人教版九年級上冊物理第十四章內能的利用教學課件

第十四章內能的利用

第1節(jié)熱機18世紀第一輛汽車問世時，它的速度只有數千米每小時，而目前最快的汽車速度已經超過了聲速。汽車是如何獲得機械能的呢？導入新知第一輛汽車最快的汽車1.了解熱機的工作原理。了解四沖程汽油機、柴油機的基本工作過程。2.通過分析汽油機和柴油機的構造及工作過程的異同，學習分析和比較等研究方法。素養(yǎng)目標該實驗中，燃料燃燒時產生的熱量傳給水和水蒸氣；塞子受到水蒸氣的壓力而沖出去，水蒸氣的內能轉化為塞子的動能。蒸汽機原理探究新知知識點1熱機點擊圖片播放探究實驗能量之間的轉化

人們發(fā)現內能可以做功，并制造了各種利用內能做功的機械——熱機。

蒸汽機內燃機汽輪機噴氣發(fā)動機熱機的種類探究新知蒸汽機帶來一場革命！第一次工業(yè)革命！蒸汽輪機蒸汽紡紗機蒸汽火車蒸汽輪船

熱蒸汽為我們提供了強大的推力，把人們從繁重的體力勞作中解放出來。探究新知

內燃機：燃料直接在發(fā)動機汽缸內燃燒產生動力的熱機。探究新知一種內燃機的剖面圖內燃機分為汽油機和柴油機兩大類。使用汽油作為燃料的叫汽油機。使用柴油作為燃料的叫柴油機。探究新知汽油機的構造探究新知知識點2汽油機

汽油機由汽缸、火花塞、進氣門、排氣門、活塞、曲軸、連桿組成。探究新知汽油機工作時，活塞在汽缸內做往復運動，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫作一個沖程。汽油機一個工作循環(huán)有四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。點擊播放：了解汽油機的結構和工作過程探究新知汽油機的結構與工作過程汽油機在四個沖程中的工作過程探究新知進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，汽油和空氣混合物進入汽缸。進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮。汽油機在四個沖程中的工作過程探究新知進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出汽缸。在壓縮沖程結束時，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓氣體，推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功?！鞠胂胱h議】1.在四個沖程中，哪些沖程發(fā)生了能量的轉化？2．哪個沖程使汽車獲得動力？

做功沖程使汽車獲得動力，其他三個沖程依靠飛輪的慣性。3．哪個沖程排出了汽車的尾氣？壓縮沖程做功沖程機械能轉化為內能內能轉化為機械能排氣沖程探究新知例1（2018?鎮(zhèn)江）下列表示四沖程汽油機處于壓縮沖程的是（）

ABCDA解析判斷內燃機的四個沖程，應根據進氣門的開、閉情況和活塞的運動方向去判斷。

鞏固練習連接中考噴油嘴探究新知知識點3柴油機柴油機的構造

柴油機結構和汽油機相似，它們的主要區(qū)別是：柴油機通過壓縮空氣直接點燃柴油。柴油機的汽缸頂部沒有火花塞，而有一個噴油嘴。吸入物質也只有空氣，在壓縮沖程結束時，壓縮空氣的溫度已經超過柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來。探究新知點擊播放：了解柴油機的結構和工作過程探究新知柴油機的結構與工作過程點擊播放：了解汽油機、柴油機的結構和工作過程的異同點探究新知汽油機與柴油機的結構與工作過程的異同點汽油機和柴油機的優(yōu)缺點探究新知柴油機比較笨重，主要用于載重汽車、拖拉機、火車輪船上。

柴油發(fā)動機與汽油發(fā)動機相比熱效率高30%，因而從節(jié)約能源、降低燃料成本角度上講，柴油發(fā)動機轎車的推廣使用具有重大意義。

汽油機轉速高，結構簡單，質量輕，造價低廉，運轉平穩(wěn)，使用維修方便。汽油機在汽車上，特別是小型汽車上大量使用。

【思考】老式摩托在啟動時，需踏動啟動桿，這是為什么？現代汽車里的“馬達”（起動機）起什么作用？

答：老式摩托在啟動時，需踏動啟動桿，帶動飛輪轉動，完成吸氣與壓縮沖程、排氣沖程，然后發(fā)動機（汽油機）才能開始正常工作。

同樣，小汽車啟動時，轉動鑰匙，電動機開始帶動飛輪轉動，完成吸氣與壓縮沖程、排氣沖程，從而啟動發(fā)動機。探究新知

內燃機不能自行啟動。開始運轉時，要靠外力使飛輪和曲軸轉動起來，由曲軸通過連桿帶動活塞運動，以后內燃機才能自己工作。例2（2018?瀘州）常規(guī)潛艇以四沖程柴油內燃機為動力，工作時包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，其中機械能轉化為內能的是

沖程。解析壓縮沖程是將機械能轉化為內能。

連接中考

鞏固練習壓縮1．汽油機在壓縮沖程中工作物質被壓縮，汽缸中的（）A．壓強增大，溫度降低B．壓強減小，溫度升高C．壓強增大，溫度升高D．壓強減小，溫度降低C基礎鞏固題課堂檢測C2.汽油機和柴油機相比較，下列敘述中正確的是（）A．柴油機吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物，汽油機吸入的是空氣B．在壓縮沖程中它們的壓縮程度是一樣的C．柴油機里推動活塞做功的燃氣的壓強比汽油機里的高D．在壓縮沖程末，汽油機汽缸內的溫度比柴油機的高課堂檢測3.科學家發(fā)明了一款單缸六沖程內燃機，它每一個工作循環(huán)的前四個沖程與單缸四沖程內燃機相同，在第四沖程結束后，立即向汽缸內噴水，水在高溫汽缸內迅速汽化成高溫、高壓水蒸汽，推動活塞再次做功，第五沖程是________沖程，這一沖程將______能轉化成__________能。為進入下一個工作循環(huán)，這款內燃機的第六沖程是__________沖程。做功內機械排氣課堂檢測1.一臺單缸四沖程汽油機，如圖所示為________沖程，若飛輪轉速為3600r/min，該汽油機活塞1s對外做功_______次。做功30課堂檢測能力提升題2.根據汽油機和柴油機的區(qū)別，下列說法正確的是（）A.汽油機汽缸頂部有一個火花塞，柴油機汽缸頂部是一個噴油嘴B.汽油機吸入的是空氣，柴油機吸入的是空氣和柴油的混合C.吸氣沖程是內能轉化為機械能D.壓縮沖程是內能轉化為機械能課堂檢測A熱機是利用內能做功的機器內燃機分為汽油機和柴油機兩大類汽油機和柴油機的異同四沖程熱機吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程一個工作循環(huán)，活塞往復兩次，飛輪轉動兩周，做功一次課堂小結作業(yè)內容教材作業(yè)完成課后“動手動腦學物理”練習自主安排配套練習冊練習課后作業(yè)第2節(jié)熱機的效率第十四章內能的利用

柴薪煤炭石油天然氣【想想議議】從哪里可以獲得內能？

導入新知1.認識燃料的熱值的定義，會利用熱值的公式進行簡單的熱量計算。2.常識性了解熱機的效率及提高熱機效率的途徑；培養(yǎng)保護環(huán)境的意識。素養(yǎng)目標【提出問題】不同燃料的放熱本領相同嗎？怎么比較它們誰的放熱本領強呢？探究新知知識點1燃料的熱值【實驗設計】選取相同質量的不同燃料，點燃后，對相同質量的水進行加熱，比較兩杯水溫度的升高多少，來確定燃料的放熱本領。實驗方法控制變量法和轉換法探究新知大量的實驗事實證明，燃燒相同質量的不同燃料，放出的熱量是不同的。

我們用熱值這個概念來表示燃料放出熱量的本領。熱值：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比。物理意義：熱值在數值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。定義式：q:燃料的熱值Q：燃料完全燃燒放出的熱量m:燃料的質量熱值單位：焦每千克；符號：J/kg。氣體燃料：J/m3。探究新知V：氣體燃料的體積觀察熱值表，你有什么收獲？（信息、物理含義）煤油4.6×107木炭3.4×107汽油4.6×107無煙煤3.4×107氫氣1.4×108石油4.4×107焦炭3.0×107天然氣4.4×107柴油4.3×107煙煤2.9×107煤氣3.9×107酒精3.0×107干木柴1.2×107氣體液體固體常用燃料的熱值（單位：J/kg或J/m3）探究新知

從熱量的角度分析，為什么發(fā)射火箭上天要用氫做燃料？探究新知有關燃料燃燒放熱的計算

根據熱值表，計算一下10t氫完全燃燒放出多少焦耳的熱量？

若用干木柴完全燃燒來獲得這些熱量，需要多少t干木柴？氫的熱值是1.4×108J/kg干木柴的熱值1.2×107J/kg放出熱量：Q=qm=1.4×108J/kg×

10×103kg

=1.4×1012J需要干木柴：約120t干木柴與10t氫完全燃燒放出的熱量相當。

探究新知例1關于燃料的熱值正確的是（）A．燃料的熱值與燃料的燃燒程度有關B．燃料的熱值與燃料的種類有關C．燃料的熱值與燃料的多少有關D．燃料的熱值與上面三個因素都有關解析：熱值是燃料的一種特性，它的大小只與燃料的種類有關，與燃料的燃燒程度、質量沒有關系。B

鞏固練習例2

對于燃料的熱值，下列說法中，正確的是(

)

A．燃料的熱值跟燃料燃燒時放出的熱量成正比

B．燃料沒燃燒時就沒有熱值

C．就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個確定的值，

跟燃料的質量及燃料燃燒放出的熱量無關

D．容易燃燒的燃料熱值一定大C

鞏固練習例3（2018?遂寧）我國于2017年5月18日在南海海域成功試采“可燃冰”，“可燃冰”作為新型能源，有著巨大的開發(fā)使用潛力，在相同條件下，“可燃冰”完全燃燒放出的熱量可達到天然氣的數十倍。如果“可燃冰”熱值是天然氣的10倍，設天然氣熱值為4.2×107J/kg，完全燃燒0.5kg“可燃冰”放出的熱量為__________J2.1×108

鞏固練習連接中考解：可燃冰的熱值：q可燃冰=10q天然氣

=10×4.2×107J/kg

=4.2×108J/kg完全燃燒0.5kg“可燃冰”放出的熱量：

Q=q可燃冰m=4.2×108J/kg×0.5kg

=2.1×108J

鞏固練習【想想議議】在內燃機中燃料是否能夠完全燃燒？燃料燃燒釋放的能量都到哪里去了？探究新知知識點2熱機的效率點擊圖片播放熱機效率

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，叫做熱機的效率。公式探究新知蒸汽機的效率只有6%~15%

汽油機的效率為20%~30%柴油機的效率為30%~45%探究新知【例題】某汽車的輸出功率是60kW，正常行駛的速度為54km/h，汽車內燃機的效率是25%，該汽車要是行駛108km，要消耗多少kg的汽油？（汽油的熱值4.6×107J/kg）分析：（1）要計算出消耗的汽油質量，根據Q=mq可知，需要求出消耗的汽油完全燃燒釋放的熱量。（2）又根據可知，需要求出汽車行駛過程中做的有用功；（3）又根據W=Pt可知，需要求出汽車行駛的時間；（4）汽車行駛的時間t可由速度公式求出。探究新知探究新知≈37.6kg熱機與環(huán)境探究新知探究新知【思考】如何提高熱機效率，節(jié)約能源，減少污染？1提高燃料利用率，使燃料充分燃燒；2改進熱機，減少各種能量損失；3利用廢氣的能量。例4下列提高熱機效率的方法中，不可行的是（）A．減少各種熱損失B．加潤滑油減少機器各部件之間的摩擦C．充分利用廢氣的能量，如建熱電站D．采取少消耗總能量的辦法解析

：提高熱機效率的方法是減少各種能量損失，充分利用燃料放出的能量，減小摩擦，盡量少做額外功等。D

鞏固練習熱機與社會生活探究新知點擊圖片播放視頻1.（2018?益陽）下列關于熱值的說法正確的是（）A．2kg煤的熱值大于1kg煤的熱值B．燃料熱值越大，燃燒放出的熱量越多C．燃料燃燒不完全時熱值變小D．燃料的熱值是燃料本身的特性，與其他因素無關D課堂檢測基礎鞏固題2.（2018?西寧）古語道：“人要實，火要虛?！贝嗽挼囊馑际钦f做人要腳踏實地，才能事業(yè)有成；可燃物要架空一些，才能燃燒更旺。“火要虛”的目的是（）A．增大可燃物的熱值B．降低可燃物的著火點C．能使可燃物完全燃燒D．提高了可燃物的利用率D課堂檢測基礎鞏固題3.

【多選】關于熱機效率，下列說法正確的是(

)

A．熱機效率越高，即熱機做的有用功多

B．熱機效率越高，即熱機的功率越大

C．要提高熱機效率，就要盡量減少各種能量損失，并且要保證良好的潤滑

D．提高熱機效率，有利于環(huán)保減排

CD課堂檢測4.（2018?河北）有如圖所示的兩套相同裝置，分別在兩個燃燒皿中放入質量相同的不同燃料，點燃后加熱質量相等的同種液體，通過比較燃料__________（選填“燃燒相同時間”或“全部燃燒”）后溫度計示數的變化，來判斷兩種燃料的熱值的大小。燃料燃燒，___________轉化為內能，用比熱容________的液體可以使實驗現象更明顯。（實驗中液體沒有沸騰）全部燃燒化學能小課堂檢測565.某個家庭預計每月使用天然氣4m3，這些天然氣完全燃燒放出多少熱量，相當于多少kg柴薪完全燃燒放出的熱量？（q氣=4.4×107J/m3，q柴=1.2×107J/kg）解：天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放=q氣V=4.4×107J/m3×4m3=1.76×108J；放出這些熱量所需柴薪質量：

課堂檢測目前,“節(jié)能減排”已引起全球的關注。如何減少能耗,提高汽車發(fā)動機的效率,越來越受到人們的重視,大多數家用汽車的發(fā)動機均為汽油機,它把汽油燃燒產生的內能部分轉化成機械能,再通過傳動機構將動力傳給車輪使汽車行駛,小明的爸爸新買了一輛小汽車,小明坐著這輛汽車勻速行駛144km,用時2h,消耗汽油9kg,其發(fā)動機的功率為23kW。請運用所學的知識解答下列問題。(汽油的熱值為4.6×107J/kg)(1)汽車勻速行駛時所受的牽引力是多大?(2)汽車發(fā)動機的效率是多少?能力提升題課堂檢測課堂檢測課堂小結作業(yè)內容教材作業(yè)完成課后“動手動腦學物理”練習自主安排配套練習冊練習課后作業(yè)

第十四章內能的利用

第3節(jié)能量的轉化和守恒

自然界中存在著各種各樣的能量，它們之間在一定條件下會發(fā)生相互轉化，能量的轉化遵循怎樣的規(guī)律呢？導入新知1.

知道各種形式的能可以相互轉化，能舉出日常生活中能量轉化的例子。2.理解能量的轉化和守恒定律，能用能量守恒觀點分析自然現象。素養(yǎng)目標拉長的橡皮筋

你能說出下面物體都具有什么形式的能量嗎？山巔的危石運動的足球西藏羊八井地熱池

食物

太陽光彈性勢能重力勢能動能內能化學能太陽能探究新知常見的能量形式有：機械能、內能、電能、光能、太陽能、生物能、原子能等。水能電能化學能煤炭、液化石油氣奔騰的江河電流探究新知機械能轉化為內能電能轉化為機械能鉆木取火木柴燃燒風扇通電化學能轉化為內能探究新知知識點1能量的轉化植物吸收太陽光進行光合作用水電站里水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電機械能轉化為電能電閃雷鳴太陽能轉化為化學能電能轉化為機械能、光能探究新知光能轉化為電能電能轉化為內能風能轉化為電能光伏發(fā)電微波爐風力發(fā)電探究新知電能轉化為化學能核能轉化為機械能手機充電核電站原子彈爆炸核能轉化為電能探究新知探究新知點擊圖片播放各種形式的能量是可以相互轉化的【填一填】物體高溫下發(fā)光太陽熱水器AgBr見光分解木炭燃燒原電池電解NaCl溶液電動機發(fā)電機摩擦生熱做功沖程熱電站太陽能電池板木炭燃燒吸熱化學反應太陽帆探究新知例1（2018?株洲）智軌列車融合了有軌電車和公共汽車的優(yōu)勢，零排放、無污染。智軌列車的動力系統(tǒng)在輸出動力的過程中（）A．電能轉化為機械能B．內能轉化為機械能C．機械能轉化為電能D．機械能轉化為內能

鞏固練習連接中考A彈性小球越跳越低停止用力，秋千會越擺越低

在秋千和小球的運動中，看似能量減小了，其實是在運動過程中，有一部分機械能轉化成了內能。探究新知知識點2能量守恒定律能量守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。

根據能量守恒定律，在分析自然現象時，如果發(fā)現某種形式的能量減少，一定能找到另一種形式的能量增加；反之，當某種形式的能量增大時，也一定可以找到另一種形式的能量減少。

能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。探究新知

1.電風扇工作時，消耗的電能與電動機獲得的機械能相等嗎？如不相等，是否意味著能量不守恒？

2.我國有句諺語“要使馬兒跑得快，又要馬兒不吃草”比喻現實生活中不可能的事，請大家分析此比喻是否有科學道理？

提示不相等。消耗的電能除了轉化為機械能外，還轉化為內能。探究新知【想想議議】

提示沒有。違反了能量的轉化和守恒定律。探究新知點擊圖片播放不能實現的永動機例2（2018?內江）根據能量守恒定律，下列情形可能發(fā)生的是（）A．隨著科學技術不斷發(fā)展和提高，永動機是可以制成的B．兩個斜面相對連接，小球從左斜面滾下后沖上右斜面C．電水壺里的水沸騰后斷電，水的沸騰卻一直持續(xù)下去D．出槍膛的子彈射穿木板后，以更快的速度繼續(xù)運動B

鞏固練習連接中考1.（2018?溫州）某智能百葉窗的