初中物理+机械能与内能的相互转化（教学课件）+九年级物理上册同步高效课堂（苏科版）

江苏凤凰科学技术出版社九年级物理上册

义务教育教科书第十二章机械能和内能无论是玩具车还是汽车，都深深地吸引着我们.为什么有的玩具车不使用电池，它也能向前跑？为什么汽车要加注燃料后才能行驶？为什么要向汽车发动机的水箱中加水？…………这其中的奥秘是什么呢？致老师、同学说明ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约90MB.

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本ppt使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放.视频资源①演示实验—《做功改变物体的内能》》②动画讲解—《汽油机的工作过程》③视频讲解—《热值的概念》免责声明ppt中的部分视频来源于自有媒体，其版权归原作者所有，如涉及版权问题，请及时联系我们删除。导入新课想一想为什么汽车高速行驶较长时间后，轮胎的温度会升得很高？燃料是怎样使汽车发动机工作的？第四节机械能与内能的相互转化学习目标1

通过活动，知道做功是改变物体内能的另一种方式，是其他形式的能与内能相互转化的过程。2

了解热机的工作原理。3

了解四冲程汽油机的基本结构及其工作过程。4

通过实验探究，建立热值的概念。5

会查热值表，会进行燃料燃烧放热的简单计算。实践与练习03学习新课01课堂总结02综合提升训练04目录导航

01学习新课第四节机械能与内能的相互转化知识一做功—改变物体内能的另一种方式1.研究做功能否改变物体的内能【做一做】如图所示，将铁丝快速弯折十余次，然后用手指触摸弯折处，你有何感觉?铁丝的内能变化了吗?【看一看】如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，你看到了什么?反复弯折铁丝空气压缩引火仪【实验现象】（1）在《做一做》中，用手指触摸弯折处，感觉烫手（温度升高），铁丝的内能变大。（2）在《看一看》中，硝化棉发生燃烧。【议一议】（1）在上述活动中，物体增加的内能是从哪里来的?能量是如何转化的?（2）你还有什么办法可以使铁丝的温度升高?这些方法中，哪些是用热传递的方式改变物体内能的?哪些是通过做功改变物体内能的?（3）你能再举一些通过做功改变物体内能的实例吗?知识一做功—改变物体内能的另一种方式【分析】（1）在上述活动中，弯折铁丝，人在做功，铁丝增加的内能是通过做功实现的，是将人的机械能转化为内能。（2）使铁丝的温度升高的一些办法：如下所示。①用火焰加热②太阳晒③用热水烫④用手焐⑤用砂纸摩擦⑥用锤子不断敲击⑦反复弯折

……热传递的方式改变物体内能做功方式改变物体内能知识一做功—改变物体内能的另一种方式（3）你能再举一些通过做功改变物体内能的实例吗?从滑梯下滑时屁股有点发烫冬天人们搓手感到暖和做功改变内能汽车急刹车时，轮胎克服地面间的摩擦做功，内能增加，温度升高，轮胎表面被烧焦。流星穿越大气层时，克服空气阻力做功，内能增加，温度太高，达到流星燃点，流星燃烧。知识一做功—改变物体内能的另一种方式2.结论做功可以改变物体的内能，对物体做功，内能增加。钻木取火载人飞船返回舱进入大气层知识一做功—改变物体内能的另一种方式既然对物体做功，会使物体温度升高，内能增加；如果物体对外做功，那么物体的内能会怎样变化呢？3.探究物体对外界做功时内能的变化

【进行实验】请同学们观看水蒸气做功实验视频。（1）描述观察到的实验现象，此现象形成的原因是什么？（2）实验中是哪个物体在做功？知识一做功—改变物体内能的另一种方式

【实验现象与分析】（1）实验现象：发现水蒸气把橡皮塞弹飞，同时瓶口出现了白雾。（2）当瓶塞跳飞出时，是瓶内水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能减少，温度降低，水蒸气遇冷，液化成小液滴，于是就观察到“雾”这种现象。【实验结论】水蒸气对外做功，内能减小，温度降低。知识一做功—改变物体内能的另一种方式4.总结：改变物体内能的两种方式改变物体内能的实质是机械能与内能的转化改变物体内能的实质是内能的转移结果是等效的知识一做功—改变物体内能的另一种方式（2）实验二：向装有少量水的瓶子内打气，使瓶内的气压增大，当瓶塞跳起来时，可以看到瓶内出现白雾，这是因为水蒸气对瓶塞做功，内能______

(填“增加”或“减少”)，温度______

(填“升高”或“降低”)，水蒸气______而成小液滴。【例题1】在做功改变内能的实验中，老师做了两个实验。（1）实验一：如图甲所示把活塞迅速压下去，观察到硝化棉燃烧，这是因为活塞压缩气体做功，空气的内能_____（选填”增加”或“减少”），温度_____(选填“升高”或“降低”)，达到棉花着火点的缘故。这个过程中是把_____能转化为_____能。增加升高机械减少液化降低内（1）活塞压缩空气对空气做功，空气的内能增加温度升高，这个过程把活塞的机械能转化成空气的内能。（2）向装有少量水的瓶子内不断打气瓶子内的空气被压缩外界对空气做功，空气内能增加温度升高，当瓶塞跳起来时空气膨胀对瓶塞做功内能减小空气内的水蒸气放出热量温度降低液化成小液滴。知识一做功—改变物体内能的另一种方式知识二热机1.热机及其原理（1）探究热机原理实验：如图所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电火花发生器的放电管紧紧塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入几滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮。你观察到什么现象?现象：塑料盒盖飞出去。分析：在此过程中，酒精燃烧后的燃气对外做功，燃气的内能减少，转化为机械能。根据这一原理，可以制造出将内能转化为机械能的机器。（2）热机热机是热力发动机的简称，它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。在工农业生产中，常用的内燃机有汽油机和柴油机。热机内部实物图柴油机汽油机知识二热机2.汽油机的工作循环气缸活塞连杆排气门曲轴火花塞进气门知识二热机（1）汽油机的主要构造由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。（2）汽油机的冲程汽油机工作时，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，称为一个冲程。汽油机的一个工作循环分为四个冲程。（3）汽油机的工作过程分析①吸气冲程进气门打开，排气门关闭。活塞向下运动，汽油和空气的混合物被吸入气缸。知识二热机②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，内能增加，温度升高。能量转化：机械能转化为内能。知识二热机③做功冲程在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞做功，并通过连杆带动曲轴转动，对外做功。能量转化：内能转化为机械能。知识二热机④排气冲程进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。知识二热机视频演示——《汽油机的工作过程》知识二热机冲程名称进气门排气门活塞运动冲程的作用能量转化吸气冲程开闭向下吸入燃料和空气的混合物压缩冲程闭闭向上

压缩燃料和空气的混合物，

使其内能增大，温度升高机械能转化为内能做功冲程闭闭向下火花塞产生电火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功，通过连杆、曲轴带动飞轮转动内能转化为机械能排气冲程闭开向上排出废气（4）汽油机四个冲程工作情况总结知识二热机对外做功1次飞轮转动2周活塞往复2次

有4个冲程一个工作循环在这个四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的是吸气、压缩和排气冲程。（5）汽油机一个工作循环情况总结知识二热机【例题2】内燃机有四个工作冲程，如图所示是内燃机的_______冲程，活塞上升时，汽缸内气体的内能______（选填“减少”或“增加”），_______能转化为________能。

从图中可以看出进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，所以是压缩冲程。压缩冲程活塞向上运动，压缩气体，使气体的体积减小、温度升高、机械能转化为内能。压缩增加机械内知识二热机知识二热机3.热机的发展历程（1）蒸汽机17世纪末，第一台带活塞的蒸汽机由法国物理学家、发明家巴本制成。经英国工程师纽科门和瓦特的改进，蒸汽机在工业生产上得到了广泛应用，使人们摆脱了以人力和畜力为动力的时代。蒸汽机使火车飞奔、轮船远航，人类从此进入了工业时代。但是，蒸汽机在使用中暴露了它致命的弱点：它要靠一台锅炉提供蒸汽，由于燃料在汽缸外燃烧，因而热量损失大。在当时，蒸汽机的效率只有5%~8%。人类历史上第一辆用蒸汽驱动的三轮汽车知识二热机（2）涡轮喷气发动机为了进一步提高热机效率，减小热机的体积和质量，人们设法让燃料在汽缸内燃烧，用燃烧的气体直接推动活塞做功，这就是内燃机。今天的汽车、拖拉机、坦克等，都使用了内燃机。涡轮喷气发动机知识二热机（3）火箭发动机随着航空和航天事业的发展，人们迫切需要大功率的发动机以提高飞行器的飞行速度，因此涡轮喷气发动机应运而生。涡轮喷气发动机使压缩后的混合气体在燃烧室燃烧，燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力，火箭发动机的工作原理与涡轮喷气发动机十分相似。主要的差别是，火箭自带燃料和氧化剂；涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，因此它只能在大气层内工作。从蒸汽机、内燃机到涡轮喷气发动机，热机的发展历程让我们看到，各种热机的使用和发展深刻地影响着人类社会文明的进程，为提高社会生产力作出了巨大贡献。火箭发动机示意图知识三燃料的热值1.比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量【做一做】用天平测量出10g酒精和10g碎纸片，将其分别放入两个燃烧皿中，点燃后对质量相等的水(约200g)加热，使酒精和碎纸片充分燃烧，记录加热前后两支温度计的示数。温度燃料加热前的水温/℃燃料燃烧尽后的水温/℃水温的变化/℃10g酒精10g碎纸片数据记录表格知识三燃料的热值【想一想】相同质量的酒精与碎纸片充分燃烧后，烧杯中水温的变化一样吗？这说明了什么？【实验分析】相同质量的酒精与碎纸片充分燃烧后，烧杯中水温的变化不一样。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多。【实验结论】质量相等的不同燃料，完全燃烧所放出的热量一般是不相等的。知识三燃料的热值

知识三燃料的热值

知识三燃料的热值3.一些燃料的热值表（单位：J/kg）观察一些燃料的热值表，你有哪些发现？（1）热值是燃料的一种特性。不同燃料的热值一般不同，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧无关。（2）氢的热值最大：氢气热值1.43×108J/kg知识三燃料的热值视频欣赏——《热值的概念》知识三燃料的热值4.热机的效率（1）热机能量流向示意图热机也有类似的情况，汽油在汽缸内不能完全燃烧，损失了一部分能量，机械装置吸收了一部分能量，废气带走了一部分能量，由于机械传动等克服摩擦消耗了一部分能量，等等。真正转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧所释放能量的一部分。只有对外做有用功的能量是被有效利用的。燃料的内能知识三燃料的热值

知识三燃料的热值（3）提高热机效率的主要途径①尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量。大型发电机常常用蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。②在热机的设计和制造上，采用先进的技术。③使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。知识三燃料的热值【例题3】在标准大气压下，小明使用煤气灶将1kg的水从20℃加热到100℃，则水吸收的热量是

J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧

m3的煤气，未使用完的煤气的热值

（选填“变大”“变小”或“不变”）。[c水=4.2×103J/（kg·℃）q煤气=4.2×107J/m3]水吸收的热量Q吸＝cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×1kg×（100-20）℃=3.36×105J不计热量损失，则Q放=Q，所以需要完全燃烧煤气的体积为热值是燃料的一种性质，其大小取决于物质的种类，与燃料的质量和燃烧程度无关，则未使用完的煤气的热值不变。不变3.36×105

0.008知识三燃料的热值【例题4】用烟煤将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.4kg的烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），烟煤的热值约为3×107J/kg。求：（1）水吸收的热量是多少？（2）1.4kg的烟煤完全燃烧放出的热量是多少？（3）热效率是多少?（4）分析热效率不高的两种原因。知识三燃料的热值

知识四化石燃料的燃烧与环境保护（1）化石燃料对环境的污染煤、石油、天然气等化石燃料的广泛应用，加快了人类文明的进程，但同时也污染了环境，给人们的生活带来了危害。①温室效应：科学研究发现，自工业革命以来，由于人类大量燃烧化石燃料，大气中的CO2浓度不断增加，人们每年还在向大气排放CO2。由CO2等温室气体引起的温室效应正导致全球变暖。②产生PM2.5：PM2.5按来源，分为自然源和人为源两种。前者包括森林大火产生的黑碳、有机碳，地表排放的含硫气体在大气中氧化形成的硫酸盐等；后者主要是煤、石油等化石燃料和生物质燃烧所致。它易于富集空气中的有毒重金属、酸性氧化物、有机污染物、细菌和病毒等有害成分且粒径较小，可以进入人体肺部，严重影响人体健康。PM2.5的含量越高，表明空气的此类污染越严重。知识四化石燃料的燃烧与环境保护（2）保护环境的综合措施全球气候变暖威胁着人类的生存和发展。人们已经意识到环境保护的重要性。1992年6月4日，在巴西里约热内卢举行的联合国环境与发展大会上通过了《联合国气候变化框架公约》。2005年2月16日，又一个重要的国际公约《京都议定书》正式生效。在此之后又相继召开了多次国际会议，越来越多的国家对保护地球环境达成共识，并积极采取行动。在环境保护措施中，人们对空气质量监测尤为重视。2012年，我国在环境空气质量标准中增加了“PM2.5”监测项目，这标志着我国对空气污染防治提出了更高要求。对空气污染防治必须从生产、生活和生态方面采取综合措施。例如，改变能源结构，加大清洁能源的使用力度，淘汰高耗能、高污染的企业；发展公交导向型城市交通，减少居民出行对机动车的依赖；提倡植树造林，提高城市绿化率，创造良好的生态环境等。

02课堂总结第四节机械能与内能的相互转化课堂总结

机械能与内能的相互转化

改变内能方式热机热值

03实践与练习第四节机械能与内能的相互转化实践与练习1.给你一块冰，你能用哪些方法使其熔化?这些方法中，哪些采用的是做功方式?哪些采用的是热传递方式?这是一个开放性问题，目的是要让学生会辨别改变物体内能的两种方式。例如：可以采用加热的方式（热传递方式），或对冰进行摩擦（做功方式）。实践与练习2.航天飞船的外壳涂有一层烧蚀材料，以免飞船从太空返回地面的过程中因高温而损坏。想一想，为什么飞船在返回过程中温度会升高?航天飞船穿越大气层返回地面时，与大气层发生摩擦，机械能转化为内能，是通过做功的方式，增加了飞船的内能，从而使飞船温度升高。实践与练习3.用打气筒给自行车轮胎打气，打完后摸一摸打气筒的外壁，发现外壁变热了。请用所学的物理知识解释这一现象。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。实践与练习4.简述汽油机工作时机械能与内能相互转化的过程。若一台四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，则该汽油机每秒钟做功多少次?在压缩冲程中，机械能转化为内能。在做功冲程中，内能转化为机械能。飞轮转速为1200r/min=20r/s，因为飞轮转动2圈，做功1次，所以该汽油机每秒钟做功十次.实践与练习5.随着“西气东输”工程的实施，我国有些城市开始用天然气来取代煤气和液化石油气。请你查找相关资料，谈谈这样做有什么好处。“西气东输”的主要输送对象是天然气，其三个主要用途，一是工业发电，二是化工原料，三是民用燃气。东西部能源拥有量和需求间有巨大落差，存在着大的“势能”，“西气东输”工程正是将这种“势能”释放出来的过程。因此“西气东输”工程不仅将使我国天然气在能源消费结构中的比重提高到8%左右，改变天然气在我国一次能源构成中的比重不到3%，而世界平均水平已达23.8%的落后局面，而且西部供气地区和长江三角洲地区将直接从“西气东输”中受益，拉动了西部的经济发展，带动了全局性的产业升级。铺设这样一条长距离大口径的输气管道，既可加速改善东部地区的能源结构，也会有力拉动相关产业的发展，激活沿途省区天然气加工、石油化工、建材、钢铁、水泥、土建安装和机械、电子等行业的发展潜能，从而在全国形成最大的一块新的经济增长带.实践与练习6.查阅有关资料，谈谈对农村发展沼气的看法。农村家用沼气池生产的沼气主要用来做生活燃料。修建一个容积为6m³的沼气池，每天投人相当于四头猪的粪便发酵，它所产的沼气能解决四口人的家庭点灯、做饭的燃料问题。沼气还可以用于农业生产中，如温室保温、烘烤农产品、沼气防蛀、储备粮食、水果保鲜等.第一，农村办沼气是解决农村燃料问题的重要途径之一，一户3~4口人的家庭，修建一口容积为6m³左右的沼气池，只要发酵原料充足，并管理得好，就能解决点灯、煮饭的燃料问题.第二，农村办沼气可以改变农业生产条件，促进农业生产发展。

04综合提升训练第四节机械能与内能的相互转化1.长征五号火箭为我国载人航天工程作出卓著贡献。长征五号火箭发动机使用液氢作燃料，是利用液氢的（）A．密度大 B．比热容大C．热值高 D．热效率高火箭发动机使用液态氢作燃料，燃烧相同质量的燃料，液氢完全燃烧释放出的热量多，即液态氢的热值高，综上分析知，故ABD不符合题意；C符合题意。综合提升训练

C所以选C。2.如图的实验或事例都揭示了一定的物理知识，关于它们的说法正确的是（）A．甲图中，使小孩臀部发热是通过热传递的方式来实现的B．乙图中，人搓手发热说明物体对外做功，内能增大C．丙图钻木取火过程是机械能转化为内能D．丁图中水蒸气将塞子冲出的过程中，水蒸气通过做功的方式使自己内能增大

C综合提升训练A．坐滑梯时，臀部与滑梯相互摩擦做功，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体的内能；故A错误；B．人搓手时相互摩擦，克服摩擦对手做功，手的内能变大，故B错误；C．钻木取火过程是克服摩擦做功的过程，机械能转化为内能，故C正确；D．图中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，温度降低，故D错误。所以选C.综合提升训练3.如图所示，试管内装有水，用塞