第十四章 内能的利用 学案-2024-2025学年人教版九年级全一册物理

九年级-物理-第十四章-内能的利用-第一节热机学案 【学习目标】 1·知道什么是热机和热机中能量的转化。 2.知道四冲程内燃机的构造和工作原理。 3.了解汽油机和柴油机的主要区别。 【预习检测】 1. 热机：将燃料燃烧时放出的_____能转化为_______能的机械（即利用内能做功的机械）。热机的常见种类有蒸汽机、________、汽轮机、_____________等。 2. 内燃机：燃料直接在_____________内燃烧产生动力的热机叫做内燃机。内燃机是现代社会中最常见的一种热机。生活中，汽车的动力机械就是________。内燃机可以分为_________和_________两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。 【新课导入】 18世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有数千米每小时，而目前最快的汽车速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢？ 【新课讲解】 ●观察现象，思考这个过程中不同形式的能量之间的转化情况。 1. 你看到了什么现象？ 2. 如何解释你看到的现象？ 3. 简述该过程的能量转化。 知识点❶-热机——利用内能做功的机械 热机的种类:利用内能做功的机器有很多，例如_______、_______(燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机)、_______、_______。 内燃机的分类:内燃机分为_______(用汽油作为燃料)和_______(使用柴油作为燃料)两大类。 知识点❷-汽油机 [构造] [工作原理]汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动_________做功。 　活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个_________。 [工作过程]______→______→_______→_____ ➼ ➼ ➼ 吸气冲程 进气门状态： 排气门状态： 活塞运动方向： 能量转化： 过程描述： 排气冲程 进气门状态： 排气门状态： 活塞运动方向： 能量转化： 过程描述： ●想想议议压缩冲程 进气门状态： 排气门状态： 活塞运动方向： 能量转化： 过程描述： 做功冲程 进气门状态： 排气门状态： 活塞运动方向： 能量转化： 过程描述： 1·在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？ 2．哪个冲程使汽车获得动力？哪个冲程排出了汽车的尾气？ 【小试牛刀1】 例1 如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ） A.压缩冲程，将化学能转化成内能 B.压缩冲程，将机械能转化成内能 C.做功冲程，将内能转化成机械能 D.做功冲程，将机械能转化成内能 例2一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为6000r/min，则每秒钟发动机完成______个冲程，对外做功______次。 例3 如图所示的是汽油机汽化器的工作原理图，油管的喷嘴为什么要安装在进气管的狭窄处？请作出简要解释。 知识点❸-柴油机 柴油机结构和汽油机相似，但是柴油机汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 [柴油机的构造] [工作过程]➼ ➼ ➼ ____________(将空气吸进气缸)→____________(活塞向上把空气压缩得非常小，空气的压强更大，温度更高)→____________(在压缩冲程末，汽缸内空气温度已超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立刻燃烧起来，燃烧放出的热使得气体的压强和温度急剧升高，从而推动活塞对外做功)→____________ 柴油机和汽油机的区别与联系: 相同点：（1）都是燃料在汽缸内燃烧。（2）都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。（3）压缩冲程都是机械能转化为内能，做功冲程都是内能转化为机械能。 不同点: 【动手动脑学物理】 1. 除了飞机、汽车、摩托车之外，你还知道哪些地方用到了热机？你列举的这些热机中哪些是内燃机？3.从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中 （1）哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程？ （2）哪个冲程存在着内能转化为机械能的过程？ （3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程？ 4.柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点？ 九年级-物理-第十四章-内能的利用-第二节热机的效率学案 【学习目标】 1.从能量转化的角度认识燃料的热值，知道燃料热值的物理意义及其单位。 2.能简单计算一定质量的燃料完全燃烧所释放的热量。 3.通过能量的转化和转移，认识热机效率，并能用热机效率进行简单计算。 【复习巩固】 什么样的机械叫热机？汽油机有哪几个冲程？哪些冲程发生了能量的转化？如何转化？ 【预习检测】 1. 燃料的热值 物理学中，把某种燃料___________时放出的热量与其______之比叫做这种燃料的热值，可用字母q表示，它是燃料的一种特性。热值在数值上等于_______某种燃料____________放出的热量。 2. 热机的效率 对于热机而言，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，还有相当一部分能量散失了。用来做_________的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之______，叫做热机的效率。 【新课导入】 人类在原始社会就知道燃烧柴薪来取暖、烧饭。在现代社会，人类所用的能量很大一部分依然是从燃料的燃烧中获得的。 知识点❶燃料 燃料的分类:____________、____________、____________ 能量转化:化学能转化为内能 知识点❷燃料的热值 ❓相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是不是相同？ 实验结论:用质量相同的酒精和碎纸分别给两杯完全相同的水加热，两杯水升高的温度不同，用酒精加热的水升高的温度多。 1． 热值的概念 (1) 定义:某种燃料完全燃烧(指燃料燃烧后,全部变成不可燃烧物的过程)放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。 (2)表达式: (3)单位:　国际单位：焦每千克 符号：J/kg。 　 　气体燃料的单位：焦每立方米 符号：J/m3。 干木柴的热值物理意义是:___________________________________________________ 煤气的热值物理意义是:___________________________________________________ 【小试牛刀1】甲、乙两种燃料完全燃烧时，甲放出的热量较多，那么（ ） A.甲燃料的热值一定大于乙燃料的热值 B.甲燃料的质量一定大于乙燃料的质量 C.甲燃料的质量和热值都比乙燃料的大 D.甲燃料的热值可能比乙燃料的热值小 总结:　热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领的大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系。 知识点❸-热机的效率 燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小，例如用煤烧水。 通常的锅炉，燃料利用率比较低，因此在节约能源上改造的潜力巨大。 提高锅炉效率的措施: (1) 改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧。 如:将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更完全燃烧 （2）减少各种热量损失。 如:①加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量； ②使用较好的保温材料，减少热损失。 1. 热机的效率 定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。 公式： 2． 提高热机效率 （1） 热机的效率是热机性能的重要指标。 （2） 提高效率的途径: 提高燃料利用率，使燃料充分燃烧； 改进热机，减少各种能量损失； 利用废气的能量。 【小试牛刀2】为了响应国家“节能减排”的号召，同学们讨论家用汽车的节能方法，你认为下列方法不合理的是（ ） A.开车过程中不宜频繁地急加油和急刹车 B.定期清理汽车后备箱中的不常用物品，减小汽车负载 C.夏天开车开空调时，空调的温度不宜过低 D.驾车长期低速行驶 【小试牛刀3】对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　 ) 　　A．燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比 　　B．燃料没燃烧时就没有热值 　　C．就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值， 跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关 　　D．容易燃烧的燃料热值一定大 【小试牛刀4】[多]关于热机效率，下列说法正确的是(　　 ) 　　A．热机效率越高，即热机做的有用功多 　　B．热机效率越高，即热机的功率越大 　　C．要提高热机效率，就要尽量减少各种能量损失，并且要保证良好的润滑 　　D．提高热机效率，有利于环保减排 【动手动脑学物理】 1. 汽油的热值为4.6×107J/kg。这个数值究竟有多大？有人通过一个具体例子来认识汽油热值的大小：一个60kg的人，从大厦的1楼步行至第11楼（走了10层楼），每层楼的层高为3m，他克服重力做了多少焦耳的功？如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和这些功相等，需要汽油的质量是多少？这大约相当于生活中什么物体的质量？ 2. 如果燃烧干木柴跟燃烧煤油放出的热量相等，干木柴的质量应该等于煤油质量的几倍？请列出相关计算式来说明理由。3.全球汽车保有量在迅速增长，截至2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆。每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃机效率提高1%，全球每年可以节约多少燃油？ 第十四章-内能的利用-第三节能量的转化和守恒学案 【学习目标】 1.知道各种形式的能量是可以互相转化的。 2.理解能量守恒定律，并能运用能量守恒定律分析物理现象。 3.理解“永动机”不能实现的原理。 【预习检测】 1.能量的转化：各种形式的能量在一定条件下都可以相互_______。用热传递的方法改变内能，实质上是_____能从高温物体转移到_______物体的过程；用做功的方法改变内能，实质上是_______________________的过程。 2.能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，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_______保持不变。 【新课导入】你能说出下面物体都具有什么形式的能量吗？ 山巅的危石(___________) 奔跑的蒸汽机(___________) 输送电(___________) 食物(___________) 太阳光(___________) 【新课讲授】 知识点❶能量的转化 ❓思考，下述事例发生了那些能量的转化？ (1)来回迅速摩擦双手。 （2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好袋口，放在阳光下。 （3）将太阳能电池连在小电扇上，并使它对着阳光。 （4）将钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后靠近细碎的纸片。 1、 能量的转化 ●各种形式的能量可以互相转化 太阳能热水器(将____转化为_____)摩擦产热(将____转化为____)电暖气取暖(将____转化为___) 电风扇转动(将____转化为_____)灯泡发光(将____转化为_____)手摇发电机(将____转化为___) 电热吹风机(将____转化为_____)电池充电(将____转化为_____)植物光合作用(将____转化____) 敲鼓发生(将____转化为_____)天然气燃烧(将____转化为_____)蜡烛照明(将____转化为_____) 总结:在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。 2、 能量的转移 能量可以从一种形式转化为其他形式，也可以从一个物体转移到另一个物体。 例如:暖手宝暖手、西电东输、从高温物体转移到低温物体、从一个小球转移到另一个小球 知识点❷-能量守恒定律 ❓想一想，停止用力，秋千会越摆越低；掉在地上的弹性小球会跳起，但是越来越低。结合小球在地面弹跳的频闪照片，想一想，为什么它们的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少的机械能到哪里去了？ 能量守恒定律:大量事实表明，能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。(能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一) 【小试牛刀1】 1.滑冰滑梯的过程中，能量是怎样转化的？遵守能量守恒定律吗？ 2.有人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。这种机器有可能制成吗？ 所以→能量守恒定律的发现，使人们意识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能造出永动机。 【小试牛刀2】分析下列各现象中能的转化或转移 气体膨胀做功，温度降低 水轮机带动发电机发电 电动机带动水泵转动 电流通过灯丝使灯丝发光 煤燃烧 光合作用 原子能发电 压缩气体做功 木材燃烧 手摇发电机发电使灯泡发光 【小试牛刀3】 下列说法中正确的是（ ） 　　A．冬天对着手哈气，手变暖是机械能转化为内能 　　B．用酒精灯给水加热，是机械能转化为内能 　　C．高速行驶的汽车爆胎是很危险的，从能量角度来看，是机械能与内能的相互转化 　　D．滑冰时冰刀与冰之间相互摩擦，出现一道痕迹，是内能转化为机械能 【小试牛刀4】 (1)利用能量转化与守恒的观点分析家用液化气炉灶能量利用率达不到100%的原因，并提高家用液化气炉灶利用率的措施。 原因：__________________________________________。 措施：__________________________________________。 (1)在寒冷的冬天为使自己的身体暖和一些，请你用不同的物理知识（概念、原理），写出一种能够使身体暖和的方法并简要说明理由。 方法：__________________________________________。 理由：__________________________________________。 【小试牛刀5】 如图所示，从斜面上滚下的小球能推动水平面上的木块前进一段距离，最后小球和木块都静止，对此现象，下列说法中正确的是（ ） A.小球和木块的机械能都消失了 B.小球的机械能转移到木块上，但机械能的总量保持不变 C.小球和木块的机械能转化成其他形式的能量（如内能等），但能的总量保持不变 D.以上说法都不对 【动手动脑学物理】 　1．一支向高空瞄准的步枪，扣动扳机后射出一颗子弹，子弹没有击中目标，最后下落陷在土地中。请你说出以上过程中发生了哪些能量转化。 　2．请从能量转化的角度具体说明以下效率的意义。 　　● 某太阳能电池工作时的效率是16％ 　　● 某电动机工作的效率是83％ 　　● 某锂电池充电时的效率是99％ 　　● 某柴油机工作的效率是35％ 　　● 某电热水器工作的效率是87％ 学科网（北京）股份有限公司 $$