四、机械能与内能的相互转化 (4)

1、从生活走向物理 从物理走向社会 机械能与内能的相互转化1通过活动，认识到做功是改变物体内能的一种方式，是其他形式能向内能的转化过程；2通过观察、分析内能转化为机械能的现象，知道热机的工作原理；3借助模型或挂图等媒体，了解四冲程汽油机的基本结构及其工作过程；4通过阅读“热机的发展历程”，了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义；5通过探究，知道不同燃料的热值不同，会查热值表，会进行燃料燃烧放热的简单计算，能从能量转化的角度认识燃料的热值；6通过阅读“化石燃料的燃烧和环境保护”一文，认识燃烧排放物对环境的影响，培养环保意识，初步认识能源与人类生存和社会发展的关系。【教学目标】设 疑：内能与机械能

2、之间没有必然的联系呢? 复习引入：1内能的概念。任何物体都具有内能；物体内所有分子做无规则运动的动能 和分子势能的总和叫做物体的内能。2.机械能的概念动能和势能统称为机械能为什么汽车高速行驶时，轮胎的温度会升得很高？ 拿一根橡皮筋先碰一下你的额头，再快速地将它来回拉几下，然后用橡皮筋碰一下额头，它有什么变化？小实验 取一根棉线，把线的一端捏在左手的拇指与食指之间，用右手很快地把线从左手两指间拉出来，手指有什么感受？（注意：手拉动的速度不能太快，以免手指划伤）。 把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉在粗糙的硬纸板上来回摩擦，图钉的温度有什么变化？同学们采用哪些办法可以使铁丝温度升高内能增大？归类

3、:一种是通过热传递的方式，而另一种是通过做功的方式来实现的。做功改变物体内能的另一种方法由上述活动可知: 是改变物体内能的另外一种方式.做功 仅凭铁丝温度升高内能增大这一现象，能否断定是通过热传递方式还是做功方式来实现的？看一看空气压缩引火仪做功与热传递对改变物体的内能是等效性。热传递方式改变内能是内能的转移过程，能的形式没有变；而做功方式改变内能是机械能与内能的转化过程，能的形式已经发生改变。想一想：机械能可以转化为内能.那么内能能不能转化为机械能呢?演示点火爆炸-将内能转化为机械能您观察到什么现象? 在此过程中,酒精燃烧后的燃气对外做功,燃气的 能减少,转化为 能.内机械汽车急刹车时，车轮

4、停止转动，但由于 汽车还要向前运动，使车轮与地面的摩擦增大，轮胎表面温度急剧升高，此过程中发生了机械能向 的转化惯性内能从滑梯匀速下滑过程中，动能_，机械能总量_；臀部有灼热感，这是通过_方式来改变内能的。不变减少做功下列实例中，通过做功改变物体内能的是( )A、将沸水倒入茶杯后，茶杯变得烫手B、超载货车的刹车片经常处于高温状态而炭化，容易造成刹车失灵C、冬天，晒太阳取暖D、将冰冻食物放入温水中解冻B以下四种情形，通过热传递方式改变物体内能的是（ ）A.钻木取火 B.烧水水变热 C.锯木头木头发热 D.两手摩擦发热B在如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，此过程中能量的变化情况

5、为( )A机械能增加，内能减小 B机械能减小，内能增加C机械能减小，内能不变 D机械能不变，内能增加下列过程中内能转化为机械能的是A石头被太阳晒热 ( )B陨石坠落大气中C火箭发射升空的过程中D放在冰箱里的食物温度降低BC（07绵阳）下列与内能有关的说法，正确的是( )A.内能的改变必须通过做功才能实现B.同一物体的机械能增加，其内能也增加C.内能可以通过做功转变为机械能D.热传递一定是从内能多的物体传到内能少的物体C小结：1.用做功的方法可以改变物体的内能。如：克服摩擦做功、压缩气体做功，都是对物体做功，使物体的温度升高，内能增加，机械能转化成内能的过程。对物体做功，物体的内能增加。物体对外

6、做功，物体的内能减少。如：气体膨胀，对外做功，物体的温度降低，内能减少，内能转化为机械能。2.做功与热传递对改变物体的内能是等效的1.改变物体内能有哪几种方法？ 2.压缩空气对空气做功，空气的 内能如何变化？能量怎样转化？3.气体膨胀对物体做功,气体的内能如何变化？能量怎样化？复习燃料是怎样使汽车发动机工作的？热机热机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.进气门 排气门火花塞汽缸活塞连杆曲轴进气排气点火燃料在里面燃烧压缩气体连接活塞与曲轴把直线运动变为圆周运动汽油机由哪些主要部件组成？汽油机在工作时,活塞在汽缸里做往复运动,活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程.信息

7、快递汽油机的一个工作循环 吸气冲程：进气门 排气门 活塞 运动 被吸入汽缸压缩冲程：进气门排气门 活塞运动被压缩，温度，能转化能做功冲程：当活塞快到汽缸顶端时，打火，点燃，气体燃烧，产生的燃气，推动活塞运动，能转化能排气冲程：进气门 排气门 活塞运动，将排出汽缸打开关闭向下燃料和空气的混合气体关闭关闭向上燃料和空气的混合气体 升高机械能内能火花塞混合气体高温高压向下内能机械能关闭打开向上废气内燃机立体视频想一想：汽油机完成一个循环 1.汽油机各主要部件的作用是什么?2.曲轴旋转圈,活塞往复次.3.活塞经历四个冲程, 分别为 冲程 冲程 冲程冲程。其中 冲程时燃气对外做功.4.压缩冲程和做功冲程

8、中能量是怎样转化的?两两吸气 压缩做功排气做功柴油机的启动算一算一台单缸四冲程汽油机每分钟转 1800 转，则该汽油机在 1min内 做功多少次？ 生活 物理 社会热机的发展历程蒸汽驱动三轮车内燃机涡轮喷气发动机火箭发动机中国航空航空梦想 1. 什么样的装置叫热机？燃料燃烧过程中能量是如何转化的？ 2. 汽油机的一个工作循环包括哪几个冲程？其中压缩冲程和做功冲程中能量是怎样转化？复习3. 汽油机的一个工作循环中，曲轴旋转几周，活塞往复几次？ 温度燃料加热前的水温/燃料燃尽后的水温/水温的变化/ 10克酒精10 克碎纸片 活 动 比较质量相同的不同燃料完全燃烧时放出的热量 议一议：质量相同的不同

9、燃料完全燃烧时放出的热量的多少不便直接测量，你打算怎么处理这一问题？需要哪些器 材？三 燃料的热值实验表明:相同质量的酒精与碎纸片燃烧后,酒精比碎纸片放出的热量 .更多的实验表明:质量相等的不同燃料,完全燃烧所放出的热量一般是 (相同/不相同).多不相同想一想：质量相同的不同燃料完全燃烧后，烧杯中水温的变化一样吗？这说明了什么？ 1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值(heat value).用q表示燃料热值单位：国际单位 焦/千克 J/kg常用单位 焦/米3 J/m3完全燃烧即燃烧时化学能全部转化为内能煤油 4.6X107木炭 3.4X107汽油 4.6X107无烟煤 3.4X1

10、07氢气 14.3X107石油 4.4X107焦碳 3.0X107天然气 4.4X107柴油 3.3X107烟煤 2.9X107煤气 4.2X107酒精 3.0X107干木柴 1.2X107 气 体 液 体 固 体一些燃料的热值（J/kg） 不同的燃料的热值不同，如 无烟煤的热值是 3.4X107J/kg,表示1Kg无烟煤完全燃烧放出的热量是3.4X107J天然气的热值是4.4X107J/m3, 表示1m3天然气完全燃烧放出的热量是4.4X107J质量为m的燃料完全燃烧所放出的热量为: Q = m q或 Q = V q例题 热值是燃料的一种属性，小华学习后总结了一些知识，其中错误的是（ ）A

11、1kg焦炭的热值与1t的热值一样大B 1g酒精的热值比1kg干木材的热值大C 煤气的热值比煤高，所以燃烧煤气 放出的热量多D 燃料的开发与使用加快了人类的发 展，但也给人类带来了危害C例题 天然气是当今家庭中使用较普通的一种能源，现用天然气来烧水 为使2kg水从20升高到100水需要吸收多少热量？ 吸cm(t-t0)4.2X103J/(kg )2kg(100 - 20)= 6.72X105J天然气完全燃烧放出的热量有40被水吸收，则需要完全燃烧多少立方米的天然气？天然气的热值是8.4X107J/m3 吸= 40放= 40V q 吸 6.72X105JV = = 40q 40X 8.4X107J

12、/m3 = 0.02m3 使用天然气、液化石油气与过去烧稻草、树枝等相比，有哪些优点？热值大 污染小更容易完全燃烧热效率高读一读 化石燃料的燃烧和环境保护能量与环境 1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值(heat value).用q表示 燃料热值单位：国际单位 焦/千克 J/kg 常用单位 焦/米3 J/m3质量为m的燃料完全燃烧所放出的热量为: Q=mq或 Q=Vq燃料的燃烧和环境保护 你学到了什么？www.1冰的熔化 例1. 在下图中，各种做功的形式中，能量是怎样转化或转移的？综合你的表述，总结一下从能量的角度看，各种形式做功的实质。例2（2004年江苏省淮安市中考题）以下的

13、日常生活事例，通过做功来增加物体内能的是（ ）A给自行车车胎打气，气筒发烫 B放进太阳能热水器中的水,温度升高C点燃的爆竹腾空而起 D用水壶烧水，水蒸气将壶盖顶起例：3 例4.下图为我国成功发射的长征三号火箭升空的情景，请你试着分析一下，它在工作过程中能量转化的过程，你是否知道它利用了哪种类型的热机？1.（徐州04年中考题）内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时这些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，温度降低练习2.（扬州04年中考题）如图2所示，此图是汽油机的 冲程。在此冲程中，气缸中的气体体积 ，压强 。（填

14、“变大”、“变小”或“不变”）3.（无锡04）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。4.（常州04）改变物体内能的方式有做功和热传递两种，在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物使它的温度升高，是通过 方式增加了燃料混合物的内能；为了不让柴油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这样就可以通过 得方式降低汽缸的温度（减少汽缸的内能）5（常州中考题）柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号柴油机得效率是30%，在柴油机内完全燃烧2Kg柴油能放热 J，这些热通过柴油机得转化能对外做有用功 J，（柴油的热值是3.3X107J/Kg）苏州S195型柴曲机的部分技术规格如表所示汽缸数汽缸直径额定功率转速燃油消耗率冷却方式195mm8.8kW2000R/min0.27kg/(kWh)蒸发水冷其中，“额定功率”是指柴油机正常工作时对外所做机械功的功率；“燃油消耗率”是指柴油机正常工作时，每输出1kWh的能量柴油机所消耗柴油的千克数，已知柴油的热值为3.3107Jkg，水的比热容4.2103J(kg),则(1)若柴油机的水箱中贮有10kg冷却水，当水的温