資源簡介

(共39張PPT)
章末復習
R·九年級全一冊
知識結構
內能的利用
能量的轉化和守恒
能量的轉化和轉移、能量守恒定律
熱機
內燃機
熱機的效率
概念、種類
能量轉化、汽油機工作過程
燃料的熱值:
熱機的效率:
定義、單位、熱量的計算
公式、提高熱機效率的途徑
一、能量守恒定律
1. 能量的轉化：
各種形式的能量在一定條件下都可以相互_____。
用熱傳遞的方法改變內能，實質上是_____從高溫物體
轉移到_______物體的過程；用做功的方法改變內能，
實質上是_______________________的過程。
轉化
內能
低溫
內能和機械能相互轉化
2. 能量守恒定律：
能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式_______為其他形式，或者從一個物體_______到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的_______保持不變。
轉化
轉移
總量
我國科學家在實驗室成功模擬了綠色植物的光合作用，利用陽光提供的能量實現了從二氧化碳到淀粉的人工合成。
下列有關說法錯誤的是（ ）
A.人食用淀粉，可以將淀粉的化學能轉化為內能
B.人工合成淀粉的過程需要利用光能
C.人工合成淀粉時，將光能轉化為淀粉的內能
D.人工合成淀粉的過程遵循能量守恒定律
練 習
C
二、熱機
1. 熱機
（1）是利用_______做功的機械。
（2）工作原理：
內能
化學能
燃燒
內能
做功
機械能
（3）內燃機：燃料直接在發動機汽缸內燃燒產生動力的熱機；內燃機分為________和________。
汽油機
柴油機
沖程名稱
工作示意圖
進氣門
排氣門
活塞運動
能量轉化
吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
排氣沖程
打開
關閉
關閉
關閉
打開
關閉
關閉
關閉
由上到下
無
由下到上
由上到下
由下到上
機械能轉化為內能
內能轉化為機械能
無
2. 汽油機四沖程
四沖程內燃機特點：
每個工作循環飛輪轉兩圈，完成一次做功沖程。依靠飛輪的慣性完成吸氣、壓縮、排氣沖程。
3. 汽油機和柴油機
項目 汽油機 柴油機
示意圖
結構
汽缸頂部是火花塞
汽缸頂部是噴油嘴
項目 汽油機 柴油機
燃料
一個工作循環 吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
排氣沖程
效率
適用范圍
汽油
柴油
吸入汽油和空氣的混合物
只吸入空氣
壓縮程度小
壓縮程度大
壓縮末，火花塞點火，燃料燃燒，產生高溫高壓氣體對外做功
壓縮末，噴油嘴噴出霧狀柴油自燃，產生高溫高壓氣體對外做功
排出廢氣
排出廢氣
20％~30％
30％~45％
小汽車、低速飛機等
載重汽車、輪船、坦克等
練 習
為實現國家關于“碳達峰”“碳中和”目標，某汽車集團研發了一款新型汽車。與某款汽車同樣油耗和使用條件下，發動機工作時，尾氣中“汽油味”明顯降低，動力更強勁。如圖為其發動機某一沖程示意圖，下列有關說法錯誤的是（ ）
A. 尾氣中“汽油味”降低，是因為汽油在汽缸中燃燒比較完全
B. 該沖程為做功沖程，內能轉化為機械能
C. 汽油在汽缸內完全燃燒，發動機效率可達 100％
D. 該發動機減少了碳排放，有利于節能和環保
C
三、熱機的效率
（1）定義：某種燃料__________放出的______與其_______之比，叫作這種燃料的熱值，用符號______表示。
1. 熱值
（2）物理意義：熱值在數值上等于1kg某種燃料_________放出的熱量。
完全燃燒
熱量
質量
q
完全燃燒
（3）單位：_____（固體、液體），_____（氣體）。
J/kg
J/m3
（4）熱值是燃料本身的一種特性，它只是與燃料的_____有關，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒均沒有關系。
種類
（5）公式：____________.
2. 熱機效率
（1）定義：
熱機工作時，用來做_______的那部分能量與_________________________之比。
（2）公式：___________________.
有用功
燃料完全燃燒放出的能量
η
= ×100％
———
W有用
Q放
3. 提高熱機效率的主要途徑：
（1）使燃料燃燒充分；
（2）盡量減少各種熱損失；
（3）采用先進的技術和設備；
（4）減小因克服摩擦阻力而額外消耗的功。
由于多數車輛在 90 km/h 時接近經濟車速，因此大多數對外公布的理論油耗為 90 km/h 的百千米油耗。某輛無人駕駛汽車以 90 km/h 的速度行駛 100 km，油耗為 8 L，汽車發動機的輸出功率為 25 KW。已知汽油的密度取 0.7×103 kg/m3，熱值為 4.6×107 J/kg。求:
練 習
（1）8 L 汽油完全燃燒放出的熱量。
（2）行駛 100 km 發動機所做的功。
（3）該汽車發動機的效率。（結果精確到 0.1％ ）
解: （1）汽車行駛 100 km 消耗汽油的質量
m ＝ pV ＝ 0.7×103 kg/ m3 ×8×10－3 m3 ＝ 5.6 kg
汽油完全燃燒放出的熱量
Q放＝mq ＝ 5.6 kg×4.6×107 J/kg ＝ 2.576×108 J
（2）汽車的速度 v ＝ 90 km/h ＝ 25 m/s，汽車行駛 100 km
所用的時間
t = =
sv
100×103 m
25 m/s
= 4×103 s，
行駛 100 km 發動機做的功 W有 = Pt = 25×103 W×4×103 s
= 1×108 J
（3）發動機的效率
η = =
W有
Q放
1×108 J
2.576×108 J
= 38.8%
1. 關于熱機，說法正確的是（　　）
A.在內燃機的四個沖程中，使汽車獲得動力的沖程是壓縮沖程
B.柴油機在吸氣沖程中，將油和空氣的混合物吸入汽缸
C.四沖程汽油機在工作時，進、排氣門同時關閉的只有壓縮沖程
D.一個工作循環對外做功一次
D
鞏固練習
2. 下列能量轉化符合實際的是（　　）
B．
C．
D．
A．
B
3.（多選）下列說法正確的是（　　）
A.熱值與燃料的種類和質量有關
B.噴氣式發動機的熱機效率可達到100%
C.小球落地后彈起的高度雖然越來越小，但能量守恒
D.根據能量守恒定律，不需外界能量的永動機是無法
制成的
CD
4.一臺汽油機運行時各種能量損耗大致為：汽缸散熱損失占25%，廢氣帶走的能量占30%，摩擦等機械損耗占10%，則它的熱機效率為_______。若這臺汽車消耗汽油1kg，則它做有用功為_____________J。該汽油機的飛輪速度是2400r/min，則汽油機每秒鐘對外做功_____次。（q汽油=4.6×107J/kg）
1.61×107
20
35%
復習與提高
（教材P37）
1. 槍蝦的大螯猛地合上時，能擠出速度很大的水柱，水柱產生
的微小氣泡在破裂瞬間會產生高溫并發出很大的聲音，還會
發出一道極短的光。在這個過程中，有哪些形式的能量轉化？
槍蝦的大螯（áo）猛地合上時，化學能轉化為大螯的動能，此時擠出速度很大的水柱，大螯的動能轉移為水柱的動能，水柱產生的微小氣泡破裂時，水柱的動能轉化為內能、聲能和光能.
2. 有些地鐵站間的軌道高度比地鐵站臺低，即列車從一個站臺
開出時是下坡的，行駛到接近下一站時是上坡的。從能量轉
化的角度看，這種設計有什么好處？
列車在進站前，有一定的速度，具有一定的動能.在進站上坡的過程中，列車的高度增加，速度減小，重力勢能增加，
動能減少，動能轉化為重力勢能，“儲藏”了一部分能量，起到了減速的作用，減少列車制動系統消耗的電能。在列車出站下坡的過程中，“儲藏”的重力勢能轉化為動能，起到了加速的作用，減少列車牽引系統消耗的電能。
3. 我國古人曾發明一種點火器，以牛角為套筒，把艾絨黏附在木質推桿前端，其結構如圖所示。取火時一只手握住套筒，另一只手向內猛推推桿，推桿前端的艾絨就會被點燃，拔出推桿后，吹吹艾絨就有火苗產生。艾絨被點燃的過程中有哪些形式的能量轉化？這一過程與四沖程汽油機的哪個沖程相似？
向內猛推推桿，推桿對筒內空氣做了功，空氣內能增大，推桿的機械能轉化為空氣的內能，空氣溫度升高，達到艾絨著火點，艾絨被點燃，艾絨的化學能轉化為內能。向內猛推推桿的過程與四沖程汽油機的壓縮沖程相似。
4. 1 kg 的氫氣和多少千克的煤油完全燃燒時放出的熱量相同？
解: 查教材 P31 的表格知，氫氣的熱值為 1.4×108 J/kg，
煤油的熱值為 4.6×107 J/kg。1 kg 的氫氣完全燃燒時放出
的熱量 Q氫＝m氫q氫＝1 kg×1.4×108 J/kg＝1.4×108 J，
煤油完全燃燒放出的熱量 Q煤＝Q氫＝1.4×108 J，所需
煤油的質量。
m煤 = =
Q煤
q煤
1.4×108 J
4. 6×107 J/kg
= 3 kg
5. 請從能量轉化的角度，具體說明以下效率的意義。
（1）某太陽能電池工作的效率是 16%。
（2）某電動機工作的效率是 83%。
（3）某鋰電池充電的效率是 99%。
（4）某柴油機工作的效率是 35%。
（5）某電熱水器工作的效率是 87%。
（1）太陽能電池把其接收的太陽能的 16％ 轉化成電能；
（2）電動機把其消耗的電能的 83％ 轉化成機械能；
（3）鋰電池把其消耗的電能的 99％ 轉化成化學能；
（4）柴油機把其消耗的柴油完全燃燒時釋放的能量的 35％
轉化成機械能；
（5）電熱水器把其消耗的電能的 87％ 轉化成水的內能.
6. 一輛質量為 2 t 的汽車在水平路面上勻速行駛時，所受阻力為車重的 。如果汽油完全燃燒所產生的熱量有 35% 用來克服阻力做功，那么汽車行駛 100 km 要消耗多少升汽油？已知汽油的密度為 0.73×103 kg/m3，g 取 10 N/kg。
解: 汽車勻速行駛時所受阻力
f = G = mg = ×2×103 kg×10 N/kg = 1.2×103 N，
汽車勻速行駛 100 km 克服阻力做功
W ＝ fs ＝1.2×103 N×100×103 m＝1.2×108 J，
則汽油完全燃燒產生的熱量 Q = = = 3.4×108 J，
查教材 P31的表格知，汽油的熱值為 4.6×107 J/kg，
由 Q ＝mq ＝ρVq 得，所需汽油的體積
V = =
Q
ρq
3.4×108 J
0.73×103 kg/m3×4.6×107 J/kg
= 1×10-2 m3 = 10 L.
7. 下圖所示的是我國自行設計研制的 AG600“鯤龍”水陸兩棲飛機。飛機使用四臺相同的發動機，每臺發動機的輸出功率可達 3120 kW，效率可達 60%。在這種情況下，飛機飛行1 h 消耗燃油多少噸？已知燃油的熱值為 4.3×107 J/kg。
解:飛機飛行 1 h 四臺發動機做功
W ＝4 Pt ＝4×3120×103 W×3600 s ＝4.4928×1010 J，
則燃油完全燃燒放出的熱量
Q = =
W
η
4.4928×1010 J
60%
= 7.488×1010 J，
m = =
Q
q
7.488×1010 J
4.3×107 J
= 1.74×103 kg = 1.74 t。
消耗燃油的質量
8. 某同學家自來水的溫度為 15 ℃，他洗澡時把燃氣熱水器的
溫度設定為 40 ℃ 通過查看水表得知自己洗澡用了 0.02 m3
的水。如果燃氣熱水器的效率是 95%. 他這次洗澡消耗了多
少天然氣？天然氣的熱值取 4.0×107 J/m3。
解:所用水的質量 m ＝ρV ＝1.0×103 kg/m3 ×0.02 m3 ＝ 20 kg，
水吸收的熱量 Q吸＝cm(t－t0 )＝ 4.2×103 J/ (kg·℃)×20 kg×
(40 ℃－15℃)＝ 2.1×106 J，由 Q吸＝ηQ放 得，消耗的天然氣
完全燃燒放出的熱量
Q放 = =
Q吸
η
2.1×106 J
95%
= 2.2×106 J，
消耗天然氣的體積
V = =
Q放q
2.2×106 J
4.0×107 J/m3
= 0.055 m3。
9. 垃圾分類有利于資源的回收再利用，焚燒垃圾可以實現綜合
熱利用。下圖展示的是我國最大的垃圾焚燒發電站，日處理
生活垃圾 6000 t。如果 1 t 垃圾焚燒時能產生 2.16×109 J 的
電能，這些電能相當于完全燃燒多少干木柴所放出的能量？
干木柴的熱值取 1.2×107 J/kg。
解:完全燃燒干木柴所放出的能量Q放＝ E ＝ 2.16×109 J，則完全燃燒干木柴的質量
m = =
Q放q
2.16×109 J
1.2×107 J/kg
= 180 kg.
1. 從課后習題中選取；
2. 完成練習冊本課時的習題。
課后作業

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