北师物理九上 10.4-10.5 PPT课件

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第四节 热 机第五节 火 箭第十章 机械能、内能及其转化逐点导讲练课堂小结作业提升学习目标课时讲解1课时流程2热机汽油机 (利用汽油作为燃料的内燃机)柴油机(利用柴油作为燃料的内燃机)火箭的工作原理和能量转化知识点热机知1－讲感悟新知11. 实验探究——热机的工作原理(1) 实验现象：如图1 甲，在试管内装些水，用塞子塞住管口，给试管加热。加热一段时间后，出现图1 乙的现象。知1－讲感悟新知(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，一部分水蒸气液化形成白雾。(3)实验结论：本实验虽然简单，但展示了热机的基本原理。知1－讲感悟新知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；柴油机是以柴油为燃料的内燃机。燃烧做功知1－讲感悟新知实验详解：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，塞子的机械能增加，水蒸气的内能减少。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. 物态变化：汽化和液化 。知1－讲感悟新知知识链接：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，其实质是能量的转移过程。●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。感悟新知知1－练[中考·百色] 用酒精灯给试管内的水加热至一定程度，发现塞在试管口的木塞被冲出，如图。下列描述正确的是( )A. 试管中的水是靠做功的方式增加内能的B. 水蒸气对木塞做功，把机械能转化为内能C. 水蒸气对木塞做功，与热机的原理相同D. 水蒸气对木塞做功，水蒸气内能增加例 1C感悟新知知1－练解析：实验中酒精燃烧，化学能转化为内能，以热传递的方式传递给水，水吸热内能增大，温度升高，汽化为高温高压的水蒸气，高温高压的水蒸气推动木塞做功，将内能转化为木塞的机械能，水蒸气内能减小。感悟新知知1－练知识点拨：将由燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。热机的工作原理是将内能转化为机械能。知识点汽油机(利用汽油作为燃料的内燃机)知2－讲感悟新知21. 主要结构 进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴等 (如图3)。知2－讲感悟新知2. 四冲程汽油机的工作过程知2－讲感悟新知知2－讲感悟新知知识链接：1. 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。2. 四冲程汽油机一个工作循环包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。知2－讲感悟新知3. 要点提示(1)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。(2)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，压缩冲程与做功冲程。区分时通常采用对比法。知2－讲感悟新知4 . 汽油机的相关数据知2－讲感悟新知方法详解：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，则只需看活塞的运动情况。活塞向上运动为压缩冲程，活塞向下运动为做功冲程。感悟新知知2－练[中考·天津] 某汽油机的四个冲程如图所示，在该汽油机的一个工作循环中，将内能转化为机械能的是( )例2C感悟新知解析：将内能转化为机械能的冲程是做功冲程，该冲程的特点是两气门都关闭，高温高压的燃气推动活塞从上向下运动。知2－练感悟新知知2－练特别提醒：1. 注意左边的气门不一定是进气门，右边的气门也不一定是排气门。2. 仅压缩冲程和做功冲程中有能量转化：压缩冲程中机械能转化为内能，而做功冲程中内能转化为机械能。知识点柴油机（利用柴油作为燃料的内燃机）知3－讲感悟新知31. 主要结构和工作过程见下图(1)主要构造：与汽油机大致相同, 所不同的是汽缸顶部无火花塞而有喷油嘴，如图4 所示。知3－讲感悟新知(2)工作过程：柴油机的一个工作循环也是由四个冲程组成的，曲轴和飞轮均转两周，对外做功一次，活塞往复两次，除了做功冲程以外的其他三个冲程，也是靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成的。知3－讲感悟新知2. 利用对比法分析柴油机和汽油机的异同点知3－讲感悟新知知3－讲感悟新知3. 应用 柴油机比汽油机笨重，但柴油机的效率高，功率较大，并且柴油的价格通常又比汽油便宜，因而多用在拖拉机、坦克、轮船、内燃机车、载重汽车及小型发电机上。知3－讲感悟新知特别提醒：分子间的作用力不直观，我们不能直接观察到它，但它的特点与弹簧被拉伸或压缩时表现出的力的特点相似，两者加以比较，有助于我们进一步理解分子间作用力的特点，这样的方法叫作类比法。感悟新知知3－练下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法正确的是( )A. 构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞B. 吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气C. 在压缩冲程末，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式D. 在做功冲程中，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高例 3D感悟新知知3－练解析：构造上汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴；汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入汽缸的是空气；在压缩冲程末，汽油机的压缩程度小，缸内气体温度低，压缩冲程末火花塞点火，是点燃式；而柴油机压缩冲程压缩程度大，缸内气体温度高，超过柴油的着火点，喷油嘴喷出柴油即可燃烧，是压燃式。因此做功冲程柴油机的燃气温度和压强比汽油机的高。感悟新知知3－练方法点拨:汽油机和柴油机的区别可以从以下几个方面去比较：燃料、构造、三个冲程( 吸气冲程吸入的气体、压缩冲程压缩程度、做功冲程燃料燃烧方式)、效率、自重及应用。要将结构和功能相关联理解记忆，重点考查两种内燃机的构造、吸气冲程吸入的气体、压缩冲程压缩程度、燃料的燃烧方式。知识点火箭的工作原理和能量转化知4－讲感悟新知41. 火箭是热机的一种，将燃料燃烧产生的内能转化为机械能。2. 火箭使用的是喷气发动机，将在燃烧室内燃烧产生的高温、高压气体以极高的速度喷出，同时产生很大的反冲推力推动机身向前运动。知4－讲感悟新知3. 喷气发动机又分为空气喷气发动机和火箭喷气发动机两类，其中火箭喷气发动机飞行高度不受限制。4. 现代火箭多用液态燃料。5. 现代火箭的特点是功率巨大，不仅可以在高空飞行，还可以飞出大气层。知4－讲感悟新知拓展延伸：1. 火箭与内燃机的相同点： 都是热机， 都是化学能→内能→机械能。2. 多级火箭是由数级火箭组合而成的运载工具，每一级都装有发动机和燃料，目的是提高火箭的连续飞行能力和最终速度。感悟新知知4－练下列关于火箭的说法正确的是( )A. 火箭使用的是喷气发动机，与内燃机的工作原理完全相同B. 火箭在工作时需要像活塞一样的传动结构C. 火箭是热机的一种，工作时燃料的化学能最终转化为火箭的机械能D. 火箭升空时不需要反作用力推动箭身向前运动例4C感悟新知解析：火箭使用的喷气发动机与内燃机的工作原理完全不同，火箭是利用从尾部喷出高速气体的反作用力前进的，而内燃机是利用四个冲程不停地循环对外做功，利用曲轴等传动装置输出机械能。火箭在工作时不需要像活塞一样的传动结构，但它是热机的一种，将燃料的化学能最终转化为火箭的机械能。知4－练感悟新知知4－练易错提醒：火箭在发射时的能量转化：先由燃料的化学能转化为内能，再由内能转化为机械能。火箭发射时机械能不守恒，这是同学们常出错的地方，他们误认为火箭上升，势能增加动能就要减小，忽略了内能转化为机械能这一情况。课堂小结热 机火 箭