九年级物理上册 12.4机械能与内能的相互转化学案 （新版）苏科版

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1、机械能与内能的相互转化【学习目标】1．了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义，知道常见的热机——内燃机工作过程及其在历史、现实生活中的应用实例；2．从能量转化的角度认识燃料的热值；3．通过能量的转化和转移，进一步认识效率的概念。【要点梳理】要点一、物体内能的改变通过做功可以改变物体的内能。要点诠释：对物体做功，物体内能增加；物体对外做功，自身内能减少，用做功的方法改变物体内能的过程，实质上是内能与其他形式的能量之间相互转化过程。要点二、热机利用燃料燃烧释放出能量做功的机械，叫做热机。常见的热机有：蒸汽机

2、、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。要点诠释：（1）内能利用的两种方式：加热、做功。（2）内燃机及其工作原理：　①内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料。　　②内燃机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。（3）汽油机和柴油机的异同点：不同点相同点项目汽油机柴油机（1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。（2）都将内能转化为机械能。（3）

3、每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。构造气缸顶部有火花塞气缸顶部有喷油嘴点火方式压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式燃料汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物柴油、吸气冲程吸进气缸的只是空气压缩比压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／9至1／6压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16做功做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功做功冲程初燃气压强为

4、50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功效率效率较低20％至30％效率较高30％至45％用途轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械汽油机柴油机要点三、热值我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。单位是：J/㎏。要点诠释：（1）燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关：　　①燃料的种类；　　②燃料的质量；　　③燃料是否充分燃烧。（2）燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q放=mq。其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。要点

5、四、热机的效率热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。要点诠释：（1）热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。（2）提高热机效率的途径：　　①在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。　　②在使用上，要正确使用，注意保养。③充分利用废气带走的能量。【典型例题】类型一、热机1、柴油机工作一个循环需四个冲程，其中由机械能转化为内能的是（　　）A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程【思路点拨】内燃机的四个冲程有吸气

6、冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，将机械能转化为内能的是压缩冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程。【答案】B【解析】在汽油机一个工作循环的四个冲程中，在压缩冲程中，压缩燃料的混合物做功，将机械能转化为内能，温度升高、内能增加；在做功冲程中，高温高压的燃料被点燃燃烧形成高温高压的燃气，燃气膨胀做功，将内能转化为机械能，故选B。【总结升华】本题主要考查对热机一个工作循环中各冲程情况的了解以及工作的实质，并掌握涉及能量转化的两个冲程。2、某四冲程内燃机的活塞每秒钟完成15次工作循环，那么（　）A．内燃机的转速是

7、900R/min　　B．每分钟对外做功900次　C．每分钟对外做功1800次　　D．每分钟对外做功15次【答案】B【解析】内燃机每个工作循环为四个冲程，曲轴转动两周，对外做功一次。内燃机每秒完成15次工作循环，则每分钟完成900次工作循环，曲轴转动1800周，即内燃机转速为1800R/min，对外做功900次。【总结升华】此题考察内燃机的工作原理，属基础题。举一反三：【变式】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（　）A．吸气、做功和排气冲程　　B．吸气、压缩和做功冲程C．压缩、做功和排气冲程

8、　　D．吸气、压缩和排气冲程【答案】D3、如图，表示做功冲程的示意图是（）　　　　　　　　　　　　　　　【答案】B【解析】内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。在做功冲程里进气门、排气门关闭，高温高压燃气推动活塞向下运动，活塞又通过连杆使曲轴转动。由图来判断，B图中进气门、排气门关闭，活塞向下运动，应为做功冲程。【总结升华】对内燃机四个冲程的判断，要结合气门和活塞运动情况进行判断。举一反三：【