四、机械能与内能的相互转化

四 机械能与内能的相互转 第1课时 教学目标 1 知道做功是改变物体内能的另一种方式 实质是机械能与内能间的相互转化 2 知道热机的工作原理 3 了解四冲程汽油机的基本构造及其工作过程 提问 如何使铁丝的温度升高 火上烤 放入热水 晒太阳 摩擦 反复弯折 敲打 热传递 做功 2 改变物体内能的另一种方式 做功 1 改变物体内能的一种方式 热传递 请你思考 1 如果事先不知道是通过什么方法使铁丝温度升高的 你能否仅凭铁丝温度升高 内能增大这一现象 能不能判断出内能的增大是通过热传递方式还是做功方式来实现的 不能 做功与热传递在改变物体的内能上是等效的 2 做功改变物体内能有什么特点 活动12 5研究做功改变物体内能 空气压缩引火仪 实验1 压缩筒内空气 对空气做功 研究筒内空气内能的变化 现象 你看到 对筒内空气做功使其温度升高 棉絮燃烧起来了 分析原因 所看到的现象说明了什么 内能增大了 说一说 想一想 结论 1 对物体做功 物体的内能会 增加 筒内空气增加的内能从何而来 能量是如何转化 答 活塞对空气做功 使空气内能增加 活塞的机械能转化为空气的内能 能量转化 机械能转化内能 实验2 研究水蒸气对软木塞做功 水蒸气内能的变化 现象 我们看到 塞子飞出去 同时试管口有白雾产生 说明 对 做功 水蒸气温度 内能 水蒸气 塞子 减少 降低 减少 结论 2 物体对外做功 物体的内能会 内能 转化 机械能 3 做功改变内能的实质 其它形式的能与内能间的相互转化 思考 做功和热传递改变物体的实质一样吗 不一样 热传递是内能的转移过程 活塞从气缸的一端移动到另一端的过程叫做冲程 热机 将内能转化为机械能的机器 汽油机的结构图 火花塞 进气门 排气门 汽缸 曲轴 连杆 活塞 吸气冲程 汽油和空气 进气门打开 排气门关闭 活塞由上端向下端运动 汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸 压缩冲程 进气门和排气门都关闭 活塞向上运动 燃料混合物被压缩 压强增大 温度升高 机械能转化为内能 做功冲程 在压缩冲程末尾 火花塞产生电火花 使燃料猛烈燃烧 产生高温高压的燃气 推动活塞向下运动 并通过连杆带动曲轴转动 将内能转化为机械能 排气冲程 燃烧后的废气 进气门关闭 排气门打开 活塞向上运动 把废气排出气缸 汽油机工作原理小结 汽油机完成一个循环 活塞经历四个冲程 分别为 其中 冲程时燃气对外做功 压缩冲程 吸气冲程 做功冲程 排气冲程 做功冲程 汽油机完成一个循环 曲轴旋转圈 活塞往复次 做功次 3 压缩冲程中能转化为能 做功冲程中能转化为能4 汽油机只有一个冲程对外做功 其他三个冲程要靠来完成 2 2 1 机械 内 内 机械 曲轴的惯性 口诀 吸压做排四冲程基本区别要记牢先看气门开与闭再看活塞上下行开下吸气开上排关上压缩关下功 吸压做排四冲程一个循环一次功曲轴刚好转两圈活塞往复行两次 热机的启动 内燃机不能自行启动 开始运转时 要靠外力使飞轮和曲轴转动起来 由曲轴通过连杆带动活塞运动 以后内燃机才能自己工作 补充说明 热机的应用 常用的内燃机有汽油机和柴油机 汽油机比较轻巧 常用在汽车 飞机和小型农业机械上 柴油机的功率较大 被广泛应用于载重汽车 拖拉机 坦克 火车和轮船上 课堂小结 1 做功是改变物体内能的另一种方式 做功改变内能 实质是是内能与其它形式能的相互转化 2 热机是将内能转化为机械能的机器 常见的内燃机有汽油机和柴油机 3 内燃机一个工作循环包括 吸气 压缩 做功 排气四个冲程 其中只有做功冲程将内能转化为机械能对外做功 其余三个辅助冲程靠飞轮的惯性完成 课堂检测 D 1 下列现象中 是用功做的方法来减小物体内能的是 A 钻木取火B 用铁锤不断地敲打铁钉C 小孩从滑梯上滑下时 臀部有灼热感D 水蒸气冲开水瓶塞子 D D D 2 用铁锤敲打铁钉 铁钉温度会升高这是因为 A 铁锤把温度传给了铁钉B 铁锤把热量传给了铁钉C 铁锤把内能传给了铁钉D 铁锤对铁钉做了功 D D 3 内燃机在做功冲程中 高温气体迅速膨胀而做功 此时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 4 如图是汽油机的 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 将能转化为能 压缩 变小 变大 机械 内 5 柴油机的飞轮转速是1200r min 则每秒钟该柴油机完成个工作循环 做功次 共完成个冲程 若每次做功为500J 则柴油机的功率为W 10 10 40 5000 6 冬天双手捧着热水袋会感到暖和 这是利用方式增加了手的内能 双手反复摩擦也会感到暖和 这是利用的方式增加了手的内能 热传递 做功 谢谢各位的光临指导 为什么打气时气筒的筒壁会发烫 练一练 因为在打气过程中 一方面 打气筒的活塞与筒壁上下摩擦 机械能转化为内能 使气筒外壁变热 另一方面 活塞也压缩气体做功 使气体的内能增大 温度升高 通过热传递也使气筒外壁变热 从生活走向物理 烧开一壶水需要的煤炭和木柴的质量不同 比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量 实验方法 控制变量法转化法 燃料的热值 q 1 燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比 叫做这种燃料的热值 2 q Q m 注 反映不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能本领的大小 是燃料的一种特性 只跟燃料的种类有关 3 单位 J Kg 热机的效率 1 定义 用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧所放出的能量之比 注 由于热机在工作过程中总有能量损失 所以热机的效率总小于1 提高热机效率的主要途径 使燃料更充分燃烧 尽量减少各种热损失 在热机设计和制造上 采用先进的技术 使用时 注意保养 保证良好的润滑 减少因克服摩擦阻力而额外做的功 1 双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料 以下说法正确的是 A 燃料的热值越大 燃烧时放出的热量越多B 以天然气为燃料 汽车发动机的效率可以达到100 C 在压缩冲程中 燃料混合物的温度升高 内能增大D 汽油与天然气相比 燃烧时汽油对环境的污染较小 C 2 q酒精 3 107J Kg表示 5 已知q天