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人教九年级上册物理教案教 案 第十三章 内能 第1节 分子热运动 出示目标 1.知道物质是由分子、原子构成的,一切物质的分子都在不停地做无规则运动。 2.能识别扩散现象,并能用分子热运动的观点进行解释。 3.知道分子热运动的快慢与温度的关系。 4.知道分子之间存在相互作用的斥力和引力。 学习指导一 分子热运动 阅读课本第2、3页及第4页“扩散现象”内容,并完成下面填空: 1.物质是由 分子、原子 构成的,其大小通常以 10-10m 为单位来量度。 2.扩散现象:相互接触的 不同物质分子 ,彼此进入对方的现象叫扩散。 3.为什么打开一盒香皂,很快就会闻到香味,是什么跑到鼻子里了? 能闻到香味的原因是: 香皂的分子运动到鼻子里去了 。 气体扩散实验 1.过了一会儿以后,你在实验中看到的现象是什么? 2.为什么让密度大的二氧化氮放在密度较小的空气下面,倒过来行吗?这里面有什么科学道理? 3.既然二氧化氮的密度大于空气的密度,为什么在实验中红棕色的二氧化氮气体会上升到上方的空气中,而使空气的颜色发生了改变? 4.这个实验能说明什么问题?(组内交流,共同解决问题) 液体扩散实验: 将一滴红墨水滴入一杯热水中,稍等一会儿,你看到的现象是 整杯水颜色变得均匀,呈淡红色 。 这个实验能说明什么问题? 液体之间能发生扩散 。 固体扩散,观看金和铅的扩散视频 说明了什么问题? 固体之间能发生扩散 。 在分别盛有等量冷水和热水的烧杯中,分别滴入一滴墨水,注意比较两杯中墨水的扩散现象(温馨提示:等量的冷水和热水,只滴一滴即可) 说明了什么问题? 温度越高,扩散越快 。 1.扩散现象说明:一切物质的分子都在不停地做无规则的运动;分子之间存在间隙。 2.影响扩散快慢的因素: 温度 。 温度 越高,分子做无规则运动越快,扩散越快。 3.分子热运动:分子的无规则运动,与物体的机械运动不同。 1.吸烟有害身体健康,在空气不流通的房间里,只要有一个人吸烟,一会儿房间就会充满烟味,这是分子的 扩散 现象。所以,为了你和他人的健康,请写一则提示语: 公共场所不要吸烟 。 2.往一杯水中放入一些糖,过一会儿,水变甜了,这一现象说明物体的 分子 都在不停地做无规则运动。水的温度越高,水变甜得越快,又说明了分子扩散现象与 温度 有关。 3.下列现象不能说明是扩散现象的是( D ) A.在一杯热水中滴入两滴红墨水,过一会儿整杯水都变红了 B.向教室地面喷洒消毒药液,在教室内各处都能闻到药味 C.炒菜时,香味四处飘逸 D.狂风转起地面上的尘土 学习指导二 分子间的作用力 阅读课本第4、5页有关分子间的作用力内容,并回答下面的问题。 如图是分子作用力模型,它说明分子之间既有 引力 又有 斥力 ,当分子距离很小时, 斥 力起主要作用;当分子距离稍大时, 引 力起主要作用;如果分子间距很大,则作用力 十分微弱 。 1.扩散现象说明分子在不停地运动,那么固体和液体中的分子为什么不会飞散开,而总是聚合在一起保持一定的体积呢? 分子间存在着引力,使得固体和液体能保持一定的体积,使其内部的分子不致散开 。 2.图13.1-4能说明什么? 分子间有引力 。 3.扩散现象说明分子间有间隙,为什么压缩固体和液体很困难呢? 这是因为分子间还存在斥力的缘故,由于斥力的存在,使分子已经离得很近的固体和液体很难进一步被压缩 。 分子间的作用力:分子之间既有 引力 又有 斥力 。设分子间的平衡距离为r.则当分子间距离r>r0时引力 大于 斥力,表现为 引力 ;当r<r0时引力 小于 斥力,表现为 斥力 ;当r=r0时引力 等于 斥力,分子处于平衡位置;当r>10r0时,作用力可忽略不计。 1.下列现象中能用分子动理论解释并正确的是( C ) A.矿石被粉碎成粉末,说明矿石分子很小 B.热水瓶塞有时很难拔出,说明分子间有引力 C.污水排入池塘后不久,整个池塘水被污染了,说明分子不停地做无规则运动 D.压缩弹簧需要力,说明分子间有斥力 2.把萝卜腌成咸菜需要较长的时间,而把萝卜炒成熟菜,使之具有相同的咸味,仅需几分钟,造成这种差别的原因是( D ) A.盐分子减小了,很容易进入萝卜中 B.盐分子间有相互作用的引力 C.萝卜分子间有空隙,易扩散 D.炒菜时温度高,分子热运动加快 3.常言道:“破镜不能重圆”,这是由于镜子被打破后,再合起来时,镜子断裂处绝大多数分子之间距离变 大 ,分子之间几乎没有 分子力 的作用的缘故。 4.钢铁公司在制造钢铁零件时,为了增加零件表面的硬度,常把零件放入含碳的渗碳剂中,并适当加热,这样碳分子就可以较快地渗入到零件的表层,试用所学知识说明其中的道理。 分子永不停息地做无规则运动,当把零件放入含碳的渗碳剂中时,碳分子会运动到钢铁零件的表层。当升高温度时,分子的内能增加,运动速度加快,碳分子填充在铁分子间,使分子与分子之间接触紧密,有更多的分子间作用力作用在那里,所以零件表面的强度更大了 。 当堂训练 教学至此,敬请使用学案当堂训练部分。 第2节 内能 第1课时 内能及物体内能的改变 出示目标 1.理解什么是内能。 2.知道内能与温度之间的关系。 3.掌握改变内能的两种方式并能用其解决简单的问题。 学习指导一 内能 阅读课本第78页“内能”内容,完成下面问题。 1.运动的物体具有 动 能;而构成物质的每一个分子都在不停地做无规则运动,所以运动的分子也具有 动 能。 2.弹簧受到拉伸或压缩时发生形变,从而使弹簧具有 弹性势 能;而构成物质的分子之间也存在引力或斥力,因此分子间还存在 分子势 能。 3.物体内部所有分子热运动的 动 能与分子 势 能的总和,叫做物体的内能。 4.一切物体,无论温度高低都具有 内 能,它的单位是 焦耳 ,用字母 J 表示。 讨论0的冰块有没有内能? 分析:我们知道,物质是由 分子 构成的,固态的冰块是由分子按一定的稳定结构有规律地排列形成的晶体结构,由 扩散 现象可知,一切物质的分子不停地做着 无规则 的运动,运动着的分子具有 分子动能 ,0的冰块也不例外。由于水分子的晶体排列形成稳定结构,分子之间有相互作用力,因而水分子之间还具有 势 能。而内能是物体内部所有分子热运动的 动能 和势能的 总和 ,所以0的冰块也具有内能。 内能是物体的内能,而不是单个分子的内能,一切物体无论温度高低都具有内能。 以下说法正确的是( A ) A.物体分子总是在做无规则运动,所以分子具有动能 B.当物体被举高时,其分子势能随之增加 C.当物体运动速度增大时,其分子动能随之增加 D.0以下时,物体分子既不具有动能也不具有势能 学习指导二 内能与温度之间的关系 1.内能和物体质量的关系: 物体的质量越大,物体内部分子的个数就越多,所以物体内能也就越 大 。例如:温度相同的一大桶水比一小杯水内能 大 。 2.内能和温度的关系: 物体分子的无规则运动剧烈程度与温度有关,温度越高,物体内分子运动速度越大,分子动能就越 大 ,物体内能也就越 大 。例如:同一物体温度越高,内能越 大 。 3.内能和物体状态的关系: 物体的状态不同时,分子间的距离不同,分子间的作用力大小 不同 ,从而会改变分子的 势 能大小,所以内能也不同。例如:冰在熔化过程中,温度虽然不变(即分子的动能不变),内能却在增加。 机械能与内能的区别:机械能与整个物体的运动情况有关,如物体质量、高度、速度,是宏观物体做机械运动所具有的能量;而内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关,如:物体温度、质量、状态等,与物体微观结构有关。 有关内能大小的说法正确的是( C ) A.0的冰的内能比0水的内能小 B.0的冰内能为0J C.0的冰全部熔化成0的水,内能增大 D.高温物体一定比低温物体内能大 学习指导三 改变内能的两种方式 1.温度不同的两个物体相互接触,低温物体温度 升高 ,高温物体温度 降低 ,这个过程叫做 热传递 。 2.发生热传递时,高温物体的内能 减少 ,低温物体的内能 增加 。 3.热传递过程中,传递内能的多少叫做 热量 。物体吸收热量,内能 增加 ;放出热量,内能 减少 。 1.将一根铁丝放到火炉上烤,铁丝吸收 热量 ,温度 升高 ,内能 增大 ;将烧红的铁丝放到凉水中,铁丝温度 降低 , 内能 减少 。 分析得出: 热传递 能够改变物体的内能。 同样一根铁丝,用手来回弯折几次,感觉弯折后的温度会 升高 ,内能 增大 。 分析得出: 做功 能够改变物体的内能。 2.观察课本第9页两个演示实验,回答问题: 如图甲所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花,把活塞迅速压下去,观察到的现象是 棉花会燃烧起来 ,这是因为 对气体做功,气体内能增加,温度升高,达到棉花中乙醚的着火点 。 如图乙所示,瓶内装有少量的水,水的上方有水蒸气,塞紧瓶塞,用打气筒向瓶内打气,当塞子从瓶口跳起时:观察到瓶口附近有 白雾 出现,这是因为瓶内空气推动活塞做功时 内 能转化为 动 能,温度 降低 ,水蒸气 液化 成小水滴。 分析得出: 物体对外界做功 能够改变物体的内能。 小结: 1.改变物体内能的方式有两种: 做功 和 热传递 ,且在改变物体的内能上是等效的。 2.在热传递过程中,高温物体 放出 热量,温度 降低 ,内能 减少 ;低温物体 吸收 热量,温度 升高 ,内能 增加 。 3.对物体做功,物体内能 增加 ,温度 升高 , 机械 能转化为 内 能;物体对外做功,此物体内能 减少 ,温度 降低 , 内 能转化为 机械 能。 内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和势能的总和,是一个状态量,常说“具有内能”;热量是在热传递过程中,传递内能的多少,是一个过程量,常说“吸收热量”或“放出热量”,不能说“物体具有或含有热量”。 1.下列说法错误的是( C ) A.做功可以使物体的内能发生改变 B.热传递可以使物体的内能发生改变 C.用做功的方式来改变一个物体的内能,就不能同时用热传递的方式来改变它的内能 D.改变物体的内能可以同时用做功的方式和热传递的方式 2.下列属于通过做功途径改变物体内能的是( B ) A.在火炉上烧水,水温升高 B.用气筒给轮胎打气,气筒壁发热 C.感冒发烧,用冷毛巾敷额头 D.炎热的夏天,柏油路面温度升高 3.在寒冷的冬天为使自己的身体暖和一些,请你用不同的物理知识,写出两种能够使身体暖和的方法并简要说明理由。 方法一: 开取暖器取暖 ; 理由: 通过热传递的方式增加身体内能 。 方法二: 让身体运动起来 ; 理由: 做功增加身体内能 。 4.学过改变物体内能的方法后,你能不能够用物理术语解释“摩擦生热”和“钻木取火”? 解:都是通过对物体做功增加物体内能 。 当堂训练 教学至此,敬请使用学案当堂训练部分。 第2课时 温度、内能和热量 出示目标 掌握温度、内能和热量的概念、区别及应用。学习指导 温度、内能和热量的区别 阅读课本第78页“内能”内容,将温度、 内能和热量的概念用线标记出来。 学习内能的知识后,大多数学生对这三个物理量(温度、 内能和热量)的概念及相互关系不能正确理解,为帮助学生理解和应用,把三者的区别和联系总结如下: 1.温度表示物体的冷热程度,从分子运动理论的观点来看,温度是 分子热运动激烈程度的标志 ,对同一物体而言,温度只能说“ 是多少 ”或“ 达到多少 ”,不能说“有”“没有”或“含有”等。 2.内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。 内能只能说“有”,不能说“无”。只有当 物体内能改变,并与做功或热传递相联系 时,才有数量上的意义。 3.热量是在热传递过程中,物体吸收或放出热的多少,其实质是 内能的变化量 。热量跟热传递紧密相连,离开了 热传递 就无热量可言。对热量只能说“ 吸收多少 ”或“ 放出多少 ”,不能在热量名词前加“ 有 ”或“ 没有 ”“ 含有 ”。 1.内能和温度的关系 物体内能的变化,不一定引起温度的变化。这是由于 物体内能变化的同时,有可能发生物态变化 。物体在发生物态变化时 内能变化了,温度有时变化有时却不变化 。 如晶体的熔化和凝固过程,还有液体沸腾过程,内能虽然发生了变化,但温度却保持不变。温度的高低,标志着物体内部分子运动速度的快慢。 因此,物体的温度升高,其内部分子无规则运动的速度 增大 ,分子的动能 增大 ,因此内能也 增大 ;反之,温度降低,物体内能 减小 。因此,物体温度的变化 一定会 引起内能的变化。 2.内能与热量的关系 物体的内能改变了,物体 不一定 吸收或放出了热量,这是因为 改变物体的内能有两种方式:做功和热传递 。即物体的内能改变了,可能是由于 物体吸收(或放出)了热量也可能是对物体做了功(或物体对外做了功) 。 而热量是物体在热传递过程中 内能变化 的量度。物体吸收热量,内能增加,物体放出热量,内能减少。因此物体吸热或放热,一定会引起 内能的变化 。 热量的实质是内能的 转移过程 。例如两个物体之间发生热传递,高温物体放出了50J的热量,表示它的内能 减少 了50J;同样低温物体吸收了50J的热量,则内能 增加 了50J,实际上就是50J的内能从 高温 物体传给了 低温 物体。 物体吸收热量,分子运动剧烈,内能 增加 ,但内能的增加不仅可以通过 吸热 来实现,还可以通过 对物体做功 来实现。在 不清楚内能变化的过程 时,我们不能肯定究竟是通过哪种方式实现的。 另外要注意的是热量是一个 过程 量,而内能是 状态 量,因此我们不能说物体含有热量。 3.热量与温度的关系 物体吸收或放出热量,温度 不一定 变化,这是因为物体在吸热或放热的同时,如果 物体本身发生了物态变化 (如冰的熔化或水的凝固),这时物体虽然吸收(或放出)了热量,但温度却 保持不变 。 物体温度改变了,物体 不一定 要吸收或放出热量,也可能是 由于对物体做功(或物体对外做功)使物体的内能变化了,温度改变了 。 关于温度和热量的关系,可以从两个方面来理解:一方面,物体吸收或放出热量,但温度不一定改变。例如晶体熔化和液体沸腾,物体吸热,但不升温;液体凝固成晶体和气体液化,物体放热,但不降温。另一方面,物体温度发生变化,不一定是由于吸热或放热。因为做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。 1.下列说法中正确的是( D ) A.温度为0的物体没有内能 B.温度高的物体内能一定多 C.物体的内能增加,它的温度一定升高 D.一个物体温度升高,内能一定增加 2.下列说法中正确的是( A ) A.物体吸收热量,内能一定增加 B.物体的温度升高,一定吸收了热量 C.物体的内能增加,一定吸收了热量 D.温度很低的物体没有内能 3.下列说法中正确的是( C ) A.物体温度升高,它一定吸收了热量 B.物体吸收了热量,温度一定升高 C.物体吸收了热量,它的内能就会增加 D.物体温度不变,它的内能一定不变 4.关于物体的温度、热量、内能的说法中,正确的是( B ) A.物体的内能增大时,其温度就会升高 B.物体的温度升高时,其内能就增大 C.物体的温度升高时,物体的热量就增加 D.物体的内能越大,物体的热量就越多 5.关于热量、温度、内能的关系,下列说法中正确的是( D ) A.物体吸收了热量,它的温度一定升高,内能一定增加 B.物体温度升高,它的内能一定增加,一定是吸收了热量 C.物体内能增加了,它一定吸收了热量,温度一定升高 D.物体吸收了热量,它的内能一定增加,温度可能升高 当堂训练 教学至此,敬请使用学案当堂训练部分。 第3节 比热容 第1课时 比热容 出示目标 1.知道不同物质的吸热能力不同。 2.知道比热容是物质的一种属性,理解比热容的概念。 3.了解生活中利用水的比热容大的实例。 学习指导一 比热容及应用 1.甲为100g水,乙为200g水,温度都升高10,用相同的加热装置, 乙 加热时间长。 结论:同种物质,升高相同的温度,质量大的吸收的热量 多 。(填“多”或“少”) 2.甲和乙均为200g水,甲温度升高10,乙温度升高20,用相同的加热装置, 乙 加热时间长。 结论:相同质量的同种物质,升高的温度越高,吸收的热量越 多 。 3.同为100g的水和沙子,温度都升高10,用相同的加热装置,加热的时间 不同 。(填“相同”或“不同”) 结论:相同质量的不同物质,升高相同的温度,吸收的热量 不同 。(填“相同”或“不同”) 注意:以上问题中,我们通过比较 温度计变化的示数 来衡量物体吸收热量的多少。这种研究问题的方法叫 转换法 。 综合以上可以知道,物体吸收热量的多少跟 质量 、 种类 和 升高的温度 有关。 4.比热容是物质的一种 属性 ,其符号为 c ,单位是 J/(kg·) ,读作 焦每千克摄氏度 ,水的比热容是 4.2×103 J/(kg·) ,它表示的意思是 1千克的水温度升高1时所吸收的热量是4.2×103 J 。比热容的概念还可以表述为:单位质量的某种物质,温度 降低 1所 放出 的热量叫做这种物质的比热容。 1.探究:比较水和沙子的吸热能力 猜想: 水 (填“沙子”或“水”)的吸热能力较强。 需要的器材: 酒精灯、温度计等 。 实验前需考虑的问题: (1)怎样得到质量相等的水和沙子?是不是还需要其他的器材? (2)设计实验思路。 思路一:用相同质量的水和沙子,让它们吸收相同的热量,比较它们 温度升高的多少 。温度升高越小,说明物质的吸热能力 越强 。 思路二:用相同质量的水和沙子,让它们升高相同的温度,比较它们 加热时间的长短 。加热时间越长,说明物质的吸热能力 越强 。 (3)若采用思路一实验,怎样保证水和沙子吸收相同的热量? 用同样的酒精灯加热相同的时间 。 (4)测量温度时应注意些什么? 选择一根量程适当的温度计进行测量。 将温度计的液泡全部浸没在待测物中,液泡不能碰到器壁和底部。 等液柱稳定后进行读数,读数时要平视,不能将温度计拿出来读数。 实验表格: 表1 质量相同、加热时间相同时 水 升高的温度/ 表2 质量相同、升高相同的温度时 水 加热时间/min 沙子 沙子 结论:不同物质,在质量相等,温度升高的度数相同时,吸收的热量是 不同 的,也就是说不同物质的吸热能力是 不同 的。 (填“相同”或“不同”) 2.了解几种物质的比热容: 水 4.2×103 酒精 2.4×103 煤油 2.1×103 冰 2.1×103 蓖麻油 1.8×103 沙石 0.92×103 铝 干泥土 铁、钢 铜 水银 铅 0.88×103 0.84×103 0.46×103 0.39×103 0.14×103 0.13×103 (1)从表中我们了解到, 水 的比热容最大,说明它的 吸热能力 最强。 (2)水的比热容是沙石的4.5倍,因此,白天在同样阳光照射下,水的温度变化比沙石 慢 。 3.想想议议:我国北方楼房中都装有“暖气”,用水作介质,把热量带到房中取暖,用水作介质有什么好处?生活和生产中,还有没有用水来加热或散热的情况?试举例。 答:利用了水的比热容大的特点,在生产、生活中也经常利用。如汽车发动机、发电机等机器,在工作时要发热,通常要用循环流动的水来冷却。冬季也常用热水取暖 。 比热容是物质的一种属性,与物质的种类有关,与物质的质量变化的温度等因素无关。 1.关于物质的比热容,下列说法中正确的是( D ) A.一个物体切去一半后,剩下部分的比热容减为原来的一半 B.吸收热量多的物质,比热容一定大 C.质量相同的不同物质,吸收相同热量后,温度高的物质比热容大 D.比热容是物质的一种特性,通过测定比热容可以鉴别物质 2.在我国北方农村,农民常在菜窖里储存几桶水,这是因为( B ) A.水的比热容比较大,气温升高时放出的热量较多,使储存的蔬菜不容易冻坏 B.水的比热容比较大,气温降低时放出的热量较多,使储存的蔬菜不容易冻坏 C.水的比热容比较大,气温降低时吸收的热量较少,使储存的蔬菜不容易冻坏 D.水的比热容比较大,气温升高时放出的热量较少,使储存的蔬菜不容易冻坏 3.质量相等的甲、乙两种液体,温度相同、用两盏完全相同的酒精灯分别加热,记录的温度与时间变化的曲线如图,可知c甲 < c乙。(填“>”、“<”或“=”) 当堂训练 教学至此,敬请使用学案当堂训练部分。 第2课时 热量的计算 出示目标 会进行简单的热量计算。 学习指导 热量的计算 水的比热容是 4.2×103 J/(kg·) , 由水的比热容计算: 1.质量是5kg的水,温度升高1所吸收的热量是多少? 2.质量是5kg的水,温度降低10所放出的热量是多少? 1.如果以Q吸代表物体吸收的热量,c代表物质的比热容,m代表物体的质量,t0表示物体原来的温度(初温),t表示物体后来的温度(末温),通过以上计算,可以总结出一个计算热量的公式:Q吸= cm(t-t0) ; 试计算:把质量为2kg,温度为30的铝块加热到100,铝块吸收的热量是多少?已知铝的比热容是0.88×103J/(kg·) 解:铝的比热容c铝=0.88×103 J/(kg·), 铝块吸收的热量Q吸=cm(t-t0) =0.88×103J/(kg·)×2kg×(100-30) =123200J 2.如果要计算物体降温时放出的热量,那么公式又是Q放= cm(t0-t) 。 试计算:有一根烧红的铁钉,温度是800,质量是1.5g,温度降低到20,放出多少热量?已知铁的比热容是0.46×103J/(kg·) 解:放出的热量Q放=cm(t0-t) =0.46×103J/(kg·)×1.5×10-3kg× (800-20)=538.2J 1.比热容计算公式可以合为Q=cmt,其中t表示温度的变化量,c为物质的比热容,m为物体质量。 2.注意“升高到”与“升高了”的区别。 1.现有质量和初温相同的铝块、铁块和铜块,其比热容c铝>c铁>c铜 。 (1)如果升高相同的温度后,吸收热量最多的是 铝 块。 (2)如果吸收相同的热量后,末温最高的是 铜 块。 2.质量为500g的铁锅中放有3kg水,把它们从15加热到85,吸收了多少热量?c铁=0.46×103J/(kg·),c水=4.2×103J/(kg·) 解:Q吸=cmt=4.2×103J/(kg·)×3kg×70=8.82×105J。 3.质量为500g的某种物质,温度从20升高到30,吸收了2.1×104J的热量,则这种物质的比热容是多少?它可能是什么物质? 解:Q=cmt 当堂训练 教学至此,敬请使用学案当堂训练部分。 𝑄可知,c=,则𝑚𝑡2.1×104Jc=4.2×103J/(kg·),它可能是水。 𝑚(𝑡-𝑡0)0.5kg×10吸𝑄第十四章 内能的利用 第1节 热机 出示目标 1.知道什么是热机、热机中的能量转化、四冲程内燃机的构造和工作原理。 2.了解汽油机和柴油机的工作过程和在实际中的应用。 学习指导 热机 1.阅读课本第17页图14.1-1的实验,观察并思考酒精灯对试管中水加热时,水的内能变化。思考: 看到什么现象? 木塞被顶开,是谁对它做了功? 水蒸气既然能够对木塞做功,说明水蒸气具有能,它具有的是什么能? 在加热过程中水蒸气内能的变化情况是怎样的? 在这个过程中,有没有不同形式能量的相互转化? 上面的装置就是一个简单原始的热机模型。 2.热机:热机是指把燃料燃烧时释放的 内能 转变为 机械能 的装置。现代社会中, 内燃机 是最常见的热机。 3.内燃机:燃料直接在发动机 汽缸 里燃烧产生动力的热机。最常见的内燃机,以汽油或柴油为燃料,分别叫做 汽油机 和 柴油机 。 1.汽油机 认识四冲程汽油机主要部件名称,并完成下面问题: 汽油机是利用 汽油 作燃料来工作的。 构造: 汽缸、进气门、排气门、火花塞、活塞、连杆、曲轴 。 工作过程:工作过程以一个循环为一个单元,一个循环有 四 个冲程。包括: 吸气冲程 、 压缩冲程 、 做功冲程 、 排气冲程 四个冲程。 第一冲程:吸气冲程中,吸入的是什么?汽缸中活塞由哪端向哪端运动?进气门和排气门的打开和关闭情况? 答:吸入的是汽油和空气的混合物。活塞向下运动。进气门打开,排气门关闭。 第二冲程:压缩冲程中,活塞压缩燃料混合物的过程中,是什么能向什么能转化? 压缩冲程末产生什么结果?汽油机是利用什么方式点火的? 答:压缩冲程中,机械能转化为内能。结果是燃料混合物被压缩。汽油机是利用火花塞点火的。 第三冲程:做功冲程为什么能做功?是什么能向什么能转化? 答:做功冲程中,产生高温高压的气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功。是内能转化为机械能。 第四冲程:排气冲程有什么作用? 答:排气冲程中,进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出汽缸。 总结:汽油机一个工作循环有 四 个冲程,飞轮转动 两 周,对外做功 一 次,活塞往复 两 次,其他冲程靠飞轮(或叫惯性轮)的 惯性 完成。 2.柴油机 柴油机是利用 柴油 作燃料来工作的。 构造: 汽缸、进气门、排气门、喷油嘴、活塞、连杆、曲轴 。 工作过程:工作过程以一个循环为一个单元,一个循环有 四 个冲程。包括: 吸气冲程 、 压缩冲程 、 做功冲程 、 排气冲程 四个冲程。 第一冲程:吸气冲程中吸入的是什么?汽缸中活塞由哪端向哪端运动? 答:吸气冲程中,吸入的是空气。汽缸中活塞向下端运动。 第二冲程:压缩冲程中,活塞压缩燃料混合物是什么能向什么能转化?压缩冲程末产生什么结果?柴油机是利用什么方式点火的? 答:压缩冲程中,机械能转化为内能。产生的结果是气缸内空气的温度已经超过柴油的燃点,从喷油嘴喷出雾状柴油遇热空气便燃烧。 柴油机是压燃式点火的。 第三冲程:做功冲程为什么能做功?是什么能向什么能转化? 答:高温高压气体膨胀对外做功,内能转化为机械能。 第四冲程:排气冲程有什么作用? 答:排气冲程把废气排出汽缸。 总结:柴油机一个工作循环有 四 个冲程,飞轮转动 两 周,对外做功 一 次,活塞往复 两 次,其他冲程靠飞轮的 惯性 完成。 四冲程汽油机和柴油机的主要区分: 不 同 构造 燃料 吸气冲程吸进的物质 汽油机 火花塞 汽油 空气和汽油 柴油机 喷油嘴 柴油 空气 压缩冲程末汽缸内的温度 点火方式 做功冲程燃气的压强 优缺点 应用 相 同 点 低 点燃式 低 体积小,噪音低,转速高 制造轻便机械 高 压燃式 高 燃油经济性好(效率高),低速扭矩大 制造重型机械 1.构造:都有 汽缸、进气门、排气门、活塞、连杆、曲轴 ; 2.工作:都分为 吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程 四个冲程。 1.在汽油机工作的四个冲程中,实现内能转化为机械能的冲程是( C ) A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 2.汽油机吸入汽缸的物质是 C ,柴油机吸入汽缸的是 B 。 A.汽油 B.空气 C.燃料与空气混合物 D.燃气 3.汽油机工作的四个冲程为:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。如图所示为 压缩 冲程。 4.四冲程单缸内燃机飞轮转速为3000r/min,那么,每秒钟燃气推动活塞做功的次数为 25 次。 当堂训练 教学至此,敬请使用学案当堂训练部分。 第2节 热机的效率 出示目标 1.知道热值是燃料燃烧放热的特性,了解热值的表示法和常见燃料的热值,能利用热值表进行有关燃烧放热的简单计算。 2.了解热机效率。知道热机工作时燃料释放能量的主要流向,知道可以怎样提高热机效率。 学习指导一 热值 1.燃料的热值: 单位质量的某种燃料完全燃烧释放的热量叫做这种物质的热值 ,用符号 q 表示,单位是 J/kg ,气体燃料的热值单位: J/m3 。 2.干木柴的热值是1.2×l07J/kg,物理意义是 每千克的干木柴完全燃烧释放的热量为1.2×l07J 。 3.阅读常见燃料的热值表,表中热值最大的燃料是 氢 。 计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。 解:从热值表中查得柴油的热值是q=4.3×107J/kg, 则4kg柴油完全燃烧释放的热量Q=mq=4kg×4.3×107J/kg=1.72×108J 1.固体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式:Q放=mq。 气体燃料完全燃烧释放的热量的计算公式:Q放=Vq。 Q放表示热量(J),q表示热值( J/kg ),m表示固体燃料的质量(kg),V表示气体燃料的体积(m3)。 2.热值是燃料的一种特性 热值反映了燃料的燃烧特性,即不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小。热值与燃料的种类有关,与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。 1.现在火箭中用液态氢作燃料,是因为它具有( D ) A.较小的密度 B.较小的比热容 C.较低的沸点 D.较大的热值 2.柴油的热值是4.3×107J/kg,它的物理意义是 每千克的柴油完全燃烧释放的热量为4.3×107J ,完全燃烧3kg柴油能释放出 1.29×108J 热量。 3.酒精的热值是3.0×107J/kg,酒精灯里装有20g酒精,若燃烧掉一半,放出的热量是 3.0×105J ,剩余部分酒精的热值是 3.0×107J/kg 。 4.某同学在实验室用酒精灯把0.1kg的水从20加热到100。求: (1)水吸收的热量。 (2)如果这些热量由酒精燃烧提供,至少要完全燃烧多少千克酒精?(酒精的热值q酒精=3.0×107J/kg) 解:(1)根据Q吸=cm(t2-t1) 水吸收的热量Q吸=4.2×103J/(kg·)× 0.1kg×(100-20)=3.36×104J (2)由Q吸=Q放,Q放=mq 得酒精的质量: 𝑄m=放𝑞=3.36×104J73.0×10J/kg=1.12×10-3kg 学习指导二 热机效率 在热机的各种能量损失中, 废气 带走的能量最多,设法利用 废气 的能量,是提高燃料利用率的主要措施。 1.热机是将内能转化成机械能的机器,它跟所有机械一样,也有效率的问题。 热机效率是热机性能的一个重要指标。 热机的效率: 用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比 。 2.分析课本第24页图14.2-2的热机燃料燃烧能量走向示意图讨论:如何提高锅炉燃料的利用率?谈谈你的看法。 3.阅读:STS从火车到火箭,了解人类机械的发展史。 一台大型推土机的推力约为3×104N,匀速推土总行程达10km,消耗柴油约30.3kg,求推土机上装的柴油机的热机效率。 解:=Q有/Q总×100%=W有/(q柴油m柴油)= 3×104N×104m/(4.3×107J/kg×30.3kg)23% 当堂训练 教学至此,敬请使用学案当堂训练部分。 第3节 能量的转化和守恒 出示目标 1.能分析常见现象中的能量转化。 2.了解能量转化可以反映自然界中各种现象不是孤立的,而是互相联系的。 3.从对现象的分析总结能量守恒定律,并用能量守恒的观点分析日常现象。 学习指导一 能量的转化 阅读课本第27页内容完成下面问题: 在一定条件下,不同形式的能可以 相互转化 。 摩擦生热, 机械能转化为 内能 ; 水电站里水轮机带动发电机发电, 机械 能转化为 电能 ; 电动机带动水泵把水送到高处, 电 能转化为 机械 能; 植物吸收太阳光进行光合作用, 光 能转化为 化学 能; 燃料燃烧时发热, 化学 能转化为 内能 。 观看课本第27页图14.3-1,发现自然界中各种现象,完成填空,从中你能得到哪些启示? 在下列现象中,能量是怎样转化的? 用锯条锯木头,过一会锯条变热了: 机械能转化为内能 。 植物进行光合作用: 光能转化为化学能 。 蓄电池放电: 化学能变化为电能 。 对蓄电池充电: 电能转化为化学能 。 自然界中各种现象不是孤立的,而是互相联系的:各种形式的能量在一定条件下都可以相互转化。1.下列能量的转化中,属于机械能转化为内能的是( B ) A.点燃爆竹,爆竹腾空而起 B.汽车紧急刹车,轮胎发热 C.给生石灰加水,温度升高 D.给电炉通电,电炉发热 2.火箭在大气层里加速上升的过程中( C ) A.机械能减少,内能增加 B.机械能增加,内能减少 C.机械能与内能都增加 D.机械能不变,内能增加 3.各种形式的能量在一定条件下都可以相互转化,指出下列情况下能量的转化。 气体膨胀做功: 内能转化为机械能 。 硅光电池接收太阳光: 光能转化为电能 。 核电站发电: 核能转化为电能 。 正在工作的电饭锅: 电能转化为内能 。 学习指导二 能量守恒定律 阅读第28页“想想议议”,思考回答下面问题。掉在地上的小球会跳起,但是越跳越低,为什么?是否丢失了能量?减少的机械能到哪里去了? 阅读课本第28页第二自然段总结能量守恒定律: 能量守恒定律内容:能量既不会 凭空消灭 ,也不会 凭空产生 ,它只会从 一种形式 转化为 另一种形式 ,或者从 一个物体 转移到 另一个物体 ,而在转化和转移的过程中,能量的 总量 保持不变。 可以从以下四个方面加以理解: (1)存在:能量既不会凭空 消灭 ,也不会凭空 产生 。 (2)转化或转移:从一种形式 转化 为其他形式,或者从一个物体 转移 到另一个物体。 (3)结果:在转化和转移的过程中,能量的总量保持 不变 。某种形式的能减少,一定转化为其他形式的能。 (4)普遍性:能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的定律之一。 在能量守恒定律中,能量的“转化”是指:一种形式的能量转化成为另一种形式的能量,即前后两种状态,能量的形式发生了变化,如“钻木取火”是机械能转化为内能,“电车运动”是电能转化为机械能;而能量的“转移”是指:一个物体所具有的一种形式的能量,转移到另一个物体上后,还是同一种形式的能量,即前后两种状态,能量的形式并没有发生变化,只是能量发生了转移,如“热传递”就是一个物体具有的内能转移到另一个物体上,前后都是内能。 1.在一个密封的小房间里,放着一台开着门的电冰箱,给电冰箱通电,过一段时间后,房间的温度将