資源簡介

(共39張PPT)
第十二章 內能與熱機
第一課時 內能與熱機
1. 了解內能和熱量。
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。
課程標準
考點梳理
1. 定義：在物理學中，把物體內所有的_______________與_______________的總和叫做內能。
2. 單位：焦耳（J）。
注意：內能和機械能是兩種不同形式的能量。內能描述的對象是組成物質的微觀分子，機械能描述的對象是宏觀的物體，故不能把分子動能與分子勢能理解為物體的動能和勢能。
分子動能
內能
分子勢能
3. 影響因素：物體的__________、__________、狀態等。一般來說，物體的溫度越高，表明分子的無規則運動越劇烈，物體的內能越__________。
4. 特點：一切物體在任何情況下都具有內能。
溫度
質量
多
5. 改變方式：改變物體內能的方式有_______和__________。
（1）做功：①如圖1-12-1所示，活塞迅速向下壓縮氣體對氣體做功，此過程中氣體的內能__________，溫度__________，會觀察到硝化棉燃燒起來；②如圖1-12-2所示，不斷打氣，瓶塞會跳起來，是因為瓶內的水蒸氣膨脹對瓶塞做功，此過程中瓶內水蒸氣的溫度__________，內能__________，在瓶口會觀察到水蒸氣__________成的小水珠（白氣）。
做功
熱傳遞
增大
升高
降低
減小
液化
（2）熱傳遞：溫度不同的物體之間會發生熱傳遞，發生熱傳遞時，能量會從__________物體傳到__________物體（或從同一物體的__________部分傳到__________部分），直到兩者的__________相同為止。此過程中高溫物體__________熱量，內能__________；低溫物體__________熱量，內能__________。
高溫
低溫
高溫
低溫
溫度
放出
減小
吸收
增大
6. 熱量：在物理學中，把物體在__________過程中內能改變的多少叫做熱量。熱量通常用字母_______表示，單位是__________。
注意：熱量是過程量，不能脫離熱傳遞的過程，因此只能用“吸收”或“放出”等詞語表述，不能用“具有”或“含有”等詞語表述。
熱傳遞
Q
焦耳（J）
7. 溫度、內能和熱量的關系:
（1）物體溫度升高，內能__________；物體溫度降低，內能__________。
（2）物體只吸收熱量，內能__________，溫度可能__________，可能__________；物體只放出熱量，內能__________，溫度可能__________，可能__________。
增加
減少
增加
不變
升高
減少
不變
降低
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
熱機的工作原理
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
課本簡練
1. （九上P25自我評價與作業1改編）四個相同規格的燒杯中裝有水，水量及其溫度如圖1-12-3所示。 關于四個燒杯中水的內能的大小，下列判斷正確的是（ )
A. 甲燒杯中水的內能大于乙燒杯中水的內能
B. 丙燒杯中水的內能大于丁燒杯中水的內能
C. 甲燒杯中水的內能大于丙燒杯中水的內能
D. 丁燒杯中水的內能大于丙燒杯中水的內能
D
2. （九上P23活動1改編）如圖1-12-4所示，向裝有少量水的燒瓶中緩慢打氣。一段時間后，塞子突然跳起來，同時瓶內出現了“白霧”，關于該現象，下列說法正確的是（ ）
A. 白霧是水蒸氣
B. 瓶內氣體膨脹對外做功
C. 瓶內氣體內能增加
D. 瓶內氣體溫度升高
B
3. （九上P37活動改編）如圖1-12-5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1-12-1所示。
4. （九上P41自我評價與作業3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1-12-6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
易錯精講
【例1】關于溫度、熱量和內能，下列說法正確的是（ ）
A. 冰比水感覺更冷，因為冰的內能比水的內能少
B. 物體溫度升高，內能一定增加，但不一定是吸收了熱量
C. 青少年不宜大量食用巧克力，是因為巧克力含有的熱量較多
D. 冰熔化時吸熱，溫度保持不變，內能也不變
易錯點1
內能、溫度和熱量的區別與聯系
B
【變式1】關于溫度、內能和熱量，下列說法正確的是（ ）A. 溫度越高的物體所含的熱量越多
B. 物體溫度為0 ℃ 時內能為0
C. 雙手互搓，手的內能不會增加
D. 內能可自動地從高溫物體轉移到低溫物體
D
【例2】（2023北京改編）如圖1-12-7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2
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2】【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1-12-8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
考點1 內能［10年6考：2016年(選擇和綜合)、2018年(選擇)、2020年(填空)、2022年(填空)、2023年(填空)、2024年(選擇)考查］
1. （2024廣東）如圖1-12-9所示是古代省油燈的示意圖。它下層盛水，能減慢上層油的消耗。點燈后，水在升溫的過程中（ ）
A. 吸熱，內能增加 B. 吸熱，內能減少
C. 放熱，內能增加 D. 放熱，內能減少
考點精練
A
2. （2023金昌）如圖1-12-10所示，在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團硝化棉，迅速壓下活塞，觀察到硝化棉燃燒起來。在下壓活塞的過程中，下列說法正確的是（ ）
A. 活塞對筒內氣體做了功
B. 筒內氣體溫度降低
C. 筒內氣體的內能不變
D. 筒內氣體的內能轉化為活塞的機械能
A
3. 【科學思維】如圖1-12-11所示，在氣缸A中密封有壓縮空氣，B是一種被銷釘K鎖住的活塞，C是一個溫度計。若活塞與氣缸壁間沒有摩擦，當把銷釘拔出后，溫度計的示數將_________（填“變大”“變小”或“不變”）。
變小
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］
4. 【物理觀念】（2023廣東改編）圖1-12-12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
5. 【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1-12-13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
6. （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 跨學科實踐燃油汽車與電動汽車的對比研究
7. 公交車作為現代化城市出行的主要交通工具，也承擔著低碳節能的重要任務，油電混合動力公交車、氣電混合動力公交車、純電動公交車等各式新能源公交車陸續投入示范運營，為我國公交車的發展增加了一抹綠色。下表是某燃油汽車與純電動汽車進行測試時的部分數據：
若燃油汽車與電動汽車正常行駛100 km。則：
（1）燃油汽車消耗________kg汽油，排放二氧化碳________kg。
（2）燃油汽車與純電動汽車的能量轉化效率分別是__________、__________。（結果精確到0.1%)
5.6
車型 燃油汽車 純電動汽車
能源種類 汽油（q汽油＝4.5×107 J/kg，ρ汽油＝0.7×103 kg/m3） 電能
牽引力 600 N 600 N
行駛100 km的能耗 8×10-3 m3 20 kW·h
二氧化碳排放量 每消耗1 kg汽油，排放2 kg二氧化碳 0
11.2
23.8%
83.3%
考點4 綜合真題
8. （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
9. 【物理觀念】（2022廣東）圖1-12-14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
10. （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1-12-15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1-12-15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

展開更多......

收起↑