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(共58張PPT)
2024年秋季
蘇科版物理
九年級(jí)上冊(cè)
第十二章 機(jī)械能和內(nèi)能
四·機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化
1
學(xué)習(xí)目標(biāo)
2
課時(shí)導(dǎo)入
3
感悟新知
4
隨堂檢測(cè)
5
課堂小結(jié)
1.通過(guò)活動(dòng)探究，了解做功是改變物體內(nèi)能的一種方式
2.通過(guò)觀察活動(dòng)現(xiàn)象了解熱機(jī)的工作原理，知道內(nèi)能的利用在人類社會(huì)發(fā)展史中的重要意義
3.了解四沖程汽油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，并知道其工作循環(huán)的過(guò)程
4.通過(guò)探究知道不同燃料的熱值不同
5.會(huì)查燃料熱值表，會(huì)進(jìn)行燃料燃燒放出熱量的簡(jiǎn)單計(jì)算，能從能量轉(zhuǎn)化的角度理解燃料的熱值
6.通過(guò)閱讀課本材料，了解燃燒化石燃料對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響
這是通過(guò)什么方式改內(nèi)能的 ？
熱傳遞
鉆木取火的原理是什么？
冬天天氣冷，兩種改變手的內(nèi)能的方式一樣嗎？
為什么做滑滑梯下來(lái)的時(shí)候會(huì)感覺(jué)屁股熱？
知識(shí)點(diǎn)
做功—改變物體內(nèi)能的另一種方式
1
做一做：將鐵絲快速?gòu)澱凼啻?，然后用手指觸摸彎折處，你有何感覺(jué)？鐵絲的內(nèi)能變化了嗎？
彎折處會(huì)很熱
知識(shí)點(diǎn)
做功—改變物體內(nèi)能的另一種方式
1
看一看：在空氣壓縮引火儀的玻璃桶底部放一小團(tuán)干燥的棉花，用力將活塞迅速下壓，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？
會(huì)看到棉花燃燒
知識(shí)點(diǎn)
做功—改變物體內(nèi)能的另一種方式
1
分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：
棉花燃燒
說(shuō)明玻璃筒內(nèi)的氣體溫度升高
說(shuō)明玻璃筒內(nèi)的氣體內(nèi)能增加
玻璃筒內(nèi)的氣體內(nèi)能增加的原因是什么
知識(shí)點(diǎn)
做功—改變物體內(nèi)能的另一種方式
1
分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：
玻璃筒內(nèi)的氣體內(nèi)能增加的原因是活塞下壓對(duì)筒內(nèi)氣體做功，內(nèi)能增加，溫度升高
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：做功可以改變物體內(nèi)能
實(shí)質(zhì)：其他形式的能轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能
知識(shí)點(diǎn)
做功—改變物體內(nèi)能的另一種方式
1
物體對(duì)外做功時(shí)，內(nèi)能如何變化？
活塞被試管內(nèi)的氣體沖出，且管口有白霧生成
1.實(shí)驗(yàn)裝置：看右圖
2.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
知識(shí)點(diǎn)
做功—改變物體內(nèi)能的另一種方式
1
物體對(duì)外做功時(shí)，內(nèi)能如何變化？
3.分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象形成的原因：
活塞被沖出
說(shuō)明管內(nèi)的氣體對(duì)活塞做功
管內(nèi)的氣體內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能
管內(nèi)的氣體內(nèi)能減少，溫度降低，故水蒸氣液化形成白霧
知識(shí)點(diǎn)
做功—改變物體內(nèi)能的另一種方式
1
物體對(duì)外做功時(shí)，內(nèi)能如何變化？
4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：做功可以改變物體內(nèi)能，物體對(duì)外做功，內(nèi)能減少，溫度降低
實(shí)質(zhì)：物體內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能
知識(shí)點(diǎn)
做功—改變物體內(nèi)能的另一種方式
1
對(duì)比做功和熱傳遞：
改變物體內(nèi)能的方式
做功：其他形式的能（如機(jī)械能）和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)化
熱傳遞：內(nèi)能的轉(zhuǎn)移（溫度差）
物體對(duì)外做功，內(nèi)能減少
對(duì)物體做功，內(nèi)能增加
吸收熱量，內(nèi)能增加
放出熱量，內(nèi)能減少
注意：做功與熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的。
練習(xí)
C
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
蒸汽機(jī)
第一輛內(nèi)燃機(jī)汽車
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
第一輛四輪汽車
開(kāi)始大量批量生產(chǎn)
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
第一款概念車別克Y job船型車身
當(dāng)代各式各樣的汽車
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
汽車能飛速行駛，是怎么獲得機(jī)械能的？原理是什么
（一）活動(dòng)：觀察點(diǎn)火爆炸現(xiàn)象
一、熱機(jī)
觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：酒精燃燒，盒蓋被沖出
分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：酒精燃燒產(chǎn)生氣體，高溫氣體對(duì)盒蓋做功，內(nèi)能減少，盒蓋機(jī)械能增加。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
根據(jù)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能這一原理，可以制造出機(jī)器。
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
一、熱機(jī)
1.熱機(jī)定義
熱力發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)稱，它是將燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置
2.熱機(jī)常見(jiàn)種類
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
二、以汽油機(jī)為例，介紹內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程
汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)圖
汽油機(jī)工作時(shí)，活塞在汽缸里做往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊麖钠椎囊欢诉\(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程，稱為一個(gè)沖程。
汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)分為四個(gè)沖程， 吸氣沖程→壓縮沖程→做功沖程→排氣沖程
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
二、以汽油機(jī)為例，介紹內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程
進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，燃料和空氣的混合氣體被吸入汽缸
吸氣沖程
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
二、以汽油機(jī)為例，介紹內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程
進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合氣體被壓縮，溫度升高，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
壓縮沖程
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
二、以汽油機(jī)為例，介紹內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程
活塞到達(dá)汽缸頂端時(shí)，火花塞打火，燃料混合氣體猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能
轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
做功沖程
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
二、以汽油機(jī)為例，介紹內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程
進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，將廢氣排出汽缸
排氣沖程
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
二、以汽油機(jī)為例，介紹內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程
通過(guò)分析汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)可見(jiàn)：
汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，對(duì)外做功一次
壓縮沖程中：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
做功沖程中：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
做功沖程使汽車獲得動(dòng)力，其余三個(gè)沖程依靠飛輪的慣性來(lái)完成
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
工作沖程
進(jìn)氣門
排氣門
火花塞
活塞運(yùn)動(dòng)方向
吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
排氣沖程
打開(kāi)
關(guān)閉
關(guān)閉
關(guān)閉
關(guān)閉
關(guān)閉
關(guān)閉
打開(kāi)
未點(diǎn)火
未點(diǎn)火
未點(diǎn)火
點(diǎn)火
向下
向上
向下
向上
辨別四沖程汽油機(jī)的工作過(guò)程
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
三、常用內(nèi)燃機(jī)
常見(jiàn)內(nèi)燃機(jī)有汽油機(jī)和柴油機(jī)
汽油機(jī)較為輕巧，常用在汽車和小型農(nóng)業(yè)機(jī)械
同等情況下，柴油機(jī)的功率大，常廣泛應(yīng)用于拖拉機(jī)，坦克和輪船等大型機(jī)械
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
四、拓展信息庫(kù)：柴油機(jī)的工作過(guò)程
柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)圖
柴油機(jī)的四個(gè)沖程：吸氣沖程→壓縮沖程→做功沖程→排氣沖程
請(qǐng)同學(xué)們自行閱讀58頁(yè)信息庫(kù)，并總結(jié)柴油機(jī)和汽油機(jī)工作沖程的區(qū)別和相同點(diǎn)
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
知識(shí)點(diǎn)
熱機(jī)
2
內(nèi)燃機(jī) 項(xiàng)目 汽油機(jī) 柴油機(jī)
構(gòu)造
工作循環(huán) 吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
主要特點(diǎn)
汽缸頂部是火花塞
汽缸頂部是噴油嘴
吸入汽油和空氣的混合物
空氣
壓縮程度較小
壓縮程度較大
點(diǎn)燃式
壓燃式
輕巧、效率較低
笨重、效率較高
思考為什么柴油機(jī)的效率反而更高
知識(shí)點(diǎn)
生活·物理·社會(huì)
3
熱機(jī)的發(fā)展歷程
人類歷史上第一輛用蒸汽驅(qū)動(dòng)的三輪汽車
渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)
知識(shí)點(diǎn)
生活·物理·社會(huì)
3
火箭發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖
練習(xí)1
乙
汽油和空氣
比熱容
練習(xí)2
壓縮
機(jī)械
內(nèi)
20
練習(xí)2
內(nèi)
做功
熱機(jī)
內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
熱機(jī)工作原理
內(nèi)燃機(jī)
汽油機(jī)
柴油機(jī)
工作過(guò)程
吸氣沖程
壓縮沖程：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
做功沖程：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
排氣沖程
歸納
柴油機(jī)的功率大，常廣泛應(yīng)用于拖拉機(jī)，坦克和輪船等大型機(jī)械
知識(shí)點(diǎn)
燃料的熱值
4
為什么會(huì)有不同種類的燃料？
知識(shí)點(diǎn)
燃料的熱值
4
實(shí)驗(yàn)活動(dòng)探究：比較質(zhì)量相等的不同燃料燃燒時(shí)放出的熱量
1.實(shí)驗(yàn)裝置：見(jiàn)圖
2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
用天平測(cè)量出10g酒精和10g碎紙片，將其分別放入兩個(gè)燃燒皿中，點(diǎn)燃后對(duì)質(zhì)量相等的水加熱。使酒精和碎紙片充分燃燒，記錄兩支相同溫度計(jì)加熱前后的示數(shù)。
知識(shí)點(diǎn)
燃料的熱值
4
實(shí)驗(yàn)活動(dòng)探究：比較質(zhì)量相等的不同燃料燃燒時(shí)放出的熱量
3.實(shí)驗(yàn)表格
燃料 加熱前的水溫/℃ 燃料燃盡后的水溫/℃ 水溫的變化/℃
10g酒精
10g碎紙片
知識(shí)點(diǎn)
燃料的熱值
4
實(shí)驗(yàn)活動(dòng)探究：比較質(zhì)量相等的不同燃料燃燒時(shí)放出的熱量
5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)表明，質(zhì)量相等的不同燃料，充分燃燒后所放出的熱量一般是不相等的
4.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：兩燒杯中水溫的變化不一樣
知識(shí)點(diǎn)
燃料的熱值
4
熱值
1.熱值定義：
燃料完全燃燒放出的熱量與燃料的質(zhì)量之比，叫作這種燃料的熱值
2.物理符號(hào)： q
3.物理意義：在數(shù)值上等于1kg或1m3某種燃料完全燃燒放出的熱量
4.熱值是燃料本身的一種屬性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、是否完全燃燒等沒(méi)有關(guān)系
知識(shí)點(diǎn)
燃料的熱值
4
5.計(jì)算公式
Q:燃料完全燃燒釋放的熱量
m:燃料的質(zhì)量
q:燃料的熱值
質(zhì)量為m的燃料，完全燃燒放出的熱量：Q放=mq
q =
m
Q
計(jì)算固體或液體燃料熱值的公式：
單位： J/kg
知識(shí)點(diǎn)
燃料的熱值
4
5.計(jì)算公式
q =
V
Q
Q:燃料完全燃燒釋放的熱量
m:燃料的體積
q:燃料的熱值
計(jì)算氣體燃料熱值的公式：
單位： J/m3
知識(shí)點(diǎn)
燃料的熱值
4
6.一些燃料的熱值
練習(xí)1
C
練習(xí)2
A
練習(xí)3
小于
8×103
不變
練習(xí)4
23
7×1010
用來(lái)做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比
1.定義：用來(lái)做有用功的部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比
拓展：熱機(jī)的效率
2.計(jì)算公式：
×100%
3.熱機(jī)的效率表示使用熱機(jī)時(shí)對(duì)燃料的利用率的高低，熱機(jī)的效率不可能為100%
知識(shí)點(diǎn)
生活中的物理
5
溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球氣候變暖
知識(shí)點(diǎn)
生活中的物理
5
從數(shù)字看全球氣候變化
如何提高熱機(jī)效率，節(jié)約能源，減少污染？
1.使燃料充分燃燒
2.不斷改進(jìn)機(jī)械，盡量減少各種熱量損失
3.注意保養(yǎng)機(jī)械，保證良好的潤(rùn)滑，減少因克服摩擦而額外消耗的能量
4，盡量使用清潔能源，污染小的能源
2×1011 J
1×105 N
57.6%
C
不平衡
做功
降低
內(nèi)
丙
熱力發(fā)動(dòng)機(jī)
內(nèi)
機(jī)械
吸氣
壓縮
做功
排氣
一
兩
燃料的質(zhì)量
q
J/kg J/m3
mq
Vq
謝謝！同學(xué)們?cè)僖?jiàn)！

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