔尾在罐口旁快速摩擦，易拉罐就可以“炸开”，如图乙所示.摩擦时，易拉罐内气体内能　　 　　(选填“增加”“减少”或 “不变”)，气压变大；“炸开”时，内能转化为　　　　能，此过程中的能量转化与四冲程内燃机的　　　　冲程相似.
增加
机械
做功
5. 某种内燃机在吸气冲程中吸入气缸内的只有空气，那么它是　　　　　(选填“汽油机”或“柴油机”).如图所示是汽油机工作时的　　　　冲程，若该汽油机每秒完成40个冲程，则它每秒对外做功　　　　次.
柴油机
压缩
10
6.(2023广东)如图所示是四冲程汽油机处于某冲程的示意图，该冲程是(　　)
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
C
7.(2025深圳)如图是两台收割机正在收割小麦的场景.收割机用四冲程柴油机提供动力，其中在压缩冲程中，柴油机气缸内气体(　　)
A.质量变大 B.内能减小
C.体积变大 D.温度升高
D
考点
【课标内容】3.5.2 从能量转化和转移的角度认识效率.
8.如图所示，2025年3月12日，长征八号遥六运载火箭以“一箭十八星”方式将组网卫星送入预定轨道.运载火箭常用液氢作为燃料，主要是因为液氢的(　　)
A.沸点高　 B.熔点高　
C.比热容大　 D.热值大
热值计算、热机效率
D
9. 现有汽油0.02 kg，完全燃烧其中的一半，汽油放出的热量是_________J.
若汽油放出的热量使2 kg的水温度升高25 ℃(未沸腾)，则水吸收的热量为　　　　　　J.剩余0.01 kg汽油的热值是　　　　　　J/kg.［c水=4.2×103 J/(kg·℃)，q汽油=4.6×107 J/kg］
4.6×105
2.1×105
4.6×107
10.当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会　　　　(选填“升高”“不变”或“降低”).某型号汽车发动机的能量流向如图所示，该发动机完全燃烧0.2 kg的汽油能够获得　　　　　J的能量，这些能量能产生　　　　　J的有用功.(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
降低
9.2×106
2.76×106
11.完全燃烧0.1 m3的天然气放出的热量是　　　　J；若这些热量的20%被4 kg的液体吸收，则该液体吸收的热量是　　　　　J；若这些热量使液体温度升高50 ℃，则该液体的比热容是　　　　J/(kg·℃). (q天然气=3.0×107 J/m3)
3×106　
6×105　
3×103
12.(2022广州)下列选项可能符合汽车热机能量流向的是(　　)
D

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