资源简介

(共13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
01
活动主题
04
专题训练
03
活动导学
02
思维构建
热机在我们的生活中有着非常广泛的应用，例如，现代火力发电厂的汽轮机，飞机、舰船、汽车的动力装置等.如果我们能尝试制作一个简易热机模型，就可以更好地了解热机的工作原理，包括热机中的能量是如何转化的，热机中各部分是如何协调工作的.
　　核心任务：1.了解热机的工作原理；
2.制作简易的蒸汽机模型.
常见的热机种类 工作原理 原理图 应用
外燃机 蒸汽机 (喷气反冲式) 加热铝罐中的水产生蒸汽，蒸汽从吸管喷出产生 　　　　　力推动罐体旋转或带动风扇转动，将 　　　　能转化为机械能 火箭
蒸汽机 (活塞式) 试管中的水沸腾产生 　　　　，推动软木塞或活塞连杆，带动飞轮旋转 火车、
轮船等
反作用
内
蒸汽　
常见的热机种类 工作原理 原理图 应用
内燃机 汽油机 四冲程循环：吸气冲程(空气和汽油的混合物)→压缩冲程(压缩燃料混合物，温度升高)→做功冲程(火花塞点燃，燃气推动活塞)→　　　　冲程 汽车
排气
1.图甲是　　　　的工作原理图，图乙是　　　　(前两空选填“蒸汽机”或“汽油机”)的工作原理图.它们工作时，都将　　　　能转化为
　　　　能.
蒸汽机
汽油机
内
机械
2.如图是小昕自制的热机模型，她在矿泉水瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器紧紧插入孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，可观察到塑料杯立即飞出，这是因为气体对塑料杯　　　　；此过程中酒精燃烧产生的　　　　能转化为塑料杯的　　　　能；其能量转化过程与汽油机的　　　　冲程的能量转化过程相同.
做功
内
机械
做功
3. 某创新实践小组的同学在校园科技节上展示了“自制汽轮机”的实践过程：
(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.
(4)探究思考：
①给烧瓶中的水加热的过程中，是通过　　　　的方式改变水的内能.
热传递
②汽轮机工作时，水蒸气对叶轮　　　　，水蒸气的内能　　　　(选填“增加”“减少”或“不变”)，此过程与图丙中汽油机的　　　　(选填字母)冲程工作原理相同.
做功
减少
C
③在标准大气压下，烧瓶中装有300 g、初温为20 ℃的水，将水加热至沸腾需要吸收的热量是　　　　　 J；酒精灯里的酒精在燃烧的过程中，热值　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”)，若不计热损失，则需要完全燃烧酒精　　　　g.［c水=4.2×103 J/(kg·℃)，q酒精=3.0×107 J/kg］
④汽轮机的效率比较低，请你写出一种提高此汽轮机效率的方法：
　 .(合理即可)
1.008×105
不变
3.36
在小孔处加润滑油(共15张PPT)
第十四章　内能的利用
第1节　能量的转化与守恒
01
学习目标
03
课堂导学
02
课前预习
04
随堂小测
(2022年版)课程标准 学习目标
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. 1.知道能量守恒定律.
2.(重点)能列举出日常生活中能量守恒的实例.
3.有用能量守恒的观点分析物理现象的意识.
阅读教材P20~P24，可知：
一、能量的转化
1.能量转化非常普遍，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互
　　　　的.
(1)摩擦生热，　　　　能转化为　　　　能.
(2)水电站里水轮机带动发电机发电，　　　　能转化为　　　　能.
(3)电动机带动水泵把水送到高处，　　　　能转化为　　　　能.
转化
机械
内
机械
电
电
机械
(4)植物吸收太阳光进行光合作用，　　　　能转化为　　　　能.
(5)燃料燃烧时发热，　　　　能转化为　　　　能.
二、能量守恒定律
2.能量守恒定律内容：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　　　　到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量　　　　　　，这就是能量守恒定律.
光
化学
化学
内
消失
产生
转化
转移
保持不变
3.能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一.
4.不需要动力就可以源源不断地对外做功的机器，叫作永动机.任何一部机器，只能使能量从一种形式　　　　为其他形式，而不能无中生有地制造能量.因此，　　　　(选填“可能”或“不可能”)造出永动机.
转化
不可能
知识点一　能量的转化
【例1】填写下列物体最主要且可被利用的能量形式：(均选填序号)
(1)汹涌澎湃的钱塘江大潮具有　　　　；
(2)加热后的物体具有　　　　；
(3)商店橱窗里展示的干电池具有　　　　；
(4)夜间街道两边的霓虹灯光具有　　　　.
①光能　②机械能　③内能　④化学能
②
③
④
①
【例2】［传统文化］中华艺术“烙画”相传源于秦朝，即用火烧铁杆(现代发展为电烙铁)在物体上熨出烙痕作画.电烙铁通电升温的过程，电烙铁的　　　　能增加，这部分能量来自　　　　能，是能量的________　　　　(选填“转移”或“转化”)过程；“画布”升温的过程，是电烙铁的_________　　　　能转化为画布的　　　　能，是能量的　　　　(选填“转化”或“转移”)过程.
内
　电
转化
内
内
转移
【例3】下列对能量转化的描述正确的是(　　)
A.蓄电池放电：化学能—电能
B.电热水器工作：内能—电能
C.日光灯工作：电能—化学能
D.摩擦生热：内能—机械能
A
判断能量发生转移还是转化：明确某一过程前后能量的存在形式是否发生变化，若能量的存在形式发生变化，则为能量的转化，若能量的存在形式没有发生变化，则为能量的转移.
知识点二　能量守恒定律
【例4】有关能量守恒定律，下列说法中正确的是(　　)
A.能量守恒定律只适用于机械能与内能
B.能量守恒定律只适用于能量转化过程
C.“摩擦生热”创造了热，不符合能量守恒定律
D.按照能量守恒定律，永动机是不存在的
D
【例5】［教材图片］小球在地面弹跳的频闪照片如图所示.在小球运动的过程中，有一部分机械能转化成了　　　　能，从而导致小球的机械能　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)，整个过程中，能量的总量
　　　　(选填“增加”“减少”或“不变”).
内
变小
不变
1.下列属于内能转移的是(　　)
A.双手摩擦生热
B.泡热水取暖
C.植物光合作用　
D.用电灯照明
B
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．如图是2026年春晚《武BOT》节目，一群机器人在舞台上表演起了武术，高难度动作一气呵成．“机器人表演武术”从能量转化的角度来说，是把电能转化为________能，是能量的________(选填“转移”或
“转化”)过程；这一过程中总的能量________(选填“变大”“变小”或“不变”).
机械
转化
不变(共17张PPT)
第十四章　内能的利用
第2节　热机
01
学习目标
03
课堂导学
02
课前预习
04
随堂小测
(2022年版)课程标准 学习目标
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. 1.(重点)知道什么是热机、热机中的能量转化、四冲程内燃机的构造和工作原理.
2.了解汽油机和柴油机的工作过程和在实际中的应用.
阅读教材P25~P29，可知：
一、热机
1.人们发现内能可以做功，由此制造了各种利用内能做功的机械——
　　　　.
2.种类：如：蒸汽机、　　　 　、 汽轮机、喷气发动机等.
3.内燃机：燃料直接在发动机　　　　内燃烧产生动力的热机.内燃机分为　　　　和　　　　两大类，它们分别用　　　　和　　　　作为燃料.
热机
内燃机
气缸
汽油机
柴油机
汽油
柴油
二、汽油机
4.汽油机工作原理：汽油在气缸内燃烧，生成高温高压的燃气，推动活塞　　　　.
5.冲程定义：活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫作　　　　　　.多数汽油机是由　　　　　　、　　　 　、
　　　　　　、　　　　　　四个冲程的不断循环来保证连续工作的.
做功
一个冲程
吸气
压缩
做功
排气
6.四冲程汽油机工作示意图分析：
示意图 冲程名称 主要特点 能量转化
　　　　冲程 进气门　　　　，排气门　　　　.活塞向 　　　　运动，　　　　　　　的混合物从进气门吸入气缸 无
　　　　冲程 进气门　　　　，排气门　　　　.活塞向 　　　　运动，燃料混合物被压缩 机械能转化为　　　
　　　　冲程 在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体.高温高压的气体推动活塞向　　　　运动，带动曲轴转动，对外做功 内能转化为　　　　
　　　　冲程 进气门　　　　，排气门　　　　.活塞向 　　　　运动，把废气排出气缸 无
吸气
打开
关闭
下
空气和汽油
压缩
关闭
关闭
上
内能
做功
下
机械能
排气
关闭
打开
上
三、汽油机与柴油机
7.汽油机和柴油机的区别：
类型 汽油机 柴油机
不同点 燃料 汽油 柴油
构造 顶部有　　　 　 顶部有　　　 　
吸气冲程 吸入的是汽油和空气的混合物 吸入的是　　 　
点燃方式 点燃式 压燃式
特点 对气体压缩程度较低，轻巧、噪声小 对气体压缩程度较高，整体笨重、噪声大
应用 小汽车、摩托车等 载重汽车、拖拉机、坦克、轮船等
相同点 都是内燃机，结构相似，工作过程都经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程 火花塞
喷油嘴
空气
知识点一　热机
【例1】［教材演示实验］如图所示，在试管里装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾，一段时间后观察现象.
(1)观察到的现象是橡胶塞被推出，水蒸气通过对塞子　　　　的方式
将　　　　能转化为塞子的机械能，这就是　　　　的工作原理.
(2)塞子被推出的过程中，水蒸气的内能　　　　(选填“增加”或“减少”)，温度　　　　(选填“升高”或“降低”)，在管口　　　　(填物态变化名称)产生“白雾”.
(3)像类似这样，利用　　　　做功的机械都属于　　　　.
做功
内
蒸汽机
减少
降低
液化
内能
热机
知识点二　汽油机
【例2】汽车作为一种现代交通工具走进了千家万户.大部分汽车的发动机是汽油机，汽油机的一个工作循环包括四个冲程，如图所示，回答下列问题.
(1)一个气缸正常工作时，四个冲程的顺序是　　　　　　 　　(对甲、乙、丙、丁重新排序)，其中图丁所示的冲程为　　　　冲程，为汽油机提供动力，这个冲程中的能量转化情况是将　　　　能转化为
　　　　能.
(2)若汽油机飞轮的转速为1 200 r/min，则1 min内汽油机共完成_______　　　　个工作循环，对外做功　　　　次.
乙、甲、丁、丙
做功
内
机械
600
600
(1)辨识热机的工作冲程：
(2)厘清工作循环、冲程、转速、做功间的数量关系：
(3)在四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程靠飞轮的惯性来完成.
知识点三　汽油机与柴油机
【例3】关于汽油机和柴油机，下列说法正确的是(　　)
A.汽油机有喷油嘴，柴油机有火花塞
B.柴油机吸入柴油和空气的混合物
C.汽油机在做功冲程中，进气门关闭，排气门打开
D.压缩冲程中，汽油机和柴油机压缩的物质不相同
D
1.下列运载工具中，不需要利用热机的是(　　)
A.喷气式飞机 B.柴油拖拉机
C.纯电动汽车　 D.长征系列火箭
C
2.如图所示的是汽油机工作时某个冲程的示意图.下列说法中正确的是
(　　)
A.该冲程是吸气冲程
B.该冲程中气缸内气体被压缩
C.该冲程中机械能转化为内能
D.该冲程是靠做功来完成的
D
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．(2025黑龙江)一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2 400 r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是(　　)
A．完成80个冲程，对外做功20次
B．完成80个冲程，对外做功40次
C．完成40个冲程，对外做功10次
D．完成40个冲程，对外做功40次
A(共22张PPT)
第十四章　内能的利用
第3节　热机的效率
01
学习目标
04
重难易错
03
课堂导学
02
课前预习
05
随堂小测
(2022年版)课程标准 学习目标
1.从能量转化的角度认识燃料的热值. 2.从能量转化和转移的角度认识效率. 1.了解内能的利用在人类发展史上的重要意义.
2.(重难点)了解燃料的热值和热机效率.
阅读教材P30~P34，可知：
一、燃料的热值
1.定义：某种燃料　　　　　　放出的热量与其　　　　之比.
2.单位：在国际单位制中，热量的单位是　　　 　，质量的单位是
　　 　，一般情况下，液、固体燃料热值的单位是　　　　　　，符号是　　　　；气体燃料热值的单位是　　　　　　，符号是　　　.
完全燃烧
质量
焦耳
千克
焦每千克
J/kg
焦每立方米
J/m3
3.物理意义：热值在数值上等于1 kg(或1 m3)某种燃料完全燃烧放出的热量.如汽油的热值是 4.6×107 J/m3，它表示　　 　　汽油完全燃烧放出的热量是　　　　　　　　.
1 kg
4.6×107 J
二、热值的相关计算
4.用q表示燃料的热值，由定义可知，q=.
5.燃料完全燃烧放出热量的计算公式：固、液燃料(Q放=　　　　)；气体燃料(Q放=　　　　).
qm
qV
三、热机的效率及其简单计算
6.热机中燃料燃烧放出的能量流向如图所示.用来做　　　　的这部分能量，与燃料　　　　　　放出的热量之比，叫作热机的效率.
7.利用燃料燃烧对外做功的热机的效率的计算公式：　　　　　　(如汽车内燃机的效率).
8.提高热机效率的途径：让燃料尽可能　　　　　　；在设计和制造上不断改进和创新；　　　　各种能量损失；设法利用　　　　带走的能量.
有用功
完全燃烧
η=
完全燃烧
减少
废气
知识点一　燃料的热值
【例1】 (1)现代火箭常用液态氢作为燃料，是因为液态氢具有较大的　　　　(选填“热值”或“比热容”).
(2)干木材的热值约1.2×107 J/kg，其物理意义是　　　　kg的干木柴完全燃烧放出的热量约为　　 　　J.
(3)一根木柴燃烧一半后热值　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)；无烟煤的热值比干木柴的大，完全燃烧时无烟煤放出的热量　　　　(选填“一定”或“不一定”)比干木柴的多.
热值
1
1.2×107
不变
不一定
热值反映的是燃料自身的一种特性，它只与燃烧的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热量的多少等无关.
知识点二　热值的相关计算
【例2】天然气相比煤气，在安全、环保、经济性和便利性上都有显著优势.已知q天然气=4×107 J/m3，q焦炭=3×107 J/kg.求：
(1)若某家庭一个月用8 m3的天然气，则这些天然气完全燃烧时放出的热量.
解：(1)8 m3天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq天然气=8 m3×4×107 J/m3=3.2×108 J；
(2)由题意可知，焦炭和天然气完全燃烧时放出的热量相等，
根据Q放=mq焦炭可得，放出这些热量需要完全燃烧焦炭的质量：
m==≈10.7 kg.
答：(1)这些天然气完全燃烧时放出的热量是3.2×108 J；
(2)应完全燃烧的焦炭的质量是10.7 kg.
(2)若这些热量全部由焦炭来提供，则应完全燃烧的焦炭的质量.
在利用Q放=mq和Q放=Vq进行相关计算时，注意质量的单位要用kg，体积的单位要用m3.
知识点三　热机的效率及其简单计算
【例3】两台汽油机，甲的效率为35%，乙的效率为30%，这两个数据表示(　　)
A.甲做的功比乙多 B.甲消耗的汽油比乙多
C.甲的功率比乙大 D.消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙多
D
【例4】汽油机工作时的热损失情况：气缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，则完全燃烧2 g汽油(热值为4.6×107 J/kg)获得的机械能是(　　)
A.2.76×104 J B.3.22×104 J C.2.3×104 J D.0.92×104 J
C
【例5】一辆汽车行驶1 h消耗汽油3 kg，牵引力做功4.5×107 J，求：(q汽油=4.6×107 J/kg)
(1)汽油完全燃烧释放的热量；
(2)该汽车的效率.(百分号前保留一位小数).
解：(1)汽油完全燃烧释放的热量：
Q放=q汽油m=4.6×107 J/kg×3 kg=1.38×108 J；
(2)该汽车的效率：η==≈32.6%.
答：(1)汽油完全燃烧释放的热量为1.38×108 J；
(2)该汽车的效率为32.6%.
易错点　对热值、热机效率的概念理解有误
【例6】判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“ ”.
(1)燃料在使用一部分之后，其热值也随之减小.(　　)
(2)燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小.(　　)
(3)燃料燃烧时才有热值.(　　)
(4)可以用技术提高热机的效率，令其达到100%.(　　)
(5)热机的效率越高，做的额外功越少.(　　)
×
×
×
×
×
1．(2025山东)汽油在发动机气缸中燃烧不充分会产生积碳，影响发动机性能．在发动机维护保养后，汽油燃烧会更加充分，其热值(　　)
A．变大 B．变小
C．不变 D．无法确定
C
2.(2026珠海校级开学)如图为古代省油灯示意图，隔层上层盛油，下层注水，棉绳做灯芯.若有20 g的油完全燃烧，则放出的热量为_______　　　　J；燃烧过程中，灯油质量在不断减小，热值　　　　；若燃烧过程中灯油没有完全燃烧，则其热值　　　　(后两空选填“变大”“变小”或
“不变”).(q灯油=4.6×107 J/kg)
9.2×105
不变
不变
3.如图是某内燃机的能量流向图，下列说法正确的是(　　)
A.该内燃机的热机效率为40%
B.减小机械摩擦可提高内燃机的效率
C.随着技术进步，未来内燃机的效率可能达到100%
D.燃料燃烧时热值变小
B
4.某中学为学生供应开水，用锅炉将100 kg的水从20 ℃加热到100 ℃，燃烧了3 kg的无烟煤.求：［水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，无烟煤的热值是3.4×107 J/kg］
(1)锅炉内的水吸收的热量；
解：(1)锅炉内的水吸收的热量：
Q吸=cm1(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×107 J；
(2)无烟煤完全燃烧放出的热量：
Q放=m2q=3 kg×3.4×107 J/kg=1.02×108 J；
(3)此锅炉的热效率：η==≈32.9%.
答：(1)锅炉内的水吸收的热量为3.36×107 J；
(2)无烟煤完全燃烧放出的热量为1.02×108 J；
(3)此锅炉的热效率是32.9%.
(2)无烟煤完全燃烧放出的热量；
(3)此锅炉的热效率.(最后结果保留到0.1%)

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