苏科版九年级全册4 机械能和内能的相互转化一等奖ppt课件

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物体内能的改变热机汽油机燃料的热值
“热”是一种能量吗？它能做功吗？
自古以来，人们就在不断地寻找与热有关的某种能量。
1. 热传递可以改变物体的内能。2. 做功可以改变物体内能。
特别提示：并不是在所有的情况下，做功都会改变物体的内能．如手举重物使其升高的过程，物体内能不发生变化，此时做功改变的是物体的机械能．
1. 热传递和热量（1）热传递：
（2）热量①定义：热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。②单位：焦耳（J）。③注意：热量与内能是两个不同的概念。
2. 热传递、做功与内能的改变（1） 热传递改变内能：①规律：在热传递过程中，高温物体放出热量，内能减小；低温物体吸收热量，内能增大。②实质：内能发生转移。（2） 做功改变内能：①规律： 对物体做功，物体内能会增大；物体对外做功，内能会减小。②实质：内能与机械能间相互转化。
（3） 深度理解：只有合适的做功方式，才能改变物体的内能：①使物体内能增大的做功方式：压缩做功、克服摩擦做功、锻打做功和弯折做功。②气体膨胀做功，其内能减小。
3. 温度、热量和内能的关系
[中考·宁夏] 把图钉帽在课桌上来回摩擦几下后，图钉帽热得烫手，这是用 ________ 的方式改变了物体的内能；把瓶装水放在冰箱里，一会儿变凉了，这是用 _________ 的方式改变了物体的内能。
解题秘方：抓住做功与热传递改变内能的区别。热传递改变内能的关键点是在改变物体内能的过程中，有“温度差”这个特征；而做功改变物体内能的过程中，则有克服摩擦、锻打、压缩体积或膨胀等做功方式。
解析：图钉帽在课桌上来回摩擦，图钉帽变热了，其升温的前提是摩擦，这是用做功的方式改变物体的内能；通常情况下，瓶装水与冰箱内部有温度差，瓶装水放入冰箱里能变凉，是由于瓶装水向冰箱内部空间放热，属于热传递改变物体的内能。
1. 下列实例中， 属于通过做功改变物体内能的是（ ）A. 把冰块放在鲜榨的果汁里，喝时感觉很凉爽B. 电热水壶烧水，电能转化为内能的过程C. 将一壶凉水放在炉火上加热使水温升高D. 将一杯开水放在桌上，水温逐渐降低
点拨：冰块放入果汁中后，冰块吸收热量，使果汁的内能减小，温度降低，所以喝时会感觉凉爽，是通过热传递改变了果汁的内能；电热水壶烧水时，电能转化为内能，是通过做功改变了物体的内能；将一壶凉水放在炉火上加热使水温升高，是热传递改变物体的内能；将一杯开水放在桌上，水温逐渐降低是热传递改变物体的内能。
1. 实验探究——热机的工作原理（1）实验现象：①如图1 甲所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，给试管加热。②加热一段时间后，出现图乙的现象。
（2）现象分析：① 现象一：塞子被冲开。原因：试管内水沸腾，内部气压不断增大，增大到一定程度，将塞子冲开。② 现象二：试管口出现“白雾”。原因：管内气体膨胀对塞子做功，气体内能减少，温度降低，其中的水蒸气液化形成白雾。（3）实验结论：本实验虽然简单，但展示了蒸汽机的基本原理。
2. 热机利用内能做功的机械。能量转化：燃料的化学能—→内能—→机械能。3. 常见的热机蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
4. 内燃机燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。常见的内燃机：汽油机、柴油机。汽油机是以汽油为燃料的内燃机；柴油机则是以柴油为燃料的内燃机。
特别提醒：分析本实验注意以下三点：1. 实验中的能量转化过程：(1) 酒精燃烧：化学能转化为内能；(2) 冲开塞子：内能转化为机械能。水蒸气对塞子做功时，塞子机械能增加，而水蒸气本身的内能减少。2.实验中的能量转移过程：高温燃气→试管→管内的水和水蒸气。3.实验过程中的物态变化过程：汽化和液化。
知识链接内能的两种应用：利用内能加热：内能可以直接用来加热物体，物体获得内能后，温度会升高，其实质是能量的转移过程，如烧水等．利用内能做功：使内能转化为机械能，其实质是能量的转化过程，如小汽车利用燃料燃烧释放的内能来推动汽车运动等．
[中考·自贡] 如图2 所示，在试管内装些水，用塞子塞住管口，将水加热一段时间后观察。（1）会发生的现象为____________________________________________________________________。
水蒸气将塞子冲出，同时看到试管口附近有“白气”出现
（2）解释所发生的现象: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
试管内水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能会转化为塞子的机械能，所以塞子被冲出; 水蒸气对外做功，内能减小，温度降低，发生液化现象，出现小水滴，即“白气”
解题秘方：抓住主要现象：塞子被冲出、试管口出现“白气”。针对这两个现象解释。
1. [中考·聊城] 如图3所示，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是（ ）A. 试管口出现的“ 白雾”是气体B. 水蒸气对外做功，内能增加C. 水蒸气的温度升高D. 这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
点拨：水蒸气推动橡胶塞做功，将内能转化为机械能(热机的工作原理)，水蒸气内能减小，温度降低，液化形成小水珠，即“白雾”。
分为汽油机和柴油机两大类
使用汽油作为燃料的叫汽油机。
使用柴油作为燃料的叫柴油机。
1. 主要结构 进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等。2. 四冲程汽油机的工作过程 （工作示意图见图4）
知识链接：冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程．
3. 要点提示（1） 多数汽油机是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程不断循环来保证连续工作的。（2） 四冲程内燃机的一个工作循环中，只有做功冲程是燃气推动活塞做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
（3） 识别汽油机工作所处的冲程，主要是区分吸气冲程与排气冲程，及压缩冲程与做功冲程。区分时通常采用对比法，如图4 所示。
方法详解：运用对比法识别冲程：区分吸气冲程与排气冲程，可以不看活塞的运动情况，只需看打开哪个气门。识别做功冲程与压缩冲程，在确定两个气门都关闭的前提下，只需看活塞的运动情况。活塞向上运动为压缩冲程，活塞向下运动属于做功冲程。
[中考·巴中] 下列四幅图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中不是靠飞轮惯性完成的是（ ）
解题秘方：对于四冲程汽油机，先结合气门的关闭情况和活塞的运动情况判断各图中汽油机分别处于什么冲程，再由各冲程的具体工作原理判断找出不是利用惯性完成的冲程，即做功冲程。解析：首先明确在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程是对外做功，其余三个冲程都是利用惯性来完成的。
一、判断各图对应的冲程
二、确定选项：做功冲程不是利用惯性来完成的。
1.［中考·锦州］新冠疫情过后，同学们回到刚刚消毒过的教室，就能闻到很浓的酒精味，这是_______现象。酒精也可以和汽油混合作为汽车的燃料。如图6 是汽油机工作循环中的 _______冲程，该冲程将内能转化为_____ 能。
点拨：同学们进入教室闻到很浓的酒精味，是因为酒精分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象；由图可知，两气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程，将内能转化为机械能。
目前，人类使用的能量，大部分是怎样获得的？
4. 燃烧时的能量转化 化学能转化为内能。5. 理解要点（1）认识热值定义时，不要漏掉“完全”这一条件。（2）热值反映了燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小。
特别提醒：注意区别热值和比热容：①定义不同；②描述对象不同，热值是针对燃料的，而比热容是针对所有物质的；③单位不同，热值单位是“J/kg”或“J/m3”，而比热容单位是“J/（kg·℃）”．
[中考·黑河] 在标准大气压下，把体积为2 L、温度为20 ℃的水烧至沸腾，水至少需要吸收 __________J 的热量。若不计热量损失，需要完全燃烧 __________kg 干木柴。［c水=4.2×103J/（kg·℃），q干木柴=1.2×107 J/kg］
解题秘方： 题中“不计热量损失” 表明“Q吸=Q放”。先由Q吸=c水m水（t-t0）计算水烧至沸腾所吸收的热量，再由变形式m干木柴= Q放q干木柴计算所需燃烧燃料的质量。
1. 假如完全燃烧0.2 m3天然气放出的热量全部被100 kg 初温为25℃的水吸收，可以使水的温度升高到多少摄氏度？［天然气的热值q=4.2×107 J/m3，水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃）］
机械能与内能的相互转化