人教版九年级全册 第十四章 《内能的利用》（单元复习）课件

这是一份人教版九年级全册 第十四章 《内能的利用》（单元复习）课件，共53页。PPT课件主要包含了内能转化为动能，普遍的能量转化现象，能量守恒定律，永动机的失败，能量的转化与守恒，第1节，能量的转化和守恒，第2节，判断汽油机工作的冲程，热机的效率等内容，欢迎下载使用。
热机（汽油机、柴油机）
燃料的热值、热机的效率
01. 能量的转化02. 能量守恒定律
第1节 能量的转化和守恒
①各种形式的能量：机械能、内能、电能、光能等.②能量的转化：由一种形式转化为另一种形式的能.③能量的转移：能量的形式不变，能量由一个物体转移 到其他物体，或从物体的一部分转移到其他部分.④能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变.⑤永动机的失败：是因为违背了能量守恒定律.
1. 自然界存在着各种不同形式的能量（1）机械能：机械能包括动能、重力势能和弹性势能。（2）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。一切物体都具有内能。（3）太阳能：是指太阳的热辐射能。是一种可再生能源。（4）化学能：各种物质都储存化学能，如燃料、动物、食物都储存有化学能。（5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。 （4）核能：即原子能。原子核结构发生变化放出的能量。
2. 能量的转化自然界中的各种现象都是互相联系的。在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的.①机械能与内能的相互转化“钻木取火”是________能转化为______能；蒸汽机火车是_______能转化为________能.②电能与机械能的相互转化水电站发电是________能转化为______能；电车是______能转化为________能.
③电能与内能的相互转化电水壶是________能转化为______能；地热发电站是_______能转化为________能.④电能与光能的相互转化白炽灯是________能转化为______能；太阳能电池板是_______能转化为________能.⑤内能与光能的相互转化白炽灯把______能转化成______能，再把______能转化成______能。太阳能热水器是_______能转化为______能.
3. 能量的转移能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的转移。涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于机械能的转移。4. 正确理解能量的“转化”和“转移”发生能量的转化时，能的形式发生了改变。发生能量的转移时，能量的形式并没有变化。
1. 能量守恒定律的内容
能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。
2. 能量守恒的普遍性能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵守能量守恒定律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。 3. 能量守恒的确定性能量在发生转化和转移的过程中，能量总是守恒的，即在转化或转移的前后，能的总量保持不变。
4. 机械能守恒与能量守恒的区别（1）机械能的守恒是有条件的——只有重力和弹力做功。因为机械能守恒是指一个物体如果只存在着动能和势能之间的转化时，机械能的总量将保持不变。如果除此之外还存在其他能量的转化过程，则说明有机械能与其他形式的能之间的转化，机械能的总量发生改变，机械能不再守恒。例如：克服摩擦做功，机械能的总量将减少，损失的机械能将转化为其他形式的能。（2）能量守恒定律的成立不需要条件。这是因为能量转化形式是多样的，可以在机械能、内能、化学能、电能、光能、原子能间相互转化，不限于动能与势能之间。在转化过程中，一种形式的能量减少，另一种形式的能量必然增加，能量的总量保持不变。
第3节 能量的转化和守恒
【例题2】市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子（如图所示）。在阳光的照射下，小电扇快速转动，该装置的能量转化情况是（　　）A．太阳能→ 电能 →机械能B．太阳能 →机械能 →电能C．电能 →太阳能 →机械能D．机械能 →太阳能 →电能
【例题3】（多选题）2020年11月24日凌晨4时30分，我国在文昌卫星发射中心用长征五号运载火箭将“嫦娥五号”发射升空，下列说法正确的是（　　）A．用液态氢作燃料，原因之一是因为氢的热值大B．氢在燃烧过程中，将内能转化为化学能C．火箭在大气层中高速升空时，火箭克服摩擦，能量不守恒D．火箭在大气层中高速升空时，其头部会发热的能量转化过程与钻木取火相同
【例题4】（多选题）关于能量守恒定律，下列说法错误的是（　　）A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化B．能量守恒定律只适用于能量转化的过程C．摩擦生热是创造了热，并不符合能量守恒定律D．按照能量守恒定律，宇宙中能量的总量永远不会增减
【例题5】小明阅读了某汽车发动机的说明书后，制作了内燃机的能量流向图，汽油热值为4.6×107J/kg。（1）发动机在做功冲程把 _____能转化为 ______能；（2）为了确保发动机正常工作，可用水对其冷却，因为 ______；（3）完全燃烧0.5kg的汽油释放 ______J的能量；（4）该内燃机的效率为 ______。
01. 热机02. 汽油机03. 柴油机
①把内能转化为机械能的机器叫热机。常见热机有： 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等.②制造原理：利用内能做功，将内能转化为机械能.①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.②内燃机工作的四冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程.③能量转化：压缩冲程中，机械能转化为内能； 做功冲程中，内能转化为机械能.④汽油机与柴油机的区别： 汽油机吸入汽油与空气的混合物，柴油机只吸入空气. 汽油机是点燃式点火，柴油机点火方式为压燃式.
动画讲解——《热机、汽油机的四冲程》
1. 实验探究：利用内能可以做功（1）在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧；然后对试管加热使水沸腾。观察到的现象有：①瓶塞被冲出来；②管口附近出现“白雾”。（2）实验分析① 酒精燃烧放出热量，酒精的______能转化为水的____能； ②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的_______能转化为瓶塞的_______能。③结论：利用内能可以做功。这就是热机的工作原理。
2. 热机（1）热机：各种利用______做功的机械叫作热机。（2）工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能。（3）种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。（4）内燃机①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。②分类：汽油机和柴油机。
1. 工作原理 汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。2. 汽油机的主要构造汽缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞用连杆跟曲轴相连。
3. 工作过程（1）冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 （2）一个工作循环：由______________________4个冲程组成，活塞往复运动____次，飞轮转动____周，对外做功____次。
吸气、压缩、做功、排气
（3）汽油机四个冲程工作情况总结
3. 工作过程与汽油机大致相同，一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气4个冲程构成，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，对外做功1次。 柴油机吸入气缸内的物质只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气会立刻燃烧起来。
1. 工作原理 利用柴油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。2. 汽油机的主要构造与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是一个喷油嘴。
【例题1】汽油机完成一个工作循环，活塞经历四个冲程，分别为________、________、_______、________，其中机械能转化为内能的是________冲程；一个工作循环中，曲轴旋转______圈，活塞往复运动______次，对外做功______次，某单缸四冲程汽油机飞轮转速 1200r/min，则该汽油机每秒钟对外做功______次。
【例题2】如图，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中进气门、排气门的开闭情况和曲轴的位置。请在图乙、丙中画出进气门、排气门的开闭情况和曲轴的位置。
【例题3】如图是四冲程内燃机其中一个冲程的示意图，该冲程的能量转化情况是（　　）A．化学能转化成内能 B．机械能转化成内能C．机械能转化成化学能D．内能转化成机械能
【例题4】根据汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是（　　）A．汽油机气缸顶部有一个火花塞，柴油机气缸顶部是一个喷油嘴B．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物C．做功冲程是内能转化为机械能D．压缩冲程是机械能转化为内能
【例题5】下列有关内燃机的说法中不正确的是 （　　）A．单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程B．内燃机的大量使用会造成环境污染C．转速为1800r/min的内燃机每小时对外做功3600次D．内燃机的做功冲程将内能转化成机械能
内燃机“两冲程”的能量转化（1）压缩冲程：将机械能转化为内能；（2）做功冲程：将内能转化为机械能；只有做功冲程对外做功，其他三个冲程均依靠飞轮惯性完成。
【例题6】热机是利用______做功的机械，如图是某台汽油机的剖面图，它表示的是______冲程，已知该汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1min内，汽油机完成______个冲程，对外做功______次。
【例题7】某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞横截面积为5×10-3m2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强为8×105pa，飞轮1min内转动1800r。若汽油机满负荷工作（不计摩擦），求：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力。（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功。（3）汽油机的功率。
转数与做功次数和工作循环个数的关系
做功冲程中燃气对活塞的平均压力 F=pS 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 W=Fs 汽油机的功率 P=W/t
01. 燃料的热值02. 热机的效率
1. 燃料 （1）燃料的种类：固体燃料有木柴、煤炭等；液体燃料有汽油、柴油、酒精灯；气体燃料有煤气、天然气等。（2）燃料燃烧时能量的转化：燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为_______。2. 燃料的热值（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用字母q表示。表示燃料完全燃烧时放热本领大小的物理量。
（2）公式：Q表示放出的热量，单位是焦，符号为 J m表示固、液体燃料的质量，单位是千克，符号为kg q表示热值，单位是_______，符号为 J/kg（3）热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。
（4）燃料燃烧放出热量的计算：（5）气体燃料的热值： V 表示气体燃料的体积，单位是米3 ，符号为m3 Q 表示放出的热量，单位是焦，符号为 J q 表示气体燃料的热值，单位使用_______，符号为J/m3 （6）氢的热值大氢的热值比较大为1.4×108J/kg，火箭上用液态氢作燃料.
2. 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。
3. 提高热机效率的主要途径（1）设计和制造时不断改进和创新：在设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种能量损失，提高效率。（2）设法利用废气的能量：在热机的能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。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。（3）减小摩擦：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。
动画讲解——《热机的效率》
【例题1】2022年11月30日7时33分，神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，两个航天员乘组首次实现“太空会师”。下列说法正确的是（　　）A．火箭发射升空时发动机内的能量转化与汽油机的做功冲程一致B．火箭燃料燃烧越充分，其热值越大C．燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高D．燃料用了一部分后，质量变小，热值变小
【例题2】可燃冰清洁无污染，是一种理想的新型能源。若可燃冰的热值4.2×108J/m3，完全燃烧1m3的可燃冰可放出的热量是_______J，若这些热量的40%被水吸收，可把_______kg的水从20℃加热至60℃。[c水=4.2×103J/kg℃）]
【例题3】1月9日，长征七号A运载火箭在文昌航天发射场点火发射（如图所示），将实践二十三号卫星送入预定轨道，中国航天实现2023年“开门红”。下列有关说法正确的是（　　）A．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象B．火箭使用液氢做燃料，是因为液氢的热值大C．火箭喷气发动机不属于热机D．卫星在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行，机械能总量不断增加
【例题4】一台汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油，这些汽油完全燃烧产生的热量是________J。若一个工作循环中输出的有用机械能为1.38×105J。则这台汽油机的效率为______。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
【例题5】小明将质量为20kg的水从25℃加热到75℃，【水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为3.5×107J/m3】。求：（1）这些水吸收的热量；（2）若天然气燃烧的热量中50%被这些水吸收，则需要多少m3天然气。