课件19张PPT。第十章 机械能、内能及其转化一、机械能限速标志限速牌为什么在高速公路上要限制汽车的最大行驶速度？物体能对外做功，我们就说这个物体具有能。1. 能量 (energy)：以下物体具有的能量如何分类？1.下落的锤子2.玩滑板的小孩3.树上挂的苹果6.被拉弯的弓5.奔腾的流水4.被拉伸的弹簧动能(kinetic energy)：由于运动而具有的能重力势能(gravitational potential energy)：由于被举高而具有的能弹性势能(elastic potential energy)：由于发生弹性形变而具有的能能量分类：2. 探究：动能大小与哪些因素有关？影响动能大小的因素 速度质量3. 探究：重力势能的大小与哪些因素有关？重力势能与高度的关系重力势能与质量的关系影响重力势能的因素高度质量4. 影响弹性势能的因素弹性形变程度越大弹性势能越大。机械能质量运动速度高度弹性形变程度质量小结：5. 机械能守恒动能和势能间的相互转化有什么规律？单摆滚摆物体的动能和势能之间是可以转化的。在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。课件23张PPT。第十章 机械能、内能及其转化二、内能内能是微观的、抽象的机械能是宏观的、直观的教学理念从宏观现象推导出微观结论。分子动理论
物体是由大量分子组成的；
分子在永不停息地做无规则运动；
分子间存在着相互作用的引力和斥力。化学一般分子的直径大约为10－10 m。分子是很小的物体是由大量分子组成的 通常情况下，1 cm3 的空气里大约有2.7×1019 个分子。如果人数数的速度能达到每秒钟 100 亿个，要把这么多分子一个个数完，得花 80 多年呢！ 将 1 cm3 水中的分子一个挨一个地排起来，能排 8.71×109 km，而太阳与地球相距 1.5×108 km，这些分子可以在太阳和地球之间排 58 排。宏观现象微观结论分子在永不停息地做无规则的运动两种不同的物质可以自发地彼此进入对方的现象。扩散现象：生活中的例子：1. 花香：花粉粒子在空气中扩散，我们才能闻到花香。2. 樟脑：樟脑分子在空气中扩散，才能杀死蛀虫。宏观现象温度越高，分子运动越剧烈微观结论冷水冷水热水热水宏观现象分子间存在着引力微观结论分子间有一定的空隙微观结论宏观现象固体和液体很难被压缩分子间存在着斥力微观结论宏观现象分子间同时存在着相互作用的引力和斥力扩散现象类比：机械能 内能物体内所有分子的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。物体温度越高，分子运动越剧烈，内能越大。热水冷水内能做功实例水蒸气对塞子做功后内能如何变化？看到了什么现象？谁对塞子做了功？水蒸气能对塞子做功，说明具有什么能？这里发生怎样的能量转化？内能做功实例改变内能的两种方法：外界对物体做功，物体内能增加。物体对外做功，内能减小课件24张PPT。第三节 探究——物质的比热容第十章
机械能、内能及其转化①知道热量及其单位。
②通过实验探究理解比热容的概念，会用比热容的知识分析、解释有关问题。
③会根据比热容的概念进行简单计算。
④会查物质的比热容表。
教学目标（1）一般来说，物体吸热时温度怎样变化？物体放热时呢？
（2）烧开一壶水与烧开半壶水相比，吸收的热量一样多吗？
（3）把一壶水烧开与把同样多的水烧成温水相比，吸收的热量一样多吗？
（4）某种物质升温时吸收热量的多少可能跟哪些因素有关呢？思考下列问题某种物质在温度升高时所吸收热量的多少，可能跟物质的质量有关，跟升高的温度有关。（5）在吸收和放出的热量相同的条件下，不同的物质，升高或者降低的温度是否相同？中午，沙子很烫而海水很凉。凉烫傍晚，沙子变凉了而海水却还很温暖。为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？可能是沙子吸热升温或放热降温都比水快的缘故。一、提出问题二、作出猜想1. 如何使水和沙子的温度升高？
2. 如何比较水和沙子哪个升温更快？有几种比较方法？提示如果加热方法完全相同，就可以认为单位时间内物质吸收的热量相同。三、设计实验3. 你打算用哪种方法验证猜想？方法一： 在加热时间（吸收热量）相同的情况下，观察物体升高的温度是否相同。方法二： 观察物体升高相同的温度所需要的时间（吸收热量）是否相同。4.设计实验加热时，使用玻璃棒不断搅拌，目的是使沙子和水受热均匀。 本实验与实际相吻合，但实验实施起来有难度，且学生也不易观察，需要进一步改进实验器材与装置用电磁炉加热，用摄像头直播实验器材与装置——改进后实验过程（视频）设计记录表格沙子水加热相同时间后吸收相同热量时，谁升温更快？
如果要升高相同的温度，谁需要的时间更长？质量相等的沙子和水升高相同温度时，沙子比水需要的时间_____（长/短），升高相同温度时，沙子比水吸收的热量____（多/少），这说明：
质量相等的不同物质，在升高相同温度时，吸收的热量____（相同/不同）。短少不同四、初步分析与论证进一步实验验证（教材实验改进）实验过程实验结论质量相等的不同物质，在升高相同温度时，吸收的热量不同。 那么如何科学地表示各种物质在这种性质上的不同呢？概念的建立 质量相等的不同物质，在升高相同的温度时，吸收的热量是不同的。 通常我们就用单位质量的物质升高1 ℃吸收的热量来进行比较，由此引入比热容的概念。比热容1. 定义：
某种物质温度升高（或降低）所吸收（或放出）的热量，与其质量及温度变化量乘积的比值。
2. 单位：焦/（千克·摄氏度）
符号：J/(kg·℃)
读法：焦耳每千克摄氏度一些物质的比热容 J/(kg·℃)1. 同种物质的比热容相同，而不同物质的比热容一般不同；比热容是物质的一种属性。
2. 水的比热容较大。
3. 一般情况下液体的比热容大于固体的比热容。为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样？因为海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们吸收的热量相同，但是海水的比热容比沙子的比热容大，所以海水升温比沙子慢；没有日照时，海水降温比沙子慢。课件21张PPT。第四节 热机第十章
机械能、内能及其转化将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器，统称为热机。例如，内燃机、蒸汽机、汽轮机、喷气式发动机等。一、什么是热机瓦特在1763－
1764年制造了
第一台蒸汽机，
1782年发明了
联动式蒸汽机，
1785年发明工
业用蒸汽机。瓦特在1763－1764年制造的第一台蒸汽机内燃机：燃料在气缸内燃烧的热机汽缸为星型排列的老式飞机内燃机结构原理图汽轮机喷气式发动机二、内燃机的构造及工作原理常见的内燃机：汽油机和柴油机1. 汽油机a. 汽油机结构b. 汽油机的工作过程及特点演示压缩冲程：混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大 做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴转动，实现了内能向机械能的转化 排气冲程：活塞继续向上运动，排气门打开，废气被排出一个循环又分为四个冲程： 吸气冲程：空气和汽油的混合气体被吸入气缸 c.能的转化：在做功冲程中，燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠飞轮的惯性来完成d.在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复两次，曲轴转两周，飞轮转两周，对外做一次功2. 柴油机a. 柴油机结构b. 柴油机工作过程及特点一个循环又分为四个冲程： 演示吸气冲程：只有空气被吸入气缸 压缩冲程：将空气压缩成高温气体，温度超过柴油的燃点 做功冲程：喷油嘴喷射雾状柴油，柴油燃烧，气体做功 排气冲程：活塞继续向上运动，排气门打开，废气被排出 c.能的转化：在做功冲程中，燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠飞轮的惯性来完成汽油和柴油机异同点1.相同点2.不同点三、几个思考问题1. 内燃机的一个工作循环是 个冲程；活塞往复 次；曲轴转动 周。
2. 内燃机的第一个工作循环是怎样开始工作的？
3. 除作功冲程外的其他三个冲程是怎样工作的？
4. 在压缩冲程中，是 能转化为 能的。5. 燃料燃烧释放出的内能是全部转化为机械能了吗？四冲程式内燃机的效率约为多少？ 燃气内能 100％：
废气带走的内能约 40％ 有用机械能 25％ 散热损失 20％ 机械损失 15％ 汽油机效率约为 20％～30％ 柴油机效率约为 30％～45％作业1. 汽车给我们带来了什么？
2. 谈谈你对未来汽车的设想。课件26张PPT。第五节 火箭第十章
机械能、内能及其转化1. 知识与技能
（1）通过学习使学生了解火箭的工作原理， 了解火箭是喷气式发动机的一种
（2）了解现代火箭的构造和特点，了解多级
火箭是星际航行的运载工具
2. 过程与方法
（1）通过观看火箭的结构和发射方面的音像
资料，使学生进一步了解火箭的构造和工作原理，明白火箭升空的方法
（2）利用简单物品，学生自制火箭教学目标3. 情感态度与价值观
（1）通过了解我国古代和现代火箭的发展 史，激发学生爱国热情和学习物理的兴趣
（2）培养学生关注科学技术的良好习惯观看“神舟”九号升空和回收过程
提出问题：火箭是怎样升空的（反冲）
分析问题：
（1）牛顿第三定律
（2）从能量的角度：内能 机械能
喷气式发动机的分类
火箭发展史
现代火箭的特点及用途
现代火箭的燃料
发射过程演示讲解教学流程气球内充满了气体把气球的口松开，气球内的气体以很快的速度向外喷出 喷出的气体对气球产生一个与喷气方向相反的推力，使气球飞出去内能转化为机械能喷气式发动机的分类
空气喷气发动机
火箭喷气发动机
区别火箭发展史“火龙出水”火箭发展的历史 三国时代的“燃烧箭”明代史记中记载的“神火飞鸦”（1）火箭起源于中国（2）中华民族不但发明了火箭，而且还最早应用了串联（多级）和并联（捆绑）技术以提高火箭的运载能力 相传在14世纪末期，中国有位名叫万户的人。他曾经两手各持一个大风筝，请别人把自己绑在一把特制的座椅上，座椅背后装有47支当时最大的火箭（又称“起火”）。他试图借助火箭的推力和风筝的气动升力来实现“升空”的理想。万户的勇敢尝试虽遭失败并献出了生命，但他仍是世界上第一个试图利用火箭的力量进行飞行的人。为了纪念这位传奇式的人物，国际上将月球表面的一个环形山以“万户”命名。
“万户飞天”（3）20世纪初，著名科学家齐奥尔科夫斯基从理论上证明了多级火箭可以克服地球引力而进入太空，并建立了火箭运动的基本数学方程，奠定了航天学的基础。 1942年10月3日，德国首次成功地发射了人类历史上第一枚弹道导弹 V-2 。（4）第二次世界大战后，各国开始在导弹的基础上研制运载火箭。 中国火箭发展状况中国自1956年开始，开始了现代火箭的研制工作。1970年4月24日长征1号运载火箭诞生，首次发射东方红1号卫星成功 。目前，中国长征系列运载火箭已成功研制7个型号。
长征二号C型
长征三号C型 长征1号长征三号A型 长征三号B型 长征四号B型 现代火箭的特点及用途早期的火箭主要用于战争 如今，人们更注重火箭的和平利用。例如，发射卫星、运送空间站等。 三级火箭的每一级都像一支独立的火箭。发射时先点燃第一级火箭，几分钟后这级火箭的燃料燃烧殆尽后自动脱落，同时引燃第二级火箭，第二级火箭燃料燃尽后也脱落，第三级火箭开始工作，直到把卫星、飞船等送到预定轨道。
三级火箭像接力赛一样，都是在前一级火箭加速的基础上继续加速。同时，由于每一级脱落后都能使剩余部分中有效负荷质量的比例增加，火箭结构部分的质量在逐级减小，仅从这一点来看就比单级火箭优越得多。 为什么采用三级火箭不采用4级火箭的原因1.多级火箭采用的发动机与1，2级火箭不同，级数越多，要求的技术越高。
2. 需要解决发动机的高空启动技术。
3. 发射时的故障率随火箭级数的增多而增长。
例子：长征3号火箭一共发射12次，曾经出现发射失败的情况，其原因就是第3级火箭的发动机发动失败或出现故障。现代火箭的燃料固体火箭是如何推进的？ 固体火箭的推进剂为固体，这种推进剂又称为“火药”，将火药铸成块状，排放在箭体内，占有大部分空间。固体火箭结构简单，制作方便，装入火药后可以长期存放，随时可以点火；点燃后燃烧时间短，燃烧的激烈程度无法控制，发射时振动大，因此它不适于发射载人的飞行器，多用于军事方面。
固体火箭推进原理示意图液体火箭是如何推进的？ 液体火箭的推进剂为液体，燃料和氧化剂的组合情况很多，如酒精和液态氧、煤油和液态氧、液态氢和液态氧等。液体火箭燃烧时间长，便于控制，控制推进剂的输送，可以使火箭停火、重新点燃，从而控制火箭的飞行速度，操纵很方便。液体火箭的燃料不易储藏，成本很高。它是进行宇宙航行的主要交通工具。液体火箭推进原理示意图一、飞船和运载火箭在技术厂房按垂直组装和垂直测试的一系列程序完成技术准备工作后，整体垂直运输到脐带塔，并进行最后的功能检查。 发射过程演示讲解二、一切准备就绪后，火箭一级发动机及4个助推器同时点火。四、火箭继续飞行，抛掉逃逸塔。 三、火箭升空，开始程序转弯。 五、助推器分离。 六、火箭一级二级分离，整流罩分离。 七、二级发动机关机，随后船箭分离。 八、飞船入轨。入轨后，飞船捕获地球，建立轨道运行姿态，展开太阳电池帆板并对太阳定向。 九、飞船按预定轨道环绕地球飞行。 十、轨道舱与返回舱分离。 十一、建立返回制动姿态。飞船制动进入返回轨道，返回舱降低至140 km的高度时，推进舱与返回舱分离。 十二、在降至100 km时，返回舱进入再入姿态调整，约80 km时，返回舱再入稠密大气层。 十四、在返回舱再入大气层后，着陆场地面雷达站和测量站跟踪捕获目标，测量返回轨道，预报返回舱着陆点。在约10 km高度时，返回舱抛撒舱盖，拉出引导伞和辅助引导伞。 十三、进入黑障区后，通信中断，约40 km高度时，离开黑障区，通信恢复。 课件18张PPT。第六节 燃料的利用和环境保护第十章
机械能、内能及其转化（1）知识与技能
知道燃料燃烧过程中能的转化是化学能转化为内能。
知道燃料的热值及其单位。
会查热值表，并知道某种燃料热值的物理意义。教学目标（2）过程与方法
通过对燃料燃烧过程的分析，归纳出燃料燃烧过程中的能量转化。
通过对影响锅炉效率的分析，了解提高锅炉效率的具体措施。教学目标（3）情感态度和价值观
①通过本节课对影响锅炉效率因素的分析，了解提高锅炉效率的具体措施，提高节能意识；初步认识科学技术的发展对自然环境造成的影响，增强环保意识。
②通过对燃料燃烧放出有害物质的学习，使学生初步认识到事物都是一分为二的，培养学生初步的辨证观点，养成辩证地看待问题的良好习惯。教学目标燃料的热值及其单位
锅炉效率
环境保护教学重点难点方案一：请学生列举出自己知道的燃料，并思考燃料燃烧时是否发生了能量的转化。将学生的举例按照固体、液体、气体分类。
方案二：观看影片《冰河世纪2》，全球变暖冰川融化，生物面临生存困境。了解全球变暖的原因。教学活动设计提问：1 kg 的煤炭和 1 kg 的液化石油气，燃烧产生的热量一样多吗？哪个放出的热量更多？引出热值的概念，学会查找热值表，熟悉热值的物理意义。1. 3 kg 汽油完全燃烧产生的热量为_______。
2. 填写 “> ”“=” “<”。
0.2 kg 汽油热值_____20 kg 汽油热值；
0.1 kg 汽油热值_____10 kg 酒精热值；
14 kg 汽油完全燃烧产生的热量______
10 kg 氢完全燃烧产生的热量。随堂练习提问：燃料燃烧时释放出的能量是否等于按照理论热值计算出来的热量？为什么？对比机械效率得出锅炉效率：锅炉有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
解释锅炉热量损失的来源。
介绍使用燃料对环境的影响。煤燃烧时会排放出二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）等污染物。这些气体溶于雨水，会形成酸雨。直接燃煤及其缺陷森林受到酸雨破坏酸雨对建筑物的破坏酸雨的危害乐山大佛遭酸雨腐蚀左图摄于1908年，右图摄于1968年，雕塑被酸雨腐蚀得面目全非酸雨的危害汽车使用的燃料是汽油和柴油，它们燃烧的尾气中的主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。可吸入颗粒物提问引出：如何提高锅炉的效率？
你认为应该如何有效地利用能源，并对相关的环境保护问题提出可行性建议。清洁能源的广泛应用水能和风能的利用
