第5節(jié)

物體的內(nèi)能

浙教版九年級上教材解析【核心概念】4.能的轉(zhuǎn)化與能量守恒【學(xué)習(xí)內(nèi)容與要求】4.1能的形式、轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化⑦舉例說明化學(xué)能

與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)燃料的熱值，說明生物能量的來源和轉(zhuǎn)化。⑧以汽油機(jī)為例，了解熱機(jī)的工作原理，知道內(nèi)能的利用在人類社會(huì)發(fā)展史上的重要意義。創(chuàng)設(shè)情境熱機(jī)在人類生活中發(fā)揮著重要的作用。許多現(xiàn)代交通運(yùn)輸工具靠它來提供動(dòng)力。熱機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展推動(dòng)了社會(huì)的快速發(fā)展，使人類步入工業(yè)化時(shí)代。探究實(shí)踐熱機(jī)的能量是如何轉(zhuǎn)化的？水蒸氣對橡皮塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。探究實(shí)踐熱機(jī)有多種類型。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)蒸汽機(jī)內(nèi)燃機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)不同種類的熱機(jī)有不同的結(jié)構(gòu)，但熱機(jī)有個(gè)共同特點(diǎn)：通過做功把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。熱機(jī)是指各種利用內(nèi)能做功的機(jī)械。探究實(shí)踐汽車是我們最熟悉的交通工具之一。在汽車上用的動(dòng)力裝置絕大多數(shù)屬于內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)就是燃料在機(jī)器氣缸內(nèi)燃燒的熱機(jī)。以汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)叫做汽油機(jī)。4只汽缸8只汽缸以柴油為燃料的內(nèi)燃機(jī)叫做柴油機(jī)。1只汽缸探究實(shí)踐汽油機(jī)構(gòu)造工作時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞往復(fù)上下移動(dòng)，進(jìn)氣門和排氣門往復(fù)開閉。①②③④⑤⑥⑦曲軸活塞進(jìn)氣門氣缸火花塞排氣門連桿探究實(shí)踐汽油機(jī)的工作原理探究實(shí)踐大多數(shù)汽油機(jī)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程循環(huán)往復(fù)。（1）吸氣沖程進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞從上向下運(yùn)動(dòng)，汽油和空氣的混合物吸入汽缸。汽油和空氣（2）壓縮沖程

進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞從下向上運(yùn)動(dòng)，壓縮已吸入的燃料混合物，這就是壓縮沖程。活塞從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到汽缸的另一端的過程為一個(gè)沖程。探究實(shí)踐（3）做功沖程燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)狻Ｍ苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對外做功。（4）排氣沖程進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞從下向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出汽缸。燃燒后的廢氣探究實(shí)踐汽油在汽油機(jī)的汽缸內(nèi)燃燒，生成高溫高壓的燃?xì)狻Ｍ苿?dòng)活塞做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。四個(gè)沖程，一次循環(huán)，曲軸兩周，一次做功。吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程汽油機(jī)的工作原理探究實(shí)踐思考與討論

1．在四個(gè)沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化？2．哪個(gè)沖程使汽車獲得動(dòng)力？3．哪個(gè)沖程排出了汽車的尾氣？壓縮沖程:做功沖程:機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。做功沖程排氣沖程4.熱機(jī)有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？利：熱機(jī)的廣泛使用，極大改變了人類的生活和工作方式。弊：機(jī)使用過程都要排出廢氣，嚴(yán)重污染了空氣，影響著人類和動(dòng)植物的生存。壓縮氣體做功1.下圖是改變物體的內(nèi)能的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別相當(dāng)于汽油機(jī)的什么沖程？氣體對外做功壓縮沖程做功沖程2.在重復(fù)“壓縮氣體做功”實(shí)驗(yàn)之前，需在拔出活塞后將厚玻璃筒甩幾下。“甩幾下”又相當(dāng)于汽油機(jī)的什么沖程？排氣沖程思考與討論探究實(shí)踐用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機(jī)的效率。在內(nèi)燃機(jī)中燃料是否能夠完全燃燒？燃料燃燒釋放的能量是否都對外做功？無用的機(jī)械能有用機(jī)械能燃?xì)鈨?nèi)能損失的內(nèi)能η=W有用Q放燃料在氣缸內(nèi)燃燒時(shí)的熱效率高一些；燃料在氣缸內(nèi)燃燒與氣缸外燃燒，誰的熱效率高？探究實(shí)踐汽車的能耗輸出功率蒸發(fā)損失發(fā)動(dòng)機(jī)損失散熱器損失排氣管熱損1千克汽油在汽缸內(nèi)完全燃燒時(shí)放出的能量，約只有25%用于做功；用于做功的25%的能量30%發(fā)動(dòng)機(jī)的水箱循環(huán)和空調(diào)工作17%消耗在傳動(dòng)裝置53%驅(qū)動(dòng)車輪推動(dòng)汽車前進(jìn)整輛汽車的總效率約為13%探究實(shí)踐提高熱機(jī)效率，減少能源消耗，是人類不懈的追求。

蒸汽機(jī)的效率只有6%~15%

汽油機(jī)的效率為20%~30%柴油機(jī)的效率為30%~45%空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的效率可達(dá)50-60%火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的效率可以達(dá)到85%以上燃?xì)廨啓C(jī)的效率可以達(dá)到40%左右探究實(shí)踐噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)也是一種內(nèi)燃機(jī)，燃料在燃燒室中燃燒，燃?xì)庀蚝蟾咚賴姵觯瑥亩@得向前的動(dòng)力。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)有空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)兩者的共同點(diǎn)：燃料在燃燒室中燃燒，是內(nèi)燃機(jī)；高溫高壓的燃?xì)鈱ν庾龉Γa(chǎn)生動(dòng)力。探究實(shí)踐柴薪煤炭石油天然氣從哪里獲得內(nèi)能？燃料燃燒釋放熱量的過程，就是將貯存在燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。探究實(shí)踐由于燃料的成分不同，相同質(zhì)量的不同燃料燃燒時(shí)放出的熱量不同。我們用熱值這個(gè)概念來表示燃料放出熱量的本領(lǐng)。1kg的干木材完全燃燒放出的熱量約為1.2×107焦1kg的無煙煤完全燃燒放出的熱量約為3.4×107焦不同燃料的放熱本領(lǐng)不相同1千克某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。國際單位：焦/千克；符號：J/kg。氣體燃料的單位：焦/立方米；符號：J/m3。探究實(shí)踐燃料熱值燃料

熱值燃料熱值干木柴（約）1.2×107木炭3.4×107汽油4.6×107煙煤（約）2.9×107酒精3.0×107煤氣（焦/米3）3.9×107無煙煤（約）3.4×107柴油3.3×107天然氣（焦/米3）（7.1~8.8×107焦炭3.0×107煤油4.6×107氫1.4×108你從熱值表中可以獲取哪些信息？不同燃料，熱值一般不同。熱值是燃料的一種特性。表中燃料，氫氣的熱值最大火箭使用氫作燃料探究實(shí)踐燃料燃燒放熱計(jì)算公式

Q放=qm單位時(shí)間內(nèi)所完成的功叫功率功率=功時(shí)間P=Wt單位體積內(nèi)含物質(zhì)的質(zhì)量叫密度密度=質(zhì)量體積ρ=mV1千克某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量叫熱值熱值=熱量質(zhì)量q=Q放m與功率、密度等類比，可由定義得到計(jì)算公式：

Q放=qV探究實(shí)踐在實(shí)際利用燃料中，燃料很難完全燃燒，而且放出的內(nèi)能不能被完全利用，有效利用的只是其中一部分。燃料利用效率圖煤爐燒水（1）改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒。（2）盡可能減少各種熱量損失。提高燃料燃燒的利用率：課堂小結(jié)提高熱機(jī)效率化學(xué)能→內(nèi)能熱機(jī)利用內(nèi)能做功內(nèi)燃機(jī)吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程其它熱機(jī)熱值1千克某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量提高燃料燃燒的利用率Q放=qm遷移應(yīng)用1.依靠飛輪慣性完成的沖程是

，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的沖程是

，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程是

。BCDADBCAD遷移應(yīng)用2.對于燃料的熱值，下列說法中，屬于正確理解的是(

)A．燃料的熱值跟燃料燃燒時(shí)放出的熱量成正比B．燃料沒燃燒時(shí)就沒有熱值C