《四、机械能与内能的相互转化》习题
一、选择题
1．如图所示，属于热传递方式改变物体内能的是（ ）。
2．质量为5kg的柴油，用去1/5后，则剩下的柴油（ ）。
A．比热容变为原来的4/5，热值不变
B．比热容不变，热值变为原来的4/5
C．比热容和热值均变为原来的4/5
D．比热容和热值都不变
3．下列现象中，属于内能转化为机械能的是（ ）。
A．用打气筒打气，气筒壁发热
B．锯木头时，锯条发热
C．用电熨斗烫衣服，电熨斗发热
D．被点燃的冲天炮腾空而起
二、填空题
4．如图所示，将铁丝快速地反复弯折几次，然后用手指在弯折处触摸一下，有 的感觉，这是由于物体的内能 的缘故。
5．如图所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，将电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮。这时我们可以看到：盒盖 ，同时听到“呯”的一声响。在此过程中，酒精燃烧后产生的燃气对 做功，燃气的 能减少，转化为 的 能。
6．热机是将燃料燃烧产生的高温高压燃气的 能转化为 能的装置。
7．汽油机完成一个工作循环：
（1）活塞经历四个冲程：分别为 、 、 和排气冲程，其中， 冲程是燃气对外做功的过程；
（2）曲轴旋转 周，活塞往复 次；
（3）压缩冲程中 能转化为 能；做功冲程中 能转化为 能。
三、计算题
8．小华学习了热学知识后，知道水的比热容为4.2×103J/〔kg·℃〕，她想估算一下她家每天烧水、做饭需要的热量。于是小华仔细记录了每天烧水、做饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水的时间，相当于每天将30kg、20℃的水烧开。（在标准大气压下）
（1）小华家每天烧水、做饭、炒菜需要多少热量？
（2）如果每燃烧1kg的普通煤可以放出3×107J的热量，那么小华家每天烧水、做饭、炒菜至少需要多少kg的煤？
（3）试评析使用家用煤炉烧水的主要缺点有哪些？
参考答案
1、B
2、D
3、D
4、发热，增加
5、被弹出，盒盖，内能，盒盖，机械能
6、内，机械
7、（1）吸气，压缩，做功，做功；（2）2，2 ；（3）机械，内，内，机械
8、（1）Q＝cm(t-t0)= 4.2×103J/〔kg·℃〕×30kg×(100℃-20℃)
= 1.008×107J
（2）m==0.336kg
（3）不可能做到使煤完全燃烧；煤燃烧会产生大量的废气，造成严重的环境污染；煤燃烧产生的热量很大一部分散失到空气中，使热效率降低。
《四、机械能与内能的相互转化》习题
一、选择题
1．下述事例中，对物体做功使物体的内能增大的是（ ）。
A．钻木取火 B．用太阳能热水器加热水
C．利用热水袋取暖 D．内燃机做功冲程中，燃气做功
2．一台汽油机的转速为2400R/min，则在1s内柴油机对外做功的次数是（ ）。
A．2400次 B．1200次 C．40次 D．20次
3．热机甲的效率比热机乙的效率大，这句话的意思是（ ）。
A．甲的功率比乙的功率大
B．甲在单位时间内烧的燃料比乙少
C．甲比乙能做更多的功
D．甲对燃料燃烧释放的内能的利用率比乙高
4．两种燃料的热值之比为2 ：1，质量之比为1 ：4，则这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为：（ ）。
A．1 ：2 B．2 ：1 C．8 ：1 D．4 ：1
二、填空题
5．如图所示为热机工作时的某种程示意图，该冲程是 冲程。
6．1kg某种燃料 所放出的热量叫做这种燃料的热值。已知木炭的热值为3.4×107J/kg，其物理意义是 。
7．0.3kg的酒精完全燃烧放出了9.0×106J的热量，则酒精的热值为 ；5kg酒精的热值又是多少呢？答： 。
8．热机的热效率较低，一方面是由于燃料的不完全燃烧而损失了部分能量，另一方面能量损失较大的是 冲程所释放的 带走了大量的热，以及在 冲程中消耗部分能量以克服 做功。
三、计算题
9．太阳能是一种廉价的清洁能源，开发和利用的前景十分广阔。从有关资料获悉，在晴天，阳光垂直地面照射时地球表面接受到的热辐射为1.2×103 J/(m2·s)。有一台太阳能热水器，水箱容积为50L，可将接收到的热辐射的40%用来提高水温。若该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2.1 m2，求：
（1）1h后装满水的水箱中的冷水温度能升高多少℃？
（2）若用煤气来提供这些热量，需要完全燃烧多少g的煤气？（不计热量损失，q煤气＝4.2×107J/kg）
参考答案
1、A
2、D
3、D
4、A
5、排气
6、完全燃烧，1kg木炭完全燃烧放出的热量为3.4×107J
7、3.0×107J/kg，3.0×107J/kg
8、排气，废气，做功，摩擦
9、(1)Q＝1.2×103 J/(m2·s) ×2.1 m2×3600s＝9.072×106 J
m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10-3m3=50kg
＝43.2℃
(2)m=
《四、机械能与内能的相互转化》教案
一、教学目标
（一）知识与技能
1、通过活动，认识到做功是改变物体内能的一种方式，是机械能能向内能的转化过程。
2、通过观察、分析内能转化为机械能的过程，知道热机的工作原理。
（二）过程与方法
1、借助模型或多媒体，了解四冲程汽油机的基本结构及其工作过程。
2、通过观察演示，认识汽油机，了解汽油机的四个冲程及能量的转化情况。
（三）情感态度与价值观
1、有应用科学原理解决实际问题的意识和积极性。
2、通过探究或体验探究的过程，激发主动学习的兴趣。
二、教学重难点
（一）教学重点
1、做功可以改变物体的内能。
2、汽油机的工作原理，热值。
（二）教学难点
做功可以改变物体的内能，热值。
三、教具
铁丝、空气压缩引火仪、等质量的酒精、纸片、烧杯、水、温度计、铁架台、石棉网等。
四、课时安排
1课时
五、教学过程
新课导入：
新课讲解：
一、做功—改变物体内能的另一种方式
活动：研究做功能否改变物体的内能。
用多媒体以图片形式展示本节开头的两张图片。
提出问题：同学们采用哪些办法可以使铁丝温度升高，内能增大？
学生思考并动手做一做。
对学生所提出的各种方法进行归类并进一步分析铁丝的的内能从何而来。
学生汇报自己所用的各种方法并归类。
说出结论：做功是改变物体内能的另一种方式。
演示：空气压缩引火仪，并设问：你看到了什么？
活动：演示点火爆炸事件---将内能转化为机械能
演示实验（注意安全）你观察到什么现象？
学生用所学的知识来解释实验现象。
观察、说出实验现象并在老师提示下说出其中能量转化情况。
二、热机
1、汽油机的结构和工作原理
指导学生阅读课文并设问：
（1）汽油机的主要结构是哪几部分？名称各是什么？
（2）吸气冲程中燃料混合物为什么能吸进汽缸？
2、热机中的能量转化情况
（1）程中能量怎样转化？什么时候点燃燃料？
（2）功冲程中是什么做功？能量发生了怎样的转化 ？
利用多媒体课件向学生补充一些蒸汽机、燃气轮机、涡轮喷气发动机、火箭发动机的初步知识。
三、汽油机的工作循环
汽油机就是一种内燃式热机（内燃机）
观察汽油机的实物图和构造示意图（投影图片）
汽油机主要部件的名称
汽油机工作时，活塞在汽缸里往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做冲程。
它是如何工作的呢？
结合动画实验分析汽油机的四个冲程
汽油机的一个工作循环由以下四个冲程组成：
（1）吸气冲程
进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合物被吸入气缸
（2）压缩冲程
进气门、排气门关闭，活塞向上运动，合气体被强行压缩，使气体的温度升高，机械能转化为内能。
（3）做功冲程
进气门、排气门关闭，活塞向下运动，压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生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。
（4）排气冲程
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，排出废气。
四、燃料的热值
能源的种类很多，所含的热量也各不相同，为了便于相互对比和在总量上进行研究，我国把每公斤含热7000大卡（29306千焦耳）的定为标准煤,也称标煤。另外，我国还经常将各种能源折合成标准煤的吨数来表示，如1吨秸秆的能量相当于0.5吨标准煤，1立方米沼气的能量相当于0.7公斤标准煤。
标准煤亦称煤当量，具有统一的热值标准。我国规定每千克标准煤的热值为7000千卡。将不同品种、不同含量的能源按各自不同的热值换算成每千克热值为7000千卡的标准煤。?
能源折标准煤系数＝某种能源实际热值（千卡/千克）/7000（千卡/千克）???
在各种能源折算标准煤之前，首先直测算各种能源的实际平均热值，再折算标准煤。平均热值也称平均发热量．是指不同种类或品种的能源实测发热量的加权平均值。计算公式为：
平均热值(千卡／千克)＝[∑（某种能源实测低发热量）×该能源数量]/能源总量（吨）?
课件21张PPT。四、机械能与内能的相互转化 弹头能够高速飞行所具有的机械能是怎样获得的？做一做：弯折铁丝后用手摸摸弯折处实验中铁丝的温度是否发生变化?实验中铁丝的内能怎么变?铁丝增加的内能是哪里来的?温度升高了增加了用手弯折铁丝做功看一看：压缩空气压缩引火仪，你看到什么？棉花燃烧桶内气体温度_____桶内气体内能_____桶内气体内能增加的原因是____________升高增大活塞压缩气体做功◆做功是改变物体内能的另一种方式对物体做功，物体内能_____，温度_____，这过程是将_______转化为_______增加升高机械能内能流星雨的形成搓手发热一、做功★对物体做功，物体内能增加，温度升高，这过程是将机械能转化为内能。★物体对外做功，物体内能减少，温度降低，这过程是将内能转化为机械能。 篮球放气的过程中，气体膨胀对外做功，气体的内能 ，温度 。 向密封玻璃瓶压入气体后，瓶塞会跳起，这时 __ 对 __ 做功， _____ 能转化为 能。瓶内水蒸气内能_______，温 度 __ ，发生液化产生“白雾”。减少降低气体瓶塞内能机械减少降低◆做功是改变物体内能的另一种方式★对物体做功，物体内能增加，温度升高，这过程是将机械能转化为内能。★物体对外做功，物体内能减少，温度降低，这过程是将内能转化为机械能。点火爆炸你观察到什么现象?酒精蒸气燃烧爆炸，将盒盖冲出在此过程中，酒精燃烧后的高温燃气对盒盖做功，燃气的内能______，盒盖的机械能______。将________转化为 能机械减少增加内能二、热机改变物体内能的方式热传递做功(内能的转移)(能量的转化)吸热——内能增加放热——内能减小对物体做功——
内能增大物体对外做功——
内能减小做功和热传递在改变物体的内能上是等效的三、汽油机的工作循环汽油机构造独立训练：曲轴转速1200r/min，求1s内完成 个冲程，活塞往复 次，对外做功 次 不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的。我们该怎样比较不同燃料燃烧时这种放热性能优劣？ 为比较不同的燃料，即使质量相同，完全燃烧放出的热量也是不同的，热值四、燃料的热值单位质量某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。热值的符号：q 单位：J/kg（J/m3）无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示的含义液化气的热值为4.9×107J/m3，表示的含义表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。1.定义2.单位及符号意义请大家从左侧的燃料的热值表中找出：
干木柴、柴油、汽油等生活中常见的几种燃料的热值。思考：
柴油的热值是多少？它的物理意义是什么？
(2) 3 Kg 的柴油完全燃烧，它放出的热量是多少？3.3×107J × 3 = 9.9 ×107Jq柴油=3.3×107 J / kg ： 1 千克的柴油完 全 燃烧时放出的热量为3.3×107焦燃料完全燃烧时放出热量的计算：由热值所表示的物理意义可得出：
燃料燃烧放热计算公式Q=qm Q=qV
V的单位是m3m的单位是kg Q=mq〔或 Q=Vq〕
理解：⑴公式计算的是燃料完全燃烧时放出的热量
⑵式中m必须用Kg为单位，V必须用m3为单位。
⑶热值q与燃料质量和放热的多少没有关系，它是反映燃料优劣的物理属性。
1、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿叫热机
2、热机的工作原理是＿＿＿＿＿＿＿＿
3、热机的工作过程是＿＿＿＿＿＿＿＿
4、有能量转化的冲程是＿＿＿、＿＿＿
，分别是怎样转化的
。课堂小结
9.温度升高的物体，它的内能一定增大1.有能量的物体一定在做功2.做功多的物体具有的能量一定大4.能量大的物体，能做的功一定多3.高温物体具有的内能一定比低温物体多5.在有内能转移过程中，一定有热传递发生6.物体内能增加，温度一定升高7.物体内能增加，一定是对物体做功8.物体内能增加，一定是吸收热量独立训练：×√×××√√××10.温度升高的物体，一定是吸收热量×一、探究与思考 2、同样多的不同燃料燃烧时，产生的热量相同吗？ 1、汽车都用汽油吗？为什么？再见！课件21张PPT。四、机械能与内能的相互转化快速弯折铁丝十余次，然后用手指触摸弯折处，有何感受？铁丝的内能变化了吗？看一看空气压缩引火仪用力将活塞迅速下压，你看到了什么？思考由上述活动可知: 是改变物体内能的另外一种方式。做功在上述实验中，物体增加的内能是从何而来的？在做功增加内能的过程中中，能量是如何转化的？机械能转化为内能思考：你还有哪些办法可以使铁丝温度升高？归类:一类是通过热传递的方式，而另一类是通过做功的方式来实现的。做功是能量的转化过程，热传递是能量的转移过程，能的形式没有发生变化。
能的形式发生改变。仅凭铁丝温度升高，内能增大这一现象，能否断定是通过热传递方式还是做功方式来实现的？你还能举一些通过做功增加内能的例子吗？思考做功与热传递的等效性。思考机械能可以转化为内能，那么内能可以转化为机械能吗？你观察到什么现象?
在此过程中，酒精燃烧后的燃气对外做功，燃气的 能减少，转化为 能。内机械热机是将燃料燃烧产生的高温高压
压燃气的内能转化为机械能的装置.热机汽油机的工作过程汽油机的构造汽油机在工作时，活塞在汽缸里做往复运动，
活塞从汽缸的一端运动到另外一端的过程
叫做一个冲程。汽油机完成一个循环:
1.活塞经历四个冲程，分别为: 、 、 、 。其中， 冲程时燃气对外做功。
2.曲轴旋转 圈，活塞往复 次。
3.汽油机各主要部件的作用是什么?
压缩冲程和做功冲程中能量是怎样转化的?压缩冲程吸气冲程做功冲程排气冲程做功冲程22思考柴油机与汽油机的区别 例：下图为我国成功发射的长征三号火箭升空的情景，请你试着分析一下，它在工作过程中能量转化的过程，你是否知道它利用了哪种类型的热机？三.燃料的热值探究质量相同的物体燃烧时放出的热量实验表明:相同质量的酒精与碎纸片燃烧后，酒精比碎纸片放出的热量 。更多的实验表明:质量相等的不同燃料，完全燃烧所放出的热量一般是 (相同/不相同)。定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值(heat value).用符号“q”表示，单位是：J/kg。
公式：Q=mq常用燃料的热值（单位：J/kg）能量与环境1. 内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时这些气体的温度和内能变化的情况是 [ ]
A．内能减少，温度降低
B．内能增加，温度升高
C．内能减少，温度升高
D．内能增加，温度降低练习A2. 如图所示，此图是汽油机的 冲程。在此冲程中，气缸中的气体体积 ，压强 。（填“变大”、“变小”或“不变”）
压缩变小变大再见！
