第13讲 机械能与内能的相互转化教案-【暑假自学课】2023年新九年级物理暑假精品课（苏科版）

第13讲 机械能与内能的相互转化 1． 了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义，知道常见的热机——内燃机工作过程及其在历史、现实生活中的应用实例； 2． 从能量转化的角度认识燃料的热值； 3． 通过能量的转化和转移，进一步认识效率的概念。 1、 改变内能的另一种形式——做功 1． 内能的改变：改变物体内能的方法有 和 ；热传递是能量的 ，做功是能量的 。这两种方法对改变物体内能是等效的。 2． 做功：外界对物体做功，物体的内能会 (例如：摩擦生热)；物体对外做功，物体内能会 (例如：通过活塞向盛有水的烧瓶里打气，当活塞从瓶口跳起时，烧瓶中出现“白雾”)。实质：能量从一种形式的能(其它形式的能)转化为另一种形式的能(内能)。 3． 热传递：只要物体之间或同一物体的不同部分间存在着 ，就会发生热传递，直到温度变得相同(即没有温度差)为止。物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减小。 2、 热机种类 热机：利用 的机械叫热机。 1． 热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 2． 内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 3、 内燃机的工作原理 1． 汽油机工作原理 1　 汽油机：四冲程汽油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞。 2　 内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个 。 四冲程内燃机包括四个冲程： 冲程、压缩冲程、 冲程、排气冲程。 吸气冲程—靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物； 压缩冲程—外界对 做功，机械能转化为 ，气体温度 ； 做功冲程—化学能转化为 ，气体温度 ，气体 做功，内能转化为 ； 排气冲程—靠惯性运动，排出废气。 3　 在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复 次，做功1次。 4　 在这四个冲程中只有 冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程(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。压缩冲程将机械能转化为内能。做功冲程是由内能转化为机械能。 2． 柴油机工作原理 1　 柴油机：四冲程柴油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、喷油嘴。 2　 柴油机的工作过程与汽油机几乎一样，但有三个区别：1)吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气；2)压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气；3)做功冲程： 3　 汽油机用火花塞点火，柴油机用喷油嘴喷油。 4、 热机的效率 1． 热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量 ，叫热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标。公式： 2． 在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 注意：热机能量的损失：①燃料未完全燃烧(完全燃烧条件：充足空气，研磨成细颗粒)； ②废气排出带走能量(废气的利用)；③克服磨擦，消耗能量(使用润滑剂，减小摩擦)。 5、 热值 1． 热值(q)：1kg某种燃料完全燃烧放出的 ，叫热值；热值单位是： 。 2． 燃料燃烧放出热量：Q放 ＝qm；(Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg。) 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。 3． 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，只与燃料的种上类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 6、 能量守恒定律： 1． 能量既不会 ，也不会 ，它只会从一种形式转化为另一种 ，或者从一个物体转移到另一个 ，而在转化和转移过程中，能量的总量 。 2． 能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 知识点一：改变内能的方式：做功 【探究重点】 1． 改变物体的内能的方式：做功和热传递。 2． 做功可分为两种情况，一是物体