12.4 机械能与内能的相互转化（导学案）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理导学案聚焦“机械能与内能的相互转化”，核心知识点包括做功改变内能的实质，四冲程内燃机的工作过程与能量转化，以及燃料热值的概念及计算。课堂导入通过观察滑梯滑下臀部发热、水蒸气冲橡胶塞等现象，结合弯折铁丝、压缩引火仪等动手活动，连接前序内能知识，搭建从能量转化到热机应用的学习支架。 该资料特色在于实验探究与问题辨析深度融合，通过“观察现象-动手操作-分析讨论”的科学探究流程，培养学生科学探究能力。四冲程判断口诀等模型建构及热值计算推理，体现科学思维，例题与生活实例结合强化能量观念，助力学生深化理解并提升解决实际问题的能力。

12.4 机械能与内能的相互转化（导学案） 【学习目标】 1. 知道做功是改变物体内能的另一种方式，理解做功与热传递改变内能的实质区别。 2. 知道热机的概念，掌握四冲程内燃机的工作过程与能量转化。 3. 理解燃料热值的概念，会查热值表，会用Q放＝mq进行计算。 4. 了解热机的发展历程，感受科技进步对社会发展的推动作用。 【学习重点】 1. 做功改变物体的内能。2. 四冲程内燃机的工作过程。3. 热值的概念及计算。 【学习难点】做功与热传递实质的辨析；压缩冲程与做功冲程的能量转化。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 做功是改变物体内能的　　　　方式。做功改变物体内能的实质是其他形式的能与内能之间的　　　；热传递改变物体内能的实质是内能的　　　。 2. 　　　是热力发动机的简称，它是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的　　　转化为　　　　的装置。 3. 汽油机的一个工作循环分为四个冲程：　　　冲程、　　　冲程、　　　冲程、　　　冲程。其中压缩冲程是　　　　　　　　　，做功冲程是　　　　　　　　　。 4. 燃料　　　　　放出的热量与燃料的　　　之比，叫作这种燃料的热值。热值用　　表示，单位是　　　　　。质量为m的燃料完全燃烧放出的热量Q放＝　　　。 5. 由热值表可知，氢气的热值最大，为　　　　　　　　J/kg；酒精的热值为3.0×10⁷J/kg，它的物理意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【课堂探究】 探究一、做功——改变物体内能的另一种方式 【观察现象】小朋友从滑梯滑下会感觉到臀部发热；将试管中的水加热至沸腾后，橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出去。这些现象说明机械能与内能是可以　　　　　的。 1. 活动12.6 探究做功对物体内能的影响 【做一做】将铁丝快速弯折十余次，然后用手指触摸弯折处——弯折处　　　，说明铁丝的内能　　　了。 【看一看】在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小片硝化纸，将活塞迅速下压——看到硝化纸　　　起来。 2. 分析与讨论 【议一议】1. 物体增加的内能是从哪里来的？——弯折铁丝时，手克服铁丝分子间作用力做功，　　　　转化为　　　；下压活塞时，活塞对筒内空气做功，机械能转化为空气的内能，使空气温度升高达到硝化纸的　　　　。 2. 使铁丝温度升高的方法中，用火烤、放入热水属于　　　　；反复弯折、锤子敲打、砂纸摩擦属于　　　。 3. 再举一些通过做功改变物体内能的实例：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　等。 3. 两种方式的比较 做功和热传递都可以改变物体的内能，二者在改变内能的效果上是　　　的。 （1）做功改变物体内能的实质是其他形式的能（如机械能）与内能之间的　　　。 （2）热传递改变物体内能的实质是内能的　　　。 【辨析】“转化”是能量　　　的改变，“转移”是能量在物体间的　　　改变，二者不能混用。 【例题1】我国空间站舱外维修时，机械臂与航天器外壳摩擦会产生大量热量。下列现象中，改变内能方式与之相同的是（     ） A．围炉取暖　　B．热水袋捂手变暖 C．钻木取火　　D．冷水倒入热水中变温 探究二、热机 1. 活动12.7 观察点火爆炸现象 在塑料盒底部钻孔塞入电子点火器的放电管，向盒中滴入几滴酒精后盖紧盖子，按动按钮——现象是盒盖被　　　。 【分析】酒精燃烧产生的燃气对外做功，燃气的　　　转化为　　　　。 2. 热机与内燃机 热机是热力发动机的简称，它是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的　　　转化为　　　　的装置。 　　　　是最常见的一种热机，按所用燃料不同可分为汽油机、柴油机和天然气发动机等。 汽油机的主要构造：火花塞、进气门、排气门、汽缸、活塞、连杆、曲轴。 3. 汽油机的四个冲程 活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，称为一个　　　。汽油机的一个工作循环分为四个冲程： （1）吸气冲程：进气门　　　，排气门关闭，活塞向　　运动，汽油和空气的混合物被吸入汽缸。 （2）压缩冲程：进气门和排气门　　　　，活塞向　　运动，燃料混合物被压缩，温度升高，　　　　转化为　　　。 （3）做功冲程：火花塞打火，燃料混合物猛烈燃烧，产生高温高压气体推动活塞向　　运动，　　　转化为　　　　。 （4）排气冲程：进气门关闭，排气门　　　，活塞向　　运动，将废气排出汽缸。 【判断口诀】先看两门：一开一闭的，活塞向下且进气门开＝　　　冲程，活塞向上且排气门开＝　　　冲程；两门都关闭的是压缩或做功，此时看活塞——向上是　　　冲程，向下是　　　冲程（也可看是否打火，打火的是做功冲程）。 【要点】一个工作循环有　　个冲程，活塞往复　　次，曲轴转动　　圈，只有　　个做功冲程；其余三个冲程靠　　　　　　完成。 4. 汽油机与柴油机的应用 汽油机比较　　　，常用在汽车、小型飞机和小型农业机械上；在汽缸容积、转速相等时，柴油机功率　　　、热效率　　　，广泛应用于载重汽车、拖拉机、坦克和轮船上。 【例题2】如图，加热试管中的水至沸腾。分析橡胶塞被冲出的过程，其能量转化与汽油机的哪个冲程类似（     ） 　 A．吸气冲程　　B．压缩冲程　　C．做功冲程　　D．排气冲程 探究三、燃料的热值 1. 活动12.8 比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量 【做一做】取酒精和面巾纸碎片各5g，分别放入两个燃烧皿中，点燃后对装有相等质量（约30g）的水的试管加热，记录加热前后温度计的示数。 【方法】　　　　　　：控制燃料的质量、水的质量相同；　　　　：通过　　　　　　反映燃料放出热量的多少。 【实验结论】质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是　　　　的。 2. 热值的概念 燃料　　　　　放出的热量与燃料的　　　之比，叫作这种燃料的热值。热值用　　表示，单位是焦/千克，符号为　　　　　。 质量为m的燃料，完全燃烧放出的热量Q放＝　　　。对于气体燃料，常用J/m³作单位，此时Q放＝　　　。 3. 一些燃料的热值 【分析】　　　的热值最大（1.4×10⁸J/kg），是理想的清洁能源。 【物理意义】酒精的热值是3.0×10⁷J/kg，表示　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【辨析】热值是燃料的一种　　　，只与燃料的　　　有关，与燃料的质量、是否完全燃烧、放出热量的多少都　　　——这一点与比热容类似。 【注意】计算时必须是“　　　　　”；若燃料未完全燃烧，实际放出的热量　　　mq。 【例题3】小明利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿中酒精的质量为12g，烧杯中装有100g初温为25℃的水，点燃酒精，当水温升高到35℃时，立即熄灭火焰。该过程中水吸收的热量为______J。他想利用Q吸=Q放计算酒精的热值，还需进行的实验操作是测量______的质量，实验所测酒精的热值与真实值相比会偏______。[c水=4.2×10³J/（kg⋅℃）] 　 【例题4】一壶中水的质量为2.5kg，在液化石油气炉上从20℃煮至沸腾（标准大气压）。在这过程中，共燃烧了液化石油气50g。在这过程中，[水的比热c水=4.2×10³J/kg⋅℃，液化石油气的热值4.2×10⁷J/kg]。求： (1)水共吸收了多少热量？ (2)这些液化石油气完全燃烧共放出多少热量？ 探究四、生活·物理·社会——热机的发展历程 1. 　　　　：17世纪末由法国物理学家巴本制成，经　　　等人改良后广泛应用，人类从此进入工业时代；但效率只有　　　　　　。 2. 　　　　：让燃料在汽缸内燃烧，用燃气直接推动活塞做功，效率更高。 3. 涡轮喷气发动机：燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其巨大的　　　　推动飞机向前运动。 4. 火箭发动机：与涡轮喷气发动机的主要差别是自带　　　　　　　，可在大气层　　　工作。 5. 我国成就：2021年10月我国研制的直径3.5m的500t级整体式　　　火箭发动机试车成功，是目前世界上推力最大的固体火箭发动机；2022年11月500t级　　　火箭发动机首次整机试车成功。 【精讲点拨】 1. 判断改变内能的方式：“有温度差、靠接触传热”是热传递；“靠力做功、有能量形式改变”是做功。两者效果等效，但实质分别是转移与转化。 2. 冲程判断三步：一看两个气门的开闭，二看活塞的运动方向，三看火花塞是否打火。压缩与做功冲程两门都关，区别在于是否点火、活塞向上还是向下。 3. 一个工作循环的数量关系：4个冲程、活塞往复2次、曲轴转2圈、对外做功1次。已知转速n（转/秒）时，每秒做功n/2次。 4. 热值与比热容的对比：都是物质的特性、都与质量无关；热值q＝Q放/m用于燃料燃烧放热，比热容c＝Q/(mΔt)用于物体温度变化吸放热，不要混用公式。 【归纳整理】12.4 机械能与内能的相互转化 一、做功改变内能：实质是能量的转化；热传递实质是能量的转移。 二、热机：把内能转化为机械能的装置；四冲程＝吸气→压缩（机械能→内能）→做功（内能→机械能）→排气。 三、热值：q＝Q放/m，单位J/kg；Q放＝mq；是燃料的特性。 四、热机的发展：蒸汽机→内燃机→涡轮喷气发动机→火箭发动机。 【课堂练习】 1．“热功当量”理论认为热和功可以相互转化，1卡的热量相当于4.2焦耳的功。下列现象中，不能支持这一理论的是（　　 ） A．双手相互摩擦感到温暖　　B．冬天用热水袋取暖 C．用打气筒给轮胎打气时筒壁发热　　D．锯木头时锯条温度升高 2．对于图中所描述的物理过程，下列分析中不正确的是（     ） 　 A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的质量不变 B．图乙：橡胶塞被冲出的过程与四冲程汽油机的做功冲程能量转化情况相同 C．图丙：滑滑梯时感觉到臀部发热是通过做功的方式来改变内能的 D．图丁：燃气推动活塞做功，燃气的内能增大 3．汽车发动机采用以水为主要成分的冷却液来降温，这是因为水的_____较大；一台单缸四冲程汽油机工作时，______冲程将内能转化为机械能，若该汽油机每分钟做功1800次，则每秒______个冲程，飞轮转速是______r/min。 4．下列物理量与其描述内容相匹配的是（     ） A．功率：物体做功的快慢 B．内能：物体的冷热程度 C．密度：物体质量的多少 D．热值：物质吸热或放热的能力 5．如图所示，我国翼龙-3无人机完成海上应急通信试飞，其搭载新型动力系统，可实现超远距离海上作业。下列说法正确的是（     ） 　 A．以正在飞行的无人机为参照物，海上的灯塔是静止的 B．为了增加无人机续航，应该使用热值更小的燃料 C．无人机搭载的水下探测探头浸入海水中越深，探头受到海水的液体压强越小 D．无人机机翼下表面平直、上表面弯曲，飞行时机翼上表面流速较大导致压强较小 6．如图所示，小明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．水的内能增加的方式是做功 B．选用水是因为水的比热容大 C．加热一段时间后，酒精灯内酒精的热值变小 D．蒸汽使扇叶转动过程与汽油机的做功冲程原理相似 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.4 机械能与内能的相互转化（导学案） 【学习目标】 1. 知道做功是改变物体内能的另一种方式，理解做功与热传递改变内能的实质区别。 2. 知道热机的概念，掌握四冲程内燃机的工作过程与能量转化。 3. 理解燃料热值的概念，会查热值表，会用Q放＝mq进行计算。 4. 了解热机的发展历程，感受科技进步对社会发展的推动作用。 【学习重点】 1. 做功改变物体的内能。2. 四冲程内燃机的工作过程。3. 热值的概念及计算。 【学习难点】做功与热传递实质的辨析；压缩冲程与做功冲程的能量转化。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 做功是改变物体内能的另一种方式。做功改变物体内能的实质是其他形式的能与内能之间的转化；热传递改变物体内能的实质是内能的转移。 2. 热机是热力发动机的简称，它是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。 3. 汽油机的一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能。 4. 燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值。热值用q表示，单位是J/kg。质量为m的燃料完全燃烧放出的热量Q放＝mq。 5. 由热值表可知，氢气的热值最大，为1.4×10⁸J/kg；酒精的热值为3.0×10⁷J/kg，它的物理意义是1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10⁷J。 【课堂探究】 探究一、做功——改变物体内能的另一种方式 【观察现象】小朋友从滑梯滑下会感觉到臀部发热；将试管中的水加热至沸腾后，橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出去。这些现象说明机械能与内能是可以相互转化的。 1. 活动12.6 探究做功对物体内能的影响 【做一做】将铁丝快速弯折十余次，然后用手指触摸弯折处——弯折处发热，说明铁丝的内能增大了。 【看一看】在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小片硝化纸，将活塞迅速下压——看到硝化纸燃烧起来。 2. 分析与讨论 【议一议】1. 物体增加的内能是从哪里来的？——弯折铁丝时，手克服铁丝分子间作用力做功，机械能转化为内能；下压活塞时，活塞对筒内空气做功，机械能转化为空气的内能，使空气温度升高达到硝化纸的着火点。 2. 使铁丝温度升高的方法中，用火烤、放入热水属于热传递；反复弯折、锤子敲打、砂纸摩擦属于做功。 3. 再举一些通过做功改变物体内能的实例：搓手取暖、钻木取火、下滑时臀部发热、打气筒打气时筒壁发热等。 3. 两种方式的比较 做功和热传递都可以改变物体的内能，二者在改变内能的效果上是等效的。 （1）做功改变物体内能的实质是其他形式的能（如机械能）与内能之间的转化。 （2）热传递改变物体内能的实质是内能的转移。 【辨析】“转化”是能量形式的改变，“转移”是能量在物体间的位置改变，二者不能混用。 【例题1】我国空间站舱外维修时，机械臂与航天器外壳摩擦会产生大量热量。下列现象中，改变内能方式与之相同的是（     ） A．围炉取暖　　B．热水袋捂手变暖 C．钻木取火　　D．冷水倒入热水中变温 【答案】C 【详解】A．改变物体内能的方式分为做功和热传递两种，题干中机械臂与航天器外壳摩擦生热，是通过做功的方式改变内能， 围炉取暖是炉火把热量传递给人，通过热传递改变内能，和题干改变内能的方式不同，故A不符合题意； B．热水袋捂手变暖是热水袋把热量传递给手，通过热传递改变内能，和题干改变内能的方式不同，故B不符合题意； C．钻木取火是通过克服摩擦做功，改变内能，和题干改变内能的方式相同，故C符合题意； D．冷水倒入热水中变温是热水把热量传递给冷水，通过热传递改变内能，和题干改变内能的方式不同，故D不符合题意。 故选C。 探究二、热机 1. 活动12.7 观察点火爆炸现象 在塑料盒底部钻孔塞入电子点火器的放电管，向盒中滴入几滴酒精后盖紧盖子，按动按钮——现象是盒盖被冲出。 【分析】酒精燃烧产生的燃气对外做功，燃气的内能转化为机械能。 2. 热机与内燃机 热机是热力发动机的简称，它是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。 内燃机是最常见的一种热机，按所用燃料不同可分为汽油机、柴油机和天然气发动机等。 汽油机的主要构造：火花塞、进气门、排气门、汽缸、活塞、连杆、曲轴。 3. 汽油机的四个冲程 活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，称为一个冲程。汽油机的一个工作循环分为四个冲程： （1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物被吸入汽缸。 （2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，温度升高，机械能转化为内能。 （3）做功冲程：火花塞打火，燃料混合物猛烈燃烧，产生高温高压气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能。 （4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出汽缸。 【判断口诀】先看两门：一开一闭的，活塞向下且进气门开＝吸气冲程，活塞向上且排气门开＝排气冲程；两门都关闭的是压缩或做功，此时看活塞——向上是压缩冲程，向下是做功冲程（也可看是否打火，打火的是做功冲程）。 【要点】一个工作循环有4个冲程，活塞往复2次，曲轴转动2圈，只有1个做功冲程；其余三个冲程靠飞轮的惯性完成。 4. 汽油机与柴油机的应用 汽油机比较轻巧，常用在汽车、小型飞机和小型农业机械上；在汽缸容积、转速相等时，柴油机功率较大、热效率较高，广泛应用于载重汽车、拖拉机、坦克和轮船上。 【例题2】如图，加热试管中的水至沸腾。分析橡胶塞被冲出的过程，其能量转化与汽油机的哪个冲程类似（     ） 　 A．吸气冲程　　B．压缩冲程　　C．做功冲程　　D．排气冲程 【答案】C 【详解】加热试管使水沸腾后，高温高压的水蒸气推动橡胶塞冲出，是水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，而在汽油机四个冲程中，做功冲程是高温高压燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，和本实验的能量转化一致。 故选C。 探究三、燃料的热值 1. 活动12.8 比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量 【做一做】取酒精和面巾纸碎片各5g，分别放入两个燃烧皿中，点燃后对装有相等质量（约30g）的水的试管加热，记录加热前后温度计的示数。 【方法】控制变量法：控制燃料的质量、水的质量相同；转换法：通过水温的变化反映燃料放出热量的多少。 【实验结论】质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是不相等的。 2. 热值的概念 燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值。热值用q表示，单位是焦/千克，符号为J/kg。 质量为m的燃料，完全燃烧放出的热量Q放＝mq。对于气体燃料，常用J/m³作单位，此时Q放＝Vq。 3. 一些燃料的热值 【分析】氢气的热值最大（1.4×10⁸J/kg），是理想的清洁能源。 【物理意义】酒精的热值是3.0×10⁷J/kg，表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10⁷J。 【辨析】热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧、放出热量的多少都无关——这一点与比热容类似。 【注意】计算时必须是“完全燃烧”；若燃料未完全燃烧，实际放出的热量小于mq。 【例题3】小明利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿中酒精的质量为12g，烧杯中装有100g初温为25℃的水，点燃酒精，当水温升高到35℃时，立即熄灭火焰。该过程中水吸收的热量为______J。他想利用Q吸=Q放计算酒精的热值，还需进行的实验操作是测量______的质量，实验所测酒精的热值与真实值相比会偏______。[c水=4.2×10³J/（kg⋅℃）] 　 【答案】4.2×10³；剩下酒精；小 【详解】水的质量 m水=100g=0.1kg 温度变化 Δt=35℃−25℃=10℃ 水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×10³J/(kg⋅℃)×0.1kg×10℃=4.2×10³J 热值公式 q=Q放/m，题干只给出燃烧前酒精的总质量，实验中酒精没有完全燃烧，熄灭后还有剩余，因此需要测量剩余酒精的质量，用总质量减去剩余质量，才能得到实际燃烧消耗的酒精质量； 酒精燃烧放出的热量会有一部分散失到空气中、被实验装置吸收，不能全部被水吸收，因此计算时用 Q吸 代替真实的 Q放，计算得到的热值会比真实值偏小。 【例题4】一壶中水的质量为2.5kg，在液化石油气炉上从20℃煮至沸腾（标准大气压）。在这过程中，共燃烧了液化石油气50g。在这过程中，[水的比热c水=4.2×10³J/kg⋅℃，液化石油气的热值4.2×10⁷J/kg]。求： (1)水共吸收了多少热量？ (2)这些液化石油气完全燃烧共放出多少热量？ 【答案】(1)8.4×10⁵J (2)2.1×10⁶J 【详解】（1）此过程中水升高的温度Δt=100℃−20℃=80℃ 此过程中水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×10³J/kg·℃×2.5kg×80℃=8.4×10⁵J （2）液化石油气完全燃烧放出的热量Q放=m气q=50×10−³kg×4.2×10⁷J/kg=2.1×10⁶J 探究四、生活·物理·社会——热机的发展历程 1. 蒸汽机：17世纪末由法国物理学家巴本制成，经瓦特等人改良后广泛应用，人类从此进入工业时代；但效率只有5%～8%。 2. 内燃机：让燃料在汽缸内燃烧，用燃气直接推动活塞做功，效率更高。 3. 涡轮喷气发动机：燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其巨大的反冲力推动飞机向前运动。 4. 火箭发动机：与涡轮喷气发动机的主要差别是自带燃料和氧化剂，可在大气层之外工作。 5. 我国成就：2021年10月我国研制的直径3.5m的500t级整体式固体火箭发动机试车成功，是目前世界上推力最大的固体火箭发动机；2022年11月500t级液体火箭发动机首次整机试车成功。 【精讲点拨】 1. 判断改变内能的方式：“有温度差、靠接触传热”是热传递；“靠力做功、有能量形式改变”是做功。两者效果等效，但实质分别是转移与转化。 2. 冲程判断三步：一看两个气门的开闭，二看活塞的运动方向，三看火花塞是否打火。压缩与做功冲程两门都关，区别在于是否点火、活塞向上还是向下。 3. 一个工作循环的数量关系：4个冲程、活塞往复2次、曲轴转2圈、对外做功1次。已知转速n（转/秒）时，每秒做功n/2次。 4. 热值与比热容的对比：都是物质的特性、都与质量无关；热值q＝Q放/m用于燃料燃烧放热，比热容c＝Q/(mΔt)用于物体温度变化吸放热，不要混用公式。 【归纳整理】12.4 机械能与内能的相互转化 一、做功改变内能：实质是能量的转化；热传递实质是能量的转移。 二、热机：把内能转化为机械能的装置；四冲程＝吸气→压缩（机械能→内能）→做功（内能→机械能）→排气。 三、热值：q＝Q放/m，单位J/kg；Q放＝mq；是燃料的特性。 四、热机的发展：蒸汽机→内燃机→涡轮喷气发动机→火箭发动机。 【课堂练习】 1．“热功当量”理论认为热和功可以相互转化，1卡的热量相当于4.2焦耳的功。下列现象中，不能支持这一理论的是（　　 ） A．双手相互摩擦感到温暖　　B．冬天用热水袋取暖 C．用打气筒给轮胎打气时筒壁发热　　D．锯木头时锯条温度升高 【答案】B 【详解】热和功可以相互转化实质就是通过做功改变物体内能。 A．双手相互摩擦感到温暖，是做功改变物体内能，故A不符合题意； B．冬天用热水袋取暖是热传递改变物体的内能，故B符合题意； C．用打气筒打气时，筒壁发热，是压缩气体做功，将机械能转化为内能，故C不符合题意； D．锯木头时，锯片发热，即是由于摩擦力对锯条做功，使得锯条的内能增加，温度升高，即做功改变物体内能，故D不符合题意。 故选B。 2．对于图中所描述的物理过程，下列分析中不正确的是（     ） 　 A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的质量不变 B．图乙：橡胶塞被冲出的过程与四冲程汽油机的做功冲程能量转化情况相同 C．图丙：滑滑梯时感觉到臀部发热是通过做功的方式来改变内能的 D．图丁：燃气推动活塞做功，燃气的内能增大 【答案】D 【详解】A．厚玻璃筒内空气被压缩时质量不变，故A正确； B．橡胶塞被冲出时内能转化为机械能，与做功冲程相同，故B正确； C．滑滑梯臀部发热是通过做功方式改变内能，故C正确； D．燃气推动活塞做功时，燃气内能转化为机械能，内能应当减小，故D错误。 本题选择不正确的，故选D。 3．汽车发动机采用以水为主要成分的冷却液来降温，这是因为水的_____较大；一台单缸四冲程汽油机工作时，______冲程将内能转化为机械能，若该汽油机每分钟做功1800次，则每秒______个冲程，飞轮转速是______r/min。 【答案】比热容；做功；120；3600 比热容 做功 120 3600 【详解】相同质量的水和其他物质，升高相同温度时，比热容大的水吸收的热量更多，适合作为冷却液。 四冲程汽油机的做功冲程，燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能。 四冲程汽油机每完成1个工作循环，包含4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次，已知每分钟做功1800次，则每秒做功1800/60=30次，所以每秒完成30×4=120个冲程，飞轮每分钟转动1800×2=3600转，因此飞轮的转速为3600r/min 4．下列物理量与其描述内容相匹配的是（     ） A．功率：物体做功的快慢 B．内能：物体的冷热程度 C．密度：物体质量的多少 D．热值：物质吸热或放热的能力 【答案】A 【详解】A．功率的物理意义是表示物体做功的快慢，故A符合题意； B．内能是物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，描述物体冷热程度的物理量是温度，故B不符合题意； C．密度是单位体积某种物质的质量，它是物质的一种特性，并非描述物体质量的多少，故C不符合题意； D．热值是单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所释放的热量，描述物质吸热或放热能力的物理量是比热容，故D不符合题意。 故选A。 5．如图所示，我国翼龙-3无人机完成海上应急通信试飞，其搭载新型动力系统，可实现超远距离海上作业。下列说法正确的是（     ） 　 A．以正在飞行的无人机为参照物，海上的灯塔是静止的 B．为了增加无人机续航，应该使用热值更小的燃料 C．无人机搭载的水下探测探头浸入海水中越深，探头受到海水的液体压强越小 D．无人机机翼下表面平直、上表面弯曲，飞行时机翼上表面流速较大导致压强较小 【答案】D 【详解】A．以正在飞行的无人机为参照物，海上灯塔相对于无人机的位置不断发生变化，因此灯塔是运动的，故A错误； B．根据热值的性质，相同质量的燃料，热值越大完全燃烧放出的热量越多，要增加无人机续航，应该使用热值更大的燃料，故B错误； C．根据液体压强公式p=ρgh，海水密度ρ不变，深度h越大，探头受到的海水压强越大，因此浸入越深，探头受到的压强越大，故C错误； D．根据流体压强与流速的关系：流速越大的位置压强越小。无人机机翼下表面平直、上表面弯曲，飞行时相同时间内，空气经过机翼上表面的路程更大，流速更大，因此机翼上表面压强更小，故D正确。 故选D。 6．如图所示，小明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．水的内能增加的方式是做功 B．选用水是因为水的比热容大 C．加热一段时间后，酒精灯内酒精的热值变小 D．蒸汽使扇叶转动过程与汽油机的做功冲程原理相似 【答案】D 【详解】A．加热过程中，易拉罐中的水吸收热量，温度升高，是通过热传递的方式增加内能，故A错误； B．选用水是因为水易汽化产生大量蒸汽推动风车转动，不是因为比热容大，比热容大反而使升温慢，实验耗时更长，故B错误； C．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，酒精灯中的酒精在燃烧时，其热值是不变的，故C错误； D．蒸汽使扇叶转动过程，蒸汽的内能转化为扇叶的机械能；汽油机的做功冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，故蒸汽使扇叶转动时的能量转化与汽油机做功冲程相同，故D正确。 故选D。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $