第十四章 内能的利用（培优复习课件）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理课件系统梳理了“内能的利用”单元核心知识，涵盖能量的转化与守恒、热机的工作原理及效率，通过思维导图将能量转化形式、热机种类与冲程、燃料热值等内容串联，构建“概念-规律-应用”的知识网络。 其亮点在于采用“实验探究-典例分层-综合应用”复习策略，如通过试管烧水实验分析内能做功，设计从能量转化判断题到热机效率计算题的梯度例题，培养学生能量观念和科学推理能力。这种设计既帮助学生巩固基础，又助力教师精准把握复习重点。

九年级物理全一册•人教版 第十四章 内能的利用 火能驱散寒冷和黑暗，带来温暖和光明。摩擦生火第一次使人支配了一种自然力量，而蒸汽机的发明则给人类带来了巨大的动力。 将内能转化为机械能的各种热机广泛使用在汽车、火车、轮船、飞机和火箭上。 热机是怎样将内能转化成我们需要的能量的？ 学习完这一章，你就会清楚了。 单元复习 能量的转化与守恒 01 热机 02 热机的效率 03 第十四章 内能的利用 本章思维导图 第十四章 内能的利用 第1节 能量的转化与守恒 第十四章 内能的利用 知识一 能量的转化和转移 1. 自然界存在着各种不同形式的能量 （1）机械能：机械能包括动能、重力势能和弹性势能。 （2）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。一切物体都具有内能。 （3）太阳能：是指太阳的热辐射能。是一种可再生能源。 （4）化学能：各种物质都储存化学能，如燃料、动物、食物都储存有化学能。 （5）电能：电能是指电流以各种形式做功的能力。 （4）核能：即原子能。原子核结构发生变化放出的能量。 知识一 能量的转化和转移 2. 能量的转化 自然界中的各种现象都是互相联系的。在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的. ①机械能与内能的相互转化 ●“钻木取火”是________能转化为______能； ●蒸汽机火车是_______能转化为________能. ②电能与机械能的相互转化 ●水电站发电是________能转化为______能； ●电车是______能转化为________能. 机械 内 机械 内 机械 电 机械 电 知识一 能量的转化和转移 ③电能与内能的相互转化 ●电水壶是________能转化为______能； ●地热发电站是_______能转化为________能. ④电能与光能的相互转化 ● LED灯是________能转化为______能； ●太阳能电池板是_______能转化为________能. ⑤内能与光能的相互转化 ●白炽灯把_____能转化成_____能，再把_____能转化成____能。 ●太阳能热水器是_______能转化为______能. 电 内 电 内 光 电 电 光 光 电 内 光 内 内 知识一 能量的转化和转移 3. 能量的转移 能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。 例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的转移。 涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于机械能的转移。 4. 正确理解能量的“转化”和“转移” 发生能量的转化时，能的形式发生了变化。 发生能量的转移时，能量的形式不发生变化。 知识二 能量守恒定律 1. 能量守恒定律的内容 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。这就是能量守恒定律。 知识二 能量守恒定律 2. 能量守恒的普遍性 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵守能量守恒定律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。 3. 能量守恒的确定性 能量在发生转化和转移的过程中，能量总是守恒的，即在转化或转移的前后，能的总量保持不变。 知识二 能量守恒定律 4. 机械能守恒与能量守恒的区别 （1）机械能的守恒是有条件的——只有重力和弹力做功。 机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变（守恒）。如果除此之外还存在其他能量的转化过程，则说明有机械能与其他形式的能之间的转化，机械能的总量发生改变，机械能不再守恒。例如：克服摩擦做功，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。 （2）能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、原子能间相互转化，不限于动能与势能之间。在转化过程中，一种形式的能量减少，另一种形式的能量必然增加，能量的总量保持不变。 知识二 能量守恒定律 5. 永动机 有人曾设想制造一种不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。 如图所示，高处的水具有一定的机械能W总，水向下流动时，对水轮机做功，水轮机转动，把低处的水抽到高处。由于水轮机转动的各部件间存在摩擦，会有部分机械能转化为内能W内能，只有一部分能量W抽水用来抽水做功。 根据能量守恒定律可知： W总=W内能+W抽水，最后抽水的能量小于原来水的总能量，使流下的水不能全部抽回。 由能量守恒定律知：无法制成永动机。 【例题1】如图是一种新型的风光互补照明灯，它头顶小风扇，肩扛太阳能电池板，腰胯照明灯，脚踏蓄电池。下列说法正确的是（　　） A．蓄电池夜晚放电时将电能转化为化学能 B． LED灯工作时，是将机械能转化为光能 C．太阳能电池板将太阳能转化为电能 D．小风扇利用风力发电将电能转化为机械能 一、能量的转化与转移 C 【解析】A．蓄电池放电时，是将储存的化学能转化为电能，充电时才是电能转化为化学能，故A错误； B．LED灯工作时，LED灯消耗电能，是将电能转化为光能，故B错误； C．太阳能电池板的作用就是将太阳能直接转化为电能，故C正确； D．小风扇风力发电，是将风能（机械能）转化为电能，故D错误。故选C。 一、能量的转化与转移 【例题2】以下四幅图中，关于能量转化说法正确的是（　　） A．图甲所示，过山车向下运动时是动能转化为重力势能 B．图乙所示，水电站将水的电能转化为机械能 C．图丙所示，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为动能 D．图丁所示，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为动能 C 【解析】 A．图甲中，过山车向下运动时质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，是重力势能转化为动能，故A错误； B．图乙中，水力发电，是将水的机械能转化为电能，故B错误； C．图丙中，自行车运动员奋力蹬车时，消耗了自身化学能，而自行车速度增大，动能增大，所以是人体内的一部分化学能转化为动能，故C正确； D．图丁中，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，是通过摩擦做功将机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 故选C。 一、能量的转化与转移 【例题3】“多米诺骨牌”是一项有趣的活动，按一定距离排列的骨牌，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，如图所示，下列说法中正确的是（ ） A 二、能量守恒定律 A．骨牌在倒下时将机械能转化为内能 B．利用较少的能量就可以产生较多的能量，整个过程中能量增加 C．整个过程内能逐渐减小，转化成了机械能 D．永动机不能实现，因为机械能是守恒的 二、能量守恒定律 【解析】 A.骨牌站立时具有重力势能，倒下时，重力势能转化为动能。当一个骨牌撞击下一个骨牌时，发生非弹性碰撞，同时伴随着摩擦和空气阻力，部分机械能会转化为内能和声能。因此，骨牌在倒下时，存在机械能向内能的转化，故A正确； B．根据能量守恒定律，能量不会凭空产生，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能的总量保持不变。该过程中，是骨牌储存的势能被依次释放，而不是产生了新的能量，故B错误； C．整个过程中，由于碰撞和摩擦，机械能不断转化为内能，所以系统的内能是增加的，机械能是逐渐减小的，故C错误； D．永动机不能实现，因为它违背了能量守恒定律，而不是因为机械能守恒。在有摩擦等能量损耗的情况下，机械能本身是不守恒的，故D错误。 故选A。 二、能量守恒定律 【例题4】如图所示，光滑桌面上的弹性小球由A点被弹出后，落到地面，又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹，C、F点等高。下列有关小球的运动描述不正确的是（　　） C A．从A点运动到F点的过程中，总能量守恒 B．从B点运动到C点，重力势能转化为动能 C．小球在E点的机械能大于在D点的机械能 D．小球在C点的速度大于小球在F点的速度 【解析】 A．从A点运动到F点的过程中，小球与地面碰撞时会有能量损失，如机械能转化为内能，但总能量守恒，故A正确； B．从B点运动到C点，小球高度下降，质量不变，重力势能减小，速度增加，动能增大，因此重力势能转化为动能，故B正确； C．小球在运动过程中与地面碰撞，每次碰撞都会损失一部分机械能，由于E点比D点更靠后，所以机械能更小，故C错误； D．C点和F点等高，重力势能相同。但由于 整个过程中机械能逐渐减小，所以C点的动能 大于F点的动能，因此C点的速度大于F点的速度， 故D正确。故选C。 二、能量守恒定律 第2节 热机 第十四章 内能的利用 知识一 热机 1. 实验探究：利用内能可以做功 （1）实验：在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧； 然后对试管加热使水沸腾。观察到的现象有： ①瓶塞被冲出来；②管口附近出现“白雾”。 （2）实验分析 ① 酒精燃烧放出热量，酒精的______能转化为水的____能； ②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的_______能转化为瓶塞的_______能。 （3）结论：利用内能可以做功。这就是热机的工作原理。 化学 内 内 机械 知识一 热机 2. 热机 （1）热机：各种利用内能做功的机械叫作热机。 （2）工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能。 （3）种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 （4）内燃机 ①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 ②分类：汽油机和柴油机。 知识二 汽油机 1. 工作原理 汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。 2. 汽油机的主要构造 汽缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞用连杆跟曲轴相连。 3. 工作过程 （1）冲程：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，叫做一个冲程。 （2）一个工作循环：由吸气、压缩、做功、排气4个冲程组成，活塞往复运动2次，飞轮转动2周，对外做功1次。 知识二 汽油机 冲程名称 进气门 排气门 活塞 运动 冲程的作用 能量转化 吸气冲程 开 闭 向下 吸入燃料和空气的混合物 压缩冲程 闭 闭 向上 压缩燃料和空气的混合物， 使其内能增大，温度升高 机械能转化为内能 做功冲程 闭 闭 向下 火花塞产生电火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功，通过连杆、曲轴带动飞轮转动 内能转化为机械能 排气冲程 闭 开 向上 排出废气 （3）汽油机四个冲程工作情况总结 知识三 柴油机 3. 工作过程 与汽油机大致相同，一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气4个冲程构成，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，对外做功1次。 柴油机吸入气缸内的物质只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的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会立刻燃烧起来。 1. 工作原理 利用柴油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。 2. 汽油机的主要构造 与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是一个喷油嘴。 知识三 柴油机 4. 柴油机和汽油机的异同点 项目 汽油机 柴油机 构造 气缸顶部有一个火花塞 气缸顶部有一个喷油嘴 燃料 汽油 柴油 吸气冲程 吸入汽油与空气的混合物 只吸入空气 压缩冲程 压缩程度较小 压缩程度较大 做功冲程 点燃式，内能→机械能 压燃式，内能→机械能 排气冲程 排出废气 特点与应用 轻巧、功率小；小汽车、摩托车等. 笨重、功率大；载重汽车、轮船等. 相同点 一个工作循环均有四个冲程组成，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。压缩冲程把机械能→内能；做功冲程把内能→机械能. 【例题1】1876年，德国工程师奥托制造了第一台新型的以煤气为燃料的四冲程内燃机。如图为四冲程柴油机的工作过程。下列相关说法正确的是（　　） A．汽油机和柴油机都是内燃机，吸入汽缸的物质相同 B．乙冲程使缸内气体内能增大，为内燃机提供动力 D 一、汽油机与柴油机 C．丙冲程主要是依靠飞轮的惯性完成的 D．柴油机降温常用水做冷却剂是因为水的比热容大 【解析】四冲程内燃机一个工作循环，活塞往复两次、飞轮转两周，完成四个冲程，对外做功一次，当飞轮的转速是2400r/min，即40r/s时，每秒内完成80个冲程，对外做功20次，故A正确，BCD错误。故选A。 【例题2】一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是（　） A．完成80个冲程，对外做功20次 B．完成80个冲程，对外做功40次 C．完成40个冲程，对外做功10次 D．完成40个冲程，对外做功40次 A 一、汽油机与柴油机 【解析】A．柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故A错误； B．由乙图可知，两个气门关闭，活塞向上运动，活塞压缩气体做功，此冲程为压缩，内燃机通过做功冲程获得动力，故B错误； C．由丙图可知，两个气门关闭，高温气体推动活塞向下运动，气体对外做功，丙是做功冲程，是气体推动活塞做功，不是靠惯性，故C错误； D．水的比热容大，升高相同温度吸收热量多，冷却效果好，故D正确。故选D。 一、汽油机与柴油机 【解析】图中两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能。用水来冷却气缸，是利用了水的比热容大的特点，相同条件下水吸收的热量多，冷却效果好。 因为汽油机一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，所以每秒钟对外做功15次，完成15个工作循环，飞轮转30r，则1min飞轮转1800r，即飞轮转速为1800r/min。 【例题3】下图是某单缸四冲程汽油机的_______冲程。为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，气缸外有一个水套，用水来冷却气缸是因为水的________较大。若该汽油机每1秒钟对外做功15次，那么该汽油机飞轮的转速为________r/min 。 1800 二、内燃机相关计算 压缩 比热容 二、内燃机相关计算 【例题4】某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮lmin转动1800r，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），试求： （1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力是多少？ （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功是多少？ （3）汽油机的功率是多少？ 2025W 2700N 135J 二、内燃机相关计算 【解析】（1）燃气对活塞的平均压强为9.0×105Pa，活塞面积为30cm2，计算出做功冲程中燃气对活塞的平均压力 （2）汽油机在做功冲程时，汽缸内高温高压的气体推动活塞做功，可直接计算出一个做功冲程中，燃气对活塞做的功 W=Fs=2700N×50mm=2700N×0.05m=135J （3）汽油机在一个工作循环中只有一次做功冲程，对外做功1次，飞轮转动2圈。由题意，飞轮转动1800圈，说明汽油机做了900个工作循环，对外做功900次。该汽油机在1min内做功W总=900W=900×135J= 121500J 汽油机的功率 第3节 热机的效率 第十四章 内能的利用 知识一 燃料的热值 1. 燃料 （1）燃料的种类：固体燃料有木柴、煤炭等；液体燃料有汽油、柴油、酒精灯；气体燃料有煤气、天然气等。 （2）燃料燃烧时能量的转化：燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。 2. 燃料的热值 （1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用字母q表示。表示燃料完全燃烧时放热本领大小的物理量。 知识一 燃料的热值 （2）公式： q= Q 表示放出的热量，单位是焦，符号为 J m 表示固、液体燃料的质量，单位是千克，符号为kg Q 表示热值，单位是焦/千克，符号为 J/kg （3）热值的物理意义： 热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。 同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。 知识一 燃料的热值 （4）燃料燃烧放出热量的计算： （5）气体燃料的热值： q= V 表示气体燃料的体积，单位是米3 ，符号为m3 Q 表示放出的热量，单位是焦，符号为 J q 表示气体燃料的热值，单位使用焦/米3 ，符号为J/m3 （6）氢的热值大 氢的热值比较大为1.4×108J/kg，火箭上用液态氢作燃料. 知识二 热机的效率 1. 日常生活中的热效率 用煤气灶烧水时，煤气能量的损失情况：煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量；还有一部分能量直接散失掉了等。 水吸收的热量（有水的容器、煤气灶本身会吸收一部分能量；高温的烟气带走了一部分能量效利用的）只占煤气完全燃烧放出热量的一部分。吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值叫作热效率。 热效率η = 知识二 热机的效率 （1）热机能量流向示意图 热机也有类似的情况，汽油在汽缸内不能完全燃烧，损失了一部分能量；机械装置吸收了一部分能量；废气带走了一部分能量；由于机械传动等克服摩擦消耗了一部分能量，等等。 真正转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧所释放能量的一部分。只有对外做有用功的能量是被有效利用的。 燃料的 能量 热机燃料的能量走向示意图 2. 热机的效率 知识二 热机的效率 （2）热机的效率 ①定义：用来做有用功的这部分能量，与燃料完全燃烧释放的热量之比，叫作热机的效率。 ②公式： η 或η ③物理意义： 热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 知识二 热机的效率 3. 提高热机效率的主要途径 （1）设计和制造时不断改进和创新：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。 （2）设法利用废气的能量：在热机的能量损失中，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。大型发电机常常用蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。 （3）减小摩擦：使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 【例题1】某款新能源汽车采用氢燃料发动机获得动力。若某次汽车以100kW的恒定功率在水平公路上匀速行驶30min，消耗的氢能为3×108J。下列说法正确的是（　　） A．汽车发动机的效率为60% B．汽车牵引力做的功为3×106J C．氢燃料燃烧是内能转化为化学能 D．氢燃料的热值越大，发动机的效率一定越高 A 一、热值及其相关计算 【解析】AB.牵引力做的功W=Pt=1×105W×30×60s=1.8×108J 汽车发动机的效率为 故A正确，B错误； C．氢燃料燃烧是化学能转化为内能，不是内能转化为化学能，故C错误； D．发动机的效率取决于对燃料化学能转化为机械能的利用程度，与热值大无关，故D错误。 故选A。 一、热值及其相关计算 【例题2】（多选题）如图所示，小十制作了一个简易汽轮机装置，在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车扇叶转动。下列说法正确的是（　　） A．打开酒精灯盖子闻到了酒精气味是因为发生了分子扩散现象 B．酒精燃烧将内能转化为化学能 AC 一、热值及其相关计算 C．蒸汽使扇叶转动过程与四冲程汽油机的做功冲程原理相似 D．加热一段时间后，酒精灯内酒精的热值减小 【解析】 A．打开酒精灯盖子闻到了酒精气味是因为分子在不停地做无规则运动，发生了分子扩散现象，故A正确； B．酒精燃烧是化学变化，燃烧过程中将酒精储存的化学能转化为内能，故B错误； C．蒸汽使扇叶转动，是将蒸汽的内能转化为扇叶的机械能，该过程和四冲程汽油机的做功冲程原理相似，故C正确； 一、热值及其相关计算 D．热值是燃料本身的特性，只和燃料的种类有关，和酒精的质量无关，酒精灯内酒精减少后热值不变，故D错误。 故选AC。 【例题3】如图为某汽油机工作时的能量流向图，汽油的热值q取4.5×107J/kg。以下说法正确的是（　　） A．汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小 B．完全燃烧10kg汽油可放出4.5×108J的热量 C．在做功冲程，该汽油机气缸中的气体内能增大 D．该汽油机工作效率可达65% B 二、热机效率及其计算 【解析】A．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误； B．完全燃烧10kg汽油放出的热量 故B正确； C．四冲程汽油机在做功冲程中，高温高压气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，故C错误； 二、热机效率及其计算 D．由图可知，输出的有用功在总能量中所占的比例100%-33%-25%-7%=35% 所以内燃机的效率为35%，故D错误。 故选B。 【例题4】随着环保减排目标的推进，各地政府相继出台“煤改气”、“改电”政策，推进清洁取暖。小明家用天然气做饭时，将一壶质量为1.5kg的水由20℃烧至100℃时，消耗了天然气0.02m3，求： （1）壶中水吸收的热量；（c水=4.2×103J/（kg•℃）） （2）天然气完全燃烧放出的热量；（天然气的热值为3.6×107J/m3） （3）用天然气烧水时的效率。 二、热机效率及其计算 5.04×105J 7.2×105J 70% 【解析】（1）水吸收的热量为 （2）天然气完全燃烧放出的热量为 （3）用天然气烧水时的效率为 二、热机效率及其计算 　课堂巩固与总结 第十四章 内能的利用 课堂巩固 1. 汽油机是燃油汽车的动力来源之一。如图所示是某台汽油机工作时的能量数据，图中横线处应填写的内容是：①___________②___________。 若汽油的热值为4.6×107J/kg，则该工作过程中消耗的汽油质量为___________kg。 3.5×10-3 1.61×105 机械 课堂巩固 【解析】汽油机中燃料完全燃烧放出的热量等于损失的能量和有用的机械能之和，燃料完全燃烧放出的热量 Q放=W损失+W有用=1.2×105J+4.1×104J=1.61×105J 该工作过程中消耗的汽油质量为 课堂巩固 2. 汽车是现代生活中最常见的一种交通工具。图（a）是某单缸四冲程汽油机的某一冲程工作示意图、图（b）是该汽油机的能量流向图。下列说法不正确的是（　　） A．图（a）是压缩冲程，该冲程的能量转化情况是机械能转化为内能 B．由图（b）可知该汽油机的效率是28% C C．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 D．若该汽油机飞轮的转速为3600转/min，则在1 s内汽油机完成了120个冲程 课堂巩固 【解析】A．图a中，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，是四冲程汽油机的压缩冲程；压缩冲程中，活塞对气缸内气体做功，将活塞的机械能转化为气体的内能，故A正确； B．由图b得，该汽油机的效率为 η=100%-6%-30%-36%=28%，故B正确； C．热值是燃料本身的固有特性，只与燃料的种类有关，与燃料燃烧是否充分无关，因此燃料燃烧不充分时热值不变，故C错误； D．将飞轮转速换算单位：3600r/min=60r/s，四冲程汽油机每转2个冲程， 每秒钟冲程数为 60×2=120 ，故D正确。故选C。 课堂巩固 3. 热机的发展历程倾注了无数科学家的不懈努力。我们可以通过身边的物品，简单模拟热机产生动力的过程。 （1）如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。此时，罐内气体对外做了功，气体内能_____（选“A．变大”或“B．变小”）；这一过程的能量转化情况与内燃机的__________冲程相同。 （2） （不定项）在汽油机的一个工作循环中，飞轮靠惯性工作的冲程有（　　 ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 做功 ABD B 课堂巩固 【解析】（1）根据内能改变的规律：物体对外做功时，自身内能减小，内能转化为机械能。因此罐内气体对外做功后，气体内能变小。 内燃机的做功冲程中，燃气膨胀对外做功，能量转化同样是内能转化为机械能，因此该过程和内燃机做功冲程能量转化相同。 （2）汽油机一个工作循环包含4个冲程，只有做功冲程可以独立对外做功，提供动力；剩余的吸气冲程、压缩冲程、排气冲程，都需要依靠飞轮的惯性来完成运转，故选ABD。 课堂巩固 （1）酒精燃烧时，化学能转化为_______能。 （2）水的温度升高，这是利用________的方式增加了水的内能。 （3）水蒸气冲开软木塞，水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能____（选填“减少”“增加”或“不变”）。 （4）水蒸气冲开软木塞的过程中，水蒸气的内能并没有完全转化为软木塞的机械能，该过程中能量______（选填“守恒”或“不守恒”）。 4. 在“探究不同形式能量之间的转化”实验中，如图所示，在试管内装适量的水，用软木塞塞住管口，加热使水沸腾一段时间，水蒸气会把软木塞冲开。 内 热传递 减少 守恒 课堂巩固 【解析】 A． 酒精燃烧时，发生化学反应，同时放出热量，将化学能转化为内能。 （2）用酒精灯加热水的过程中，试管中的水从酒精灯火焰上吸收热量，水的温度升高，这是利用热传递的方式增加了水的内能。 （3）水蒸气冲开软木塞，水蒸气对软木塞做功，将水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，水蒸气的内能减少。 （4）根据能量守恒定律，能量在转化和转移过程中总量保持不变。虽然水蒸气的内能没有完全转化为软木塞的机械能，但有一部分能量散失到周围环境中，整个过程中能量是守恒的。 课堂巩固 5. 抽水蓄能是利用电网用电低谷期过剩的电能，通过电动抽水泵将低处下水库的水抽到高处上水库储存起来，然后待用电高峰期再释放上水库中的水，冲击水电站中的水轮发电机组发电，输送回电网，工作原理如图所示。我国的河北丰宁电站是目前世界上装机容量最大的抽水蓄能电站，上水库容量为4.5×107m3，上水库一次储满的水若全部通过隧洞下落400m高度，冲击水轮发电机组发电，可获得1.44×1014J的电能。（ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10N/kg） 重力势 电 80% （1）抽水蓄能的能量转化过程是将过剩的电能转化为水的______能，在需要的时候再通过发电机组转化为____能，输送回电网； （2）水轮发电机组的发电效率为多少？ 课堂巩固 【解析】（1）抽水过程中，电动抽水机消耗电能，将水抽到高处，水的高度增加，重力势能增大，所以是将过剩的电能转化为水的重力势能。 发电时，上水库的水冲击水轮发电机组，水的机械能转化为电能，所以通过发电机组转化为电能输送回电网。 （2）水的质量m=ρV=1.0×103 kg/m3×4.5×107m3=4.5×1010kg 水的重力为G=mg=4.5×1010kg×10N/kg=4.5×1011N 水从高度400m处下落，重力做功W=Gh=4.5×1011N×400m=1.8×1014J 水轮发电机组输出的电能为1.44×1014J，故发电效率 课堂巩固 6. 周末，小明爸爸驾驶汽车带他外出游玩，途中汽车匀速直线行驶了30km，用时20min。已知人与汽车的总质量为1500kg，行驶过程中汽车受到的阻力为人与车总重的0.1倍，发动机的效率为30%。汽车在行驶过程中，求：（汽油的热值q取4×107J/kg，g取10N/kg） （1）汽车的平均速度。 （2）牵引力做的功。 （3）汽车消耗汽油的质量。 3.75 kg 25m/s 4.5×107J 课堂巩固 【解析】（1）汽车的平均速度 （2）人与汽车的总重力 G=mg=1500kg×10N/kg=1.5×104 N 匀速行驶时牵引力 牵引力做功 （3）汽油完全燃烧释放的总热量 消耗汽油质量 课堂小结 一、重点： 1. 四冲程汽油机的基本工作原理。 2. 燃料的热值和热机的效率 3. 理解能量守恒定律。 二、难点： 1. 四冲程汽油机的基本工作原理。 2. 热机效率的理解。 3. 理解能量守恒定律。 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