(共28张PPT)
第1节 热 机
第14章 内能的利用
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
热机
汽油机
柴油机
知识点
热机
知1－讲
1
1. 实验探究： 利用内能可以做功
知1－讲
2. 热机
(1)定义：利用内能做功的机械叫做热机。
(2)工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能。
(3)种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
知1－讲
(4)常见热机——内燃机
①定义：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机。
②分类：汽油机和柴油机。汽油机是以汽油为燃料的内燃机，柴油机是以柴油为燃料的内燃机。
知1－讲
特别提醒
分析本实验注意以下三点：
1.实验中的能量转化过程：
(1)酒精燃烧：化学能转化为内能；
(2)塞子冲出：内能转化为机械能。水蒸气对塞子做功时，塞子机械能增加，而水蒸气本身的内能减小。
2.实验中的能量转移过程：高温燃气→试管→管内的水和水蒸气。
3.实验过程中的物态变化过程：汽化和液化。
知1－练
例 1
[中考·自贡] 如图1 所示，在试管内装些水，用塞子塞住管口，将水加热一段时间后观察。
主要现象：塞子冲出，管口出现“白气”
知1－练
(1)会发生的现象为__________________________________
___________________。
水蒸气将塞子冲出，同时看到试管口
附近有“白气”出现
(2)解释所发生的现象: _______________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________。
知1－练
试管内水蒸气对塞子做功，水蒸气
的内能转化为塞子的机械能，所以塞子被冲出；水蒸气
对外做功，内能减小，温度降低，发生液化现象，出
现小水滴，即“白气”
知1－练
1.[中考·无锡] 如图所示， 在试管里装入一些水， 用软木塞塞住试管口， 将试管放在酒精灯上加热使水沸腾， 水蒸气会把软木塞冲开， 在这一过程中， 水蒸气膨胀对软木塞______ ，水蒸气的一部分
______能转化为软木塞的______能，
利用这一原理， 可以制成热机。
做功
内
机械
知2－讲
知识点
汽油机
2
1. 主要结构 进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等。
2. 四冲程汽油机的工作过程 (工作示意图如图2)
活塞在汽缸内往复运动时，从一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
知2－讲
冲程名称 进气门 排气门 活塞运动 冲程的作用 能量转化
吸气冲程 开 闭 向下 吸入燃料和空气的混合物
压缩冲程 闭 闭 向上 压缩燃料和空气的混合物，使其内能增大，温度升高 机械能转化为内能
做功冲程 闭 闭 向下 火花塞产生电火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功，通过连杆带动曲轴转动 内能转化为机械能
排气冲程 闭 开 向上 排出废气
知2－讲
3. 要点提示
(1)四冲程汽油机是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程不断循环来保证连续工作的。
(2)四冲程汽油机的一个工作循环中，只有做功冲程是燃气推动活塞做功，其他三个冲程靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
知2－讲
(3) 识别汽油机工作所处的冲程，通常采用对比法，如图2。
知2－讲
方法解读
运用对比法识别冲程：
1.区分吸气冲程与排气冲程，只需看打开哪个气门。
2.识别做功冲程与压缩冲程，在确定两个气门都关闭的前提下，只需看活塞的运动情况。活塞向上运动为压缩冲程，活塞向下运动为做功冲程。
知2－练
[中考·巴中] 下列四幅图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中不是靠飞轮惯性完成的是( )
例2
知2－练
解析：首先明确在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程是燃气推动活塞做功，其余三个冲程都是利用飞轮的惯性来完成的。
知2－练
一、判断各图对应的冲程
二、确定选项：做功冲程不是利用惯性来完成的。
图序号 气门的开闭 活塞的运动 冲程
A 进气门开、排气门关 向下 吸气冲程
B 进气门关、排气门开 向上 排气冲程
C 进气门关、排气门关 向下 做功冲程
D 进气门关、排气门关 向上 压缩冲程
答案：C
知2－练
2.［中考·玉林］如图所示是一台四冲程汽油机的________(填“压缩” 或“ 做功”) 冲程， 这个冲程是通过________(填“做功”或“ 热传递”) 的方式改变汽缸内气体的内能的。
压缩
做功
知2－讲
方法小结
结合气门的开闭情况和活塞的运动情况，找出做功冲程，即得出答案。
知3－讲
知识点
柴油机
3
1. 主要结构 进气门、排气门、喷油嘴、汽缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等。
2. 利用对比法分析柴油机和汽油机的不同点
知3－讲
机种 项目 汽油机 柴油机
构造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
燃料 汽油 柴油
工 作 过 程 吸气冲程 吸进汽油和空气的混合物 吸进空气
压缩冲程 混合物被压缩后， 压强达6~15 atm，温度达250~300 ℃ 空气被压缩后，压强达35~45 atm，温度达500~700 ℃
做功冲程 火花塞点火，燃料燃烧，即点燃式 喷油嘴喷出雾状柴油，遇高温空气燃烧，即压燃式
用途 轻巧、体积小，常用于汽车、轻型飞机等 笨重、功率大，主要用于载重汽车、轮船、坦克、带动发电机发电等
3. 柴油机和汽油机的相同点 各冲程中能量转化情况相同。
知3－讲
知3－讲
延伸拓展
两种内燃机的优缺点：
1.柴油机
优点：热效率高，柴油机没有点火系统，故障较少等。
缺点：转速较低，质量大，噪声大，启动困难等。
2.汽油机
优点:汽油机转速高，工作平稳，操作方便省力，质量轻，噪声小，容易启动等。
缺点: 燃料消耗率较高，经济性较差，排气净化指标低。
知3－练
汽油机和柴油机的主要不同点是( )
A. 在构造上汽油机汽缸顶部有喷油嘴，而柴油机的汽缸顶部有火花塞
B. 在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油
C. 汽油机采用的是点燃式点火，而柴油机采用的是压燃式点火
D. 在压缩冲程中汽油机汽缸里的温度和压强比柴油机里的高
例 3
知3－练
解题秘方：用对比法区别两种内燃机，要能找出两种内燃机的主要不同点。
解析：汽油机汽缸顶部是一个火花塞，而柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴，这是汽油机和柴油机在构造上的区别。此外，汽油机和柴油机吸气冲程时吸入的工作物质、压缩冲程时的压缩程度及点火方式都有所不同。
答案：C
知3－练
3. 下面关于汽油机与柴油机的说法中， 不正确的是( )
A. 汽油机与柴油机使用的燃料不同
B. 柴油机汽缸顶部有一个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有一个火花塞
C. 柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同
D. 柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
C
热 机
热机
柴油机
内燃机
汽油机
结构
工作原理、过程(共22张PPT)
第3节 能量的转化和守恒
第14章 内能的利用
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
能量的转化和转移
能量守恒定律
知识点
能量的转化和转移
知1－讲
1
1. 自然界中的能量
自然界中的各种现象互相关联，可以从能量的角度来反映这种关联。常见的能量形式有内能、机械能、光能、电能和化学能等。
知1－讲
2. 能量的转化
在一定条件下，能量可以从一种形式转化为另一种形式，这种现象叫能量的转化。自然界中各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图1 为能量转化示意图。
知1－讲
3. 能量的转移
能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。
知1－讲
特别提醒
能量转化与转移的区别：
1. 能量的转化：能量的转化时能的形式发生了改变。在能量转化过程中，一种形式的能量增加了，必然其他形式的能量减少了。
2. 能量的转移：能量的转移是指能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量的形式没有改变。
知1－练
例 1
如图2 所示的四幅图中，仅发生能量转移的是( )
燃料燃烧时有能量转化，烧水时既有能量转化，也有能量转移。
知1－练
解题秘方：理解能量转移的实质：在转移过程中，能量的形式不变。燃料燃烧是化学变化，是化学能转化为内能。
解析：水：A 中发生的是热传递，能量发生转移；B 中，化学能转化为内能，还有能量的转移(热传递)；C 中，势能和动能相互转化；D 中，机械能转化为内能。
知1－练
方法点拨：用对比法区别能量的转化和转移。“转移”的特点是能量形式不变，而“转化”的特点则是能量的形式发生了改变。
答案：A
知1－练
1.［中考· 镇江］ 即将建成的镇江仑山湖抽水蓄能电站， 在用电低谷时利用多余的电能， 将山下的水抽往山上的水库实现“ 蓄能”； 在用电高峰时释放山上的水来发电。该电站可以实现“ 蓄能” 主要是将多余的电能转化为水的( )
A. 重力势能 B. 内能 C. 动能 D. 化学能
A
知2－讲
知识点
能量守恒定律
2
1. 能量守恒定律
(1)内容 能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
知2－讲
(2)对能量守恒定律的理解
①能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个
方面。
③ 在能量发生转化时，某种形式的能量总量就不是保持不变的，这时不能认为能量是不守恒的。
知2－讲
(3)机械能守恒和能量守恒的区别与联系
①机械能守恒需要满足一定的条件，能量守恒不需要条件。
②机械能守恒是能量守恒的特殊情况。
知2－讲
2. 永动机
(1)不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。
(2)能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。
知2－讲
深度理解
能量守恒定律是普遍定律，大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。
知2－讲
拓展延伸
(1)等量转化：一种形式的能量减小多少，其他形式的能量就会增加多少。
(2)等量转移：一个物体的能量减小多少，其他物体的能量就会增加多少。
知2－练
【母题 教材P28想想议议】如图3 所示，掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。
例2
知2－练
下列说法正确的是( )
A. 弹性小球反复跳起落下过程中，小球机械能总量保持不变
B. 小球越跳越低，说明小球的一部分机械转化为其他形式的能量
C. 小球越跳越低，说明能量不可能是守恒的
D. 小球越跳越低，最终会停止跳动，说明小球的机械能凭空消失
知2－练
解题秘方：机械能不守恒，往往是因为克服阻力做功，将部分机械能转化为内能，减小的机械能并没有消失；机械能不守恒，并不代表能量不守恒。
知2－练
解析：由图可知，小球运动过程中弹起的高度越来越小，这说明小球的机械能减少；机械能减少的原因是克服与空气摩擦做功，与地面撞击做功，将部分机械能转化成了内能，但能量的总量是守恒的；能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生；根据能量守恒定律可知，所有能量转化的过程，都遵循能量守恒定律。
答案：B
知2－练
2. 有人设想的“ 永动机” 如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是( )
A. 该装置所具有的机械能始终不变
B. 如果没有能量补充，该装置最终会停下来
C. 根据能量守恒定律，该装置可以一直转动下去
D. 该装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
B
能量的转化和守恒
能量
转移
能量形式不变
能量形式改变
转化
守恒(共19张PPT)
第2节 热机的效率
第14章 内能的利用
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
燃料的热值
热机的效率
知识点
燃料的热值
知1－讲
1
1. 燃料
(1)燃料的种类：固体燃料有木柴、煤炭等；液体燃料有汽油、柴油、酒精等；气体燃料有煤气、天然气等。
(2)燃料燃烧时能量的转化：燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。
知1－讲
2. 燃料的热值
放热的能力与放热的多少不同。
意义 定义 公式 单位
不同燃料完全燃烧时 放热的能力 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值 q= J/kg
比值定义法
知1－讲
放热的能力只与燃料的种类有关；对于给定的燃料而言， 放热的多少则与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等有关。
3. 燃料完全燃烧放出热量的计算
Q 放=qm( 燃料的热值单位为J/kg)，Q 放=qV( 燃料的热值单位是J/m3)。
知1－讲
知1－讲
特别提醒
热值与比热容的对比：
热值 比热容
定义 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比 某种物质温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比
单位 J/kg 或(J/m3) J/(kg·℃)
对象 燃料 所有物质
知1－练
例 1
[中考·陕西] 在标准大气压下，使用煤气灶将2 kg 的水从20 ℃加热到10 0 ℃，水吸收的热量是________J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧______kg 的煤气，这是通过______的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值______(填“变大”“变小”或“不变”)。［水的比热容c 水=4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值q 煤气=4.2×107 J/kg］
6.72×105
0.016
热传递
不变
知1－练
解题秘方：根据Q 吸=cmΔt 求水吸收的热量，不计热量损失，根据Q 吸=Q 放=mq 计算需要完全燃烧煤气的质量；做功和热传递都可以改变物体的内能；热值是燃料的一种特性，只取决于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关。
知1－练
解析：水吸收的热量Q吸=c 水m 水Δt=4.2×
103 J/(kg·℃)×2kg×(100 ℃－2 0 ℃)= 6 .72×105 J；不计热量损失，根据Q 吸=Q 放=mq 煤气，所以需要完全燃烧煤气的质量m= == 0.016 kg；用煤气灶烧水的过程中，能量发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加；热值是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。
知1－练
1. 【新趋势 传统文化】艾灸是中华医学的瑰宝，利用艾条燃烧产生的热量刺激人体穴位，达到防病治病的目的。如图所示， 艾灸时远远就能闻到艾烟的气味，这是
______现象；若一根质量为0.08 kg的艾条完全燃烧能放出2.24×106 J 的热量， 则艾条的
热值为_______J/kg。
扩散
2.8×107
知2－讲
知识点
热机的效率
2
1. 热机效率
日常生活中的热效率 热机的效率
定义 水吸收的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比 用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比
公式 η = η =
提高方法 尽量使燃料充分燃烧；尽量减小各种热损失 采用先进的技术设计制造热机；减小机械摩擦
知2－讲
2. 内燃机的能量流向图
知2－讲
总结：
(1)燃料很难完全燃烧完；
(2)燃烧释放的热量没有全部用来做有用功， 损失了大部分；
(3)在各种能量损失中，废气带走的能量最多。
知2－讲
深度理解
炉子烧水中的能量损失：煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量；装水的容器吸收了一部分能量；煤气灶本身也会吸收一部分能量；高温的烟气带走了一部分能量；还有一部分能量直接散失掉了。
热机运行中的能量损失：汽油在汽缸内不能完全燃烧，损失了一部分能量；废气带走了一部分能量；热机自身对外散热，带走了一部分能量；由于机械传动等克服摩擦要消耗一部分能量；热机自身吸收一部分能量。
热机的效率是热机性能的重要指标：热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。
知2－练
[中考·益阳] 为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机的效率的是( )
A. 让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B. 在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
C. 尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D. 尽量增加热机的工作时间
例2
知2－练
解题秘方：由热机效率的定义式η = 分析。在W 有用不变的情况下，减少能量损耗，便可以提高热机的效率。
解析：提高热机效率的前提是设法减少热机工作过程中的能量损失。
答案：D
知2－练
2.［中考·枣庄］关于热机的效率， 下列说法正确的是( )
A. 在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多
B. 一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C. 热机的效率越高说明做功越快
D. 热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
B
热机的效率
燃料的热值
燃料
定义式
q=
热机的效率
定义式
η=
放热
