2026年中考物理一轮复习：第20课时能量的转化与守恒热机热机的效率 课件

第20课时 能量的转化与守恒 热机 热机的效率 1 【课标要求】3.1.1 了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系。 3.1.2 通过实验,认识能量可以从一个物体转移到其他物体,不同形式的能量可以相互转化。 3.3.1 从能量转化的角度认识燃料的热值。 3.3.3 了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。 3.5.1 知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。 3.5.2 从能量转化和转移的角度认识效率。 过 基 础 一、能量的转化与守恒 能量的转化:在一定条件下,各种形式的能量是可以相互转化的。 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①_为其他形式,或者从一个物体②_到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量③_ _。 转化 转移 保持 不变 二、热机 定义:利用内能做功的机械,如内燃机、蒸汽机、汽轮机、喷气发动机等。 内燃机 定义:燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机 工作原理:燃料在气缸内燃烧,产生高温高压的燃气,把①_ _能转化为②_能;然后高温高压的燃气推动活塞做功,把③_能转化为④_能 分类:内燃机分为⑤_和⑥_两大类,它们分别用汽油和柴油作为燃料 四冲程汽油机各个冲程的特点 化 学 内 内 机械 汽油机 柴油机 冲程 工作示意图 能量的转化(转移) 相应特点 ⑦_ 冲程 (1)进气门打开,排气门关闭; (2)活塞向下运动,吸入汽油和空气的混合物(柴油机只吸入空气) ⑧_ 冲程 机械能 内能 (1)进气门、排气门都关闭; (2)活塞向⑨_运动,压缩汽油和空气的混合物(柴油机压缩空气),使其温度升高 吸气 压缩 上 冲程 工作示意图 能量的转化 (转移) 相应特点 ⑩_ 冲程 燃料燃烧时: 化学能 ⑪_能 做功时:内能 机械能 (1)进气门、排气门都关闭; (2)火花塞产生电火花引燃燃料(柴油机的喷油嘴喷出雾状柴油,柴油遇到热空气便立刻燃烧,即压燃式点火),产生高温高压的气体; (3)高温高压的气体推动活塞向 ⑫_运动,带动曲轴转动,对外做功 做功 下 内 注意 1.四冲程内燃机完成一个工作循环,要经过4个冲程,飞轮转动2周,活塞上下往返2次,对外做功1次。2.在四个冲程中,只有做功冲程对外做功,其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。 冲程 工作示意图 能量的转化 (转移) 相应特点 ⑬_ 冲程 废气带走很多能量 (1)进气门关闭,排气门打开; (2)活塞向上运动,将废气排出气缸 排气 三、热机的效率 热值 定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与其①_之比(比值定义法) 单位:②_或J/m3(气体燃料) 计算燃料完全燃烧放出的热量 固体和液体燃料:Q放=③_(质量m的单位为④_) 气体燃料:Q放=⑤_(体积V的单位为 ⑥_) 影响因素:只与燃料的⑦_有关 质量 J/kg qm kg qV m3 种类 热机的效率 定义:用来做⑧_的这部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比 计算公式: == (固体和液体燃料) (气体燃料) 有用功 提高热机效率 提高燃料的利用率 减少各种能量的损失 设法利用废气的能量 课前小测 1.中国提出“碳达峰”“碳中和”能源战略目标,大力发展光伏发电。光伏发电是将_能转化为_能,此过程_ (选填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律。 2.(人教、粤沪素材)下列不属于热机应用的是( ) A.喷气式飞机 B.柴油收割机 C.电动车 D.燃油汽车 光(太阳) 电 遵循 C 3.下列是某汽车发动机的四个冲程的示意图,其中会排出废气的冲程是( ) D 4.(物理与生活)随着生活水平的提高,平常家中使用的燃料也从干木柴变成了天然气。干木柴和天然气燃烧时的放热本领不同,是因为它们的_不同;0.7 m3天然气完全燃烧放出的热量为_ J;若使用时天然气没有完全燃烧,则天然气的热值会_(选填“变大”“变小”或“不变”)。(q天然气=4.0 107 J/m3) 热值 2.8 107 不变 5.某内燃机的能量流向图如图1所示,则该内燃机的效率为_ %;使用热值更大的燃料,_提高内燃机的效率;内燃机的效率_(后两空均选填“能”或“不能”)达到100%。 34 图1 不能 不能 过易错 易错易混点 内燃机的工作过程 例题 如图2,A、B、C、D是某四冲程汽油机一个工作循环的四个冲程,E、F是演示实验的示意图。 图2 (1)图B是_冲程,汽油机正常工作时四个冲程的顺序是_(用字母表示)。 (2)为汽车提供动力的是图_所示的冲程,此冲程主要将_能转化为机械能;与它原理相同的是图_所示的演示实验。 压缩 DBCA C 内 F (3)若该单缸汽油机飞轮的转速为1 200 r/min,则该汽油机每分钟完成_个工作循环,对外做功_次,活塞往复运动_次。 600 600 1 200 过 考 点 考点 能量的转化与守恒(5年5考:2025.22,2024.22,2023.23,2022.5,2021.10) 1.下列事例与能量转化描述正确的是( ) A.光合作用——光能转化为内能 B.电风扇——机械能转化为电能 C.煤炭燃烧发热——化学能转化为内能 D.太阳能电池——太阳能转化为化学能 C 2.(2025广东节选)巡检机器人可对高压输电线进行巡检,如图3。机器人的电机可切换为电动机或发电机。下坡巡检时,电机可将重力势能转化为电能并为蓄电池充电,将能量储存起来。请完成以下能量转化流程图。 图3 化学 3.(人教素材)图4是小球在地面上弹跳的频闪摄影。小球在运动过程中,弹起高度逐渐降低,说明它的机械能逐渐转化为了_能,此过程_(选填“遵循”或“不遵循”)能量守恒定律。 内 图4 遵循 考点 热机(5年3考:2023.5,2022.9,2021.3) 4.下列汽油机工作的四个冲程中,吸气冲程是( ) C 5. (2021广东)关于四冲程汽油机的工作过程,下列说法正确的是( ) A.吸气冲程:只吸入空气 B.压缩冲程:缸内温度降低 C.做功冲程:气体推动活塞做功 D.排气冲程:内能转化机械能 C 6.(人教新素材)古代的人们曾发明一种活塞式点火器,如图5所示,以牛角作套筒,木质推杆前端粘附艾绒,取火时一只手握住套筒,另一只手向内猛推推杆,艾绒就会被点燃。向内猛推推杆的过程中,_能转化为_能,该过程的能量转化与四冲程汽油机的_冲程类似。 机械 图5 内 压缩 7.图6是四冲程内燃机的某冲程示意图,由图可知,该内燃机是_(选填“汽油机”或“柴油机”),此时正在进行的是_冲程,若该内燃机每秒钟对外做功的次数为15次,则该内燃机飞轮的转速为_r/min。 柴油机 图6 压缩 1 800 考点 热值、热机效率及其有关计算(5年5考:2025.19,2024.23,2023.23,2022.8,2021.10) 图7 8.(古代科技)《天工开物》记载了古人炒蒸油料的场景,如图7,灶台内的木炭燃烧一段时间后,剩余木炭的热值将( ) A.变大 B.变小 C.不变 D.先变大后变小 C 9.下列选项可能符合汽车内燃机能量流向的是( ) D 10.(2025 广东节选)图8是我国自主设计建造的“极地”号破冰调查船,已知q燃油=4.3 107 J/kg。该船发动机完全燃烧100 kg燃油放出的热量是多少? 图8 解:该船发动机完全燃烧100 kg燃油放出的热量: Q放=q燃油m燃油=4.3 107 J/kg 100 kg=4.3 109 J 答:该船发动机完全燃烧100 kg燃油放出的热量为4.3 109 J。 11.(2025苏州改编)用煤气炉将3 kg的水从20 加热到80 ,消耗煤气0.14 m3。已知煤气的热值为1.8 107 J/m3,水的比热容为4.2 103 J/(kg )。求: (1)水吸收的热量;(2)煤气完全燃烧放出的热量;(3)煤气炉的加热效率。 解:(1)水吸收的热量: Q吸=c水m水(t-t0)=4.2 103 J/(kg ) 3 kg (80 -20 )=7.56 105 J (2)煤气完全燃烧放出的热量:Q放=q煤气V=0.14 m3 1.8 107 J/m3=2.52 106 J (3)煤气炉的加热效率: ===30% 答:(1)水吸收的热量为7.56 105 J;(2)煤气完全燃烧放出的热量为2.52 106 J;(3)煤气炉的加热效率为30%。 12.建筑工地上,如图9所示的起重机在12 s内将质量为2.15 103 kg的钢材沿竖直方向匀速提升6 m,已知此过程中起重机的热机效率为30%。柴油的热值q柴=4.3 107 J/kg,g取10 N/kg。 (1)起重机对钢材所做的有用功是多少? (2)该过程中起重机消耗了多少千克柴油? (假设柴油完全燃烧) 图9 解:(1)钢材的重力:G=mg=2.15 103 kg 10 N/kg=2.15 104 N 起重机对钢材所做的有用功:W有=Gh=2.15 104 N 6 m=1.29 105 J (2)柴油完全燃烧放出的热量:Q放===4.3 105 J 该过程中起重机消耗柴油的质量:m油===0.01 kg 答:(1)起重机对钢材所做的有用功是1.29 105 J;(2)该过程中起重机消耗了0.01 kg的柴油。 计算热效率相关问题时,重点在于找到有效利用的能量。对于热传递过程,有用功通常为Q吸(一般用Q吸=cm t计算);对于热机做功过程,有效利用的能量通常为热机做的机械功(一般用W=Fs或W=Pt计算)。 中考预测 1.(2025山西改编)阅读材料,回答问题。 制作简易汽轮机模型 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水,将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内,用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上,笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯,当有蒸汽喷出时,扇叶就转动起来。 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队,研究热机原理后,收集材料组装了如图10所示的汽轮机模型。 图10 (1)蒸汽冲击叶轮转动的过程中,水蒸气的_转化为叶轮的_,这一过程与汽油机的_冲程作用相似。 (2)某团队的同学们在测试过程中,发现扇叶不转动,出现这种现象的原因可能是_ _。(写出一条即可) 内能 图10 (3)热机发展史也是一部热机效率提高史,在展示交流环节,对如何提高简易汽轮机效率,同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念,从结构的角度思考,帮助他们提出一个可行性措施:_。 机械能 做功 注入 的水过少,产生的蒸汽量不足(合理即可) 增加易拉罐的保温性能(合理即可) 参考答案 过基础 一、①转化 ②转移 ③保持不变 二、①化学 ②内 ③内 ④机械 ⑤汽油机 ⑥柴油机 ⑦吸气 ⑧压缩 ⑨上 ⑩做功 ⑪内 ⑫下 ⑬排气 三、①质量 ②J/kg ③qm ④kg ⑤qV ⑥m3 ⑦种类 ⑧有用功 课前小测 1.光(太阳) 电 遵循 2.C 3.D 4.热值 2.8 107 不变 5.34 不能 不能 过易错 例题 (1)压缩 DBCA (2)C 内 F (3)600 600 1 200 过考点 1.C 2.化学 3.内 遵循 4.C 5.C 6.机械 内 压缩 7.柴油机 压缩 1 800 8.C 9.D 10.解:该船发动机完全燃烧100 kg燃油放出的热量: Q放=q燃油m燃油=4.3 107 J/kg 100 kg=4.3 109 J 答:该船发动机完全燃烧100 kg燃油放出的热量为4.3 109 J。 11.解:(1)水吸收的热量: Q吸=c水m水(t-t0)=4.2 103 J/(kg ) 3 kg (80 -20 )=7.56 105 J (2)煤气完全燃烧放出的热量: Q放=q煤气V=0.14 m3 1.8 107 J/m3=2.52 106 J (3)煤气炉的加热效率: ===30% 答:(1)水吸收的热量为7.56 105 J;(2)煤气完全燃烧放出的热量为2.52 106 J;(3)煤气炉的加热效率为30%。 12.解:(1)钢材的重力: G=mg=2.15 103 kg 10 N/kg=2.15 104 N 起重机对钢材所做的有用功: W有=Gh=2.15 104 N 6 m=1.29 105 J (2)柴油完全燃烧放出的热量:Q放===4.3 105 J 该过程中起重机消耗柴油的质量:m油===0.01 kg 答:(1)起重机对钢材所做的有用功是1.29 105 J;(2)该过程中起重机消耗了0.01 kg的柴油。 中考预测 1.(1)内能 机械能 做功 (2)注入的水过少,产生的蒸汽量不足(合理即可) (3)增加易拉罐的保温性能(合理即可) $