(共23张PPT)
12.4 机械能与内能的相互转化（第3课时）
苏科版九年级上册
内容总览
课标要求
01
学习目标
02
探究新知
03
典例分析
04
课堂总结
05
当堂检测
06
目录
2022新课标要求
3.3.1 从能量转化的角度认识燃料的热值。
3.3.3 了解热机的工作原理，知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。
3.5.2 从能量转化和转移的角度认识效率。
学习目标
1 吸放热公式的理解和使用。
2 燃料燃烧放热公式的理解和使用。
3 会计算加热器的加热效率。
4 会计算汽车的效率。
新知导入
知识回顾
1、什么叫机械效率？
有用功与总功的比值叫机械效率。
2、什机械效率为什么一定小于100%？
因为额外功总是存在的。
新知导入
知识迁移
1、煤炉烧水时，燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？为什么？
不能，因为有热量散失。
2、猜想一下，什么叫煤炉的效率？
探索新知
一、炉灶的热效率
1、定义：炉灶加热时被所加热物体吸收的热量和炉灶用的燃料完全燃烧放出的热量之比。
2、公式：
3、公式中Q吸＝______________，Q放＝______或______。
cm△t
mq
vq
探索新知
二、热机的效率
探索新知
二、热机的效率
1、定义：热机用来做有用功的那部分能量，和燃料完全燃烧放出的热量之比。
2、公式：
3、热机效率较低的原因：
典例分析
例1．如图为甲、乙两汽油机的数据。两者相比，甲汽油机（ ）
A．热机效率较大
B．热机效率较小
C．产生的有用机械能较少
D．产生的有用机械能较多
B
典例分析
例2．汽油机的效率是30%，柴油机的效率是45%，如果它们的功率相同，那么在相等的时间内完全燃烧的汽油和柴油产生的热量之比是（ ）
A．3:2 B．1:1 C．2:3 D．2:5
A
典例分析
例3．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶12km，用时10min，消耗燃油2kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×l07J/kg。假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（ ）
A．汽车行驶速度是60km/h
B．消耗的2kg燃油完全燃烧放出的热量是9.2×106J
C．汽车牵引力做功的功率是4×104W
D．汽车发动机的效率是30%
C
典例分析
例4．汽油机一个工作循环有四个冲程，将机械能转化为内能的是_____冲程。若其效率为，消耗2kg的汽油转化成的机械能是__________J。（汽油热值为4.5×107J/kg）
压缩
2.7×107
典例分析
例5．某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气。煤气的热值取4.2×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg℃）。求：
（1）50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量；
（2）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量；
（3）煤气灶烧水的效率。
答案：（1）8.4×106J；（2）3.36×107J；（3）25%
典例分析
例6．某国产汽车的质量为1.5×103kg，在平直的公路上匀速行驶120km，消耗汽油10kg，所受的阻力为车重力的0.1倍。已知发动机的牵引功率是36kW，q汽油=4.6×107J/kg。假设所输出的机械能均用于克服行驶阻力，求：
（1）该车匀速行驶的速度。
（2）该车发动机的效率。（结果精确到1%）
答案：（1）24m/s；（2）39%
课堂总结
一、炉灶的热效率
2、公式：
1、定义：炉灶加热时被所加热物体吸收的热量和炉灶用的燃料完全燃烧放出的热量之比。
二、热机的效率
1、定义：热机用来做有用功的那部分能量，和燃料完全燃烧放出的热量之比。
2、公式：
1．汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列说法正确的是 （ ）
A．图甲是做功冲程
B．由图乙可知该汽油机的效率是72%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料
燃烧得越不充分，但汽油的热值不变
D．图甲中内能转化为机械能
当堂检测
C
当堂检测
2．有甲、乙两台汽油机，若在同一时间内甲做的有用功是乙做的有用功的2倍，甲的效率是20%，乙的效率是25%，则在同样时间内，甲、乙两汽油机消耗的汽油之比为（ ）
A．5︰2 B．8︰5 C．2︰5 D．5︰8
A
当堂检测
3．某科技小组在老师的指导下，用如图1所示的同一个实验装置分别加热200g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图2，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了14g酒精（q酒精=3×107J/kg）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，则（ ）
A．乙的比热容是1.8×103J/（kg ℃）
B．该酒精灯的加热效率是20%
C．乙的吸热能力大于甲的吸热能力
D．0～8min乙吸收的热量为3.36×104J
B
当堂检测
4．小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉，准备去户外野炊。用该燃气炉烧水时，把初温为20℃的1kg水加热到100℃，消耗了0.025m3的天然气。则水吸收的热量为________J，假设天然气完全燃烧，则燃气炉烧水的效率为________ 。c水=4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值取4×107J/m3。
3.36×105
33.6%
当堂检测
5．用天然气灶给常温下3kg的水加热，消耗了的0.07m3天然气。已知天然气灶烧水的效率为30%，天然气的热值为3.6×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg℃）。试求：
（1）的天然气完全燃烧放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）水的温度升高了多少？
答案：（1）2.52×106J；（2）7.56×106J；（3）60℃
谢谢
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12.4 机械能与内能的相互转化（第3课时） 学案
班级：___________ 姓名：___________ 使用时间：___________
【学习目标】
1.吸放热公式的理解和使用。
2.燃料燃烧放热公式的理解和使用。
3.会计算炉灶的效率和发动机的工作效率。
【探究新知】
一.问题：用燃气灶烧开水，燃气燃烧放出的热量能全部被吸收吗？为什么？
二.炉灶的效率：η＝___________________，汽车发动机的效率：η＝___________________
【典例分析】
例1．如图为甲、乙两汽油机的数据。两者相比，甲汽油机（ ）
A．热机效率较大
B．热机效率较小
C．产生的有用机械能较少
D．产生的有用机械能较多
例2．汽油机的效率是30%，柴油机的效率是45%，如果它们的功率相同，那么在相等的时间内完全燃烧的汽油和柴油产生的热量之比是（ ）
A．3:2 B．1:1 C．2:3 D．2:5
例3．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶12km，用时10min，消耗燃油2kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×l07J/kg。假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（ ）
A．汽车行驶速度是60km/h
B．消耗的2kg燃油完全燃烧放出的热量是9.2×106J
C．汽车牵引力做功的功率是4×104W
D．汽车发动机的效率是30%
例4．汽油机一个工作循环有四个冲程，将机械能转化为内能的是_____冲程。若其效率为，消耗2kg的汽油转化成的机械能是__________J。（汽油热值为4.5×107J/kg）
例5．某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气。煤气的热值取4.2×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg℃）。求：
（1）50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量；
（2）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量；
（3）煤气灶烧水的效率。
例6．某国产汽车的质量为1.5×103kg，在平直的公路上匀速行驶120km，消耗汽油10kg，所受的阻力为车重力的0.1倍。已知发动机的牵引功率是36kW，q汽油=4.6×107J/kg。假设所输出的机械能均用于克服行驶阻力，求：
（1）该车匀速行驶的速度。
（2）该车发动机的效率。（结果精确到1%）
【当堂检测】
1．汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列说法正确的是 （ ）
A．图甲是做功冲程
B．由图乙可知该汽油机的效率是72%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，但汽油的热值不变
D．图甲中内能转化为机械能
2．有甲、乙两台汽油机，若在同一时间内甲做的有用功是乙做的有用功的2倍，甲的效率是20%，乙的效率是25%，则在同样时间内，甲、乙两汽油机消耗的汽油之比为（ ）
A．5︰2 B．8︰5 C．2︰5 D．5︰8
3．某科技小组在老师的指导下，用如图1所示的同一个实验装置分别加热200g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图2，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了14g酒精（q酒精=3×107J/kg）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，则（ ）
A．乙的比热容是1.8×103J/（kg ℃）
B．该酒精灯的加热效率是20%
C．乙的吸热能力大于甲的吸热能力
D．0～8min乙吸收的热量为3.36×104J
4．小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉，准备去户外野炊。用该燃气炉烧水时，把初温为20℃的1kg水加热到100℃，消耗了0.025m3的天然气。则水吸收的热量为________J，假设天然气完全燃烧，则燃气炉烧水的效率为________ 。c水=4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值取4×107J/m3。
5．用天然气灶给常温下3kg的水加热，消耗了的0.07m3天然气。已知天然气灶烧水的效率为30%，天然气的热值为3.6×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg℃）。试求：
（1）的天然气完全燃烧放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）水的温度升高了多少？
12.4 机械能与内能的相互转化（第3课时） 课后作业
班级：___________ 姓名：___________
1．用烟煤烧水时，在1标准大气压下，将10kg的水从加热到燃烧了1.4kg的烟煤。已知水的比热容是，烟煤的热值为．下列说法正确的是（ ）
A．烟煤燃烧过程中热值不断减小 B．烧水过程中水的比热容不断增大
C．此过程中水吸收的热量为 D．此过程中加热效率为8%
2．汽油的热值为，某汽车水平公路上匀速行驶了100km，汽车所受的平均阻力为460N，消耗了质量为4kg的汽油，则该汽车在这个行驶过程中的效率为（ ）
A．25% B．20% C．30% D．87%
3．某实验小组利用酒精灯对500g冰均匀加热（相同时间内，吸收的热量相同），他们每隔相同时间记录一次温度计的示数，并观察物质的状态。如图是他们根据记录的数据绘制的“温度﹣时间”图像，已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），q酒精＝3.0×107J/kg，由图像可知（ ）
A．在AB段冰吸收的热量是4.2×104J
B．冰在熔化过程中温度保持不变，内能不变
C．冰的比热容为8.4×103J/（kg ℃）
D．在AB段共消耗2g酒精，此时热效率为35%
4．在标准大气压下，若42g焦炭完全燃烧放出的热量被质量为4kg、初温为30℃的水完全吸收，则水温可以升高到（ ）
A． B． C． D．
5．小郭同学想要比较固体甲与水的吸热本领，于是选用了两套完全相同的酒精灯给质量同为200g的固体甲和水加热，共加热20min，它们的温度随时间的变化关系如图所示。已知酒精的热值q=3.0×107J/kg，加热时，酒精灯平均每分钟消耗0.28g酒精，水的比热容c水=4.2×103J/(kg ℃)。则下列说法正确的是（ ）
A．甲从第10min开始温度不变，内能不变
B．整个加热过程，甲吸收的热量为5.04×104J
C．酒精灯的加热效率为28%
D．固体甲与水的比热容之比为2∶1
6．汽油的热值是4.6×107J/kg，沼气的热值约为2×107J/m3，则完全燃烧0.5kg的汽油所放出来的热量如果由沼气来提供，需要沼气的体积是下列选项的哪一个？（ ）
A．0.15m3 B．1.15m3 C．11.5m3 D．4.6m3
7．2022年，我国处于使用状态的汽车数量近2亿辆。若每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃机的效率提高到36%，全国每年可以节约燃油（ ）
A．6×1010 t B．3.6×109 t C．6×107t D．3.6×107t
8．如图所示是汽油机 冲程。完全燃烧2kg汽油放出的热量是 J，若其效率为25%，则消耗2kg汽油转化为机械能是 J（）。
9．天然气是一种污染小的清洁能源，小明搬了新家，用上了管道天然气。完全燃烧0.035m3的天然气可以放出热量 J；若这些热量完全被水吸收，则能使 kg的水温度升高50℃。（已知天然气的热值取q=4×107J/m ）
10．“环境保护小组”的王敏同学在实践活动中对自家新装的天然气灶（如图）进行测试，尝试估测该灶的效率。王敏同学在水壶中加入4kg水，水的初温是25℃，然后将水烧开，她观察天然气表发现此次烧水用了天然气，，水的比热容，当地大气压为标准大气压。求：
（1）水吸收的热量（不计水的热量损失）；
（2）天然气完全燃烧放出的热量；
（3）天然气灶的效率。
11．如图所示，是最新一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以某速度在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3103N，消耗燃油1.2kg，热值q=4107J/kg，求：
（1）无人驾驶汽车牵引力所做的功？
（2）燃油完全燃烧放出的热量？
（3）无人驾驶汽车的热机效率？
12.4 机械能与内能的相互转化（第3课时） 学案参考答案
【典例分析】
B
2、A
3、C
4、压缩 2.7×107
5、（1）8.4×106J；（2）3.36×107J；（3）25%
6、（1）24m/s；（2）39%
【当堂检测】
1、C
2、A
3、B
4、3.36×105 33.6%
5、（1）2.52×106J；（2）7.56×106J；（3）60℃
12.4 机械能与内能的相互转化（第2课时） 课后作业参考答案
1、D
2、A
3、D
4、C
5、B
6、B
7、C
8、排气
9、 6.7
10、（1）1.26×106J； （2）4×106J；（3）31.5%
11、（1）；（2）；（3）35%
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