12.4机械能与内能相互转化 课件-2021-2022学年九年级物理苏科版上册（39张PPT）

苏科版九年级上册
12.4 机械能与内能
相互转化
做一做：将一根铁丝快速反复弯折数十次，用手指触摸铁丝弯折处有何感觉？铁丝内能变化了吗？
铁丝弯折处会发热，表明铁丝弯折处的温度升高了，铁丝的内能增大了，铁丝的内能增大是由于人对铁丝做了功。
小结：做功可改变内能。
12.6 研究做功能否改变物体的内能
看一看：在空气压缩引火仪的玻璃筒底放一团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，你看到了什么？
现象：棉花燃烧 手摸外壁发热
分析：活塞对空气做功，机械能→内能筒内空气的内能增大，温度升高，空气以热传递方式使棉花达到火点。
外界对物体做功，机械能→内能
通过热传递改变内能。如：用火烤
议一议：
1.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？
2.你还有什么办法使铁丝温度升高？
3.你能在举例通过做功改变物体内能的吗？
用打气筒打气时,过一会筒壁会热起来
结 论
1.做功和热传递都可以改变物体的内能，效果使等效的。实质：能量的转化和转移
一般生活中做功的方式有：1.克服摩擦做功。
　　　　　　 2.压缩气体做功。
2.外界对物体做功，可以使物体的内能增加。
改变内能的方式
1.热传递：物体向外传递热量，物体的内能会减小；外界向物体传递热量，物体的内能会增大。
2.做功：外界向物体做功，物体的内能会增大；物体向外界做功，物体的内能会减小。
通过燃料的燃烧，燃料内部的
______能转化为____能。
从能量转化的角度分析：
化学
内
内能的获得方式
直接加热物体
内能的利用
燃烧放热，直接向人们提供热量，供人类取暖和加热食物。
如图所示在透明的盒底钻孔，把电火花发射器放入，滴入酒精，在盖紧，让后启动。
你看到了什么现象？
内能除了带给人类温暖以外，还能做什么呢？
原因：燃气的内能
塑料盒盖的机械能
12.7 观察点火爆炸现象
现象：塑料盒盖飞出，有白色水雾生成
酒精燃烧使盒空气内能变大空气膨胀，对外部做功，空气内能减小，温度降低周围水蒸气液化。

1、工作原理：
2、分类：
燃料在_____内燃烧，产生高温高压的气体对活塞_____。
______和_______ 两种 。
汽缸
做功
汽油机
柴油机
热机
将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的装置统称为热机。
火花塞
气缸
进气门
活塞
连杆
排气门
曲轴
飞轮
内燃机的构造
冲程：
1、活塞从汽缸的一端
运动到另一端的过程，
叫做一个冲程
2、内燃机的一个工作循环
有四个冲程,分别是：
______冲程、_____冲程、
_____冲程、_____冲程。
吸气
压缩
做功
排气
汽油机的工作原理
吸气冲程：
进气门____，
排气门____，
活塞向___运动，________的混合物进入气缸。
曲轴转____周。
打开
关闭
下
汽油和空气
半
汽油机的工作原理
压缩冲程：
进气门和排气门_______，
活塞向__运动，
燃料混合物被____。
内能变______
能量转化：_________
都关闭
上
压缩
曲轴转____周。
半
机械能
内能
大
汽油机的工作原理
做功冲程：
在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧产生高温高压的气体。
高温高压的气体推动活塞向___运动，带动曲轴转动,对外________。
下
做功
内能
机械能
能量转化：
汽油机的工作原理
排气冲程：
进气门_____，
排气门_____，
活塞向____运动，
把______排出气缸。
废气
上
打开
关闭
半
曲轴转____周。
汽油机的工作原理
汽油机工作的四个冲程中，只有____冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的 ________ 来完成。必须靠外力来启动.
做功
飞轮的惯性
汽油机的工作原理
问题
汽车在开动前，是如何使内燃机起动的？
答：通过_____先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，消耗____能来帮助内燃机完成吸气、压缩两个冲程.内燃机一旦开始做功，___能就会转化成曲轴的______能。
外力
机械
内
机械
电动机
飞轮
思考：
1. 在四个冲程中，哪些冲程发生能量的转化？
压缩冲程：
机械能
内能
做功冲程：
机械能
内能
2. 哪个冲程获得动力？
做功冲程。（其它三个冲程又叫做辅助冲程。）
汽油机的工作原理
柴油机
柴油机也是常见的热机。它是用_____作为燃料来工作的热机。
柴油机
与汽油机比较一下,想一想它们的区别与联系。
柴油机分别在火车,坦克,轮船和挖土机上运用.
柴油机比汽油机要笨重些，但柴油机的效率___，功率____，　
柴油机
汽油机和柴油机的异同点比较

种类
汽油机
柴油机
相同点
不
同
点
构 造
燃 料
吸入气体
点火方式
都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程
火花塞
喷油嘴
汽油
柴油
汽油和空气
空气
点燃式
压燃式
归纳与小结
一个四冲程热机的飞轮转速为2400r/min，它1s完成了（　　）
A．60个冲程，做了30次功
B．120个冲程，做了60次功
C．40个冲程，做了20次功
D．80个冲程，做了20次功
思 考：
【实验设计】选取相同质量的不同燃料，点燃后，对相同质量的水进行加热，比较两杯水温度的升高多少，来确定燃料的放热本领。
实验方法
控制变量法和转换法
1.活动：比较质量相等的不同燃料
充分燃烧时放出的热量
10
10
15
11
实验事实证明，燃烧相同质量的不同燃料，放出的热量是不同的。 我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。
热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比。
物理意义：热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
定义式：
q: 燃料的热值
Q：燃料完全燃烧放出的热量
m: 燃料的质量
热值单位：焦每千克；符号：J/kg。
气体燃料：J/m3。
V：气体燃料的体积
观察热值表，你有什么收获？（信息、物理含义）
煤油 4.6×107
木炭 3.4×107
汽油 4.6×107
无烟煤 3.4×107
氢气 1.4×108
石油 4.4×107
焦炭 3.0×107
天然气 4.4×107
柴油 4.3×107
烟煤 2.9×107
煤气 3.9×107
酒精 3.0×107
干木柴 1.2×107
气体（ J/m3 ）
液体（ J/kg ）
固体（ J/kg ）
常用燃料的热值
特别强调：
热值是燃料的一种属性，只跟燃料自身的种类有关；与其他任何因素都无关（诸如：质量大小、是否燃烧、燃烧是否完全、放出热量的多少等）。
气体热值的单位可用：J/m3，表示每立方米的气体完全燃烧放出的热量为多少焦。
观察与思考
1.用煤烧水时，煤能完全燃烧吗？
2.煤燃烧放出的热量能全部被水吸收吗？
热机的效率
在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？
燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？
无用的机械能
有用机械能
燃气内能
损失的内能
总结：
炉子的效率：η=
同样，热机在工作时，对外做的功与燃料燃烧时发出的热量也是不同的；
热机工作时的效率：η=
提高热机的效率:使燃料充分燃烧;尽量减少各种热量损失；在热机的设计和制造上采用先进的技术；注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
Q吸/Q放
W有用/Q放
能量与环境
C
对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是 (　　 )
A.燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比
B.燃料没燃烧时就没有热值
C.就某种确定的燃料而言，它的热值是一个确定的值，跟燃料 的质量及燃料燃烧放出的热量无关
D.容易燃烧的燃料热值一定大
随堂训练
（2021?蓟县校级模拟）用燃气灶烧水，燃烧0.5kg的煤气，使50kg的水从20℃升高到70℃．已知水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），煤气的热值为4.2×107J/kg．求：
（1）0.5kg煤气完全燃烧放出的热量．
（2）水吸收的热量．
（3）燃气灶烧水的效率
随堂训练
（2021?临清市二模）随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气，小明想：将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢？他通过实践收集如下数据：水壶里放入5kg、20℃水，大火加热直至沸腾，又在物理书中查到天然气热值为8×107J/m3．[当时的大气压为1标准大气压；c水=4.2×103J/（kg?℃）]．）求：
（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
（2）如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少m3的天然气？
随堂训练
(2020甘孜州，25)如图11所示的一种学生饮用奶，在饮用前加热的过程中，温度升高，内能___▲_ (选填“增大”或“减小”);若其中奶的质量为0.25kg,奶的比热容是4.0x103J/ (kg·℃)，当把它从10°C加热到40°C需要吸收___▲ J?的热量。
随堂训练