12.4 机械能和内能的相互转化(共57张PPT)-2023-2024学年苏科版物理九年级上册课件

(共57张PPT)
12.4机械能与内能的相互转化
新课引入
小组讨论：为什么汽车高速行驶较长时间后，轮胎的温度会升得很高？
燃料是怎样使汽车发动机工作的？
做功一改变物体内能的另一种方式
12.6 研究做功能否改变物体的内能
做一做
如图12-30所示,将铁丝快速弯折十余次，
然后用手指触摸弯折处,你有何感觉
铁丝的内能变化了吗
有点烫手；物体的内能升高了，因为反复弯折时，人对铁做了功，使铁丝的内能增大，温度升高．
看一看
如图12-31所示,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花,用力将活塞迅速下压,你看到了什么
棉花燃烧起来，说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增加，筒内气体的温度升高
议一议
1.在上述活动中,物体增加的内能是从哪里来的 能量是如何转化的
内能不能凭空产生,一定是某种机制转移而来.
能量的转化方式复杂,经典物理学中阐述了热－－机械－－电磁能量的相互转化.
使铁丝的温度升高的方法
2.你还有什么办法可以使铁丝的温度升高 这些方法中,哪些是用热传递的方式改变物体内能的 哪些是通过做功改变物体内能的
做功改变物体内能的实例
3.你能再举一些通过做功改变物体内能的实例吗
①从滑梯上滑下，臀部与滑梯摩擦，将机械能转化为内能，是通过做功的方式改变了物体的内能
②钻木取火，是一种摩擦生热现象，也是通过做功的方式改变了物体内能
实验结论
实验表明:做功是改变物体内能的另一种方式.
做功改变物体内能的实质是其他形式的能(如机械能)与内能之间的转化,热传递改变物体内能的实质是内能的转移.做功和热传递都可以改变物体的内能
热机
12.7观察点火爆炸现象
如图12-32所示,在透明塑料盒的底部钻一个孔,把电火花发生器的放电管紧紧塞进孔中,打开塑料盒盖,向盒中滴入几滴酒精,再将盒盖盖紧,然后按动电火花发生器的按钮。千万不要将盖子对着自己或他人
你观察到什么现象
塑料盒盖飞了出去
酒精在塑料盒内燃烧，产生高温高压的燃气，对塑料盒盖做功，把气体的内能转化为盒盖的机械能
内能转化为机械能
在上述活动中,酒精燃烧产生的燃气对外做功,燃气的内能转化为机械能。根据这一原理，可以制造出将内能转化为机械能的机器，例如内燃机。
热机
热机是热力发动机的简称,它是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。现以汽油机(图12-33和图12-34)为例介绍内燃机的工作过程
汽油机的工作循环
一个冲程
汽油机工作时,活塞在汽缸里做往复运动活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程,称为一个冲程.
汽油机的一个工作循环分为如图所示的四个冲程
1.吸气冲程
进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,燃料和空气的混合气体被吸入汽缸。
2.压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合气体被压缩，温度升高机械能转化为内能。
3.做功冲程
当活塞到达汽缸顶端时,火花塞打火,使混合气体猛烈燃烧,产生高温、高压的燃气,推动活塞向下运动,内能转化为机械能。
4.排气冲程
进气门关闭排气门打开,活塞向上运动,将废气排出汽缸
可见,在汽油机的一个工作循环中,曲轴旋转两圈,活塞往复运动两次在压缩冲程中机械能转化为内能,而在做功冲程中内能转化为机械能。
汽油机
汽油机比较轻巧,常用在汽车、飞机和小型农业机械(如插秧机、机动喷雾器)上.
柴油机
在汽缸容积、转速相等的情况下,柴油机的功率较大,因此它被广泛应用于载重汽车、拖拉机、坦克和轮船上.
生活·物理·社会
热机的发展历程
17世纪末,第一台带活塞的蒸汽机由法国物理学家、发明家巴本制成，经英国工程师纽科门、瓦特的改进,蒸汽机在工业生产上得到了广泛应用,使人们摆脱了以人力和畜力为动力的时代.
工业时代
蒸汽机使火车飞奔、轮船远航,人类从此进入了工业时代.但是,蒸汽机在使用中暴露了它致命的弱点:它要靠一台锅炉提供蒸汽,由于燃料在汽缸外燃烧,因而热量损失大.在当时,蒸汽机的效率只有5%~8%.

内燃机
为了进一步提高热机效率,减小热机的体积和质量,人们设法让燃料在汽缸内燃烧,用燃烧的气体直接推动活塞做功,这就是内燃机,今天的汽车拖拉机、坦克等,都使用了内燃机.
涡轮喷气发动机
随着航空和航天事业的发展,人们迫切需要大功率的发动机以提高飞行器的飞行速度,因此涡轮喷气发动机应运而生.
涡轮喷气发动机使压缩后的混合气体在燃烧室燃烧燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力.
火箭发动机
火箭发动机的工作原理与涡轮喷气发动机十分相似
主要的差别是：
火箭自带燃料和氧化剂。
涡轮喷气发动机只带燃料，
利用空气做氧化剂因此它
只能在大气层内工作。
从蒸汽机→内燃机→涡轮喷气发动机
热机的发展历程让我们看到,各种热机的使用和发展深刻地影响着人类社会文明的进程为提高社会生产力作出了巨大贡献。
燃料的热值
为什么有的汽车用汽油,有的汽车用柴油还有的汽车用天然气
也许是由于相等质量的不同燃料燃烧时,产生的热量不同
汽油车与柴油车
12.8比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
做一做
用天平测量出10g酒精和10g碎纸片,将其分别放入两个燃烧皿中，点燃后对质量相等的水(约200g)加热,使酒精和碎纸片充分燃烧.记录加热前后两支温度计的示数.
想一想
质量相等的酒精和碎纸片充分燃烧后,烧杯中水温的变化一样吗 这说明了什么
实验表明,质量相等的不同燃料.充分燃烧所放出的热量一般是不相等的。
燃料的热值
燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比,叫作这种燃料的热值。燃料的热值用g表示，单位是J/kg质量为m的燃料，完全燃烧放出的热量Q放=mq
一些燃料的热值(J/kg):
读一读
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课后习题