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1、课程主题机械能与内能的相互转化_1.知道内燃机的四个冲程学习目标2.从能量转化的角度认识燃料的热值3.知道热机的效率的计算方法和提高热机效率的方法教学内容&迷门测信1、太阳能热水器吸收1.4x107的能量能把质量为20kg的水从25加热到75,那么水吸收的热量为 J,热水器的热效率为 o 水的比热容为4.2xl()3j/(kg)答案为:4.2X106； 30%2、把1kg的水从60C开始加热至沸腾，温度随时间变化的图像如图，由图像可知，水的沸点是；水从70C加热至90需要吸收的热量是 J；水沸腾时，水面上方的气压 一个标准大气压(选填“大于” “小于”或“等于” )o C水=4.2xl()3j
2、/ (kg)温度/98 -6(11J酎时间答案为：98； 8.4X104；小于。如下图在一个试管中装一些水，用软木塞塞紧。对试管加热使水沸腾，会看到什么现象，说明什么问题？2、用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了如下图的加热过程中水温随时间变化的图线。假设在6min内完全 燃烧了 2kg的煤，水的比热容为4.2xl（）3j/（kgc）,煤的热值约为3xl（）7j/kg。根据题意，以下判断不正确的选项是（）A.加热3min水吸热是加热6min水吸热的一半B.水升高相同的温度，吸收的热量是相同的C.相同的加热时间里，水升高的温度不同D.煤炉烧水的效率为4.2%答案：A3、能量守恒定律的内容：能量既
3、不会凭空,也不会凭空产生，它只会从一种形式,或者从一个 物体，在转化和转移的过程中，能量的 保持不变.能量守恒定律使人们意识到：任何一部机器都不能无中生有的制造能量，因此 （能或不能）制造出永动机.答案：消灭；转化为其它形式；转移到另一个物体；总量；不能。4、随着人们生活水平的不断提高，家用轿车飞快的驶进千家万户.汽车的发动机主要是汽油机，如下图 是某单杠四冲程汽油机的工作瞬间，此汽油机一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm,满负荷工作时做 功冲程中燃气对活塞的平均压力为2.7x1（）3n,飞轮Imin转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩 擦），lh消耗汽油0.6kg （汽油的热值约
4、为q=4xl（）7j/kg）（1）此工作瞬间是汽油机的哪一个冲程；（2） 一个做功冲程中燃气对活塞做的功；（3）汽油机的功率；（4）汽油机的效率.答案：（1）此工作瞬间是汽油机的压缩冲程；（2） 一个做功冲程中燃气对活塞做的功135J；（3）汽油机的功率为2025W；（4）汽油机的效率为30.4%o 5、某种型号太阳能热水器贮水100kg在太阳照射下8h,装满水的太阳能热水器中水温升高50.此热 水器太阳能转化为水的内能的效率为70%；水的比热容4.2xl（）3j/（kgC）.试计算：（1）太阳能热水器照射8h,热水器中吸收的热量？（2）如热水器所接收到的太阳能由热值为3xl（）7j/kg的焦
5、炭提供，需完全燃烧多少焦炭？答案：（1）太阳能热水器照射10h,热水器中水吸收的热量是2.1X1CTJ；（2）如热水器所接收到的太阳能由热值为3xl（Tj/kg的焦炭提供，需完全燃烧1kg焦炭。6、某新型四轮沙滩卡丁车如下图，其满载时的质量为500kg.该卡丁车满载时在水平沙滩上做匀速直线 运动，行驶了 lOmin,共消耗了 1.2kg的汽油，其发动机将汽油完全燃烧释放的热量转化为机械能的效率是 25% （q汽油=4.6x10713）.行驶过程中卡丁车所受阻力为其总重力的0.2倍.（g=10N/kg）求：（1） 1.2kg汽油完全燃烧释放的热量为多少；（2）这段时间内卡丁车发动机的机械功率是多
6、少;（3）卡丁车匀速行驶的速度是多少？答案：（1） 1.2kg汽油完全燃烧释放的热量为5.52x104；（2）这段时间内卡丁车发动机的机械功率是2.3X104W；（3）卡丁车匀速行驶的速度是23m/s。7、天然气的热值为4.2xl（）7j/m3,水的比热容为4.2xl（）3j/（ kg.C）.（1）完全燃烧0.08m3天然气可放出热量多少焦耳？（2）某天然气灶烧水的效率为50%,完全燃烧O.O8m3天然气可使初温25、5kg的水温度升高到多少?答案：（1 ） 3.36x106；（2）100oI要点命颁注意：内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运
7、动，以后内燃机才能自己工作。只有做功冲程是 热机的四个冲程只有做功冲程是对外做功提供动力，其它三个冲程是靠飞轮惯性转动的。冲程活塞运动情况进气门排气门混合气体状态能量转变情况吸气向下开启关闭进入气缸消耗机械能压缩向上关闭关闭被压缩 压强增大 温度升高机械能转变为内能做功向下关闭关闭爆发性燃烧内能转变为机械能排气向上关闭开启排出气缸消耗机械能温故知新1、李丽周末和家人乘车去游玩，某一时刻她看到汽车转速表显示的转速为1800r/min,她向爸爸了解到汽车发动机为四冲程发动机，那么此时汽车在1s内完成了（）A. 60个冲程，做了 15次功B. 60个冲程，做了 60次功C. 120个冲程，做了 30
8、次功D. 30个冲程，做了 30次功答案：A2、如下图，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同，以下说法正确的选项是（）甲乙丙A.比拟不同液体的比热容，可以选择甲乙两图B.比拟不同液体的比热容，可以选择乙丙两图 C.比拟不同燃料的热值，可以选择乙丙两图 D.比拟不同燃料的热值，可以选择甲乙两图 答案：D3、加图过程中.属于内能转化为机械能的是（）A.酒精灯里的酒精燃烧B.压缩气体点燃棉絮C.内燃机的压缩冲程D.水蒸气将软木塞冲出答案：D4、图是某人设想的永动机，他认为轮子中金属球的滚动能使轮子不停地转动.但图中所示的永动机却是不IJ永动机模型IJ永动机模型IJ永
9、动机模型可能存在的，因为（）A.能量是不可能无中生有的B.该永动机中的金属球太少C.金属不能一直以金属球的形式存在D.该永动机中金属球具有的重力势能会凭空消灭 答案：A5、观看“流星雨”的时候，可以看到一颗颗明亮的流星划过夜空.流星下落的过程中，伴随着能量的转化，对这一过程中能量转化的说法正确的选项是（）A.机械能转化为化学能B.化学能转化为内能C.内能转化为机械能和光能D.机械能转化为内能和光能答案：D6、当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率 （选填“升高”、“不变”或 “降低”）.发动机散热器常用 做冷却剂，这是因为它的 大.答案：降低；水；比热容。7、汽油机是热机中
10、的一种，如下图是汽油机的 冲程，此过程是将内能转化为 能.某型号汽油机效率是30%,假设在汽油机内完全燃烧2kg汽油，所放出的这些热量通过汽油机的转化可以对外做 J的有用功（汽油的热值为5xl（）7j/kg）.答案：做功；机械;3x1（?。8、在比拟不同燃料热值的实验中，小明利用与如图完全相同的两套实验装置，分别在燃烧皿中放入质量相 同的燃料甲和燃料乙，点燃后对质量都为100g和初温都为20的水加热，燃烧相同时间后，用甲加热后的 水温度为30C,另一杯水温为24c.此过程水的内能 （增大/减小），止匕时 （能/不能）说明甲 的热值较大.理由是.答案：增大；不能；相同时间内，不同燃料燃烧的质量可
11、能不相等。9、请在以下变化过程，填上能量的名称：（1）水轮机带动发电机发电：能转化为 能.（2）电动机带动水泵把水抽到高处：能转化为 能.（3）太阳光促使植物生长：能转化为 能.（4）天燃气燃烧时发光、发热：能转化为 能和 能.（5）用电热器对水加热：能转化为 能.（6）蓄电池对外供电：能转化为 能.（7）核电站发电：能转化为 能.（8）摩擦生热：能转化为 能.答案：（1）机械；电。电光化电 )z )z 7 )z 2 3 4 5 z(x z(x z(x z(x;机械。;化学。学；光；内。;内。（6）化学；电。（7）核；电。（8）机械；内。10、汽车刹车的过程，伴随着能量从机械能转化为内能，内能
12、散失到空气中，此过程能量的总和 （选 填“增大”、“不变”或“缩小”）.散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动骑车，这是因为能量的转移和转化具有 性.答案：不变；方向。11、如下图，A、B、C三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g,烧杯内液体的质量和初温都相同.温度计工体a 引料aA（1）比拟不同燃料的热值应选择. 序号 A、B、C）.温度计液体b燃料aB两个装置，比拟不同物质的比热容应选择两个装置（选填装置（2）在“比拟不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计的 （3）在“比拟不同物质的比热容大小”的实验中，通过控制 答案：（1） B、C； A、B； （2）示数变化；（3）加热
13、时间。（2）在“比拟不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计的 （3）在“比拟不同物质的比热容大小”的实验中，通过控制 答案：（1） B、C； A、B； （2）示数变化；（3）加热时间。，匕较燃料燃烧放出热量的多少. 相同，使得液体吸收热量相同.12、学习了燃料的热值后，小王自己设计实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。横杆4铁圈匕碎纸片 （选填“由下而上”或“由上而下”）。（1）实验装置如下图，你认为图中器件的安装顺序是以及两个烧杯（2）为保证实验结论的可靠，以及方便比拟，小王同学在实验中应保持 都应相同。（3）实验数据记录如表，根据表中数据，计算出碎纸片的热值是燃料加热前水温 to/燃料燃尽时
14、水温t/燃料的热值 q （J/kg）酒精15352.4xl06碎纸片1525（4）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏 （选填“大”或“小”）,出现这样情况的主要原因 是 （写出一点）。（5）有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。同样的汽油（如97#）加在T型轿车内比加在L型轿车内热值 （选填“更大” “一样大”或“更小”）o答案：（1）由下而上；（2）酒精和碎纸片的质量；两杯水的质量；（3） 1.2x106；（4）小；存在热损失或者燃料没有完全燃烧；（5） 一样大。13、小明和小辉学习了燃料的热值后，他们一起设计了一
15、个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他 们组装了如图甲和乙所示的装置进行实验，记录结果见下表：温度计一. 一.一小MM EbEcC.小车推着木块由b处到c处的过程中，木块受到的摩擦力逐渐变小D.小车推着木块由b处到c处的过程中，小车和木块的机械能转化为内能答案：C【例2】以下流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况。关于对图 中的补充正确的选项是（）A.做功冲程内能转化为机械能压缩冲程机械能转化为内能 B.压缩冲程内能转化为机械能做功冲程机械能转化为内能 C.做功冲程机械能转化为内能压缩冲程内能转化为机械能 D.压缩冲程机械能转化为内能做功冲程内能转化为机
16、械能 答案：D【例3】如下图是四冲程汽油机工作过程的一个冲程，该冲程是 能转化为 能.该内燃机正常工作时的转速为1800r/min,该内燃机每秒对外做功 次.答案：内；机械；15。知识点二：比拟质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量 【知识梳理】。10g10g10g煤油酒精碎纸片。10g10g10g煤油酒精碎纸片相同质量， 相同温度的水。 豆位同时点火,观察温度计的变化用质量相同煤油、酒精、纸屑烧水，水升高的温度不相同，这说明什么？说明了不同的燃料燃烧放出的热量的本领不同燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？(1)燃料的质量(2)燃料的种类大量实验说明：1、同种燃料完全燃烧时放出的热量跟它的质量成正比
17、。2、相同质量的不同燃料，在完全燃烧时放出的热量并不相等。关于完全燃烧 就是燃料全部烧尽的意思，即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完全氧化反响。不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。知识点三：热值 【知识梳理】.1、定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。2、意义：表示燃料燃烧时放热本领的物理量。3、物理量符号：q单位符号：J/kg、J/m34、公式：Q = qm(适用于固体燃料和液体燃料)Q = qV(适用于气体燃料)5、无烟煤的热值是3.4xl()7j/kg,它表示：1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4X1()7j。煤气的热值是3.9xl()7j/
18、m3,它表示：In?煤气完全燃烧放出的热量是3.9x1()7j。6、火箭常用液态氢做燃料，是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输。解读：对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是针对燃料 的质量而言，如果燃料的质量不是1kg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料：说明热值 与燃料的种类有关。完全燃烧：说明要完全烧尽，否那么1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的 值。热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大 小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、
19、质量、体积等均无关。一些燃料的热值(J/kg)：固体液体气体干木材1.2 x 107牺精3J)x 107煤气4.2 x 107烟煤2.9 x 107柴油3.3 x 107天然气4.4 x 107焦炭3.0 x IO)石油4.4 x 107无烟煤3.4 X107汽油4.6 x 107氧气14.3 x 107木炭3.4 x 107煤油4.6 x 107【例1】2016年8月.我国发射了全球首颗量子卫星，为纪念墨子，这个全球首颗量子卫星被命名为“墨子号”.发射卫星和火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有（）A.较小的密度B.较大的比热容 C.较低的沸点D.较高的热值答案：D【例2】以下有关热
20、现象，说法正确的选项是（）A.1kg酒精比1g酒精的热值大B.夏日荷塘里荷花盛开，花香四溢说明分子在不停地做无规那么运动C.用锯条锯木板，锯条的温度升高是由于锯条从木板中吸收了热量D.用水作为汽车发动机散热器的冷却剂，其主要原因是水的比热容较小答案：B【例3】以下关于热值的说法正确的选项是（）A.燃料燃烧越充分热值越大B. 2 kg的煤完全燃烧比1 kg的煤完全燃烧热值大C.1kg煤燃烧放出3xj的热量，那么煤的热值为3xl（）5j/kgD.热值是燃料的一种属性与燃料的质量无关，不同的物质热值一般不同答案：D知识点四：热机的效率【知识梳理】热机的效率：用来做有用功的那局部能量与燃料完全燃烧放出
21、的能量之比。公式：77 = 41x100%。 。总【注意】”1汽油机的热机效率大概在23%-40%；柴油机热机效率大概在40%-50%热机效率较低的原因：燃料在气缸中不可能完全燃烧，燃料的化学能不能全部转化为内能。在排气冲程时废气带走了大局部的热量。机器发热要散失一局部热量。热机在运转时各部件之间存在摩擦，克服摩擦做功消耗一局部能量。提高热机效率的方法：使燃料在汽缸内充分燃烧。尽量减少各种热量散失。使用时注意减小摩擦。例1如图是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图象，那么以下说法中正确的选项是（调图）（）A.燃料A的热值比B的大B.燃料质量越大时，其热值越大C.燃料燃烧越充分，
22、其热值越大D.燃料热值越大，燃烧效率越高答案：A【例2】如下图为内燃机的能流图，那么内燃机的效率可表示为（）E + E2 + 区 + E4 1 nno/A. n - -=:x 100%E77l+2+3xlOQ% EB. 77=x100%EC. 77 = 4x100%E答案：C【例3】有甲、乙两台柴油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是5： 4,消耗柴油的质量之比是3： 2,那么它们的效率之比是（）A. 15： 8答案：BA. 15： 8答案：BB. 5： 6C. 6： 5D. 1： 12偏堂检侧1、一台内燃机的转速是1440转/分，那么在每秒钟内（）A.曲轴转动1440转，燃气对活塞做功720次，活塞完成2880个冲程B.曲轴转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程C.曲轴转动1440转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成1440个冲程D.曲轴转动24转，燃气对活塞做功24次，活塞完成24个冲程答案：B