九年级物理上册 12.4 热机与社会发展课件 沪粤版.ppt

第十二章内能与热机 12 4热机与社会发展 学习目标1 知道热机工作过程中的能量转化过程 2 了解汽油机的工作原理和工作过程 提高读图能力 3 通过对热机效率和热机与环境等问题的分析和讨论 树立效率意识和环保意识 核心考点 内燃机的四个冲程 课前预习1 热机是把能转化为能的机器 常见的热机有 2 汽油机的四个冲程包括 3 汽油机在压缩冲程中 将能转化能 在做功冲程将能转化能 4 关于热机效率 下列说法中正确的是 a 热机做的有用功越多 效率一定越高b 热机消耗的燃料越少 效率一定越高c 热机做一定的有用功 消耗的燃料越少 效率就一定越高d 热机做功越快 效率一定越高 内 机械 蒸汽机 汽油机 柴油机 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 机械 内 内 机械 c 课堂精讲知识点1 热机 1 热机 车 船和飞机的发动机是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置 这种装置被称为热机 热机的种类很多 如 蒸汽机 内燃机 汽油机 柴油机 燃气轮机 喷气发动机 火箭发动机等 所有热机在工作时能量转化的过程都是相同的 即将燃料的化学能通过燃烧转化为内能 然后通过做功 把内能转化为机械能 因此 热机就是利用内能来做功的机器 或者说热机就是把内能转化为机械能的机器 2 实验探究 热机是如何实现从内能向机械能转化的 如图所示 在试管内装一些水 用软木塞塞住试管口 放到酒精灯上加热 使水沸腾起来 水蒸气会把木塞冲出去 在这个实验中 酒精的燃烧过程是酒精的化学能转化为内能的过程 这部分内能传给水和水蒸气使其温度升高 内能增加 当水蒸气把塞子冲出去时 水蒸气的内能又转化为塞子的机械能 探究归纳 上面的装置就是一个简单原始的热机 其工作过程是 燃料燃烧 化学能转化为内能 内能通过热传递的方式传递给工作物质 工作物质的内能增加 温度升高 推动活塞对外做功 把内能转化为机械能 3 热机的种类有蒸汽机 汽油机 柴油机等 4 燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机 叫做内燃机 常见的内燃机有汽油机和柴油机 典例1 下列装置中 能把内能转化为机械能的是 a 热机b 发电机c 电动机d 电吹风机 练习1 常见汽车的动力机械是内燃机 从能量转化的角度来看 内燃机是把内能转化为能的机器 机械 知识点2 汽油机 1 汽油机 是利用气缸内燃烧的汽油产生高温高压的燃气来推动活塞做功的热机 2 构造 由进气门 火花塞 排气门 气缸 活塞 连杆 曲轴等构成 如下图所示 3 工作过程 多数汽油机的工作循环过程是由四个冲程组成的 分别是吸气冲程 压缩冲程 做功冲程和排气冲程 其工作过程如下表 注意 1 每个工作循环飞轮转两圈 完成一个做功冲程 2 在一个工作循环中 只有做功冲程中燃气对外做功 其他三个辅助冲程不但不做功 还要消耗机械能 3 做功冲程为其他三个冲程提供能量 其他三个冲程为做功冲程做功提供基础 4 依靠飞轮的惯性 飞轮贮存的动能 完成吸气冲程 压缩冲程和排气冲程 典例2 2014 南昌 现代汽车的发动机一般都是四冲程内燃机 其四个冲程如图所示 其中做功冲程是 典例3 2014 潍坊 汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分 现代汽车多数采用汽油机作为发动机 如图是四冲程汽油机的工作循环示意图 下列说法中正确的是 a 甲冲程是把机械能转化为内能b 乙冲程是把内能转化为机械能c 丙冲程是把机械能转化为内能d 丁冲程是把内能转化为机械能 练习2 单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如下图所示 下列关于这种内燃机一个工作循环中四个冲程的顺序排列正确的是 a 丙 丁 乙 甲b 乙 丁 甲 丙c 乙 甲 丁 丙d 甲 乙 丙 丁 b 练习3 2015 郑州一模 汽车给我们的生活带来很多便利 现代汽车多数采用汽油机作为发动机 如图所示是四冲程汽油机工作的冲程示意图 该冲程是把汽油燃烧后产生的能转化为能的过程 做功 内 机械 知识点3 热机效率 热机与环境1 热机效率 1 热机效率 热机工作时 用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率 用公式可表示为 汽油机的效率一般为20 30 柴油机的效率可达45 2 热机能量的损失 燃料很难完全燃烧 燃料的化学能没有全部释放出来 有一部分损失掉了 排放出去的尾气温度很高 带走相当多的能量 由于热传递 机械要向外传热 又损失一部分能量 机械在传动过程中存在摩擦 要克服摩擦做功 又消耗一部分能量 剩余的才是转变成对外做功的那部分能量 3 提高热机效率的主要途径 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 使用时 注意保养 保证良好的润滑 合理调整运动零件之间的间隙 减小因克服摩擦阻力而额外消耗的功 2 热机与环境 1 环境污染 废气污染 热机的燃料在燃烧过程中放出一定量的有害气体和粉尘 这些气体和粉尘都会污染空气 影响人们的身体健康和动植物的生存 产生的酸雨有害于农 林 渔业等 噪声污染 热机以及热机带动的机器产生的噪声是环境污染的又一方面 2 减少环境污染的措施 出台严格的汽车尾气排放标准 提高汽油 柴油的品质 安装电子控制燃油喷射发动机 efi系统 研发新技术 新材料 新工艺 推广使用混合动力汽车 太阳能汽车 电动汽车等 在内燃机排气管上安装消声器 以减少噪声污染 例4 如下图所示为内燃机的能量流向图 热机效率 等于 例5 下列关于热机和环境保护的说法中正确的是 a 热机的大量使用会造成环境污染b 所有的热机都是用汽油作燃料c 汽车排出的尾气都是有毒气体d 热机所产生的噪声 可以被热机上的消声器完全消除 练习4 内燃机的大量使用 促进了社会的进步 使人们享受到了现代文明 但在使用内燃机的同时又给人类带来了污染 这主要是指污染和 在内机工作过程中 由下图所示的内燃机能流图可以看出 它的能量损失所占的百分比是 废气内能35 散热损失30 机械损失10 则内燃机的热机效率是 我们在有效利用能源的同时 也必须重视保护环境 大气 噪声 25 知识点4 汽油机与柴油机的比较 例6 汽油机和柴油机在下列区别中 错误的是 a 柴油机的气缸顶部是喷油嘴b 柴油机的飞轮大 比汽油机笨重c 柴油机的效率比汽油机高d 柴油机用点燃式完成做功 练习5 在柴油机和汽油机工作的吸气冲程中 下列说法正确的是 a 柴油机吸人的是柴油和空气的混合物b 汽油机吸入的是汽油c 柴油机吸入的只有空气d 汽油机只吸入空气 c 随堂检测1 2014 十堰 如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图 其中属于利用机械能转化内能冲程的是 2 2014 宁德 四冲程汽油机工作时与图中能量转化相同的冲程是 a 吸气冲程b 压缩冲程c 做功冲程d 排气冲程 b c 3 如图所示为汽油机工作时各冲程的示意图 按吸气 压缩 做功 排气四个冲程顺序排列正确的是 a b c d 4 2014 威海 在如图所示的四幅图中 甲 乙是两个演示实验示意图 丙 丁是四冲程汽油机关工作过程中的两个冲程示意图 与压缩冲程原理相同的是图所示的演示实验 汽油机利用内能来做功的冲程是图 b 乙 丙 5 汽车发动机是汽油机 发动机工作时 冲程将内能转化为机械能 冲程将机械能转化为内能 汽车上的散热器用水作为冷却剂 这是利用了水的较大的性质 6 大多数家用汽车的发动机均为汽油机 它把汽油燃烧产生的内能部分转化成机械能 再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶 请你将图中汽油机工作时的能流图中 1 2 位置内容补充完整 1 2 做功 压缩 比热容 克服摩擦做功 废气带走的热量 第十二章复习课考点1内能 高频考点 考点分析 本考点是广东中考的高频考点 考查的重点是改变内能的方法 需要掌握的知识点 1 改变物体内能的方法有两种 一是做功 二是热传递 做功 物体对外做功 内能减小 外界对物体做功 内能增大 热传递 物体吸收热量 内能增大 物体放出热量 内能减小 2 内能与温度有关 物体的温度越高 分子运动速度越快 内能就越大 1 2013广东 5 3分 关于温度 内能和热量 下列说法正确的是 a 温度越高的物体所含的热量越多b 物体温度为0 时内能为零c 双手互搓 手的内能不会增加d 内能可自动地从高温物体转移到低温物体 d 2 2014广东 4 3分 关于温度 内能 热量和做功 下列说法正确的是 a 物体的内能增加 一定是从外界吸收了热量b 0 的冰块没内能c 做功可以改变物体的内能d 物体放出热量时 温度一定降低3 2009广东 11 2分 搓手能使手的温度升高 这是用 的方法使手的内能增加 使用电热水器给水加热 这是用 的方式使水的内能增加 c 做功 热传递 4 2010广东 10 3分 改变内能有不同的方式 图甲是在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花 当迅速压下活塞时 可看见筒内棉花燃烧起来 这是通过方式使玻璃筒内的空气增加 温度升高 达到棉花的燃点 使棉花燃烧 图乙是通过方式把试管里的水加热至沸腾 做功 内能 热传递 5 2007广东 21 6分 阅读下面短文内能内能是指物体内部所包含的总能量 包括分子的动能 即分子无规则热运动动能 分子的势能 即分子间相互作用能 分子内的能量 原子内的能量 原子核内的能量等 在热学中 由于在热运动中上述后三项能量不发生变化 所以内能一般指前两项 由于分子的动能跟温度有关 分子的势能跟分子间的距离有关 所以物体的内能跟温度 体积都有关系 请回答下列问题 1 慢慢压缩针筒里的气体 气体内能中哪部分发生变化 答 2 加热针筒里的气体 气体内能中哪部分发生变化 答 3 金属块在受热膨胀时 金属块内能中哪些部分发生变化 答 分子势能 分子动能 分子动能和分子势能 考点2比热容 高频考点 考点分析 本考点是广东中考的高频考点 难度较大 考查的重点是有关热量的计算 复习时应掌握的知识点 1 热量的计算公式 其中 t代表物体升高的温度其中 t代表物体下降的温度 2 比热是物质的一种属性 只要物质种类和状态相同 比热容就相同 3 水的比热容为c 4 2 103焦耳 千克 表示每千克的水当温度升高 或降低 1 时 吸收 或放出 的热量是4 2 103焦耳 会利用水的比热容大的特性解析生活中的一些常见现象 如常用水来加热或散热 北方楼房取暖用的 暖气 就是用水做介质 发电机等机器在工作时发热 就可以用循环流动的水来冷却 1 2009广东 11 1分 把质量为2kg 初温是30 的水加热到80 这些水吸收的热量是 j 水的比热容是4 2 103j kg 2 2008广东 12 3分 已知水的比热容为4 2 103j kg 1kg 20 的水吸收了2 1 105j的热量后 温度升高到 生活中我们经常看到司机往汽车发动机的水箱里灌水 这是因为水的大 所以在相同条件下水能带走较多的 冷却效果好 4 2 105 70 比热容 热量 3 2011广东 22 4分 阅读下面的短文 回答问题太阳能热水器太阳能热水器利用太阳能把水从低温加热到高温 以满足人们日常生活需要 它具有安全 节能 环保等优点 如图1所示 太阳能热水器主要由两部分组成 一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集热器 每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成 双层玻璃管之间是真空 如图所示是玻璃吸热管的工作原理图 它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似 只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料 另一部分是保温储水箱 保温储水箱下部与玻璃吸热管相通 玻璃吸热管的工作原理如图2所示 当太阳光入射到黑色的吸热层上时 黑色吸热层能把太阳能更有效地转化为热能 将管内的水加热 向光一侧的水被加热后体积增大 密度变小而向上运动 背光一侧的水由于温度较低 密度较大而向下运动 形成冷热水循环 最终整箱水都升高到一定的温度 玻璃吸热管具有吸热保温作用 请回答以下问题 1 将质量为100kg的初温为20 的水加热到60 求这些水需要吸收多少热量 水的比热容是4 2 103j kg 2 某品牌太阳能热水器集热器面积为s 2m2 热效率为 40 即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40 转化为水的热能 该地点太阳能辐射到地面的平均功率为p 1 4 103w m2 即平均每平方米每秒种太阳能辐射能为1 4 103j 在第 1 小题中水吸收的热量由该热水器提供 求需要加热多少小时 考点3 热机考点分析 本考点的考查的重点是内燃机的四个冲程 内燃机的四个冲程有吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 将机械能转化为内能的是压缩冲程 将内能转化为机械能的是做功冲程 压缩冲程和做功冲程都是通过做功的方式改变内能的 1 2006广东 6 3分 单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图2所示 下列关于这种内燃机一个工作循环的四个冲程的顺序排列正确的是 a 丙 丁 乙 甲b 乙 丁 甲 丙c 乙 甲 丁 丙d 甲 乙 丙 丁2 2013广东 1