14章 内能的利用（复习课件）2026-2027学年人教版九年级全一册

该初中物理课件系统梳理了内能利用的核心知识，涵盖能量转化和守恒、热机（汽油机与柴油机）、热机效率（热值及计算）等内容，通过思维导图、对比表格等工具串联知识点，帮助学生建立“能量转化-热机工作原理-效率提升”的逻辑脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，如通过制作简易热机模型培养模型建构能力，典型例题从基础热值计算到综合效率分析（如汽车行驶中燃料放热与有用功的计算），分层设计满足不同学生需求。同时结合“碳达峰”等实际情境，渗透科学态度与责任，助力教师精准复习，提升学生知识应用与问题解决能力。

第13章 内能 人教版2024•九年级物理全一册 章末复习 思维导图 知识点梳理 典型例题 课堂练习 1.能量的转移和转化 ： 二者区别，转移能量形式不变，转化能量形式改变。 2.能量守恒定律：是最基本 的自然规律之一。 热机 内能的利用 能量的转化和守恒 1.热机：将燃料的化学能转化为机械能的装置。化学能→内能→机械能 2.内燃机包括：汽油机和柴油机，汽油机的主要构造：火花塞 3.汽油机的四个冲程：包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程 4.只有做功冲程对外做功（内能→机械能） 5.一个工作循环：包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程四个冲程，活塞往返两次，曲轴转动两周，对外做功一次。 6.柴油机特点：无火花塞、有喷油嘴，压燃式，效率更高 热机的效率 1.燃料的热值：q,单位：J/kg J/m3;燃料完全燃烧时放出热量公式：Q=qm(液体、固体燃料);Q=qV(气体燃料) 1.热机效率定义：热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧时放出的能量之比，叫做热机的效率。 2.公式：η = W有用 / Q放 × 100% 。 3.提高途径：充分燃烧、改进设计、涂润滑油、利用废气 跨学科实践：制作简易热机模型 Jkg 思维导图 PART 01 知识点梳理 知识点01 能量的转化和守恒 1.能量的转移：能量从一个物体转移到另一个物体，或者从同一物体的某一部分 到另一部分，能量的形式不变。举例：热传递时，____能从高温物体转移到低温物体；流水推动水轮机转动时，水的_______能转移到水轮机上。 内 机械 转移 2.能量的转化：能量从一种形式 为另一种形式，能量的形式发生了改变。②举例：打铁时，铁块温度升高，是通过做功使______能转化成了_____能；用电器通电发热，是电流做功使______能转化成了_____能。 机械 内 电 内 转化 3.能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式_______为其他形式，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_____________。 转化 转移 保持不变 练习1．（多选题）以下关于能量的叙述中正确的是（     ） A．电饭锅工作时，将电能转化为内能 B．给自行车车胎打气气筒发烫，将内能转化为机械能 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少 AC 知识点梳理 知识点02 热机 ①酒精燃烧过程 ②给水加热过程 ③塞子弹出过程 燃料化学能 内能 机械能 一、热机 1.概念：利用_______做功的机械。 2.种类： 3.原理： 内能 汽缸 ①内燃机——燃料直接在发动机_______内燃烧产生动力的热机。 ②蒸汽机、汽轮机、喷气发动机等 知识点梳理 4．介绍热机的概念和分类： （1）热机：利用内能做功的机械。 ①蒸汽机：利用水蒸气的内能做功的热机。 早期蒸汽火车 蒸汽机车 引导学生观察发现蒸汽机车锅炉和汽缸分离（“外燃机”），体积庞大，车身笨重，热量损失大，效率低的缺点。 提出问题：蒸汽机有什么缺点呢？ 蒸汽机车 汽缸 锅炉 蒸汽机 汽轮机 喷气发动机等 内燃机 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。 汽油机： 柴油机： 内燃机是现代社会中最常见的一种热机。汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机。如图是一种内燃机的剖面图。 用汽油做燃料 用柴油做燃料 热机的 种类 二、汽油机 四冲程汽油机剖面图 一个冲程： 活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程. 　　多数汽油机是由吸气、压缩、 做功、排气四个冲程的不断循环 来保证连续工作的。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 1. 汽油机四个冲程中，只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能， 其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成 2. 汽油机1个工作循环有4个冲程，活塞上下往复2次，曲轴转动2周， 对外做功1次， 有2次能量转化。 归纳：汽油机工作过程 二、 汽油机 三、柴油机 柴油机结构示意图 1.柴油机的结构： 与汽油机相似，左图 为柴油机的结构示意图，由于柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴。 三 柴油机 2.柴油机的工作循环工程： 也分为吸气、压缩 、做功、排气四个冲程。 空气 3.柴油机的应用 与汽油机相比，柴油机的零件结构强度更高， 也更笨重，但柴油机油耗低、功率大，因此多用于载重汽车、坦克、轮船及小型发电机。近年来，随着柴油机技术的进步，传统柴油机的缺点逐步得到改善，目前许多汽车也采用柴油机作为动力装置。 载重汽车 坦克 轮船 小型发电机 三 柴油机 内燃机 项目 汽油机  柴油机 构造 汽缸顶部是 汽缸顶部是 一个工作循环 吸气冲程 吸入物质： 吸入物质： 压缩冲程 压缩程度较小，能量转化过程： 压缩程度大，能量转化过程： 做功冲程 点燃式，能量转化过程： 压燃式，能量转化过程： 排气冲程 排出废气 排出废气 主要特点 轻巧、效率较低 笨重、效率较高 适用范围 小汽车、小型农业机械、飞机等 载重汽车、拖拉机、火车、轮船等 火花塞 喷油嘴 汽油和空气的混合物 空气 机械能→内能 机械能→内能 内能→机械能 内能→机械能 汽油机与柴油机的相同点：都是内能转化成机械能，都包括四个冲程。 汽油机和柴油机的区别 典型例题 1.(多选)汽油机和柴油机的主要不同点是 (　 　 ) A.在构造上,汽油机的汽缸顶部有火花塞,柴油机的汽缸顶部有喷油嘴 B.在吸气冲程中,汽油机吸入汽缸的是汽油,柴油机吸入汽缸的是柴油 C.在压缩冲程末,汽油机用点燃式点火,而柴油机采用的是压燃式点火 D.在压缩冲程中,汽油机汽缸里的温度和压强比柴油机里的高 AC 2. 在汽油机的四个冲程中，______和______冲程发生了能量的转化，______冲程汽车获得动力，______冲程排出了汽车的尾气。 3. 一台四冲程内燃机飞轮转速为 1800 r/min，它 1s 完成了 ( ) A．30 个冲程，做了 30 次功 B．60 个冲程，做了 60 次功 C．120 个冲程，做了 30 次功 D．60 个冲程，做了 15 次功 压缩 做功 做功 排气 D 典型例题 1.认识燃料及热值 热机 知识点02 热机的效率 1.定义：能够燃烧的物质叫做燃料。 2.燃料的分类 固体燃料：木材、煤、秸秆等 汽油、柴油、酒精等 煤气、天然气、氢气等 （按状态） 液体燃料： 气体燃料： 3.燃料燃烧时能量的转化： 在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。 探究质量相等的不同燃料燃烧放出的热量特点 利用下图所示的装置，水的质量、初温相同，来探究质量相等的煤油和菜籽油燃烧放出的热量。 实验中记录下烧杯中水的初温，待燃料燃尽后再记录水的末温，并将数据填在下表中。 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 25 44 菜籽油 25 34 思考 质量相等的煤油和菜籽油完全燃烧放出的热量大小关系是什么？ Q煤油＞Q菜籽油 　（二）燃料的热值（q） 　　1. 物理意义：反映燃料燃烧释放热量的本领。 　　2. 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。 　　3. 定义式： 　　4. 单位：焦每千克（J/kg） 指燃料燃烧后完全变成不可燃烧物的过程。 5.热值在数值上等于： 1 kg（气体为1m³）某种燃料完全燃烧放出的热量。 =     Q V q＝ （某些气体燃料） 焦每立方米（J/m3） 焦每千克（J/kg） q= 干木柴的热值是多少？它的物理意义是什么？ 　　 认识燃料及热值 火箭用氢气的作燃料的原因？ 氢气的热值大 固体和液体： 气体： Q放—完全燃烧发出的热量—单位：焦耳（J） m—燃料的质量—单位：千克（kg） q——燃料的热值——单位：焦耳每千克（J/kg） V—燃料的体积—单位：立方米（m3） 燃料燃烧的简单计算 一 认识燃料及热值 注意：热值是燃料的一种特性，与燃料的种类有关。 热值与燃料的形状、质量、是否燃烧、是否完全燃烧无关。 1 ．酒精的热值是3× 107 J / kg ，它的物理含义 是 。 1kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J. 2 ．液氢的热值是1.4× 108 J / kg ，它的物理含义 是 。 1kg的液氢完全燃烧放出的热量是1.4×108J. 练一练 3.火箭发动机使用液氢作燃料，这是利用液氢的（     ） A．密度大B．热值高C．比热容大   D．热量多 B 燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出的要少，而且有效利用的热量又比放出的热量要少。 例如用煤烧水，有效利用的热量只是被水吸收的热量，高温的烟气带走了相当一部分热量，还有一部分热量直接散失了。 1.燃料的加热效率的计算 η=×100%  ，例如计算燃气灶烧水的热效率，先计算水吸收的热量Q吸=cmΔt，再根据热值计算出燃料完全燃烧放出的热量Q放=qm，最后计算效率。 二、热机的效率 二、热机的效率 2.热机的效率概念 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。用字母η表示， 公式：η=×100%= 100%，η无单位，总小于1. 蒸汽机的效率很低，只有6%-15%，内燃机汽油机的效率为20%-30%，柴油机的效率可达45%。 3.物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标，在做功相同的情况下，热机的效率越高，燃料的消耗越少。高效率、低油耗热机的研制是现代科技的一个重要方向。 4. 提高热机效率的主要途径 为合理利用能源，人们一直在努力提高热机效率，其主要途径是减少热机工作中的各种能量损失、‌降低机械摩擦损失等。 二 热机的效率 1.减少热量散失： 使用陶瓷基复合材料等高效隔热材料包裹高温部件；‌‌ 强化冷却系统热管理，避免过量散热导致的能量浪费。‌‌ 2.‌降低机械摩擦损失‌： 采用纳米润滑油或磁悬浮轴承技术减少运动部件摩擦；‌‌ 优化活塞环与气缸壁间隙设计，降低摩擦力损耗。‌‌ 二 热机的效率 　　3.利用废气的能量 热电站利用汽轮机 的废气来供热 典型例题 4.下列关于热值的说法中正确的是 (　 　) A.燃料燃烧越充分,热值越大 B.2 kg的煤完全燃烧比1 kg的煤完全燃烧时的热值大 C.1 kg煤燃烧放出3×105 J的热量,则煤的热值为3×105 J/kg D.热值是燃料的一种特性,与燃料的质量无关,不同的燃料热值一般不同 D 典型例题 5.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 跨学科实践：制作简易热机模型 种类 主要应用 蒸汽机 主要应用于工业生产和某些特定的交通工具 内燃机 包括汽油机和柴油机。广泛应用于汽车、摩托车、拖拉机、发电机等 汽轮机 主要用于发电机和大型工业设备 喷气发动机 主要用于飞机、火箭等 热机工作过程中能量转化： 燃料的化学能→内能→机械能 一、设计模型 二、制作“动力装置” 三、组装“叶轮” 四、调试装置 注意：不要触碰高温蒸汽 跨学科实践：制作简易热机模型 6.汽车在平直公路上匀速行驶9.2 km，消耗燃油1 kg，已知汽车的牵引力是2 000 N。(燃油热值取4.6×107J/kg)求： (1)汽车在行驶的过程中，燃油的热值 　　 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)汽车牵引力做的功是多少？ (3)消耗的燃油完全燃烧放出的热量是多少？ (4)汽车发动机的效率是多少？ 不变 典型例题 解： (2)汽车牵引力所做的功 W有用＝Fs＝2 000 N×9.2×103 m＝1.84×107 J (3)消耗的燃油完全燃烧放出的热量 Q放＝mq＝1 kg×4.6×107 J/kg＝4.6×107 J (4)汽车发动机的效率 8.（2025天津.）5题. 我国在柴油机的研制上已将本体热效率突破53%。在柴油机的四个冲程中，内能转化为机械能的是（　　） A. 吸气冲程B. 压缩冲程C. 做功冲程D. 排气冲程 典型例题 C 7.(2024.天津）16. 在“航天日”主题活动中，小明用塑料瓶自制了“水火箭”（如图所示）。发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力，利用了物体间力的作用是________的；“水火箭”飞出后，瓶内气体温度降低，内能________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 相互 减小 典型例题 9.（2026·北京·中考真题）如图所示，易拉罐中装有适量的水，用酒精灯加热，当有蒸汽喷出时，风车的扇叶就转动起来。下列说法正确的是（      ） A．易拉罐中水的内能增加是通过做功的方式实现的 B．酒精灯内的酒精减少会导致酒精的热值变小 C．推动扇叶转动的水蒸气的内能减小 D．推动扇叶转动的水蒸气的内能全部转化为扇叶的机械能 C 10.如图所示，在塑料盒中喷入少量酒精，将盒盖密封，用点火器引燃盒内酒精与空气的混合物，盒盖被冲出，内燃机的四个冲程中能量转化与此过程相似的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．排气冲程 D．做功冲程 D 典型例题 课堂练习 1.下列关于热学概念的判断，正确的是（    ） A．同一物体，温度改变，内能不变 B．物质在不同的状态下，比热容均相同 C．物体吸收热量，温度一定升高 D．热值高的燃料放出的热量不一定多 D 课堂练习 2.由热值的定义可知，热值q=Q/m，式中m是燃料的质量，Q是燃料完全燃烧放出的热量，那么（    ） A．热值的大小与Q成正比 B．热值的大小与m成反比 C．若煤的热值大于干柴的热值，则燃烧1kg煤所放出的热量一定比燃烧1kg干柴放出的热量多 D．热值的大小与Q、m都无关，由燃料的种类决定 D 课堂练习 3．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　） A．小球运动到相同的高度，具有相同的动能 B．在此过程中，小球的机械能总量是保持不变的 C．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒 D．在小球的运动过程中，有一部分机械能转化成了内能 D 课堂练习 4．如图所示是汽油机的四个冲程，其中内能转化成机械能的是（     ） A． B． C． D． A 课堂练习 5.为实现国家关于“碳达峰”、“碳中和”目标，一汽汽车集团研发了一款新型汽车，与旧款汽车相比在同样油耗和使用条件下，其发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲，如图是其发动机的某一冲程，下列说法正确的是（     ） D A．该冲程中的能量转化是内能转化为机械能 B．该发动机减少了碳排放，可以使发动机的效率达100% C．尾气中的“汽油味”明显降低，是因为汽油在汽缸中完全燃烧 D．飞轮转速1200r/min，该发动机每秒对外做功10次 6．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，如图为一辆我国设计制造的氢能源公交车。[c水=4.2×103J/(kg⋅∘C)，q总=1.4×108J/kg]求： (1)质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧，放出多少热量？ (2)此氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶，汽车的速度为20m/s，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的60%用来做机械功，则这些热量能让该公交车匀速行驶的距离。 课堂练习 【答案】(1)4.2×107J (2)3600m 【详解】 （1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧，放出的热量 为Q放=mq氢=0.3kg×1.4×108J/kg=4.2×107J （2）所做的机械功为W=ηQ放=60%×4.2×107J=2.52×107J 则该公交车匀速行驶的时间为t=W/P=2.52×107J/140×103W=180s 则该公交车匀速行驶的距离为s=vt=20m/s×180s=3600m 感谢聆听！ $