第十四章 内能的利用 教材图文解读 2025-2026学年人教版九年级物理全一册

第十四章 内能的利用 第一节 能量的转化和守恒 1. 如图为生活中常看到的风力发电、太阳能发电装置。风力发电机工作时将机械能转化为电能，太阳能发电时将太阳能转化为电能。 2. 光合作用的过程是将光能转化为化学能，干电池供电过程是化学能转化为电能，充电时则是将电能转化为化学能。 3. 能量守恒定律：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，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。 4. 如图是弹性小球在地面弹跳的频闪照片，图中看出它的弹起高度在逐渐降低说明它的机械能在减小，原因是克服空气阻力和地面的摩擦阻力做功转化为内能了，而能量的总量保持不变。 5. 如图是一种永动机的设计，分析：高出流下的水，重力势能减小，一部分用来打磨工件做功转化为内能，另一部分用来再次抽水再次转化为高处水的重力势能，根据能量守恒定律可知，重新抽回去的水始终比流下的水少，所以这个机器不可能实现永动。 6. 食物的化学能在人体内一部分转化为内能可以维持体温恒定，一部分转化为机械能可以使我们能做功能运动，还有一部分转化为电能，心电图、脑电波就是利用这一点。 7. 14.1-6甲是运动员在2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从60m高的跳台上的A点自由滑下，从B点冲出，如图 14.1-6乙所示。运动员在空中不能达到与A点高度相同的C点，是因为受到阻力，机械能逐渐转化为内能不断减小。 8. 图 14.1-5展示的是“风光互补”景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。白天风力发电机工作时将机械能转化为电能，太阳能发电时将太阳能转化为电能；同时给蓄电池充电将电能转化为化学能，夜晚，路灯发光时，蓄电池供电将化学能转化为电能，路灯发光将电能转化为光能。 9. 如图 14.1-8所示，轻轻推倒第一块小木板就会产生连锁反应，使最后一块大木板被推倒，这就是常说的多米诺骨牌效应。有人认为，实验说明了用很少的能量可以产生较多的能量，所以能量守恒定律不成立。他的说法不正确吗，是因为最初站立的木板（用重心代替木板看）都具有重力势能，倒下后重心降低了，重力势能转化为动能了，最终转化为内能。 第二节 热机 1. 常见的热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机和喷气发动机。 2. 如下图是蒸汽机的情景，它是最原始的蒸汽机，它工作时通过燃烧煤将化学能转化为内能，然后将水加热形成水蒸气，最后再利用水蒸气的内能做功开动机器，图中车顶上方的白气是小水滴。 3. 如上中图是一种四冲程内燃机的结构简图，图中内燃机的结构主要包括气缸、活塞、火花塞、进气门、排气门、连杆、曲轴组成，观察后请你判断它做使用的燃料应该是汽油。 4. 右上图是一台四缸的四冲程内燃机内部结构剖面图，观察发现四个活塞公用一个曲轴，所以在任意时刻，总有一个活塞处在做功冲程，这种设计可以保证发动机得到平稳的动力。 5. 如图实验反映了蒸汽机的原理： 酒精燃烧将化学能转化为内能，通过热传递的方式使水的内能增加，温度升高，汽化成水蒸气，水蒸气将塞子推出的过程实际上是水蒸气在对塞子做功，将内能转化为机械能。 6. 热机是利用内能做功的机器。其中一定存在的两个能量转化是化学能转化为内能和内能转化为机械能。 7. 如图是四冲程汽油机一个完整的工作过程，由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程组成。 在压缩冲程中，活塞对混合气做功，将机械能转化为内能。在做功冲程中，燃烧后产生的高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能。 8. 汽油机吸气冲程中吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入汽缸的是空气，压缩冲程结束时，汽油机靠火花塞点火，柴油机则由喷油嘴向汽缸中喷入柴油。 9. 图14.2-7展示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，空气受热密度变小而上升，驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。在这一过程中，存在不同形式的能量是转化是：内能转化为机械能,这一能量转化过程与四冲程汽油机的做功冲程相似。 10. 某同学看到爸爸启动汽车时，转速表如图14.2-9所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。如果汽车用的是四冲程汽油机，根据图中信息可知，每分钟曲轴转了900圈，发动机一个气缸每分钟完成做功冲程的次数为450次，如果该发动机为4缸，每次做功为N J，则该发动机的功率为30N W。 第三节 热机的效率 1. 燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、酒精等，气体燃料有煤气、天然气等( 图14.3-1)。根据你的经验相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是不同的，物理反应燃料的这种差异，提出了热值的概念。 2. 热值物理量的符号是q，单位是J/kg和J/m3。 酒精的热值为3.0×107J/kg，表示的意义是: 质量为1kg的酒精完全燃烧时放出的热量为3.0×107J。 煤气的热值为3.9×107J/m3，表示的意义是: 体积为1m3的煤气完全燃烧时放出的热量为3.9×107J。 3. 燃料燃烧放出的热量计算公式：和。 4. 对热机而言，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，其中散失能量最多的是废气带走的能量，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热机的效率。 5. 图中，热机中燃料通过燃烧我们获得了内能，目的是利用这些能量来做功，图中浪费最多的能量是废气带走的能量，还有少量的由于机械摩擦及散热会损失一部分。热机的使用会带来大气污染、噪声污染和热污染。 6. 热机的效率是热机性能的重要指标。在做功同样多的情况下，效率高的热机消耗的燃料越少，从而节约能源、减少污染。在设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种能量损失，提高效率。 7. 枪虾(图14-1)的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，存在的能量转化有：（肌肉）化学能转化为机械能和机械能转化为内能。 8. 我国古人曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端，其结构如图 14-2所示。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。推杆压缩空气的体积对空气做功，将机械能转化为内能，空气的内能增大，温度升高，达到了艾绒的燃点，艾绒燃烧起来，这一过程与四冲程汽油机的压缩冲程相似。 9. 有些地铁站间的轨道高度比地铁站台低，即列车从一个站台开出时是下坡的，行驶到接近下一站时是上坡的。从能量转化的角度分析，列车进站时上坡，可以将动能转化为重力势能存储起来；列车出站时下坡，可以将重力势能转化为动能，存储的能量再利用，这种设计的好处是节能。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十四章 内能的利用 第一节 能量的转化和守恒 1. 如图为生活中常看到的风力发电、太阳能发电装置。风力发电机工作时将_______转化为电能，太阳能发电时将_________转化为电能。 2. 光合作用的过程是将__________能转化为__________能，干电池供电过程是__________能转化为__________能，充电时则是将__________能转化为__________能。 3. 能量守恒定律：能量既不会凭空________，也不会凭空________，它只会从______________转化为_________________，或者从一个物体__________到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量________________。 4. 如图是弹性小球在地面弹跳的频闪照片，图中看出它的弹起高度在逐渐降低说明它的_____能在减小，原因是克服空气阻力和地面的摩擦阻力做功转化为_______能了，而能量的总量_______。 5. 如图是一种永动机的设计，分析：高出流下的水，重力势能减小，一部分用来打磨工件做功转化为_______能，另一部分用来再次抽水再次转化为高处水的_______能，根据_______ __________可知，重新抽回去的水始终比流下的水_______，所以这个机器不可能实现永动。 6. 食物的_______能在人体内一部分转化为_______能可以维持体温恒定，一部分转化为_______能可以使我们能做功能运动，还有一部分转化为_______能，心电图、脑电波就是利用这一点。 7. 14.1-6甲是运动员在2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从60m高的跳台上的A点自由滑下，从B点冲出，如图 14.1-6乙所示。运动员在空中不能达到与A点高度相同的C点，是因为__________________________________________。 8. 图 14.1-5展示的是“风光互补”景观照明灯。它的最上端是一台风力发电机，灯柱上还配有太阳能电池板，底部的蓄电池可以储存电能。白天风力发电机工作时将_______转化为电能，太阳能发电时将_________转化为电能；同时给蓄电池充电将_____能转化为________能，夜晚，路灯发光时，蓄电池供电将_____能转化为________能，路灯发光将_____能转化为________能。 9. 如图 14.1-8所示，轻轻推倒第一块小木板就会产生连锁反应，使最后一块大木板被推倒，这就是常说的多米诺骨牌效应。有人认为，实验说明了用很少的能量可以产生较多的能量，所以能量守恒定律不成立。他的说法不正确吗，是因为最初站立的木板（用重心代替木板看）都具有______能，倒下后重心降低了，_______能转化为______能了，最终转化为______。 第二节 热机 1. 常见的热机有______、______、_________和____________。 2. 如下图是蒸汽机的情景，它是最原始的______机，它工作时通过燃烧煤将______能转化为______能，然后将水加热形成水蒸气，最后再利用水蒸气的______做功开动机器，图中车顶上方的白气是__________。 3. 如上中图是一种四冲程内燃机的结构简图，图中内燃机的结构主要包括气缸、_______、_______、进气门、排气门、连杆、_______组成，观察后请你判断它做使用的燃料应该是________。 4. 右上图是一台四缸的四冲程内燃机内部结构剖面图，观察发现四个活塞公用一个曲轴，所以在任意时刻，总有一个活塞处在________冲程，这种设计可以保证发动机得到平稳的动力。 5. 如图实验反映了蒸汽机的原理： 酒精燃烧将________能转化为_______能，通过________的方式使水的内能________，温度升高，_________成水蒸气，水蒸气将塞子推出的过程实际上是_________在对__________做功， 将__________能转化为__________能。 6. 热机是利用_________做功的机器。其中一定存在的两个能量转化是___________________和____________________。 7. 如图是四冲程汽油机一个完整的工作过程，由________冲程、_________冲程、_________冲程、___________冲程组成。 在压缩冲程中，____________对_______做功，将_______能转化为_________能。在做功冲程中，燃烧后产生的高温高压的燃气对活塞做功，将_________能转化为_________能。 8. 汽油机吸气冲程中吸入汽缸的是___________，柴油机吸入汽缸的是_________，压缩冲程结束时，汽油机靠__________点火，柴油机则由___________向汽缸中喷入柴油。 9. 图14.2-7展示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，空气受热______变小而上升，驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。在这一过程中，存在不同形式的能量是转化是：________________________,这一能量转化过程与四冲程汽油机的________冲程相似。 10. 某同学看到爸爸启动汽车时，转速表如图14.2-9所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。如果汽车用的是四冲程汽油机，根据图中信息可知，每分钟曲轴转了_______圈，发动机一个气缸每分钟完成做功冲程的次数为______次，如果该发动机为4缸，每次做功为N J，则该发动机的功率为___________W。 第三节 热机的效率 1. 燃料的种类很多，固体燃料有木柴、煤等，液体燃料有汽油、酒精等，气体燃料有煤气、天然气等( 图14.3-1)。根据你的经验相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量是______的，物理反应燃料的这种差异，提出了___________的概念。 2. 热值物理量的符号是_______，单位是_________和_________。 酒精的热值为3.0×107J/kg，表示的意义是: _____________________________________________________。 煤气的热值为3.9×107J/m3，表示的意义是: ______________________________________________________。 3. 燃料燃烧放出的热量计算公式：_______________和________________。 4. 对热机而言，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，其中散失能量最多的是_____________________，用来做有用功的那部分能量与_____________________能量之比叫热机的效率。 5. 图中，热机中燃料通过燃烧我们获得了______能，目的是利用这些能量来_______，图中浪费最多的能量是__________________，还有少量的由于机械摩擦及散热会损失一部分。热机的使用会带来_________污染、_________污染和 _________ 污染。 6. 热机的_______是热机性能的重要指标。在做功同样多的情况下，效率高的热机消耗的燃料越______，从而节约能源、减少污染。在设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种____________，提高效率。 7. 枪虾(图14-1)的大螯猛地合上时，能挤出速度很大的水柱，水柱产生的微小气泡在破裂瞬间会产生高温并发出很大的声音，还会发出一道极短的光。在这个过程中，存在的能量转化有：_______________________________和__________________________________。 8. 我国古人曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端，其结构如图 14-2所示。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。推杆压缩空气的体积对_______做功，将__________能转化为________能，空气的内能增大，温度_______，达到了艾绒的燃点，艾绒燃烧起来，这一过程与四冲程汽油机的_______冲程相似。 9. 有些地铁站间的轨道高度比地铁站台低，即列车从一个站台开出时是下坡的，行驶到接近下一站时是上坡的。从能量转化的角度分析，列车进站时上坡，可以将_______能转化为__________能存储起来；列车出站时下坡，可以将_______能转化为_____能，存储的能量再利用，这种设计的好处是_______________。 学科网（北京）股份有限公司 $$