粵滬版九年級物理上冊 （熱機與社會發(fā)展）內(nèi)能與熱機新課件

第十二章內(nèi)能與熱機熱機與社會發(fā)展

學習目標1．知道熱機工作過程中的能量轉(zhuǎn)化過程。2．了解汽油機的工作原理和工作過程，提高讀圖能力。3．通過對熱機效率和熱機與環(huán)境等問題的分析和討論，樹立效率意識和環(huán)保意識。核心考點：內(nèi)燃機的四個沖程。課前預(yù)習1.熱機是把

能轉(zhuǎn)化為

能的機器．常見的熱機有

、

、

.2．汽油機的四個沖程包括：

、

、

、

.3.汽油機在壓縮沖程中，將

能轉(zhuǎn)化

能；在做功沖程將

能轉(zhuǎn)化

能．4．關(guān)于熱機效率，下列說法中正確的是()A.熱機做的有用功越多，效率一定越高B.熱機消耗的燃料越少，效率一定越高C.熱機做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率就一定越高D.熱機做功越快，效率一定越高內(nèi)機械蒸汽機汽油機柴油機吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程機械內(nèi)內(nèi)機械C

課堂精講知識點1.熱機

(1)熱機：車、船和飛機的發(fā)動機是把燃料燃燒時釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，這種裝置被稱為熱機。熱機的種類很多，如：蒸汽機、內(nèi)燃機（汽油機、柴油機）、燃氣輪機、噴氣發(fā)動機、火箭發(fā)動機等。所有熱機在工作時能量轉(zhuǎn)化的過程都是相同的，即將燃料的化學能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后通過做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。因此，熱機就是利用內(nèi)能來做功的機器，或者說熱機就是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。

(2)實驗探究：熱機是如何實現(xiàn)從內(nèi)能向機械能轉(zhuǎn)化的？如圖所示，在試管內(nèi)裝一些水，用軟木塞塞住試管口，放到酒精燈上加熱，使水沸騰起來，水蒸氣會把木塞沖出去。在這個實驗中，酒精的燃燒過程是酒精的化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，這部分內(nèi)能傳給水和水蒸氣使其溫度升高，內(nèi)能增加，當水蒸氣把塞子沖出去時，水蒸氣的內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為塞子的機械能。

探究歸納：上面的裝置就是一個簡單原始的熱機，其工作過程是：燃料燃燒，化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能通過熱傳遞的方式傳遞給工作物質(zhì)，工作物質(zhì)的內(nèi)能增加，溫度升高，推動活塞對外做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

(3)熱機的種類有蒸汽機、汽油機、柴油機等．

(4)燃料直接在發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機，叫做內(nèi)燃機．常見的內(nèi)燃機有汽油機和柴油機，【典例1】下列裝置中，能把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是（）

A．熱機B．發(fā)電機C．電動機D．電吹風機【練習1】常見汽車的動力機械是內(nèi)燃機．從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，內(nèi)燃機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為

能的機器．機械知識點2.汽油機（1）汽油機：是利用氣缸內(nèi)燃燒的汽油產(chǎn)生高溫高壓的燃氣來推動活塞做功的熱機．（2）構(gòu)造：由進氣門、火花塞、排氣門、氣缸、活塞、連桿、曲軸等構(gòu)成．如下圖所示．(3)工作過程：多數(shù)汽油機的工作循環(huán)過程是由四個沖程組成的，分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程，其工作過程如下表.注意：(1)每個工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)兩圈，完成一個做功沖程。(2)在一個工作循環(huán)中，只有做功沖程中燃氣對外做功，其他三個輔助沖程不但不做功，還要消耗機械能。(3)做功沖程為其他三個沖程提供能量，其他三個沖程為做功沖程做功提供基礎(chǔ)。(4)依靠飛輪的慣性（飛輪貯存的動能）完成吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程?！镜淅?】（2014?南昌）現(xiàn)代汽車的發(fā)動機一般都是四沖程內(nèi)燃機，其四個沖程如圖所示，其中做功沖程是（）【典例3】（2014?濰坊）汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中不可缺少的一部分，現(xiàn)代汽車多數(shù)采用汽油機作為發(fā)動機，如圖是四沖程汽油機的工作循環(huán)示意圖，下列說法中正確的是（）A．甲沖程是把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．乙沖程是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C．丙沖程是把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．丁沖程是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能【練習2】單缸四沖程內(nèi)燃機的四個沖程的示意圖如下圖所示．下列關(guān)于這種內(nèi)燃機一個工作循環(huán)中四個沖程的順序排列正確的是()

A．丙、丁、乙、甲B．乙、丁、甲、丙C．乙、甲、丁、丙D．甲、乙、丙、丁B【練習3】（2015?鄭州一模）汽車給我們的生活帶來很多便利，現(xiàn)代汽車多數(shù)采用汽油機作為發(fā)動機．如圖所示是四沖程汽油機工作的

沖程示意圖，該沖程是把汽油燃燒后產(chǎn)生的

能轉(zhuǎn)化為

能的過程．做功內(nèi)機械知識點3.熱機效率、熱機與環(huán)境1.熱機效率（1）熱機效率：熱機工作時，用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比叫熱機的效率.用公式可表示為，汽油機的效率一般為20％～30％，柴油機的效率可達45％.（2）熱機能量的損失：①燃料很難完全燃燒，燃料的化學能沒有全部釋放出來，有一部分損失掉了；②排放出去的尾氣溫度很高，帶走相當多的能量；③由于熱傳遞，機械要向外傳熱，又損失一部分能量；④機械在傳動過程中存在摩擦，要克服摩擦做功，又消耗一部分能量；⑤剩余的才是轉(zhuǎn)變成對外做功的那部分能量．（3）提高熱機效率的主要途徑；①使燃料充分燃燒．②盡量減少各種熱量損失．③在熱機的設(shè)計和制造上，采用先進的技術(shù)．④使用時，注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，合理調(diào)整運動零件之間的間隙，減小因克服摩擦阻力而額外消耗的功．2.熱機與環(huán)境（1）環(huán)境污染①廢氣污染：熱機的燃料在燃燒過程中放出一定量的有害氣體和粉塵，這些氣體和粉塵都會污染空氣，影響人們的身體健康和動植物的生存；產(chǎn)生的酸雨有害于農(nóng)、林、漁業(yè)等。②噪聲污染：熱機以及熱機帶動的機器產(chǎn)生的噪聲是環(huán)境污染的又一方面。

(2)減少環(huán)境污染的措施①出臺嚴格的汽車尾氣排放標準。②提高汽油、柴油的品質(zhì)。③安裝電子控制燃油噴射發(fā)動機(EFI系統(tǒng))。④研發(fā)新技術(shù)、新材料、新工藝，推廣使用混合動力汽車、太陽能汽車、電動汽車等。⑤在內(nèi)燃機排氣管上安裝消聲器，以減少噪聲污染?！纠?】如下圖所示為內(nèi)燃機的能量流向圖，熱機效率（η）等于（）【例5】下列關(guān)于熱機和環(huán)境保護的說法中正確的是()A．熱機的大量使用會造成環(huán)境污染B．所有的熱機都是用汽油作燃料C．汽車排出的尾氣都是有毒氣體D．熱機所產(chǎn)生的噪聲，可以被熱機上的消聲器完全消除

【練習4】內(nèi)燃機的大量使用，促進了社會的進步，使人們享受到了現(xiàn)代文明，但在使用內(nèi)燃機的同時又給人類帶來了污染，這主要是指

污染和

．在內(nèi)機工作過程中，由下圖所示的內(nèi)燃機能流圖可以看出，它的能量損失所占的百分比是：廢氣內(nèi)能35％，散熱損失30％，機械損失10％，則內(nèi)燃機的熱機效率是

．我們在有效利用能源的同時，也必須重視保護環(huán)境．

大氣噪聲25%知識點4.汽油機與柴油機的比較【例6】汽油機和柴油機在下列區(qū)別中，錯誤的是()A．柴油機的氣缸頂部是噴油嘴B.柴油機的飛輪大，比汽油機笨重C.柴油機的效率比汽油機高D.柴油機用點燃式完成做功【練習5】在柴油機和汽油機工作的吸氣沖程中，下列說法正確的是()A．柴油機吸人的是柴油和空氣的混合物B．汽油機吸入的是汽油C．柴油機吸入的只有空氣D．汽油機只吸入空氣C隨堂檢測1.（2014?十堰）如圖所示是四沖程汽油機的一個工作循環(huán)示意圖，其中屬于利用機械能轉(zhuǎn)化內(nèi)能沖程的是（）2.（2014?寧德）四沖程汽油機工作時與圖中能量轉(zhuǎn)化相同的沖程是（）A．吸氣沖程B．壓縮沖程C．做功沖程D．排氣沖程BC3.如圖所示為汽油機工作時各沖程的示意圖．按吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程順序排列正確的是（）A．①②③④B．②④③①C．②③④①D．①④③②4.（2014?威海）在如圖所示的四幅圖中，甲、乙是兩個演示實驗示意圖；丙、丁是四沖程汽油機關(guān)工作過程中的兩個沖程示意圖．與壓縮沖程原理相同的是

圖所示的演示實驗；汽油機利用內(nèi)能來做功的沖程是

圖．B乙丙5.汽車發(fā)動機是汽油機，發(fā)動機工作時，

沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，

沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．汽車上的散熱器用水作為冷卻劑，這是利用了水的

較大的性質(zhì)．6.大多數(shù)家用汽車的發(fā)動機均為汽油機，它把汽油燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能部分轉(zhuǎn)化成機械能，再通過傳動機構(gòu)將動力傳給車輪使汽車行駛.請你將圖中汽油機工作時的能流圖中（1）、（2）位置內(nèi)容補充完整.（1）

；（2）

.做功壓縮比熱容克服摩擦做功廢氣帶走的熱量第十二章復(fù)習課考點1內(nèi)能（高頻考點）考點分析：本考點是廣東中考的高頻考點，考查的重點是改變內(nèi)能的方法.需要掌握的知識點：（1）改變物體內(nèi)能的方法有兩種：一是做功，二是熱傳遞.做功：物體對外做功，內(nèi)能減??；外界對物體做功，內(nèi)能增大.熱傳遞：物體吸收熱量，內(nèi)能增大；物體放出熱量，內(nèi)能減小.（2）內(nèi)能與溫度有關(guān)，物體的溫度越高，分子運動速度越快，內(nèi)能就越大.1．（2013廣東，5，3分）關(guān)于溫度、內(nèi)能和熱量，下列說法正確的是（）A．溫度越高的物體所含的熱量越多B．物體溫度為0℃時內(nèi)能為零C．雙手互搓，手的內(nèi)能不會增加D．內(nèi)能可自動地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體D2.（2014廣東，4，3分）關(guān)于溫度、內(nèi)能、熱量和做功，下列說法正確的是（）A．物體的內(nèi)能增加，一定是從外界吸收了熱量B．0℃的冰塊沒內(nèi)能C．做功可以改變物體的內(nèi)能D．物體放出熱量時，溫度一定降低3．（2009廣東，11，2分）搓手能使手的溫度升高，這是用

________的方法使手的內(nèi)能增加；使用電熱水器給水加熱，這是用

______的方式使水的內(nèi)能增加.C做功熱傳遞4.（2010廣東，10，3分）改變內(nèi)能有不同的方式，圖甲是在一個配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小團蘸了乙醚的棉花，當迅速壓下活塞時，可看見筒內(nèi)棉花燃燒起來．這是通過

方式使玻璃筒內(nèi)的空氣

增加，溫度升高，達到棉花的燃點，使棉花燃燒．圖乙是通過

方式把試管里的水加熱至沸騰．做功內(nèi)能熱傳遞5．(2007廣東，21，6分)閱讀下面短文內(nèi)能內(nèi)能是指物體內(nèi)部所包含的總能量，包括分子的動能(即分子無規(guī)則熱運動動能)、分子的勢能(即分子間相互作用能)、分子內(nèi)的能量、原子內(nèi)的能量、原子核內(nèi)的能量等．在熱學中，由于在熱運動中上述后三項能量不發(fā)生變化，所以內(nèi)能一般指前兩項．由于分子的動能跟溫度有關(guān)，分子的勢能跟分子間的距離有關(guān)，所以物體的內(nèi)能跟溫度、體積都有關(guān)系．請回答下列問題：

(1)慢慢壓縮針筒里的氣體，氣體內(nèi)能中哪部分發(fā)生變化?答：_________________．

(2)加熱針筒里的氣體，氣體內(nèi)能中哪部分發(fā)生變化?答：_______________________．

(3)金屬塊在受熱膨脹時，金屬塊內(nèi)能中哪些部分發(fā)生變化?答：_______________________．分子勢能分子動能分子動能和分子勢能考點2比熱容（高頻考點）考點分析：本考點是廣東中考的高頻考點，難度較大，考查的重點是有關(guān)熱量的計算.復(fù)習時應(yīng)掌握的知識點：（1）熱量的計算公式：其中△t代表物體升高的溫度其中△t代表物體下降的溫度（2）比熱是物質(zhì)的一種屬性，只要物質(zhì)種類和狀態(tài)相同，比熱容就相同.（3）水的比熱容為c=4.2×103焦耳／（千克．℃），表示每千克的水當溫度升高（或降低）1℃時，吸收（或放出）的熱量是4.2×103焦耳.會利用水的比熱容大的特性解析生活中的一些常見現(xiàn)象（如常用水來加熱或散熱，北方樓房取暖用的“暖氣”，就是用水做介質(zhì)；發(fā)電機等機器在工作時發(fā)熱，就可以用循環(huán)流動的水來冷卻）.1．（2009廣東，11，1分）把質(zhì)量為2Kg，初溫是30℃的水加熱到80℃，這些水吸收的熱量是

_________J．（水的比熱容是4.2×103J/（Kg?℃）2．（2008廣東，12，3分）已知水的比熱容為4.2×103J／(kg·℃)，1kg、20℃的水吸收了2.1×105J的熱量后，溫度升高到

℃．生活中我們經(jīng)?？吹剿緳C往汽車發(fā)動機的水箱里灌水，這是因為水的

大，所以在相同條件下水能帶走較多的

，冷卻效果好.4.2×10570比熱容熱量3.（2011廣東，22，4分）閱讀下面的短文，回答問題太陽能熱水器太陽能熱水器利用太陽能把水從低溫加熱到高溫，以滿足人們?nèi)粘Ｉ钚枰?，它具有安全、?jié)能、環(huán)保等優(yōu)點．如圖1所示，太陽能熱水器主要由兩部分組成：一部分是由許多根玻璃吸熱管組成的集熱器，每根玻璃吸熱管由雙層玻璃管組成，雙層玻璃管之間是真空．如圖所示是玻璃吸熱管的工作原理圖，它的結(jié)構(gòu)與保溫瓶的玻璃內(nèi)膽相似，只是在玻璃吸熱管的內(nèi)表面涂了一層黑色的吸熱材料；另一部分是保溫儲水箱，保溫儲水箱下部與玻璃吸熱管相通．玻璃吸熱管的工作原理如圖2所示：當太陽光入射到黑色的吸熱層上時，黑色吸熱層能把太陽能更有效地轉(zhuǎn)化為熱能，將管內(nèi)的水加熱．向光一側(cè)的水被加熱后體積增大、密度變小而向上運動；背光一側(cè)的水由于溫度較低、密度較大而向下運動，形成冷熱水循環(huán)，最終整箱水都升高到一定的溫度．玻璃吸熱管具有吸熱保溫作用．請回答以下問題：（1）將質(zhì)量為100kg的初溫為20℃的水加熱到60℃，求這些水需要吸收多少熱量？[水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃）]（2）某品牌太陽能熱水器集熱器面積為S=2m2，熱效率為η=40%（即熱水器能將照射到玻璃吸熱管上的太陽能的40%轉(zhuǎn)化為水的熱能），該地點太陽能輻射到地面的平均功率為P=1.4×103W/m2（即平均每平方米每秒種太陽能輻射能為1.4×103J）．在第（1）小題中水吸收的熱量由該熱水器提供，求需要加熱多少小時？考點3.熱機考點分析：本考點的考查的重點是內(nèi)燃機的四個沖程.內(nèi)燃機的四個沖程有吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是壓縮沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是做功沖程；壓縮沖程和做功沖程都是通過做功的方式改變內(nèi)能的．1.（2006廣東，6，3分）單缸四沖程內(nèi)燃機的四個沖程的示意圖如圖2所示，下列關(guān)于這種內(nèi)燃機一個工作循環(huán)的四個沖程的順序排列正確的是（）A．丙、丁、乙、甲B.乙、丁、甲、丙C.乙、甲、丁、丙D.甲、乙、丙、丁2．（2013廣東，12，3分）在汽油機的四個沖程中，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是

沖程．如圖所示汽油機正在進行的是

沖程．B壓縮做功考點4.熱值計算、熱機效率考點分析：本考點的考查重點是有關(guān)熱值的計算，解題時要認真審題利用公式Q=mq進行解答.熱機的效率近幾年均未考查，復(fù)習時也應(yīng)重視.1.（2011廣東，9，1分）1kg鈾核全部裂變釋放的能量超過2000t煤完全燃燒釋放的能量．如果煤的熱值為3×107J/kg，那么1kg鈾全部裂變釋放的能量至少為

J．2.（2013廣東，12，1分）已知汽油的熱值為4.6×107J/kg，則完全燃燒100g汽油放出的熱量為

J.6×10136×106熱機與社會發(fā)展

第十二章內(nèi)能與熱機一﹑熱機柴油機蒸汽機燃氣輪機工作原理化學能內(nèi)能機械能（燃料）（做功）噴氣發(fā)動機火箭發(fā)動機.汽油機(2)只有做功沖程是對外做功的，其余的三個沖程是輔助沖程，要靠裝在曲軸上的大飛輪的慣性來帶動的。(3)在壓縮沖程中,是機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,在做功沖程中,是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機