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苏科版物理9年级上册备课课件12.4机械能与内能的相互转化第十二章机械能和内能授课教师：.班级：9年级（*）班.时间：.苏科版九年级物理上册12.4《机械能与内能的相互转化》同步练习题苏科版九年级物理上册12.4《机械能与内能的相互转化》同步练习题（约1000字）一、基础选择题（每题4分，共32分）1.下列现象中，通过做功将机械能转化为内能的是（）A.晒太阳取暖B.钻木取火C.烧水水温升高D.热水袋暖手2.四冲程汽油机工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（）A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程3.汽油机压缩冲程的能量转化方式是（）A.机械能转化为内能B.内能转化为机械能C.化学能转化为内能D.内能转化为化学能4.关于做功改变物体内能，下列说法正确的是（）A.对物体做功，物体内能一定减小B.物体对外做功，自身内能减小C.做功改变内能需要温度差D.做功只能增加物体内能5.汽车发动机用水做冷却剂，主要是为了（）A.利用水导热快B.利用水的比热容大C.利用水含热量多D.利用水的密度大6.四冲程汽油机一个工作循环中，对外做功的次数是（）A. 1次B. 2次C. 4次D.无数次7.下列事例中，属于内能转化为机械能的是（）A.双手摩擦发热B.锯木头锯条发烫C.火箭喷气升空D.冬天搓手取暖8.关于热机效率，下列说法正确的是（）A.热机效率可以达到100%B.热机效率越高，有用机械能占燃料内能比例越高C.热机功率越大，效率越高D.热机效率越高，做功越快二、填空题（每空3分，共30分）1.改变内能的两种方式是________和________；其中________的本质是机械能与内能的相互转化。2.对物体做功，物体的内能________；物体对外做功，自身内能________。3.四冲程汽油机的四个冲程依次为：吸气、________、________、排气冲程。4.汽油机一个工作循环，活塞往复______次，曲轴转动______圈，对外做功1次。5.热机是将________能转化为________能的机械。三、判断题（共16分）1.（4分）做功和热传递都可以改变物体内能，二者效果等效。（）2.（4分）汽油机的做功冲程是依靠飞轮惯性完成的。（）3.（4分）物体内能增加，一定是外界对物体做了功。（）4.（4分）压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能。（）四、实验简答题（12分）1.简述反复弯折铁丝，铁丝弯折处会发热的能量转化原理。五、计算题（10分）1.完全燃烧0.2kg汽油，放出的热量为$$9.2\times10^6J$$，若其中30%的热量转化为有用机械能，求获得的有用机械能。参考答案一、1.B 2.C 3.A 4.B 5.B 6.A 7.C 8.B二、9.做功；热传递；做功10.增加；减小11.压缩；做功12.2；2 13.内；机械三、14.√ 15.×16.×17.√四、18.反复弯折铁丝时，人对铁丝做功，将机械能转化为铁丝的内能，使铁丝内能增大、温度升高，因此弯折处会发热。五、19.解：$$W_{有}=\eta Q_{放}=30\% \times 9.2\times10^6J=2.76\times10^6J$$。答：获得的有用机械能为$$2.76\times10^6J$$。本套习题精准对应苏科版12.4核心考点，涵盖做功改变内能、能量相互转化、汽油机四冲程、热机效率及基础计算，题型完整、难度适中，适配课后同步巩固训练。1.通过活动，认识到做功是改变物体内能的另一种方式，
是其他形式的能和内能相互转化的过程.
2.通过观察,分析内能转化为机械能的现象，知道热机的
工作原理.
3.借助模型或挂图等媒介了解四冲程汽油机的基本
结构及工作过程.
4.通过探究，知道不同燃料的热值一般不同.会查热值表，
会进行燃料燃烧放热的简单计算，能从能量转化的角度
认识燃料的热值.
汽车是现代生活中常用的交通工具。发动机是汽车的核心部件，为汽车提供强劲的动力。这个动力从何而来？
情景引入
如图所示，小朋友从滑梯滑下，会感到臀部发烫；将试管中的水加热至沸腾后，橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出去。
探究新知 机械能与内能可以相互转化
(a) 滑滑梯时臀部会发烫
(b) 橡胶寨被冲出
机械能和内能的相互转化
内能
机械能
转化
内能
机械能
转化
这些现象说明机械能与内能是可以相互转化的。
机械能
内能
转化
转化
在前面的学习中，我们通过活动12.6，①反复弯折铁丝，②压缩空气引燃硝化纸，来探究机械能转化为内能的过程。
结 论
思 考
生活中有哪些内能转化为机械能的例子；或哪些机械利用了内能转化为机械能。
活动12.7 观察点火爆炸现象
如图12-29所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，将电子点火器的放电管紧紧塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入几滴酒精，再将盒盖盖紧， 按动电子点火器的按钮。
你观察到什么现象
图12-29 点火爆炸
注意安全，千万不要将盖子对着自己或他人。
在上述活动中，酒精燃烧产生的燃气对外做功，燃气的内能转化为机械能。根据这一原理，可以制造出将内能转化为机械能的机器。
酒精开始燃烧，稍后，塑料盒盖飞出。
热机
飞机
火箭
热机：热机是热力发动机的简称，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。
汽车
船舶
蒸汽机
内燃机是最常见的一种热机，按照所使用燃料的不同，内燃机可分为汽油机、柴油机和天然气发动机等。
内燃机
例如，汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
现以汽油机为例，介绍内燃机的工作过程；
如右图所示，汽油机主要由气缸、活塞、火花塞、进气门、排气门、曲轴和连杆组成。
汽油机结构示意图
1. “煮”的篆体写法如图，表示用
火烧煮食物。下列实例与“煮”在改变物体内能的方式
上相同的是( )
A
A. 热水暖手 B. 钻木取火 C. 搓手取暖 D. 擦燃火柴
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2. 下列运载工具中，不需要利用热机的是( )
C
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
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3. ［2023·徐州］在汽油机的工作循环中，将内能转化为机
械能，对外提供动力的冲程是( )
C
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
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4. ［2024·无锡］四冲程汽油机的工作循环中，主要将机械
能转化为内能的冲程是( )
B
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
返回
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。
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。
当活塞到达汽缸顶端时，火花塞打火，使混合气体猛烈燃烧，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。
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出汽缸。
汽油机的一个工作循环分为如图所示的四个冲程示意图。
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过程包括四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
刚刚是汽油机一个工作循环（含四个冲程）的介绍，接下来是熟悉这个四个冲程的工作特点。
以下分三步学习汽油机的四个冲程工作特点：
①从能量转化角度学习压缩冲程与做功冲程；
②从工作示意图分辨四个冲程的一些方法；
③回归教材汽油机工作过程示意图。
图12-29 点火爆炸
压缩冲程与做功冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，将混合气体压缩。
气缸顶端的火花塞通电点火，混合气体爆发性燃烧，高温高压气体向下推动活塞做功。
机械能
内能
转化
内能
机械能
转化
图12-28 空气压缩引火仪
从工作示意图分辨四个冲程的两点方法
1.看进气门与排气门开关：①全关，则是压缩冲程与做功冲程；
②一开一闭，则是吸气冲程与排气冲程。
2.看活塞处的箭头方向： ①箭头向下，则是吸气冲程与做功冲程；
②箭头向上，则是压缩冲程与冲程排气。
运用以上两点技巧前提是还须明白气缸所在的位置。
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。
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。
当活塞到达汽缸顶端时，火花塞打火，使混合气体猛烈燃烧，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。
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出汽缸。
教材汽油机工作示意图
活塞往复运动 次;
飞轮转动______周；
对外做功 次;
汽缸内的燃油爆发性燃烧 次。
2. 四冲程内燃机一个工作循环：
2
1
1
做功冲程的重要性+四冲程内燃机一个工作循环的有关参数
1. 做功冲程中，燃气对外做功，带动与曲轴相连的飞轮实现持续运转。其余三个冲程是辅助冲程，活塞靠旋转飞轮的惯性带动曲轴连杆运动。
2
汽油机比较轻巧，常用在汽车、小型飞机和小型农业机械(如插秧机、 机动喷雾器)上。在汽缸容积、转速相等的情况下，柴油机的功率较大， 热效率较高，因此被广泛应用于载重汽车、拖拉机、坦克和轮船上。
汽油机与柴油机的应用
小型飞机
小型农业机械
汽油机
载重汽车
坦克
轮船
柴油机
生活 物理 社会 热机的发展历程
17世纪末，第一台带活塞的蒸汽机由法国物理学家、发明家巴本 制成。经瓦特等人的改进，蒸汽机 (图12-32)在工业生产上得到了广 泛应用，人类从此进入了工业时代。 但是，当时的蒸汽机在使用中能量损失大，效率只有5%～8%。
为了进一步提高热机效率，人们设法让燃料在汽缸内燃烧，用燃烧产生的气体直接推动活塞做功，这就是内燃机。今天的燃油汽车、拖拉机、坦克等，都使用了内燃机。
图12-32 瓦特改良的蒸汽机
随着航空航天事业的发展，人们迫切需要大功率的发动机以提高飞行器的飞行速度，因此涡轮喷气发动机(图12-33)应运而生。涡轮喷气发动机使压缩后的混合气体在燃烧室内燃烧，燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力。 火箭发动机的工作原理与涡轮喷气发动机十分相似。主要的差 别是，火箭自带燃料和氧化剂，可在大气层之外工作；涡轮喷气发动机只携带燃料，利用空气做氧化剂，因此只能在大气层内工作 。
图12-33 涡轮喷气发动机结构示意
我国在火箭发动机的研制方面， 固体火箭发动机和液体火箭发动机(图 12-34)齐头并进，现已居世界前列。 2021年10月19日，我国研制的直径为3.5m 的500 t级整体式固体火箭发 动机试车成功，这是目前世界上推力最大的固体火箭发动机。2022年11月 5日，我国自主研制的500 t 级液体火箭发动机首次整机试车成功。这些成果标志着我国火箭发动机的研制水平大幅提升，将有力推动中国航天梦的加速实现。
图12-34 液体火箭发动机结构示意
（第6题）
6. 如图是小明
自制的“走马灯”，下面蜡烛点燃后，热
气上升形成气流推动上面的纸杯转动，
此过程中能量转化与汽油机哪个冲程相
同( )
C
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
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（第7题）
7. 如图所示，铁丝反复
弯折后，铁丝弯折处的温度会______
（填“上升”“下降”或“不变”）,内能将
______（填“变大”“变小”或“不变”），
这是通过______的方式改变铁丝内能的。
上升
变大
做功
返回
（第8题）
8. 如图所示，在空气压缩引火
仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的硝化棉，用
力把活塞迅速压下，使硝化棉燃烧，该过程是通
过______的方式来改变筒内空气的内能的，其能
量转化情况与汽油机的______冲程相同。
做功
压缩
返回
（第9题）
9.［2024·南通海门期中］如图为航母
上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载
机在两秒钟内达到起飞速度。汽缸内
蒸汽体积膨胀，对外做功，内能_____
（填“增大”“减少”或“不变”），推动
减少
动（或机械）
活塞运动，使舰载机获得巨大的________________能。
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为什么有的汽车用汽油，有的汽车用柴油，还有的汽车用天然气
也许是由于相等质量的不同燃料燃烧时，产生的热量不同。
活动12.8 比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
做一做
取质量相等的酒精和面巾纸碎片各5g, 分别放入两个燃烧皿中，点燃后对装有相等质量的水 ( 约30g) 的试管加热(图 12-35),使酒精和面巾纸碎片充分燃烧。记录加热前后两支温度计的示数。
图12-35 不同燃料的燃烧
燃料 加热前的 水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 水温的变化/℃
酒精
面巾纸碎片
想一想
质量相等的酒精和面巾纸碎片充分燃烧后，试管中水温的变化一样吗 这说明了什么
实验表明，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是不相等的。
结论
不一样；说明了它们所放出的热量不相等。
小明利用如右图装置，完成以下实验：比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量。实验中液体a温度随时间的变化如表格所示（见下页）。
为了进一步探究质量相等的不同燃料燃烧放出的热量特点，我们进行如下实验：
实验
注：甲、乙中液体a的质量相等。
0min/℃ 5min/℃ 10min/℃
15min/℃
燃料1 20 45 70 /(燃料燃尽)
燃料2 20 30 40 50
燃料
液体a的温度
将实数表格中的数据描绘如右图所示；
且为了方便数据分析，我们将上页的表格数据复制粘贴至如左图所示。
思考
质量相等的燃料1和燃料2完全燃烧放出的热量大小关系是什么；且二者的比值是多少？
Q燃料1＞Q燃料2
Q燃料1：Q燃料2=5：3
1.热值：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。燃料的热值用q表示，单位是J/kg。
热值
Q放= mq
质量为m的燃料，完全燃烧放出的热量
q: 燃料的热值；单位：J/kg
Q：燃料完全燃烧放出的热量；单位：J
m: 燃料的质量；单位：kg
3.物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
比值定义法
2.公式：
一些燃料的热值
1.与比热容相似，不同燃料的热值一般不同，其大小与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧无关；
2.氢气的热值最大：氢气热值1.43×108J/kg。
为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
因为氢的热值大，质量相等的不同燃料完全燃烧，氢释放的热量最多，故利用氢做燃料。
氢的热值大的应用
1.气体燃料的热值：对某些气体燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫做这种气体燃料的热值。
4.物理意义：热值在数值上等于在标准状况下1m3的燃料完全燃烧放出的热量。
2.公式：
3.气体燃料的单位：焦/米 ，读作“焦每立方米”；符号：J/m3。
气体燃料的热值
例如，氢气的热值又可表示为1.28×10 J/m , 它表示在标准状况下1m 氢气完全燃烧，放出的热量为1.28×10 J。
5. ［2024·镇江］下列汽油机工作的四个冲程中，做功冲程
是( )
C
A. B. C. D.
（第10题）
10.［2024·盐城大丰区期中］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，该冲程是靠飞轮的
_______来完成的。
压缩
内
10
惯性
（第11题）
11. 如图所示，神舟十八号返
回舱进入大气层，与大气摩擦后变成高温“火
球”。下列选项与之内能改变方式相同的是
( )
A
A. 滑梯上下滑时臀部发热 B. 用炉火将壶中的水烧开
C. 鸡蛋在锅里加热煮熟 D. 冬日下被子晒得热乎乎
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12. ［2024·南京联合体期中］如图所示是小普同学跟爷爷学
习气功的四个基本动作。由此他联想到热机的四个冲程，以
下与做功冲程最相似的是( )
C
鼻孔吸气
A.
B.
气沉丹田
C.
排山倒海
D.
打完收工
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（第13题）
13. 二氧化碳 爆破技术是现
代工程建设中非常环保的技术。起爆前高压
泵将 压缩成高压气体，液化后输入爆破筒
内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒
内的液态 迅速汽化，形成的高压气体从泄
气孔中喷出，实施爆破。下列说法正确的是 ( )
A. 高压泵压缩 ，气体内能增大，温度降
低
B. 高压泵压缩 ，气体内能减小，温度升
高
C. 高压 气体喷出时，内能增大，温度升
高
D. 高压 气体喷出时，内能减小，温度降低
（第13题）
√
（第14题）
14.［2024·溧阳期中］如图所示，将盖上盖子
的空矿泉水瓶用力扭转压缩，在旋开瓶盖的瞬
间瓶盖飞出，且有“白气”从瓶口冒出。瓶盖飞
出瞬间__________（填“瓶盖”或“瓶内气体”）
的内能迅速______（填“增大”或“减小”）。该
过程的能量转化与单缸四冲程汽油机的______
冲程相同。某四冲程内燃机每秒对外做功20次，
其飞轮转速为_______ 。
瓶内气体
减小
做功
2 400
15.［2024·南京秦淮区期中］如图所示为一台单缸汽油机工
作时四个冲程的示意图：
（1）一个工作循环的四个冲程按顺序依次是B、__________
（对图号重新排序）。
A、D、C
【点拨】B是吸气冲程，A是压缩冲程，D是做功冲程，C是排
气冲程，一个工作循环的四个冲程按顺序依次是B、A、D、C。
（2）该汽油机主要技术指标如下表所示，则它工作时每分
钟做功_______次，做功的功率为_____ 。
排量
做功冲程推动活塞一次做功
转速
3 000
120
【点拨】转速为 ，则工作时每分钟做功3 000次，
做功的功率 。
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课堂小结

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