12－4机械能与内能的相互转化

1、机械能与内能的相互转化机械能与内能的相互转化鹤城中学物理教研组鹤城中学物理教研组讨论：讨论： 1、给你一根火柴，你有哪些方法可以、给你一根火柴，你有哪些方法可以使它燃烧？使它燃烧？ 2、寒冷的冬天，为了使手暖和起来，、寒冷的冬天，为了使手暖和起来，你常采用什么方法？你常采用什么方法？ 3、以上材料说明、以上材料说明 是改变物体的是改变物体的内能一种方式，内能一种方式， 是改变物体内能是改变物体内能的另一种方式。的另一种方式。做功和热传递在改变物体内能上是等效的做功和热传递在改变物体内能上是等效的热传递热传递做功做功汽车高速行驶时，为什么轮胎的温度会上汽车高速行驶时，为什么轮胎的温度会上升得很高

2、呢？升得很高呢？由于摩擦做功，使它的温度升高了。由于摩擦做功，使它的温度升高了。用手快速弯折铁丝，反复多次之后，用手快速弯折铁丝，反复多次之后，再用手触摸弯折处，会有什么感觉呢？再用手触摸弯折处，会有什么感觉呢？弯折时，对铁丝做功，使它的温度升高了弯折时，对铁丝做功，使它的温度升高了用力将活塞迅速下压，用力将活塞迅速下压，你能看到什么现象呢？你能看到什么现象呢？筒内产生了火光。筒内产生了火光。原因：原因：压缩气体，对气体做压缩气体，对气体做功，使气体的温度升功，使气体的温度升高了，达到棉花着火高了，达到棉花着火点。点。你能再举一些通过做功你能再举一些通过做功来改变物体内能的实例来改变物体内能的

3、实例吗？吗？小结：小结：对物体做功，能使它的内能增大，对物体做功，能使它的内能增大，从而使物体的温度升高。从而使物体的温度升高。做功可以改变物体的内能。做功可以改变物体的内能。实质：实质：机械能转化为内能机械能转化为内能，外界对物体做功，机械能转化为内能，内能增大外界对物体做功，机械能转化为内能，内能增大做功的方式：做功的方式：摩擦做功摩擦做功压缩体积做功压缩体积做功弯折做功弯折做功锻打做功锻打做功三、请你思考！三、请你思考！仅凭铁丝温度升高、内能增大这一现象，能仅凭铁丝温度升高、内能增大这一现象，能否断定内能的增大是通过热传递方式还是否断定内能的增大是通过热传递方式还是做功方式来实现的？做功

4、方式来实现的？不能！说明了什么？不能！说明了什么？做功与热传递在改变物体的内能上是等效的。做功与热传递在改变物体的内能上是等效的。热传递是内能的转移过程，做功是其他形式热传递是内能的转移过程，做功是其他形式的能向内能转化的过程。的能向内能转化的过程。例例1、火柴可以放在火上点燃，也可以在火柴、火柴可以放在火上点燃，也可以在火柴盒上擦燃，前者是用盒上擦燃，前者是用方法使火柴方法使火柴头的温度升高而燃烧；后者是用头的温度升高而燃烧；后者是用方方法使火柴头的温度升高而燃烧的。法使火柴头的温度升高而燃烧的。 热传递热传递例例2、下列例子中，属于机械能转化为内能、下列例子中，属于机械能转化为内能的是（）

5、的是（）A A、冬天，人站在阳光下感到暖和，、冬天，人站在阳光下感到暖和，B B、水沸腾时，水蒸气冲开锅盖，、水沸腾时，水蒸气冲开锅盖，C C、用锉刀锉铁皮，铁皮和锉刀都发热，、用锉刀锉铁皮，铁皮和锉刀都发热，D D、点燃爆竹的导火线后，爆竹腾空飞起。、点燃爆竹的导火线后，爆竹腾空飞起。 做功做功生活事例分析生活事例分析C例例3、写出下列现象中，改变内能的方法：、写出下列现象中，改变内能的方法：A A、给自行车打气，气筒壁会发热：、给自行车打气，气筒壁会发热：，B B、古人用、古人用“钻木取火钻木取火”的方法取火：的方法取火：，C C、一盆冷水放在太阳光下晒热了：、一盆冷水放在太阳光下晒热了：

6、，D D、搓手会感到手变热：、搓手会感到手变热：，E E、冬天往手上呵气，感到手变暖和：、冬天往手上呵气，感到手变暖和：，F F、来回弯折铁丝，弯折处会发烫：、来回弯折铁丝，弯折处会发烫：。做功做功做功做功热传递热传递做功做功做功做功热传递热传递例例4、用打气筒给自行车胎打气，过一会儿筒壁、用打气筒给自行车胎打气，过一会儿筒壁就会热起来，这是为什么？就会热起来，这是为什么？分析：分析：这是一个综合过程，既有克服摩擦做功，这是一个综合过程，既有克服摩擦做功，又有压缩气体做功，把机械能转化为内能，又有压缩气体做功，把机械能转化为内能，使物体的内能增加，温度升高使物体的内能增加，温度升高。解：解：

7、当气筒内的活塞向下运动时，压缩筒内的当气筒内的活塞向下运动时，压缩筒内的 空气做功，使空气的内能增加，温度升高，空气做功，使空气的内能增加，温度升高，并把一部分内能转移给筒壁并把一部分内能转移给筒壁; 同时，气筒内的活塞与筒壁摩擦而做功，同时，气筒内的活塞与筒壁摩擦而做功，使筒壁的内能增加，温度升高使筒壁的内能增加，温度升高; 这样，筒壁就热起来了。这样，筒壁就热起来了。 在瓦特在瓦特 的故乡的故乡-格林诺克的小镇上，家家格林诺克的小镇上，家家户户都是生火烧饭。有一次，他在厨房里户户都是生火烧饭。有一次，他在厨房里看烧开水。起初，水壶的壶盖很安稳，隔看烧开水。起初，水壶的壶盖很安稳，隔了一会水

8、开了，水壶里的蒸汽冒出来，推了一会水开了，水壶里的蒸汽冒出来，推动壶盖向上跳动。瓦特观察了好半天，感动壶盖向上跳动。瓦特观察了好半天，感到很奇怪，猜不出其中的缘故，就问祖母：到很奇怪，猜不出其中的缘故，就问祖母：“是什么玩意使壶盖跳动呢？是什么玩意使壶盖跳动呢？”根据你的根据你的预习，你能帮瓦特的祖母回答吗？预习，你能帮瓦特的祖母回答吗？例例5、 如图所示，在试管内装一些水，用软木如图所示，在试管内装一些水，用软木 塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞 冲出去。在这个实验中，冲出去。在这个实验中， (1) (1)燃料的燃料的 能转化为能转化为 能，传递能，传

9、递 给水和水蒸气，给水和水蒸气，(2)(2)水蒸气把木塞冲出去，水蒸气把木塞冲出去， 能转化为木塞能转化为木塞 的的 能。能。化学化学内内内内机械机械例例6、如图所示，在玻璃瓶内装有少量的水，、如图所示，在玻璃瓶内装有少量的水，用塞子塞紧后往瓶内打气，打到一定程度用塞子塞紧后往瓶内打气，打到一定程度时，塞子会从瓶口跳起来，同时会看到瓶时，塞子会从瓶口跳起来，同时会看到瓶内内“白气白气”产生，这一现象说明：产生，这一现象说明：（1 1）瓶内气体对外做功时，）瓶内气体对外做功时，气体的内能气体的内能，温度温度；（2 2）当温度降低时，瓶内的）当温度降低时，瓶内的水蒸气遇冷放热，从而水蒸气遇冷放热，

10、从而成小水珠。成小水珠。减少减少降低降低液化液化物体对外界做功，内能转物体对外界做功，内能转化为机械能，内能减小。化为机械能，内能减小。例例7、气体在迅速膨胀做功的过程中，气体的温、气体在迅速膨胀做功的过程中，气体的温度和内能的变化情况是：（）度和内能的变化情况是：（）A A、内能减少，温度降低，、内能减少，温度降低，B B、内能减少，温度升高，、内能减少，温度升高，C C、内能增加，温度升高，、内能增加，温度升高，D D、内能增加，温度降低。、内能增加，温度降低。A汽车加油之后，发动机是怎么工作的呢？汽车加油之后，发动机是怎么工作的呢？二、热机：二、热机：1 1、热机、热机: :是将燃料燃烧

11、产生的高温、高压燃气的是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。内能转化为机械能的装置。2 2、热机的种类：、热机的种类：蒸汽机蒸汽机内燃机内燃机（汽油机、柴油机）（汽油机、柴油机）3 3、汽油机：、汽油机：（1 1）结构：）结构：（2 2）工作原理：）工作原理：利用汽油在汽缸内燃烧，产生高温、利用汽油在汽缸内燃烧，产生高温、高压的高压的燃气推动活塞做功，把内能燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能。转化为机械能。汽油机完成一个工作循环中：汽油机完成一个工作循环中：1、活塞经历、活塞经历4个冲程：个冲程：吸气吸气、压缩压缩、做功做功、排气排气冲程：冲程：活塞从气缸的一端运动到另一

12、端的过程活塞从气缸的一端运动到另一端的过程活塞在气缸中往复活塞在气缸中往复 两次两次 ，曲轴转动曲轴转动两周两周，燃气对活塞做功燃气对活塞做功一次，一次，2、能量的转化：、能量的转化：做功冲程：做功冲程：燃气对活塞做功，内能转化为机械能燃气对活塞做功，内能转化为机械能 压缩冲程：压缩冲程：活塞对气体做功，机械能转化为内能活塞对气体做功，机械能转化为内能 除做功之外，其余三个冲程：除做功之外，其余三个冲程：依靠飞轮的惯性完成依靠飞轮的惯性完成例例1、汽油机的曲轴上都装有一个笨重的飞轮、汽油机的曲轴上都装有一个笨重的飞轮其作用是：（）其作用是：（）A A、减小柴油机的振动，、减小柴油机的振动，B

13、B、贮藏能量，完成三个辅助冲程，、贮藏能量，完成三个辅助冲程，C C、提高热机的效率，、提高热机的效率，D D、提高热机的功率。、提高热机的功率。B例例2、单缸四冲程汽油机工作时，依靠飞轮的、单缸四冲程汽油机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的是：（）惯性来完成的是：（）A A、只有吸气和压缩冲程，、只有吸气和压缩冲程，B B、只有压缩和排气冲程，、只有压缩和排气冲程，C C、只有吸气和排气冲程，、只有吸气和排气冲程，D D、只有吸气、压缩和排气冲程。、只有吸气、压缩和排气冲程。D例例3、以下为四冲程汽油机工作的示意图，、以下为四冲程汽油机工作的示意图， 请你指出各图分别是哪个冲程。请你指出各图分别是哪个冲程。吸吸气气冲冲程程排排气气冲冲程程压压缩缩冲冲程程做做功功冲冲程程例例4、一台汽油机的飞轮的转速是、一台