（苏科版）九年级物理上册同步课堂12.4机械能与内能的相互转化 学案（原卷版+解析版）

中小学教育资源及组卷应用平台 第12章　机械能和内能 12.4　机械能与内能的相互转化 【学习目标】 1. 理解做功和热传递是改变内能的方式； 2. 熟悉热机的工作原理； 3. 理解热值的概念并掌握一般计算。 4. 通过能量的转化和转移，进一步认识效率的概念。 【知识梳理】 一、改变物体内能的方式—做功 （1）做功是改变物体内能的另一种方式。 ①外界对物体做功，物体的内能会增加。 ②物体对外界做功，物体的内能会减少。 （2）做功特点： ①条件：物体对外做功，内能减少；外界对 物体做功，内能增加。 ②方式：压缩体积；摩擦生热，锻打物体。 ③实质：内能与其他形式的能之间发生了转化。 【注意】 ①做功和热传递：在改变物体的内能上是等效的。 ②搓手是利用做功的方式取暖；呵气是利用热传递的方式取暖。 二、认识热机 （1）定义：利用燃料的燃烧产生的高温高压燃气的内能转化为机械能的机器统称为热机。 （2）种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机等。 （3）能量转化：内能转化为机械能。 【注意】 ①工作原理：燃料燃烧时，将化学能转化为内能，内能转化为机械能。 ②内燃机：燃料直接在发动机内燃烧产生动力的热机叫内燃机。主要有汽油机和柴油机两种。 三、汽油机 （1）概念：热机的一种，利用气缸内燃烧的汽油产生高温高压的燃气来推动活塞做功的机器。 （2）工作过程：汽油机工作的时候，活塞在气缸内往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端，叫做一个冲程。 ①汽油机一个工作循环有四个冲程组成，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 ②一个工作循环，曲轴转动两周，活塞往复运动两次，对外做功一次。 ③四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，主要靠飞轮的惯性来完成。 【注意】 ①火花塞点火的是做功冲程；进气门打开的是吸气冲程；排气门打开的是排气冲程。 ②发动机的转速指的是曲轴的转速。 四、热值 （1）物理意义：物理学上用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。 （2）定义：1kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。 （3）公式：Q=mq，其中Q表示燃料完全燃烧放出的热量，m表示该燃料的质量，q表示燃料的热值。 （4）单位：J/kg。 【注意】 是燃料的一种属性，反映它燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小，它只与燃料的种类有关，与燃烧的形态、质量、体积和有无完全燃烧均无关。 五、热效率 （1）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。其计算公式为η=×100%。 （2）提高热机效率：设计和制造时尽量减少能量损失；使用时要保养好，如添加润滑油等。 【难点突破】 1、热值、热效率的相关计算 （1）热值：1kg的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。 （2）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。其计算公式为η=×100%。 【例1】（2020·黄石）可燃冰是一种新能源，它是水和天然气在高压低温下形成的类似冰状结晶物质，主要成分是甲烷，我国可燃冰的开采技术处于世界领先水平，用燃气锅炉烧水时，将500kg初温20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.1m3的可燃冰，这个过程中水吸收的热量为_____J。完全燃烧0.1m3可燃冰放出的热量为_____J，燃气锅炉烧水时的效率为_____。[c水=4.2×103J/（kg·℃），可燃冰热值q=6.0×109J/m3] 【答案】 (1). 1.68×108 ； (2). 6.0×108 ； (3). 28%； 【解析】 [1]水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×500kg×(100℃-20℃)=1.68×108J [2]完全燃烧0.1m3可燃冰放出的热量Q放=Vq=0.1m3×6.0×109J/m3=6.0×108J [3]燃气锅炉烧水时的效率=28% 【例2】（2020?南宁）如图所示，将活塞迅速 ... ...