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1、第四节 机械能与内能的相互转化第一页，本课件共有39页做功改变物体内能做功改变物体内能对物体做功对物体做功实验实验1 1：反复弯折铁丝：反复弯折铁丝触摸一下弯折处，有何感觉？铁丝触摸一下弯折处，有何感觉？铁丝的内能有何变化？通过什么方式实的内能有何变化？通过什么方式实现内能的改变？内能从何而来？能现内能的改变？内能从何而来？能量是如何转化的？说明什么道理？量是如何转化的？说明什么道理？生活还有什么实例？还有什么方法生活还有什么实例？还有什么方法改变铁丝的内能？改变铁丝的内能？做功做功改变物体内改变物体内能的另一种方式能的另一种方式对物体做功，机械能对物体做功，机械能对物体做功，机械能对物体做功
2、，机械能转转转转化化化化为内能，物体内能为内能，物体内能增加，温度升高。增加，温度升高。不说动能 温度升高直接做功直接做功第二页，本课件共有39页做功改变物体内能做功改变物体内能对物体做功对物体做功做功做功改变物体内能的另改变物体内能的另改变物体内能的另改变物体内能的另一种方式一种方式一种方式一种方式对物体做功，机械能对物体做功，机械能对物体做功，机械能对物体做功，机械能转化转化为为内能，物体内能增加。内能，物体内能增加。实验实验2 2：反复搓手：反复搓手手有什么感觉？手的温度怎么变手有什么感觉？手的温度怎么变化？手的内能有何变化？通过什化？手的内能有何变化？通过什么方式实现内能的改变？具体什
3、么方式实现内能的改变？具体什么方式？内能从何而来？能量是么方式？内能从何而来？能量是如何转化的？说明什么道理？生如何转化的？说明什么道理？生活还有什么类似的实例？活还有什么类似的实例？“摩擦生热摩擦生热”克服摩擦做功克服摩擦做功第三页，本课件共有39页做功改变物体内能做功改变物体内能对物体做功对物体做功克服摩擦做功克服摩擦做功滑滑梯越来越快屁股烫 火柴擦点 汽车轮胎 火箭外层 切马路 装空调打孔第四页，本课件共有39页做功改变物体内能做功改变物体内能对物体做功对物体做功克服摩擦做功克服摩擦做功第五页，本课件共有39页做功改变物体内能做功改变物体内能对物体做功对物体做功实验实验3 3：空气压缩引
4、火仪：空气压缩引火仪看到了什么现象？棉花为什么燃看到了什么现象？棉花为什么燃烧？棉花烧？棉花温度温度高吗？是直接做功高吗？是直接做功吗？是筒壁活塞摩擦？那是什么吗？是筒壁活塞摩擦？那是什么原因？原因？空气空气温度有何变化？空气内温度有何变化？空气内能有何变化？通过什么方式实现内能能有何变化？通过什么方式实现内能的改变？具体什么方式？内能从何而的改变？具体什么方式？内能从何而来？能量是如何转化的？说明什么道来？能量是如何转化的？说明什么道理？没有棉花空气的内能是否增大？理？没有棉花空气的内能是否增大？棉花起什么作用？生活中还有什么类棉花起什么作用？生活中还有什么类似的实例？你能用实验证明打气筒发
5、似的实例？你能用实验证明打气筒发热是因为压缩空气做功的结果吗？热是因为压缩空气做功的结果吗？做功做功改变物体内能的另一种方式改变物体内能的另一种方式改变物体内能的另一种方式改变物体内能的另一种方式对物体做功，机械能对物体做功，机械能转化转化为内能，物体内能增加。为内能，物体内能增加。压缩气体做功压缩气体做功热传递升温 小结两种方法转化法转化法第六页，本课件共有39页做功改变物体内能做功改变物体内能物体对外做功物体对外做功气体膨胀做功气体膨胀做功实验实验4 4：点火爆炸：点火爆炸看到了什么现象？瓶塞获得了什么能量？如何而来看到了什么现象？瓶塞获得了什么能量？如何而来？“白气白气”是什么物态变化形
6、成的？形成的条是什么物态变化形成的？形成的条件是什么？气体的温度有何变化？气体的内能有何件是什么？气体的温度有何变化？气体的内能有何变化？你现在知道瓶塞机械能从何而来吗？能量是变化？你现在知道瓶塞机械能从何而来吗？能量是如何转化的？通过什么方式实现内能的改变？具体如何转化的？通过什么方式实现内能的改变？具体谁以什么方式？生活中还有什么类似的实例？谁以什么方式？生活中还有什么类似的实例？做功做功做功做功改变物体内能的另改变物体内能的另一种方式一种方式物体对外做功，内能物体对外做功，内能转化转化为为机械能，物体内能减小。机械能，物体内能减小。先挤瓶子 转化能反过来吗？转化法转化法转化法转化法第七页
7、，本课件共有39页做功改变物体内能做功改变物体内能物体对外做功物体对外做功 气体膨胀做功气体膨胀做功进行下列实验操作时，会发现薄壁金属管内乙醚会沸腾，产生进行下列实验操作时，会发现薄壁金属管内乙醚会沸腾，产生的乙醚蒸气会把塞子冲开，这种现象的解释是：来回拉绳子时，的乙醚蒸气会把塞子冲开，这种现象的解释是：来回拉绳子时，克服绳子和管壁的克服绳子和管壁的_做了功，使绳和金属管的内能增加，做了功，使绳和金属管的内能增加，_升高。金属管又和乙醚进行了升高。金属管又和乙醚进行了_使乙醚的内能增加，使乙醚的内能增加，_升高，直到乙醚沸腾，产生大量的乙醚蒸气，蒸气膨胀升高，直到乙醚沸腾，产生大量的乙醚蒸气，
8、蒸气膨胀把管塞冲开。把管塞冲开。热机 火箭 枪 鞭炮 水瓶塞子 轮胎爆炸等等第八页，本课件共有39页做功改变物体内能做功改变物体内能小结小结改变内能有两种方式：改变内能有两种方式：改变内能有两种方式：改变内能有两种方式：热传递和做功热传递和做功。热传热传递递方式改变内能是方式改变内能是方式改变内能是方式改变内能是内能的内能的内能的内能的转移转移过程，能的形式没有变；而过程，能的形式没有变；而做功做功方式改变内能是方式改变内能是机械能与内能的机械能与内能的机械能与内能的机械能与内能的转化转化过程，能的形式过程，能的形式已经发生改变。已经发生改变。做功与热传递对做功与热传递对改变物体的内能是改变物
9、体的内能是等效等效等效等效的。的。功是能量转化的量度（功是能量转化的量度（桥梁桥梁）。）。内能改变内能改变内能改变内能改变热传递热传递热传递热传递（内能转移）（内能转移）（内能转移）（内能转移）做做做做 功功功功（机械能与内能转化）（机械能与内能转化）（机械能与内能转化）（机械能与内能转化）吸热内能增加吸热内能增加吸热内能增加吸热内能增加放热内能减小放热内能减小放热内能减小放热内能减小对物体做功内能增加对物体做功内能增加对物体做功内能增加对物体做功内能增加物体对外做功内能减小物体对外做功内能减小物体对外做功内能减小物体对外做功内能减小克服摩擦做功克服摩擦做功克服摩擦做功克服摩擦做功压缩气体做功
10、压缩气体做功压缩气体做功压缩气体做功气体膨胀做功气体膨胀做功气体膨胀做功气体膨胀做功第九页，本课件共有39页练一练练一练1.1.在下列现象中，利用做功使物体内能增加的是在下列现象中，利用做功使物体内能增加的是A A手冷时对手手冷时对手“哈气哈气”，手会感到暖和，手会感到暖和 B B来回弯折的铁丝温度会升高来回弯折的铁丝温度会升高C C冬季用热水袋取暖冬季用热水袋取暖 D D自行车轮胎放气时，气门嘴处温度会降低自行车轮胎放气时，气门嘴处温度会降低第十页，本课件共有39页1 1下列过程中，将内能转化为机械能的是下列过程中，将内能转化为机械能的是A A汽油机的压缩冲程汽油机的压缩冲程 B B水蒸气顶
11、起水壶盖的过程水蒸气顶起水壶盖的过程C C小孩沿滑梯下滑的过程小孩沿滑梯下滑的过程 D D流星在大气层中穿行的过程流星在大气层中穿行的过程练一练练一练第十一页，本课件共有39页2 2爆米花是将玉米放入铁锅内，边加热边翻动一段时间后，爆米花是将玉米放入铁锅内，边加热边翻动一段时间后，“砰砰”的一声变成了玉米花。下列说法正确的是的一声变成了玉米花。下列说法正确的是 A A、玉米粒、玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功，使其内能增加主要通过翻动铁锅对其做功，使其内能增加B B、玉米粒主要通过与铁锅间的热传递，使其内能增加、玉米粒主要通过与铁锅间的热传递，使其内能增加C C、玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆
12、开，内能不变、玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开，内能不变D D、玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开，内能增加、玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开，内能增加练一练练一练第十二页，本课件共有39页练一练练一练3.3.下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）A A做功和热传递是等效的做功和热传递是等效的 B B物体的温度升高，一定是吸收热量物体的温度升高，一定是吸收热量 C C做功改变物体内能的本质是机械能与内能的转化做功改变物体内能的本质是机械能与内能的转化 D D对物体做功物体内能一定增大对物体做功物体内能一定增大第十三页，本课件共有39页热机热机热机热机是是热力发动机热力发动机热力发动机热
13、力发动机的简称，它是将燃料燃烧产生的高温的简称，它是将燃料燃烧产生的高温高压燃气的高压燃气的内能转化为机械能内能转化为机械能的装置。的装置。热机的分为热机的分为热机的分为热机的分为蒸汽机蒸汽机和和内燃机内燃机，生活中常见内燃机分为，生活中常见内燃机分为，生活中常见内燃机分为，生活中常见内燃机分为汽油汽油机和柴油机机和柴油机。他他们们是是通通过过什什么么方方式式实实现现怎怎样样的的能能量量转转化化？什什么么叫叫热热机机？热热机机原原理理是是什什么么？有有哪哪些些种种类类？有有何何区区别别？常常见见热热机机是是什什么么？概念分类概念分类第十四页，本课件共有39页汽油机汽油机结构结构火花塞火花塞火花
14、塞火花塞活活活活 塞塞塞塞排气门排气门排气门排气门进气门进气门进气门进气门汽汽汽汽 缸缸缸缸连连连连 杆杆杆杆曲曲曲曲 轴轴轴轴汽油机的主要结构有哪些？什么叫冲程？汽油机的主要结构有哪些？什么叫冲程？汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动，活塞从汽缸的汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一端运动到另一端的过程叫做冲程冲程。第十五页，本课件共有39页汽油机汽油机工作循环工作循环汽油机一个工作循环汽油机一个工作循环有几个冲程？分别完有几个冲程？分别完成什么工作？成什么工作？吸气冲程吸气冲程压缩冲程压缩冲程做功冲程做功冲程排气冲程排气冲程第十六页，本课件共有39
15、页汽油机汽油机工作分析工作分析汽油机工作过程中有哪些能量转化？四个冲程中门的开闭情况和活塞汽油机工作过程中有哪些能量转化？四个冲程中门的开闭情况和活塞的运动方向有什么特点？汽油机一个冲程转了多少圈？一个工作循环的运动方向有什么特点？汽油机一个冲程转了多少圈？一个工作循环转了几圈？其中最有意义的是哪个冲程？其他冲程如何完成？汽油机转了几圈？其中最有意义的是哪个冲程？其他冲程如何完成？汽油机是如何启动？是如何启动？做功冲程：内能转化为机械能（气体膨胀做功）做功冲程：内能转化为机械能（气体膨胀做功）压缩冲程：机械能转化为内能（压缩空气做功）压缩冲程：机械能转化为内能（压缩空气做功）1 1个工作循环个
16、工作循环=4=4个冲程个冲程=2=2圈圈=1=1次功次功惯性惯性惯性惯性吸排开吸排开 压排上压排上第十七页，本课件共有39页1.1.如图所示，为四冲程内燃机工作过程的示意图（左侧阀如图所示，为四冲程内燃机工作过程的示意图（左侧阀门为进气门，右侧阀门为排气门），则按吸气、压缩、做门为进气门，右侧阀门为排气门），则按吸气、压缩、做功和排气冲程排列的顺序是（功和排气冲程排列的顺序是（）A.A.乙丙甲丁乙丙甲丁 B.B.甲丁乙丙甲丁乙丙 C.C.丙丁乙甲丙丁乙甲 D.D.甲乙丙丁甲乙丙丁练一练练一练一看门一看门 二看方向二看方向 甲甲 乙乙 丙丙 丁丁第十八页，本课件共有39页练一练练一练 2.2.如
17、图四冲程内燃机的如图四冲程内燃机的 冲程，是冲程，是 能转化成能转化成 能。能。第十九页，本课件共有39页3.3.汽油机的曲轴转速是汽油机的曲轴转速是3600r/min3600r/min，则每秒钟该汽油机完，则每秒钟该汽油机完成成 个工作循环，做功个工作循环，做功 次，共完成次，共完成 个冲程，个冲程，活塞往复活塞往复次，若每次做功为次，若每次做功为500J500J，则汽油机的功率为，则汽油机的功率为 W W。练一练练一练第二十页，本课件共有39页汽油机与柴油机对比汽油机与柴油机对比 内燃机内燃机项目项目汽油机汽油机柴油机柴油机构造构造吸入物质吸入物质点火方式点火方式效率效率应用应用火花塞火花
18、塞喷油嘴喷油嘴汽油和空气汽油和空气汽油和空气汽油和空气空气空气点燃式点燃式压燃式压燃式效率低效率低20%-30%20%-30%效率高效率高效率高效率高30%-45%30%-45%30%-45%30%-45%汽车飞机摩托车汽车飞机摩托车载重汽车火车轮船载重汽车火车轮船汽油机与柴油机的区别汽油机与柴油机的区别第二十一页，本课件共有39页热机的发展热机的发展蒸汽机蒸汽机内燃机内燃机涡轮喷气涡轮喷气发动机发动机火箭火箭发动机发动机第二十二页，本课件共有39页热值实验热值实验为什么不同时期燃料不同？你的猜想是什么？需要为什么不同时期燃料不同？你的猜想是什么？需要什么研究方法？如何看出放热的多少？什么研究
19、方什么研究方法？如何看出放热的多少？什么研究方法？对杯中液体有何要求？总共控制了哪些物理量法？对杯中液体有何要求？总共控制了哪些物理量？需要哪些测量工具？设计怎样的表格？需要哪些测量工具？设计怎样的表格？控制变量法控制变量法转化法转化法转化法转化法燃料质量、液体质燃料质量、液体质燃料质量、液体质燃料质量、液体质量、液体种类量、液体种类量、液体种类量、液体种类通过等质量同种液体的通过等质量同种液体的通过等质量同种液体的通过等质量同种液体的温度变化温度变化来反映燃料放来反映燃料放出热量的多少（出热量的多少（Q=cmtQ=cmt）温度计温度计 天平天平问题问题 猜想猜想 设计设计第二十三页，本课件共
20、有39页实验过程要注意什么？从数据实验过程要注意什么？从数据中你得出什么结论？能否反映中你得出什么结论？能否反映物质一种性质？物质一种性质？质量相等的不同燃料，充质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般分燃烧所放出的热量一般是不相等的。反映是不相等的。反映物质物质物质物质的的一种一种属性属性。温度温度燃料燃料水的初温水的初温/水的末温水的末温/水温的变化水温的变化/1010克酒精克酒精10 10 克碎纸片克碎纸片热值实验热值实验过程过程 分析分析 结论结论第二十四页，本课件共有39页热值概念热值概念1kg1kg某种燃料某种燃料完全燃烧完全燃烧放出的热量叫做这种燃放出的热量叫做这种燃料的热值
21、，用符号料的热值，用符号“q”“q”表示，表示，推导公式：推导公式：如何定义燃料的这种性质？热值的定义是什么？定义注意什如何定义燃料的这种性质？热值的定义是什么？定义注意什么？定义式是什么？定义方法是什么？单位是什么？变形公么？定义式是什么？定义方法是什么？单位是什么？变形公式有哪些？主公式是什么？你对热值属性理解是什么？式有哪些？主公式是什么？你对热值属性理解是什么？定义：定义：定义：定义：单位：单位：J/kgJ/kg定义式：定义式：定义式：定义式：q=Q/mq=Q/mQ=mqQ=mqQ=mqQ=mq q=Q/m q=Q/m燃料热值是燃料热值是物质物质物质物质的物理的物理的物理的物理属性属性
22、属性属性，其大小，其大小与与与与m m m m、Q Q Q Q等无关。等无关。等无关。等无关。第二十五页，本课件共有39页热值表热值表 固体固体 液体液体 气体气体干木材干木材1.21.210107 7酒精酒精 3.0 3.010107 7煤气煤气4.24.210107 7烟烟 煤煤2.92.910107 7柴油柴油 3.3 3.310107 7天然气天然气4.44.410107 7焦焦 碳碳3.03.010107 7石油石油 4.4 4.410107 7无烟煤无烟煤3.43.410107 7汽油汽油 4.6 4.610107 7氢气氢气14.314.310107 7木木 炭炭3.43.410
23、107 7煤油煤油 4.6 4.610107 7一些燃料的热值（一些燃料的热值（J/kgJ/kg）从表格能看出哪些结论？某种燃料热值大小物理意义是什么？从表格能看出哪些结论？某种燃料热值大小物理意义是什么？热值是热值是物质的一种属性物质的一种属性；一般情况下；一般情况下q q气气q q液液 q q固固酒精的热值为酒精的热值为4.2104.2103 3 J/kgJ/kgJ/kgJ/kg。表示：一千克的酒精。表示：一千克的酒精。表示：一千克的酒精。表示：一千克的酒精完全燃完全燃烧烧放出的热量为放出的热量为3.0103.0107 7J J J J。气体的热值单位为气体的热值单位为气体的热值单位为气体
24、的热值单位为J/m3J/m3J/m3J/m3,公式为公式为Q=VqQ=Vq.第二十六页，本课件共有39页燃烧与环保燃烧与环保人类目前所用能量主要来源于人类目前所用能量主要来源于什么？对环境带来哪些危害？什么？对环境带来哪些危害？第二十七页，本课件共有39页练一练练一练1 1质量为质量为kgkg的煤油，用去的煤油，用去1/31/3后，剩下的煤油后，剩下的煤油A A比热容为原来的比热容为原来的2/32/3，密度为原来的，密度为原来的2/32/3，热值不变，热值不变B B比热容不变，密度不变，热值为原来的比热容不变，密度不变，热值为原来的2/32/3C C比热容、密度为原来的比热容、密度为原来的2/
25、32/3，热值不变，热值不变D D比热容、密度、热值均不变比热容、密度、热值均不变第二十八页，本课件共有39页练一练练一练2.2.燃烧煤气、天然气与氢气放出相等的热量，所需燃烧燃烧煤气、天然气与氢气放出相等的热量，所需燃烧 的体积最小。的体积最小。第二十九页，本课件共有39页练一练练一练3.3.天然气是一种清洁能源。新城小区是我区最先实行煤气管天然气是一种清洁能源。新城小区是我区最先实行煤气管道送气的小区道送气的小区,500,500户居民由此受益户居民由此受益.小刚家本月消耗煤气小刚家本月消耗煤气15m15m3 3，则小刚家本月最多获得多少热量？（天然气的热则小刚家本月最多获得多少热量？（天然
26、气的热值取值取7.1107.1107 7J/mJ/m3 3）3.3.酒精的热值是酒精的热值是3103107 7J/kgJ/kg，若要获得，若要获得9109107 7J J的热量，至的热量，至少需要燃烧多少少需要燃烧多少kgkg的酒精。的酒精。第三十页，本课件共有39页4.4.质量为质量为28g28g的酒精完全燃烧可以放出多少热量？若这些的酒精完全燃烧可以放出多少热量？若这些热量全部被质量为热量全部被质量为0.5kg0.5kg、温度为、温度为2020的水吸收，则水的的水吸收，则水的温度升高到多少摄氏度？（已知酒精的热值为温度升高到多少摄氏度？（已知酒精的热值为3.0103.0107 7J Jkg
27、,kg,c c水水=4.210=4.2103 3J J(kg),(kg),此时外界为一个标准此时外界为一个标准大气压）。大气压）。练一练练一练第三十一页，本课件共有39页练一练练一练 5.5.燃烧酒精，使质量为燃烧酒精，使质量为200g200g比热容为比热容为2.5x103J/2.5x103J/（kgkg）的某种液体，从的某种液体，从20 20 升高升高5050，若有，若有20%20%热量损失，那么热量损失，那么需要完全燃烧多少酒精？已知酒精的热值为需要完全燃烧多少酒精？已知酒精的热值为3.0 x 107J/kg.3.0 x 107J/kg.第三十二页，本课件共有39页6.6.一辆汽车在平直的
28、公路上行使时一辆汽车在平直的公路上行使时,受到的阻力为受到的阻力为8280N8280N，当它匀速行使，当它匀速行使10km10km时，消耗汽油时，消耗汽油6kg6kg，求汽车的效率？，求汽车的效率？（汽油的热值是（汽油的热值是.10107 7J/kgJ/kg）练一练练一练第三十三页，本课件共有39页第三十四页，本课件共有39页第三十五页，本课件共有39页第三十六页，本课件共有39页第三十七页，本课件共有39页内能概念内能概念理解理解第三十八页，本课件共有39页练习练习6 6锅炉将锅炉将200200的水从的水从2525加热到加热到100100燃烧了燃烧了6 6的无烟煤。水的比热容是的无烟煤。水的比热容是4.2104.2103 3J/J/（）,无烟煤的热值是无烟煤的热值是3.4103.4107 7J/J/试求：试求：（1 1）锅炉内）锅炉内200200的水吸收的热量是的水吸收的热量是 多少焦耳？多少焦耳？（2 2）6 6无烟煤完全燃烧放出的热量无烟煤完全燃烧放出的热量 是多少焦耳？是多少焦耳？（3 3）此锅炉的效率是多少？）此锅炉的效率是多少？第三十九页，本课件共有39页