資源簡介

(共45張PPT)
教材梳理
第十四章 內能的利用
1. 從能量轉化的角度認識燃料的熱值。
2. 了解熱機的工作原理。知道內能的利用在人類社會發展史中的重要意義。
3. 了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生產、生活的聯系。
4. 通過實驗，認識能量可以從一個物體轉移到其他物體，不同形式的能量可以相互轉化。
課程標準
5. 知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量守恒的實例。有用能量轉化與守恒的觀點分析問題的意識。
6. 從能量的轉化和轉移的角度認識效率。
7. 列舉能量轉化和轉移具有方向性的常見實例。
考點梳理
熱機的工作原理
1. 常見的汽油機是由四個沖程不斷循環來保證連續工作的。這四個沖程分別是______________、_______________、_____________、________________。
吸氣沖程
壓縮沖程
做功沖程
排氣沖程
2. 汽油機四個沖程的動作特征:
沖程名稱 工作示意圖 進氣門 排氣門 活塞運動方向 能量轉化 說明
吸氣沖程 開 關 向____ 無 汽油與空氣的混合物進入氣缸（柴油機進入的只有空氣）
下
沖程名稱 工作示意圖 進氣門 排氣門 活塞運動方向 能量轉化 說明
壓縮沖程 ____ ____ 向____ ______能轉化為____能 混合氣被壓縮，溫度______，內能______
關
關
上
機械
內
升高
增大
沖程名稱 工作示意圖 進氣門 排氣門 活塞運動方向 能量轉化 說明
做功沖程 _____ _____ 向_____ _____能轉化為_____能 ①點火方式為點燃式，利用火花塞產生電火花引燃燃料（柴油機為壓燃式，利用被壓縮的高溫空氣引燃燃料）；
②氣體膨脹對外做功，溫度_______，內能_______
關
關
下
內
機械
降低
減小
沖程名稱 工作示意圖 進氣門 排氣門 活塞運動方向 能量轉化 說明
排氣沖程
____ ____ 向____ 無 排出的廢氣中含有大量能量
關
開
上
注意：在四個沖程中，只有做功沖程是將內能轉化為機械能，其他三個沖程均為輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成動作。

內
內
機械
熱值
1. 定義：把某種燃料__________燃燒時所放出的__________與燃料__________的比叫做這種燃料的熱值。
2. 符號：__________,單位：__________（或J/m3）。
3. 燃料完全燃燒時放出熱量的計算公式： Q放=__________
（或Q放=Vq）。
注意： 熱值是燃料的一種特性，與燃料的質量、是否完全燃燒等無關，只與燃料的種類有關。
完全
熱量
質量
q
J/kg
mq
1. 能量的轉化：各種形式的能量都可以在一定條件下相互__________。
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__________到其他物體，而在這兩個過程中，能量的總量___________________。
轉化
能量的轉化和守恒
轉化
轉移
保持不變
3. 能量的轉化和轉移是有_____________的。
4. 永動機是不可能做成的，因為其違反了能量守恒定律。
方向性
課本簡練
1. （九全P21動手動腦學物理2改編）如圖1-14-1所示，圖甲是四沖程內燃機吸氣沖程的示意圖，圖乙是該內燃機做功沖程的示意圖，請在圖乙的方框中畫出曲軸的旋轉方向并畫出進氣門和排氣門的開閉情況。
如答圖1-14-1所示。
2. （九全P24想想議議改編）發動機是汽車的心臟，發動機的效率是汽車的經濟性能指標之一，目前發動機的效率還是很低。“節能減排”已引起全球的關注，提高汽車發動機的效率越來越受到人們的重視，請在圖1-14-2中的上、下兩個方框內各寫出一種可能的能量損失方式。
廢氣帶走的能量
機器散熱損失的能量
3. （九全P23小資料改編）用液化氣作燃料，原因是液化氣有 （ ）
A. 較大的密度 B. 較低的沸點
C. 較大的熱值 D. 較高的凝固點
C
4. （九全P26動手動腦學物理2改編）2 kg的某種燃料完全燃燒放出的熱量是6.0×107 J，則這種燃料的熱值是________________。0.2 kg的這種燃料的熱值是________________。
3×107 J/kg
3×107 J/kg
5. （九全P28圖14.3-2改編）如圖1-14-3所示，掉在地上的彈性小球會跳起，但是越跳越低，這是因為（ ）
A. 彈性小球的重力勢能轉化為動能
B. 彈性小球的機械能轉化為內能
C. 彈性小球的內能轉化為機械能
D. 彈性小球的機械能不變，它符合能量守恒定律
B
易錯精講
【例1】（2023北京改編）如圖1-14-4所示，在試管內裝適量水，用橡膠塞塞住管口。將水加熱一段時間后，橡膠塞被推出，管口出現大量“白氣”。下列說法正確的是（ ）
A. 管口出現的“白氣”是水蒸氣
B. 水蒸氣推出橡膠塞導致水蒸氣的內能增加，橡膠
塞的機械能減小
C. 水被加熱的過程中，其內能是通過做功的方式改變的
D. 水蒸氣推出橡膠塞的過程中，橡膠塞的動能是由水蒸氣的內能轉化來的
易錯點1
熱機工作過程中的物理量變化
D
思路點撥：注意分清是研究對象對外界做功還是外界對研究對象做功。物體對外界做功，物體的內能減小；外界對物體做功，物體的內能增大。
【變式1】【物理學與工程實踐】（2024山西）二氧化碳（CO2）爆破技術是現代工程建設中非常環保的技術，起爆前高壓泵將CO2壓縮成高壓氣體，液化后輸入爆破筒內。如圖1-14-5所示，爆破時電加熱管發熱。使筒內的液態CO2迅速汽化，形成的高壓氣體從泄氣孔中噴出，實施爆破。下列說法正確的是（ ）
A. 高壓泵壓縮CO2，氣體內能增大，溫度降低
B. 高壓泵壓縮CO2，氣體內能減小，溫度升高
C. 高壓CO2氣體噴出時，內能增大，溫度升高
D. 高壓CO2氣體噴出時，內能減小，溫度降低
D
【例2】【物理觀念】質量為1 kg的汽油用去一半后，剩下的汽油（ ）
A． 密度、比熱容和熱值都變為原來的一半
B． 密度和比熱容不變，熱值變為原來的一半
C． 密度、比熱容、熱值都不變
D． 密度、比熱容變為原來的一半，熱值不變
易錯點2
熱值與比熱容的定義
C

D
【例3】利用燃燒酒精給水加熱，使質量為2 kg的水溫度升高
30 ℃，已知q酒精＝3.0×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/（kg·℃），問：
（1）水吸收的熱量是多少焦耳？
（2）若酒精完全燃燒產生的熱量只有75%被水吸收，則需要完全燃燒多少千克的酒精？
易錯點3
熱量的計算
解：（1）水吸收的熱量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/（kg·℃）×
2 kg×30 ℃＝2.52×105 J。

【變式3】【科學思維】（2024煙臺）在“探究物質的吸熱能力與哪些因素有關”的實驗中，用質量是0.3 kg的水和表中等質量的另一種物質進行對比，作出的圖像如圖1-14-6所示。實驗過程中，水和另一種物質在相同時間內吸收的熱量相等，分析圖像可以得出圖線__________（填“a”或“b”）對應的物質為水，另一種物質為__________，這種物質在0～5 min內吸收的熱量為______________J。
b
煤油
2.52×104
物質 比熱容c/[J·（kg·℃）-1]
水 4.2×103
酒精 2.4×103
煤油 2.1×103
蓖麻油 1.8×103
考點1 熱值［10年4考：2016年(選擇)、2021年(填空)、2022年(填空)、2024年(綜合)考查］
1. 小明測試了自己家中分別單獨使用不同種類燃料時的平均月消耗量分別為木柴約200 kg、煙煤約80 kg、液化石油氣約30 kg、煤氣約60 kg。這四種燃料中哪種燃料的熱值最高？( )
A. 液化石油氣 B. 煤氣 C. 煙煤 D. 木柴
考點精練
A
2. 如圖1-14-7所示，若甲、乙兩杯水溫度都升高50 ℃。則（ ）
A. 甲杯水吸收的熱量較多
B. 乙杯水吸收的熱量較多
C. 兩杯水吸收的熱量一樣多
D. 無法比較兩杯水吸收的熱量
C
3. 【物理學與社會發展】2023年5月10日，搭載著天舟六號貨運飛船的長征七號遙四運載火箭，在我國文昌航天發射場點火升空，運載火箭使用液態氫作為燃料的主要原因是液態氫的熱值__________，在火箭升空過程中，隨著液態氫質量的減少，液態氫的熱值__________（填“增大”“不變”或“減小”）。
大
不變
4. 【科學探究】小箕和小秋為了探究煤油和菜籽油的熱值大小關系，組裝了如圖1-14-8甲所示的裝置進行實驗。實驗時煤油和菜籽油的__________（填“質量”或“體積”）應相同，實驗中應通過_______________________（填“加熱時間”或“溫度計示數的變化”）來反映煤油和菜籽油放出熱量的多少。小琳組裝了如圖1-14-8乙所示的裝置，燒杯內裝的是符合實驗條件的煤油，如果想要進一步探究煤油和水的吸熱能力，應該與圖甲中_______（填“A”或“B”）裝置的實驗數據進行比較，這個實驗中能反映
水和煤油所吸收熱量的物理量
是___________（填“加熱時間”
或“溫度計示數的變化”）。
質量
溫度計示數的變化
A
加熱時間
考點2 熱機的工作原理及熱機效率［10年6考：2016年(填空)、2019年(填空)、2021年(選擇)、2022年(填空)、2023年(選擇)、2024年(綜合)考查］
5. 【物理觀念】（2023廣東改編）圖1-14-9是四沖程內燃機的某一沖程示意圖，下列說法正確的是（ ）
A. 在這個過程中，氣缸內的氣體內能增大
B. 該內燃機排出的尾氣溫度越高，它的效率就越高
C. 該沖程是做功沖程
D. 該沖程的能量轉化情況是機械能轉化為內能
C
6. 【科學思維】十八世紀，瓦特發明的冷凝器蒸汽機推動了人類第一次工業革命。圖1-14-10為蒸汽機的工作原理圖：打開閥門A，關閉閥門B，鍋爐內的高壓蒸氣進入氣缸，推動活塞上行。當活塞達到氣缸頂部時，關閉閥門A，打開閥門B，蒸氣進入冷凝器，氣缸內壓強減小，活塞下降，如此循環往復。下列說法錯誤的是（ ）
A. 用水冷凝蒸氣是利用熱傳遞改變內能的
B. 蒸汽機在整個工作過程中的機械能守恒
C. 蒸汽機活塞上行過程與汽油機的做功沖程相似
D. 蒸氣推動活塞向外做功后，蒸氣的內能會減小
B
7. （2024濰坊）某建筑工地上，起重機在10 s內將質量為2.15 t的重物沿豎直方向勻速提升6 m，此過程起重機消耗柴油0.01 kg。柴油的熱值q＝4.3×107 J/kg，g取10 N/kg。問：
（1）重物上升的速度是多少？
（2）起重機提升重物的功率？
（3）若將起重機提升重物做的功與消耗的柴油完全燃燒釋放的熱量之比定義為其提升效率，用字母η表示，則起重機的提升效率是多少？

考點3 能量的轉化和守恒[10年0考]
8. 從能量轉化的角度來看，下列說法錯誤的是（ ）
A. 籃球加速下落時，重力勢能轉化為動能
B. 干電池對外供電時，將電能轉化為化學能
C. 隕石墜入大氣層劇烈燃燒的過程中，機械能轉化為內能
D. 液化氣燃燒的過程是化學能轉化為內能
B
9.關于能量的轉移和轉化，下列判斷正確的是（ ）
A. 熱量可以從低溫物體轉移到高溫物體
B. 能量轉移和轉化沒有方向性
C. 電取暖器輻射到房間里的熱量可以再利用
D. 汽車由于剎車散失的熱量可以再自動地用來驅動汽車
A
10.燃油汽車的動力機械是內燃機。汽車勻速行駛時，內燃機通過燃燒汽油把__________能轉化為氣體的內能，然后通過做功沖程把內能轉化成汽車的動能；而運動的汽車制動時由于摩擦，動能轉化成了輪胎、地面和空氣的__________能，這些消耗的能量不能再自動用來驅動汽車，可見，能量的轉化和轉移過程是有__________性的。
化學
內
方向
11. 【物理學與工程實踐】人類文明，一脈相傳。從古代的水磨，到今天的水電站，都是人類對水能的合理開發與利用。如圖1-14-11所示，圖甲是古代的水磨，流水沖擊水輪，水輪轉動，去汲水、碾谷、磨面；圖乙是水電站，流水沖擊水輪，帶動發電機發電。從能量轉化和轉移的角度來看，下列說法正確的是（ ）
A. 圖甲中，水磨工作過程中只有機械能的轉移，沒有機械能轉化為其他形式的能
B. 圖甲中，流水通過水輪后，在往下游流動的過程中，水流的速度不變，機械能不變
C. 圖乙中，攔河大壩起到了提高水的重
力勢能的效果
D. 圖乙中，流水沖擊水輪，帶動發電機
發電，減少的水能全部轉化為電能
C
考點4 綜合真題
12. （2021廣東）關于四沖程汽油機的工作過程，下列說法正確的是（ ）
A. 吸氣沖程：只吸入空氣
B. 壓縮沖程：缸內溫度降低
C. 做功沖程：氣體推動活塞做功
D. 排氣沖程：內能轉化為機械能
C
13. 【物理觀念】（2022廣東）圖1-14-12表示四沖程汽油機處于__________沖程。汽車尾氣帶走的能量__________（填“能”或“不能”）自動匯集回來轉化成燃料的化學能，這反映了能量的轉化具有__________。
排氣
不能
方向性
14. （2024廣東節選）閱讀下列短文，回答問題。
載 人 飛 艇
2024年3月30日，我國自主研制的“祥云”AS 700載人飛艇成功完成首飛。某飛艇如圖1-14-13甲所示，其氣囊體積巨大，采用輕質材料制作。飛艇升空靠浮力來實現，水平飛行靠發動機提供動力。發動機輸出的能量用于做推動功和輔助功：推動功指克服空氣阻力推動飛艇水平飛行做的功；輔助功指發動機驅動飛艇上發電機工作所做的功，輔助功的功率恒定。
當飛艇低速（v≤12 m/s）水平直線飛行時，其受到的空氣阻力F阻與速度v的關系如圖1-14-13乙所示。飛艇部分參數如下表。忽略氣囊厚度及氣囊外其他部分受到的浮力。
空載質量（不含氦氣） 3 750 kg 氣囊總容積 4 200 m3
發動機額定輸出功率 3×105 W 輔助功的功率 5×104 W
發動機效率 36% 最大速度 70 km/h
（1）飛艇先后以3 m/s和6 m/s的速度水平勻速直線飛行相同的時間，推動功分別為W1和W2，則W1∶W2＝__________。
（2）飛艇低速水平勻速直線飛行時，若消耗10 kg燃油，可飛行的最大距離為__________km。
（燃油熱值q油＝4.5×107 J/kg）
1∶4
16.2
15. （2019廣東節選）閱讀下列短文，回答問題。
可 燃 冰
可燃冰是一種新型能源，主要成分是甲烷和水，分布在深海沉積物里或陸域的永久凍土中，它形似冰塊卻能燃燒，燃燒后幾乎不產生任何殘渣。1 m3的可燃冰分解后可釋放出約0.8 m3的水和164 m3的天然氣，天然氣中甲烷的含量占80%~99.9%。在1個標準大氣壓下，0.5 m3的可燃冰分解后，其中的甲烷完全燃燒放出的熱量至少可以將質量為__________kg、溫度為20 ℃的水加熱至沸騰。［c水=4.2×103 J/(kg·℃),甲烷的熱值取4.2×107 J/m3］
8 200

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