第6讲 机械能与内能的相互转化 -2022秋九年级物理初三上学期同步讲解提优《知识提炼 能力训练》苏科版

第6讲 机械能与内能的相互转化 一、知识导航 1．做功——改变物体内能的另一种方式 （1）对物体做功，物体的内能增加，并且对物体做了多少功，物体的内能就增加多少。 物体对外做功，物体内能减少 （2）做功是改变物体内能的另一种方式。做功改变物体内能的实质是将其它形式的能（如机械能）转化为内能。 2．热机 （1）热机是热力发动机的简称，它是将内能转化为机械能的机器。内燃机又包括汽油机和柴油机，它们的基本特点是：燃料在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动活塞做功，将部分内能转化为机械能。 （2）内燃机的主要构造有：汽缸、活塞、曲轴、连杆、进气门、排气门，在汽缸顶部汽油机有一个火花塞，柴油机有一个喷油嘴。 （3）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叫做一个冲程。 · 汽油机的一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 a.吸气冲程——进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合物被吸入气缸。 b.压缩冲程——进气门、排气门关闭，活塞向上运动，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，机械能转化为内能。 c.做功冲程——进气门、排气门关闭，活塞向下运动，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气推动活塞做功，通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。 d.排气冲程——进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，排出废气。 在这四个冲程中，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是将内能转化为机械能。另外，压缩冲程将机械能转化为内能。在一个工作循环中曲轴旋转2圈，活塞往复运动2次，对外做功1次。 3． 探究不同燃料燃烧放热现象 · 控制变量：控制酒精和碎纸片质量相同以及烧杯中的水质量相同 · 燃料放出热量的多少通过温度计升高示数来进行比较。 · 比较放热能力的方法：燃料完全燃烧之后，比较温度计升高的示数。 5．热机的效率 （1）定义：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。用表示。 （2）单位：焦/千克；符号为J/kg，气体燃料通常以焦每立方米作为热值的单位，符号为J/m3。 （3）质量为m的燃料，完全燃烧放出的热量为： Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料质量——千克（kg）。 （4）物理意义：表示单位质量的某种燃料在完全燃烧时所放出的热量，如木炭的热值是3.4×107J/kg，它表示1kg木炭完全燃烧所放出的热量是3.4×107J. （5）热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中化学能转变 成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关。它与燃料的形态、质量、体积、实际放出热量的多少无关。 6．热机的效率 热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫作热机的效率。 公式： 提高热机效率的途径：① 使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失；② 机件间保持良好的润滑，减小摩擦。 常见热机的效率：蒸汽机6%～15%、汽油机20%～30%、柴油机30%～45%。 二、典例剖析 考点1 改变内能的方式 例题1下列事例中，改变物体内能的方式与其它三个不同的是（ ） A．用力搓手，手会发热 B．用炉灶烧水，水温升高 C．气缸内气体被压缩，温度升高 D．用锯条锯木头，锯条温度升高 举一反三： 1、如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能________(选填“增加”或“减少”)，空气的内能是通过________方式改变的；筒内的棉花由于温度升高到着火点而燃烧，棉花的内能是通过________方式改变的． 2、如图所示实验或事例，属于通过做功的方法改变物体内能的是（ ）  考点2 热机的工作过程 例题2汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中正确的是（　　） A．甲冲程是把机械能转化为内能 B．乙冲程是把内能转化为机械能 C．丙冲程是把机械能转化为内能 D．丁冲程是把内能转化为机械能 举一反三： 1、如图表示四冲程内燃机工作时的示意图，一个工作循环的正确顺序为（　　） A.甲、乙、丙、丁 B.丁、丙、乙、甲 C.甲、丁、乙、丙 D.甲、丙、乙、丁 考点3 机械能与内能的相互转化 例题3实验装置如图所示，加热试管使水沸腾。对观察到的现象分析正确的是（ ） A．玻璃管口冒