四、機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化 (4)

1、從生活走向物理 從物理走向社會(huì) 機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化1通過(guò)活動(dòng)，認(rèn)識(shí)到做功是改變物體內(nèi)能的一種方式，是其他形式能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程；2通過(guò)觀察、分析內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的現(xiàn)象，知道熱機(jī)的工作原理；3借助模型或掛圖等媒體，了解四沖程汽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及其工作過(guò)程；4通過(guò)閱讀“熱機(jī)的發(fā)展歷程”，了解內(nèi)能的利用在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展史上的重要意義；5通過(guò)探究，知道不同燃料的熱值不同，會(huì)查熱值表，會(huì)進(jìn)行燃料燃燒放熱的簡(jiǎn)單計(jì)算，能從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值；6通過(guò)閱讀“化石燃料的燃燒和環(huán)境保護(hù)”一文，認(rèn)識(shí)燃燒排放物對(duì)環(huán)境的影響，培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)，初步認(rèn)識(shí)能源與人類(lèi)生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系?！窘虒W(xué)目標(biāo)】設(shè) 疑：內(nèi)能與機(jī)械能

2、之間沒(méi)有必然的聯(lián)系呢? 復(fù)習(xí)引入：1內(nèi)能的概念。任何物體都具有內(nèi)能；物體內(nèi)所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 和分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。2.機(jī)械能的概念動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能為什么汽車(chē)高速行駛時(shí)，輪胎的溫度會(huì)升得很高？ 拿一根橡皮筋先碰一下你的額頭，再快速地將它來(lái)回拉幾下，然后用橡皮筋碰一下額頭，它有什么變化？小實(shí)驗(yàn) 取一根棉線，把線的一端捏在左手的拇指與食指之間，用右手很快地把線從左手兩指間拉出來(lái)，手指有什么感受？（注意：手拉動(dòng)的速度不能太快，以免手指劃傷）。 把圖釘按在鉛筆的一端，手握鉛筆使圖釘在粗糙的硬紙板上來(lái)回摩擦，圖釘?shù)臏囟扔惺裁醋兓?？同學(xué)們采用哪些辦法可以使鐵絲溫度升高內(nèi)能增大？歸類(lèi)

3、:一種是通過(guò)熱傳遞的方式，而另一種是通過(guò)做功的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。做功改變物體內(nèi)能的另一種方法由上述活動(dòng)可知: 是改變物體內(nèi)能的另外一種方式.做功 僅憑鐵絲溫度升高內(nèi)能增大這一現(xiàn)象，能否斷定是通過(guò)熱傳遞方式還是做功方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的？看一看空氣壓縮引火儀做功與熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效性。熱傳遞方式改變內(nèi)能是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過(guò)程，能的形式?jīng)]有變；而做功方式改變內(nèi)能是機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程，能的形式已經(jīng)發(fā)生改變。想一想：機(jī)械能可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.那么內(nèi)能能不能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能呢?演示點(diǎn)火爆炸-將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能您觀察到什么現(xiàn)象? 在此過(guò)程中,酒精燃燒后的燃?xì)鈱?duì)外做功,燃?xì)獾?能減少,轉(zhuǎn)化為 能.內(nèi)機(jī)械汽車(chē)急剎車(chē)時(shí)，車(chē)輪

4、停止轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于 汽車(chē)還要向前運(yùn)動(dòng)，使車(chē)輪與地面的摩擦增大，輪胎表面溫度急劇升高，此過(guò)程中發(fā)生了機(jī)械能向 的轉(zhuǎn)化慣性?xún)?nèi)能從滑梯勻速下滑過(guò)程中，動(dòng)能_，機(jī)械能總量_；臀部有灼熱感，這是通過(guò)_方式來(lái)改變內(nèi)能的。不變減少做功下列實(shí)例中，通過(guò)做功改變物體內(nèi)能的是( )A、將沸水倒入茶杯后，茶杯變得燙手B、超載貨車(chē)的剎車(chē)片經(jīng)常處于高溫狀態(tài)而炭化，容易造成剎車(chē)失靈C、冬天，曬太陽(yáng)取暖D、將冰凍食物放入溫水中解凍B以下四種情形，通過(guò)熱傳遞方式改變物體內(nèi)能的是（ ）A.鉆木取火 B.燒水水變熱 C.鋸木頭木頭發(fā)熱 D.兩手摩擦發(fā)熱B在如圖所示的滾擺實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)滾擺每次上升的高度逐漸減小，此過(guò)程中能量的變化情況

5、為( )A機(jī)械能增加，內(nèi)能減小 B機(jī)械能減小，內(nèi)能增加C機(jī)械能減小，內(nèi)能不變 D機(jī)械能不變，內(nèi)能增加下列過(guò)程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是A石頭被太陽(yáng)曬熱 ( )B隕石墜落大氣中C火箭發(fā)射升空的過(guò)程中D放在冰箱里的食物溫度降低BC（07綿陽(yáng)）下列與內(nèi)能有關(guān)的說(shuō)法，正確的是( )A.內(nèi)能的改變必須通過(guò)做功才能實(shí)現(xiàn)B.同一物體的機(jī)械能增加，其內(nèi)能也增加C.內(nèi)能可以通過(guò)做功轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能D.熱傳遞一定是從內(nèi)能多的物體傳到內(nèi)能少的物體C小結(jié)：1.用做功的方法可以改變物體的內(nèi)能。如：克服摩擦做功、壓縮氣體做功，都是對(duì)物體做功，使物體的溫度升高，內(nèi)能增加，機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的過(guò)程。對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加。物體對(duì)外

6、做功，物體的內(nèi)能減少。如：氣體膨脹，對(duì)外做功，物體的溫度降低，內(nèi)能減少，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2.做功與熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的1.改變物體內(nèi)能有哪幾種方法？ 2.壓縮空氣對(duì)空氣做功，空氣的 內(nèi)能如何變化？能量怎樣轉(zhuǎn)化？3.氣體膨脹對(duì)物體做功,氣體的內(nèi)能如何變化？能量怎樣化？復(fù)習(xí)燃料是怎樣使汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的？熱機(jī)熱機(jī)是將燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置.進(jìn)氣門(mén) 排氣門(mén)火花塞汽缸活塞連桿曲軸進(jìn)氣排氣點(diǎn)火燃料在里面燃燒壓縮氣體連接活塞與曲軸把直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)汽油機(jī)由哪些主要部件組成？汽油機(jī)在工作時(shí),活塞在汽缸里做往復(fù)運(yùn)動(dòng),活塞從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程叫做一個(gè)沖程.信息

7、快遞汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán) 吸氣沖程：進(jìn)氣門(mén) 排氣門(mén) 活塞 運(yùn)動(dòng) 被吸入汽缸壓縮沖程：進(jìn)氣門(mén)排氣門(mén) 活塞運(yùn)動(dòng)被壓縮，溫度，能轉(zhuǎn)化能做功沖程：當(dāng)活塞快到汽缸頂端時(shí)，打火，點(diǎn)燃，氣體燃燒，產(chǎn)生的燃?xì)?，推?dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，能轉(zhuǎn)化能排氣沖程：進(jìn)氣門(mén) 排氣門(mén) 活塞運(yùn)動(dòng)，將排出汽缸打開(kāi)關(guān)閉向下燃料和空氣的混合氣體關(guān)閉關(guān)閉向上燃料和空氣的混合氣體 升高機(jī)械能內(nèi)能火花塞混合氣體高溫高壓向下內(nèi)能機(jī)械能關(guān)閉打開(kāi)向上廢氣內(nèi)燃機(jī)立體視頻想一想：汽油機(jī)完成一個(gè)循環(huán) 1.汽油機(jī)各主要部件的作用是什么?2.曲軸旋轉(zhuǎn)圈,活塞往復(fù)次.3.活塞經(jīng)歷四個(gè)沖程, 分別為 沖程 沖程 沖程沖程。其中 沖程時(shí)燃?xì)鈱?duì)外做功.4.壓縮沖程和做功沖程

8、中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的?兩兩吸氣 壓縮做功排氣做功柴油機(jī)的啟動(dòng)算一算一臺(tái)單缸四沖程汽油機(jī)每分鐘轉(zhuǎn) 1800 轉(zhuǎn)，則該汽油機(jī)在 1min內(nèi) 做功多少次？ 生活 物理 社會(huì)熱機(jī)的發(fā)展歷程蒸汽驅(qū)動(dòng)三輪車(chē)內(nèi)燃機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中國(guó)航空航空夢(mèng)想 1. 什么樣的裝置叫熱機(jī)？燃料燃燒過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？ 2. 汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)包括哪幾個(gè)沖程？其中壓縮沖程和做功沖程中能量是怎樣轉(zhuǎn)化？復(fù)習(xí)3. 汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸旋轉(zhuǎn)幾周，活塞往復(fù)幾次？ 溫度燃料加熱前的水溫/燃料燃盡后的水溫/水溫的變化/ 10克酒精10 克碎紙片 活 動(dòng) 比較質(zhì)量相同的不同燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量 議一議：質(zhì)量相同的不同

9、燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量的多少不便直接測(cè)量，你打算怎么處理這一問(wèn)題？需要哪些器 材？三 燃料的熱值實(shí)驗(yàn)表明:相同質(zhì)量的酒精與碎紙片燃燒后,酒精比碎紙片放出的熱量 .更多的實(shí)驗(yàn)表明:質(zhì)量相等的不同燃料,完全燃燒所放出的熱量一般是 (相同/不相同).多不相同想一想：質(zhì)量相同的不同燃料完全燃燒后，燒杯中水溫的變化一樣嗎？這說(shuō)明了什么？ 1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值(heat value).用q表示燃料熱值單位：國(guó)際單位 焦/千克 J/kg常用單位 焦/米3 J/m3完全燃燒即燃燒時(shí)化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能煤油 4.6X107木炭 3.4X107汽油 4.6X107無(wú)煙煤 3.4X1

10、07氫氣 14.3X107石油 4.4X107焦碳 3.0X107天然氣 4.4X107柴油 3.3X107煙煤 2.9X107煤氣 4.2X107酒精 3.0X107干木柴 1.2X107 氣 體 液 體 固 體一些燃料的熱值（J/kg） 不同的燃料的熱值不同，如 無(wú)煙煤的熱值是 3.4X107J/kg,表示1Kg無(wú)煙煤完全燃燒放出的熱量是3.4X107J天然氣的熱值是4.4X107J/m3, 表示1m3天然氣完全燃燒放出的熱量是4.4X107J質(zhì)量為m的燃料完全燃燒所放出的熱量為: Q = m q或 Q = V q例題 熱值是燃料的一種屬性，小華學(xué)習(xí)后總結(jié)了一些知識(shí)，其中錯(cuò)誤的是（ ）A

11、1kg焦炭的熱值與1t的熱值一樣大B 1g酒精的熱值比1kg干木材的熱值大C 煤氣的熱值比煤高，所以燃燒煤氣 放出的熱量多D 燃料的開(kāi)發(fā)與使用加快了人類(lèi)的發(fā) 展，但也給人類(lèi)帶來(lái)了危害C例題 天然氣是當(dāng)今家庭中使用較普通的一種能源，現(xiàn)用天然氣來(lái)燒水 為使2kg水從20升高到100水需要吸收多少熱量？ 吸c(diǎn)m(t-t0)4.2X103J/(kg )2kg(100 - 20)= 6.72X105J天然氣完全燃燒放出的熱量有40被水吸收，則需要完全燃燒多少立方米的天然氣？天然氣的熱值是8.4X107J/m3 吸= 40放= 40V q 吸 6.72X105JV = = 40q 40X 8.4X107J

12、/m3 = 0.02m3 使用天然氣、液化石油氣與過(guò)去燒稻草、樹(shù)枝等相比，有哪些優(yōu)點(diǎn)？熱值大 污染小更容易完全燃燒熱效率高讀一讀 化石燃料的燃燒和環(huán)境保護(hù)能量與環(huán)境 1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值(heat value).用q表示 燃料熱值單位：國(guó)際單位 焦/千克 J/kg 常用單位 焦/米3 J/m3質(zhì)量為m的燃料完全燃燒所放出的熱量為: Q=mq或 Q=Vq燃料的燃燒和環(huán)境保護(hù) 你學(xué)到了什么？www.1冰的熔化 例1. 在下圖中，各種做功的形式中，能量是怎樣轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的？綜合你的表述，總結(jié)一下從能量的角度看，各種形式做功的實(shí)質(zhì)。例2（2004年江蘇省淮安市中考題）以下的

13、日常生活事例，通過(guò)做功來(lái)增加物體內(nèi)能的是（ ）A給自行車(chē)車(chē)胎打氣，氣筒發(fā)燙 B放進(jìn)太陽(yáng)能熱水器中的水,溫度升高C點(diǎn)燃的爆竹騰空而起 D用水壺?zé)魵鈱厣w頂起例：3 例4.下圖為我國(guó)成功發(fā)射的長(zhǎng)征三號(hào)火箭升空的情景，請(qǐng)你試著分析一下，它在工作過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，你是否知道它利用了哪種類(lèi)型的熱機(jī)？1.（徐州04年中考題）內(nèi)燃機(jī)在做功沖程中，高溫氣體迅速膨脹而做功，此時(shí)這些氣體的溫度和內(nèi)能變化的情況是 A內(nèi)能減少，溫度降低 B內(nèi)能增加，溫度升高 C內(nèi)能減少，溫度升高 D內(nèi)能增加，溫度降低練習(xí)2.（揚(yáng)州04年中考題）如圖2所示，此圖是汽油機(jī)的 沖程。在此沖程中，氣缸中的氣體體積 ，壓強(qiáng) 。（填

14、“變大”、“變小”或“不變”）3.（無(wú)錫04）冬天雙手捧著熱水袋會(huì)感到暖和，這是利用 方式增加了手的內(nèi)能；雙手反復(fù)摩擦也會(huì)感到暖和，這是利用 的方式增加了手的內(nèi)能。4.（常州04）改變物體內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞兩種，在汽油機(jī)的壓縮沖程中，活塞壓縮燃料混合物使它的溫度升高，是通過(guò) 方式增加了燃料混合物的內(nèi)能；為了不讓柴油機(jī)在工作時(shí)溫度升得太高，在設(shè)計(jì)制造時(shí)，汽缸外有一個(gè)水套，讓汽缸被水包圍著，這樣就可以通過(guò) 得方式降低汽缸的溫度（減少汽缸的內(nèi)能）5（常州中考題）柴油機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的熱機(jī)，已知某型號(hào)柴油機(jī)得效率是30%，在柴油機(jī)內(nèi)完全燃燒2Kg柴油能放熱 J，這些熱通過(guò)柴油機(jī)得轉(zhuǎn)化能對(duì)外做有用功 J，（柴油的熱值是3.3X107J/Kg）蘇州S195型柴曲機(jī)的部分技術(shù)規(guī)格如表所示汽缸數(shù)汽缸直徑額定功率轉(zhuǎn)速燃油消耗率冷卻方式195mm8.8kW2000R/min0.27kg/(kWh)蒸發(fā)水冷其中，“額定功率”是指柴油機(jī)正常工作時(shí)對(duì)外所做機(jī)械功的功率；“燃油消耗率”是指柴油機(jī)正常工作時(shí)，每輸出1kWh的能量柴油機(jī)所消耗柴油的千克數(shù)，已知柴油的熱值為3.3107Jkg，水的比熱容4.2103J(kg),則(1)若柴油機(jī)的水箱中貯有10kg冷卻水，當(dāng)水的溫