新人教版九年第十四章《内能的利用》学案

1、最新新人教版九年第十四章内能的利用学案学案一复习引入、热机1、定义：把内能转化为机械能的机器。深化升华：热机的基本原理是燃料的化学能通过燃烧转化为内能, 又通过做功把内能转化为机械能。热机的种类很多, 这些热机在人类社会的工业化进程中起到了举足轻重的作用,而且在现代社会中还发挥着巨大作用。2、种类：热机常见有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。3、内燃机（ 1）分为汽油机和柴油机两大类。（ 2）内燃机一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其中 , 每完成一个工作循环 , 活塞往复两次 , 飞轮转动两周 , 只有做功冲程实现内能向机械能的转化。要点提示：在四个冲程

2、中, 压缩冲程和做功冲程中发生了能量转化, 压缩冲程中活塞运动的机械能转化为汽油和空气混合物的内能。做功冲程中, 燃料燃烧把燃料的化学能转化为燃气的内能 , 然后通过做功把燃气的内能转化为活塞的机械能。、燃料的热值1、定义： 1 千克的某种燃料完全燃烧而放出的热量。2、物理意义：表示燃料燃烧时放热本领的物理量, 燃烧相同质量的不同燃料, 放出的热量是不同的 , 就是说 , 不同燃料在燃烧时放热的本领不同, 物理学中用热值来表示燃料的这种特性。3、单位：热值的单位是：焦/ 千克 , 读做焦每千克, 用符号J/kg 。如酒精的热值为：3.0 107J/kg, 表示 1 kg 酒精完全燃烧放出的热量

3、是3.0 107J。4、实质：燃料燃烧过程中, 燃料储藏的化学能转化为内能。深化升华：内能的主要来源是燃料, 燃料燃烧时化学能转化为内能释放出来, 不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小不同, 这就是燃料的一种性质, 用燃料的热值来表示。同种燃料的热值相同, 与燃料的质量大小、形状及放出热量的大小都没有关系。5、热值是描述燃料性质的物理量, 它反映的是1 kg 的某种燃料完全燃烧放出的热量。热值的单位为J/kg 。难点剖析：对于热值的理解应抓住三个关键词语：1kg、某种燃料、完全燃烧。（ 1）“ 1 kg ”是指热值针对 1 kg 的燃料而言 , 如果不是 1 kg 的燃料 , 完全燃

4、烧放出的热量值与热值不同。（ 2）“某种燃料”是指热值与燃料的种类有关, 确定了燃料才能确定热值, 不同燃料的热值一般不同。由此可见热值反映了燃料的燃烧特性, 热值大的1kg 燃料完全燃烧放出的热量多。（ 3）“完全燃烧”是由指燃料在燃烧时必须烧完、烧尽, 只有 1 kg 的燃料完全燃烧时放出的热值才是这种燃料的热值, 通常情况下燃料往往不能完全燃烧, 致使燃料燃烧放出的热量比用热值算出的结果小。、热机的效率1、定义：热机工作时, 用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。2、提高热机效率的途径：尽量减小各种热量损失；保持良好的润滑 , 尽量减小摩擦；尽可能使燃料充分燃烧等等。3、

5、热机造成的环境污染包括：燃料燃烧过程中会产生有害气体, 燃料的不完全燃烧还1 / 8会产生大量的粉尘、飞灰 , 这些都会污染大气 , 危害人体健康 , 影响植物正常生长 , 要减小污染可改进燃烧设备 , 采取集中供热 , 提高燃烧效率 , 减少有害气体的排放量 , 采用污染小的气体燃料 , 加装消烟除尘装置等。要点提示：在利用燃料燃烧产生内能时 , 主要存在两大问题：一是提高效率 , 尽可能增加可利用的能量 , 减少浪费 , 节约能源 , 是缓解能源危急的重要途径；二是减少有害气体的排放, 减少污染 , 保护人类及所有生命的生存环境。、能量守恒定律1、内容：能量既不会凭空消灭, 也不会凭空产生

6、, 它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体, 而在转化或转移的过程中, 能量的总量保持不变。难点剖析：定律的内容分为两部分：第一部分指出能是可以“转移”或“转化”的,“转移”指同一种形式的能可以从一个物体转移到另一个物体上；“转化”指能从一种形式转化为另一种形式；第二部分是能的“守恒”, 明确指出在能的转移或转化过程中, 能既不会创生、也不会消灭, 能的总量保持不变。在各种能量发生转化和转移的事例中, 能量都是守恒的, 例如：（ 1）在热机中 , 利用内能做功的过程就是内能转化为其他形式能量的过程, 消耗多少内能 , 就会产生多少其他形式的能量 , 能的总量是守恒的；（

7、 2）在摩擦生热现象中 , 机械能转化为内能 , 消耗多少机械能 , 就产生多少内能 , 能的总量是守恒的；（ 3）在燃料燃烧的过程中 , 化学能转化为内能 , 消耗多少燃料中蕴含的化学能 , 就会产生多少内能 , 能的总量是守恒的；（ 4）在热传递过程中 , 是内能由高温物体转移到低温物体的过程 , 例如 , 一杯热水与一杯冷水混合 , 热水减少多少内能 , 冷水就增加多少内能 , 能的总量是守恒的；（ 5）电动机工作时, 电能转化为机械能和内能（因为电动机转动的同时还要发热）, 消耗多少电能 , 就会产生多少机械能和内能, 能的总量是守恒的；（ 6）用电炉加热物体 , 电能转化为内能 ,

8、消耗多少电能 , 就产生多少内能 , 能的总量是守恒的。深化升华：自然界中所有的变化, 不管是大到天体、小到原子核内部, 也不管是物理学的（比如物态变化）, 还是化学的（比如物质发生化学反应）、生物学的（比如动物的呼吸）、地理学的（比如火山爆发）、天文学（比如星球的运动）的问题, 都存在能量的转化或转移 , 而且在转化与转移的过程中 , 能的总量是守恒的。所以说能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。2、意义：由做功和热传递的等效作用说明, 机械能之间是可以转化的. 其实自然界里,能量和转化是普遍的, 都是通过做功这种形式来完成。自然界为什么形形色色, 为什么这样奇妙丰富 , 都离不

9、开能量的转化, 地球从太阳那里获得光能, 出现了风、水的流动, 繁茂的植物和多种多样的动物, 人类的活动 , 机器轰鸣 , 家电的使用 , 哪一样都离不开能的转化, 可以说离开了能量的转化, 就不再成为世界, 可见能的转化是普遍的。3、理解能量守恒定律应注意以下几点：（ 1）每一种运动形式都可以用一种形式的能来量度, 如机械能、内能、化学能、电能,能量的单位都是焦耳；（ 2）各种运动形式可以在一定条件下互相转化, 而运动形式的转化过程必然伴随着能量的转化和守恒；（ 3）能量也可以以同种形式从一个物体转移到另一个物体, 热传递过程实质上就是内能从一个物体转移到另一个物体的过程. 转移能量的多少用

10、热量来度量；辨析比较：在能量守恒中, “转化”和“转移”是有区别的, “转化”是指一种形式的能量在一定条件下转化为另一种形式的能量, “转移”是指一种能量在一定条件下从一个物体转移到另一个物体, 而能的形式没有变化。（ 4）要对外做功, 必须消耗能量, 不消耗能量就无法对外做功, 能量永远不会消失, 也不2 / 8会创生。二引导学习例 1. 如图所示为内燃机工作的四个冲程示意图 , 其中表示压缩冲程的是（）A、甲B、乙C、丙D、丁例 2.一台四冲程内燃机转速为600 转 / 分 , 则（）A、每分钟内做功100 次 , 共有 400 个冲程B、每分钟内做功200 次 , 共有 200个冲程C、

11、每秒内做功20 次 , 共有 10 个冲程D、每秒内做功5 次 , 共有 20 个冲程例 3. 关于燃料的热值 , 以下说法中正确的量（）A、燃料的热值与燃料的燃烧情况无关B、容易燃烧的燃料, 热值一定大C、煤的热值大于干木柴的热值 , 燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多D、为了提高锅炉中燃料的利用率 , 一定要用热值高的燃料例4. 酒精的热值是3.0 107J/kg, 一瓶酒精用去一半后, 剩下的半瓶酒精的热值是（）A、 1.5 10 7J/kgB、 3.0 10 7J/kgC、 6.0 107J/kgD、 9.0 710 J/kg例 5. 如果干木柴燃烧产生的热量只有 30%被水

12、吸收 , 要把 5kg 40 的水烧开 , 至少需要燃烧多少千克干木柴？（已知干木柴的热值为1.2 107J/kg, 外界空气压强为标准大气压）3 / 8例 6.研究表明：生活垃圾的平均热值为6.27 l0 6J/kg 。利用垃圾作为燃料建立发电厂 , 每燃烧 1 吨生活垃圾可以发电 8.64 108J 兴建一座规模为 2 台 1.2 104kW 发电机的垃圾处理发电厂 , 问：（ 1） 1 t 垃圾完全燃烧产生的热量是多少焦？（ 2）燃烧垃圾发电的效率是多少？（ 3）请你从环保、节能、经济等角度简述兴建垃圾发电厂的意义。例 7. 小明学习了热学的有关知识后, 知道水的比热容是4.2 103J

13、/ （kg） , 他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量 , 于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间 , 并把它折算成烧水时间 , 相当于每天将 30kg 20 的水烧开。（ 1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？（ 2）如果普通煤的热值为3 l0 7J/kg, 从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少kg 普通煤？例 8. 某电动机消耗 1000 J 电能 , 可以产生 800J 的机械能 , 求产生的内能是多少？该电动机的效率是多少？4 / 8三巩固练习1. 燃料燃烧的过程中, 储存在燃料中的_ 能转化为 _能释放出来 , 木炭的热值是 3.4 107J/kg, 表示 _ ；若完

14、全燃烧0.5kg 木炭 , 则放出 _热量。2、在汽油机工作的四个冲程中, 将机械能转化为内能的是_冲程 , 将内能转化为机械能的是 _冲程。3、在内燃机工作的四个冲程中, 机械能转化为内能的是（）A、吸气冲程B、压缩冲程C、做功冲程D、排气冲程4、关于燃料的热值, 下列说法中正确的是（）A、某种燃料燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值B、甲燃料完全燃烧放出的热量比乙燃料完全燃烧放出的热量多, 则甲燃料的热值一定比乙燃料的热值大C、燃料的热值越大, 则燃料燃烧时放出的热量越多D、烟煤的热值是2.9 107J/kg, 则完全燃烧1kg 的烟煤能放出2.9 107J 的热量5、两台汽油机, 甲的效率为

15、35%,乙的效率为25%,这两个数据表示（）A、甲机做的功比乙机多B、甲机的功率比乙机的大C、在相同时间内甲机燃烧的汽油比乙机的多D、在消耗相同汽油时, 甲机做的有用功比乙机的多6、把一瓶酒精倒去一半, 则剩下的酒精（）A、比热容和热值均变为原来的一半B、比热容变为原来的一半, 热值不变C、热值变为原来的一半, 比热容不变D、比热容和热值均不变7、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8、关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：在做功冲程中, 是

16、机械能转化为内能；在做功冲程中, 是内能转化为机械能；只有做功冲程是燃气对外做功；汽油机在一个工作循环中, 只有一个冲程发生能量变化。以上说法中正确的是（）A、只有B、只有C、只有D、只有9、一箱汽油用掉一半后, 关于它的说法下列正确的是（）A、它的密度变为原来的一半B、它的比热容变为原来的一半C、它的热值变为原来的一半D、它的质量变为原来的一半10、小丽家去年冬天的供暖比往年好很多, 这是因为热网改造后, 由原来的小锅炉房供暖变为热电站余热供暖, 从能源利用的角度来看热电站, 这种既供电又供热的热电站与一般的火力发电站相比 , 提高了 _, 能较好地控制了污染。11、 2004 月年 5 月

17、, 天然气伴随着“西气东输”的步伐开始走进了江城芜湖的千家万户, 传统燃料也随之被逐步取代, 天然气燃烧时可以将_ 能转化为 _能。与传统燃料相比, 天然气的优点是_ （写出一条即可）。12、某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2, 一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0 105Pa, 飞轮 1min 转动 1800 周, 当汽油机满负荷工作时（不计摩擦）, 求：（ 1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；（ 3）汽油机的功率。5 / 813、指出下列现象中能量转化或转移的情况。（ 1）煤炭燃烧 _ ；（ 2

18、）植物进行光合作用 _ ；（ 3）电热毯发热 _ ；（ 4）用热水袋暖手 _ ；（ 5）火箭点火后腾空而起 _ ；（ 6）飞驰的流星拖着一条发光的尾巴_ ；14、下列过程中 , 只有能的转移而不发生能的转化的是（）A、水蒸气会把壶盖顶起来B、洗衣机工作C、冬天用手摸户外的东西时感到冷D、用锤子打击铁件, 铁件发热15、下列说法中错误的是 （）A、能量守恒定律只适用于物体内能的变化B、只要有能的转化和转移, 就一定遵守能量守恒定律C、能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的重要理论依据D、任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中, 消耗多少某种形式的能量, 就能得到多少其他形式的能量,

19、而能的总量是保持不变的16、下列说法中正确的是（）A、发电机可以创造电能B、电动机消灭了电能C、发电机和电动机都是能量转化的机器D、宇宙中的能量不断地进行相互转化,但总能量会增加17、以下几种说法中, 表述 不正确的是 （）A、煤炭燃烧时化学能转化为内能B、向蓄电池充电时, 电能转化为化学能C、汽油机的做功冲程是机械能转化为内能D、火箭升空时, 燃料燃烧释放的内能转化为机械能18、某校师生在学习了能量的转化与守恒以后, 组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利用效率 , 他们发现学校的一个老式锅炉烧水时, 经常冒出大量的黑烟, 且烧水时锅炉周围的温度很高 , 锅炉的效率很低。请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因, 并提出相应的改进措施。四归纳小结6 / 8五课后练习1 热机是把 _ 能转化为 _ 能的机器。2、汽油机工作时