第14章 内能的利用 教材知识整合与提升-【名师学案】2024-2025学年九年级全一册物理分层进阶学习法（人教版）

第十四章 教材知识整合与提升 热机原理：将 能转化为 能的机械 热机 汽油机的工作过程可分为四个冲程： 定义：1kg某种燃料 燃烧放出的热量 内 符号：9 燃料的热值 能 热机的效率 单位：J/kg,读作 的 燃料完全燃烧放出热量的计算公式： 利 热机的效率：用来做 功的那部分能量与 之比 用 能量的转化 能量守恒定律：能量既不会凭空 ,也不会凭空 ,它只会从一种形式转化 能量的转化和守恒 为 形式，或者从一个物体转移到 物体，而在转化和转移 的过程中，能量的总量 教材图片 图片解读 在汽油机等内燃机中，燃料燃烧 教材图片 图片解读 释放的能量并不会全部用来做有 用功，绝大部分散失掉了，如图中 酒精燃烧时产生的热量被水吸 燃料的 “?”应该填写的是 收，这是化学能转化为 内能 有用机械能 由图你可以提 能：塞子受到水蒸气的压力冲出 去，水蒸气的内能转化为塞子的 热机的效率 出一条提高热机效率的重要措施 是 机械能。利用此原理的机械是 内能转化为机械能 小球下落后再弹起的高度越来越 汽油机的一个工作循环要经历 低，说明小球在弹跳过程中要克 8 服与空气的摩擦做功，有一部分 四个冲程，属于四冲程 能量的转化 机械能转化为 能，但总的 内燃机。它的一个工作循环中， 能量是 的。 活塞往复运动 次，曲轴转 动 周。压缩冲程把机械能 转化为 能，只有做功冲程 永动机是 (选填“可 中燃气推动活塞做功，把内能转 能”或“不可能”)制造成功的，因 内燃机的四个冲程 化为 能，其他三个冲程 为它违反了 定律。 是靠飞轮转动的惯性来完成的。 永动机 23 九年级物理·上册 ©④系解送 实验中，可以通过控制燃料的种类、燃料的质 量、被加热水的质量等几个因素相同，比较水的 核心素养1科学思维一模型法在内燃机中 温度变化量来得出初步结论。 的应用 [应用示例3](2023·扬州)如图所示，在估测薯 [素养解读]通过模型来揭示原形的形态、特征 片热值的实验中，小军设计了两种对水加热的 和本质的方法称为模型法。本章利用汽油机和 方式： 柴油机模型来学习四冲程内燃机的工作原理， 方式一：薯片在烧杯中燃烧； 会判断冲程的类型和能量的转化是必须掌握的 方式二：薯片在燃烧皿中燃烧。 知识。 [应用示例1](2023·广东)如图是四冲程内燃 机的某一冲程示意图，该冲程是 一薯片 方式 方式 (1)两种加热方式中合理的是 ;在进 行实验时，要让薯片充分燃烧，操作是 A.吸气冲程 B.压缩冲程 C,做功冲程 D.排气冲程 (2)用天平量取100g水，并测出一片薯片的质 [应用示例2]如图所示是四冲程汽油机的剖面 量，用以上选取的方式燃尽薯片，并用温度 图，关于其四个冲程的描述正确的是 ()】 计测出水升高的温度，所测出的薯片热值偏 火花塞一 ,原因是 汽缸 进气 排气门 [应用示例4]如图所示，用甲、乙两种燃料分别 曲轴 对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均 A.吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸 相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时 B.压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体 水升高的温度用△1表示（水未沸腾） 的内能减小 C.做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化 为机械能 料 D.排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的 极少部分 A.若m相同，△t越小，燃料的热值越大 核心素养2科学探究一控制变量法在测量 B.若△t相同，m越大，燃料的热值越大 热值或比较不同物质热值的实验中的应用 C.若m/△t的值越大，燃料的热值越大 [素养解读]在测量热值或比较不同物质热值的 D.若△t/m的值越大，燃料的热值越大 助学助散优质高致 2410J/kg=9.66×10J:(2)水升高的温度是：41=Q=Q cm cm 9.66×10J 9.66×107J 4.2×10J/(kg·℃)×2.3t4.2×10J/(kg·℃)×2300kg =10℃。7. 6.72×1032%8.2.3×10°40%不变比热容大热传递9.25[答 题模板](1)495N×20m/s9900(2)9900W×500s4.95×10(3)3.3× 107J/L×0.6L.1.98×10(4)25%10.250.911.640%12.20扩 散9.66×10°2313.解：(1)完全燃烧(2)每辆汽车每年消耗燃油的质量： m=1.8t=1800kg,这些燃油完全燃烧放出的热量：Q:=gm=4.6×10J/kg× 1800kg=8.28×10“J,10亿辆汽车每年完全燃烧燃油放出的热量：Q。=10°× 8.28×10°J=8.28×10”J:(3)内燃机效率提高1%，所以=+1%=29%+ 1%=30%,因为7= W,所以W有一=，因为内燃机效率提高后有用功是相 qm 同的，所以对每辆汽车有：刀qm,=9m:,所以m=么m,则每辆汽车每年节约 燃油：4m=m一m=m一m=-307)X1,81=0,06,所以全球每年可 以节约的燃油：△me=n△m=1.0×10×0.06t=6×102t 第3节能量的转化和守恒 知识储备 1.相互转化的2.消灭产生转化转移保持不变 基础练 1.(1)机械能(2)光能化学能(3)化学能内能(4)电能化学能(5) 机械能电能(6)机械能内能(7)电能内能(8)太阳能电能2.C 3.内不守恒守恒4.D5.D6.B7.B8.化学光9.水蒸气把锅 盖顶起内能转化为机械能10.答：(1)从α点到b点，铁锁的重力势能逐渐减 少，动能逐渐增加。(2)不能，因为铁锁从a点到c点和由c点摆回到a点的过程 中，要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，机械能减少，铁锁摆回时不 能到达α点，所以铁锁摆回时不能碰到鼻子。(3)铁锁在摆动过程中，有一部分 机械能转化为内能，所以机械能不守恒，但整个过程中，能的总量是守恒的。 11.(1)守恒 (2)减少(3)机械内(4)900500 【早学先会】 ① 0 第十四章教材知识整合与提升 知识网络构建 内机械吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程完全焦每千克Q =mq有用燃料完全燃烧放出的能量消灭产生其他其他保持不变 图说物理现象 内热机吸气压缩做功排气22内机械废气带走大部分的能 量设法利用废气带走的能量内守恒不可能能量守恒 核心素养解读 [应用示例1门C[应用示例2]A[应用示例3](1)方式二把薯片碾碎(2) 小薯片燃烧放出的热量没有被水全部吸收[应用示例4]D 中考热点专练 1.A2.C3.压缩18004.机械高5.D6.(1)转移(2)做功(3)弹 性势能7.核机械化学8.方向保持不变9.做功压缩2.3×10 10.4.2×10°50%11.不变4012.解：(1)水吸收的热量：Q=c*m*(1 1。)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(60℃-20℃)=3.36×10J:(2)木炭完全 燃烧放出的热量：Q=m*黄9=0.1kg×3.36×10J/kg=3.36×10°J,火炉烧水 的热效率：)一Q ×100%=3.36X10×100%=10%。13.B14.解：1)汽 3.36×10J1 车行驶的速度v=三=108km=1O8km/h:(2)汽车沿平直公路匀速行驶，受力 I h 平衡，根据二力平衡条件可知，牵引力F=f=1380N,牵引力做的功W=Fs=1 380NX108×10m=1.4904×10J,牵引力的功率为P=W-1.4904X10」 11×3600s =41400W;(3)消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q:=mq%满=10kg×4.6×10 J/kg=4.6×10J,汽车发动机的效率？Q ×100%=L.4904X10J×100% 4.6×108J =32.4%。 167