第十四章内能的利用学案

1第十四章内能的利用导学案第一节热机一、教学要求【学习目标】了解四冲程汽油机的基本工作原理。了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。【重点难点】重点是汽油机的工作原理及能的转化过程。难点是热机中的能量转化。【导学指导】二、内能的利用1.内能的利用方式：利用内能来；从能的角度看，这是的过程。除了这种方式外内能还有哪些利用呢？2.观察右图所示（课本17页）的实验，回答:（1）水沸腾后会看到现象是（2）木塞被顶开，是对木塞做了功。（3）既然能够对木塞做功，说明水蒸气具有能，它具有的是能。（4）在加热过程中水蒸气内能的变化情况是。（5）在这个过程中，能量的相互转化情况是上面的装置就是一个简单原始的热机。热机利用内能来做功的机器，是把利用燃料获得的能转化为能的机器热机的种类很多，，如：蒸汽机，内燃机，汽轮机，喷气发动机等。3.汽油机（1）汽油机是利用作燃料来工作的。（2）构造：。（3）工作过程：学生依据课本中的结构图自学，交流、填写。第一冲程：吸气冲程中燃气为什么会进入汽缸？汽缸中活塞由哪端向哪端运动？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？汽油机是利用什么方式点火的？第三冲程：做功冲程中为什么能做功？是什么能向什么能转化？第四冲程：排气冲程有什么作用？排除废气的温度如何？4.汽油机的工作过程：（1）冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。（2）汽油机的每一个工作循环分为四个冲程：冲程、冲程、冲程、冲程。在这四个阶段，只有冲程对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，是依靠飞轮的来完成的。获得动力的冲程是（3）吸气冲程靠吸入燃气。（4）冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由能转化为能。（5）冲程将机械能转化为内能。（6）完成一个工作循环活塞往返次，曲轴转动周；飞轮转动周，活塞对外做功次5.柴油机（学生对比学习）2汽油机柴油机不同点构造：顶部有一个。顶部有一个。吸气冲程燃料是燃料是吸入的是吸入的是压缩冲程冲程末气缸内的温度冲程末气缸内的温度能量转化能量转化做功冲程能量转化能量转化点火方式式式效率低高应用小型汽车、摩托车载重汽车、大型拖拉机相同点冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。一个工作循环活塞往复运动次，曲轴和飞轮转动周，经历冲程、冲程、冲程、冲程，对外做功次。三、中考试题链接：1．柴油机在压缩冲程中，汽缸中的气体温度会升高，这是用___________的方法来增加气体的内能的。2.汽油机工作的四个冲程中，冲程是燃气对活塞做功，此过程是将能转化为能。3.汽油机与柴油机有以下不同点:(1)吸气冲程,汽油机吸入,柴油机吸入。(2)在压缩冲程中,活塞能把燃料气体混合物的体积或空气的体积压缩得更小,使气体压强更大,温度更高,做功更多,效率更高的是柴油机。(3)汽油机和柴油机在构造上相比，汽油机顶部有一个__________，柴油机顶部有一个___________。(4)点火方式,柴油机为汽油机为。4．在汽油机的四个冲程中，冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动。在这个过程中把能转化为能；冲程燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，把能转化为能。5．一台四冲程的汽油机每分钟完成300个冲程，则1min完成___个工作循环，活塞来回____次，做___次功。6.下面对内燃机的有关叙述,错误的是()A.内燃机是内能转化为机械能的装置B.内燃机用水冷却，是因为水的比热容大C.它排出的废气无污染，是一种环保型的机器D.内燃机靠产生的高温高压气体做功7.如图是内燃机的某一个冲程的工作情况，可以断定是（）A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程8.在内燃机工作的过程中，四个冲程中发生内能和机械能相互转化的冲程是（）A、吸气冲程和压缩冲程B、压缩冲程和做功冲程C、做功冲程和排气冲程D、排气冲程和吸气冲程9.汽油机工作时，气缸内的温度最高的是（）A、吸气冲程结束时B、做功冲程结束时C、压缩冲程结束、火花塞点火的瞬间D、压缩冲程结束、火花塞点火后的瞬间10.柴油机在压缩冲程中，气缸内的空气温度、内能、和体积的变化情况是（）A、温度升高，内能增大，体积减小B、温度升高，内能增大，体积增大3C、温度降低，内能减小，体积减小D、温度降低，内能减小，体积增大11.关于热机，下列说法是正确的（）A、汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞。B、柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸。C、汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开。D、汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能。12．一台柴油机飞轮的转速为2400r/min，则每s做功的次数为（）A.10次B.20次C.30次D.40次13．汽油机在压缩过程中工作物质被压缩，气缸中的燃料混合物的压强和温度会（）A．压强变大，温度降低B．压强变大，温度升高C．压强变小，温度升高D．压强变小，温度降低14．图中所示为某汽油机四个冲程的示意图，下列排列顺序正确的是（）A．甲乙丙丁B。乙甲丁丙C。甲乙丁丙D。丁乙甲丙第二节热机的效率1.燃料的热值(1)燃料燃烧时把能转化为能。燃烧相同质量的不同燃料,放出的热量是同的.(2)我们把之比，叫做这种燃料的热值。常用符号来表示，(3)对于固体燃料，热值指的是,热值的单位是，符号是。对于气体燃料，热值指的是，单位是，符号是。(4)干木柴的燃烧值是1.2×l07J/kg,其物理意义是。(5)热值是物质本身的一种属性。它与物体的质量、形状、体积、位置、温度,吸收或放出热量多少等因素都无关。(6)一些燃料的热值(7)提高燃料利用率的途径有:让燃料完全燃烧;如把煤磨成煤粉,从而加大与氧气的接触面积,再把空气吹进炉膛.会比煤块燃烧更充分.再有尽量减少热损失.设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。(8)热值是反映燃料优劣的重要指标.2．燃料燃烧放热公式Q=mq.式中Q代表，其单位是；m代表，其单位是；q代表，其单位是。例题：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。解析：从热值表中查得柴油的热值是q＝，由题意可知m=．根据燃料燃烧放热公式可计算出柴油完全燃烧释放的热量为。3．热机效率4(1)分析热机燃料燃烧能量走向示意图,引出热机效率的定义(2)热机效率的定义：之比叫热机的效率。(3)热机效率的公式：(4)如何提高热机的效率:a。使燃料；b减少；c。保持良好的润滑。(5)热机效率是热机性能的重要指标.4、中考试题链接：1.一瓶酒精倒掉一半，剩下的半瓶酒精的质量、体积、密度、内能、比热容、热值、凝固点、沸点。（选“变大”或“变小”“不变”）2.在燃料燃烧的过程中，燃料的能转化为能。燃料的燃烧是一种变化。3.木炭热值为3.4×107J/kg，表示，若完全燃烧0.5kg木炭，则放出的热量是。4.生产中常用水来作为机器的冷却剂，这是因为水的大；火箭的燃料要用液氢，这是因为液氢的大。5.氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点．氢气的热值为14.3×107J／kg，完全燃烧0．5kg的氢气可放出J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值(大于／等于／小于)14.3×107J／kg．5．天然气与煤相比,热学方面突出的优点是______________；环保方面突出的优点是__________________．若要将2.5kg初温为20℃的水加热到80℃,至少需要燃烧________m3的液化气．(液化气的热值是5×107J/m3)6.西气东输主干线西起塔里木盆地的轮南油气田，向东途经九个省区，最终到达上海，总计年输送天然气1.2×1010m3，即年输气质量为_____kg．若这些天然气完全燃烧放出的热量是_______J．（管道内天然气密度为6kg/m3，天然气的热值是5×107J/kg）7.9千克无烟煤完全燃烧，将可以放出热量，这些热量能使千克15°C的冷水烧开（无烟煤的热值是3.4×107J/kg）8.下列关于热机和环境保护的说法中正确的是()A.热机的大量使用会造成环境污染B.所有的热机都是用汽油作燃料C.汽车排出的尾气，都是有毒气体D.热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除9.现在火箭中用液态氢作燃料，是因为它具有（）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10.对于燃料的热值,下列说法中,属于正确理解的是：()A、燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比；B、燃料的热值跟燃料的质量成正比；C、容易燃烧的燃料热值一定大。D、就某种确定的燃料而言,它的热值是一个确定的值,跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关；11.煤的热值大于干木柴的热值，这里是指()A、煤比干木柴含有的热量多一些B、烧煤比烧干木柴产生的温度高一些C、烧煤比烧干木烧产生的热量多一些D、要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少12．汽油机甲的效率比汽油机乙的效率高，这说明（）A甲做的有用功多B完全燃烧相等的汽油，其内能转化为有用功的能量甲比乙多C甲比乙用的汽油少D相同的时间内，汽油机甲比乙所用的汽油节约一些513．热机的热效率总小于1，下述原因中，错误的是（）A热机工作时排出的废气的温度还很高，要带走一部分热量B热机的一些部件在运动时要克服摩擦做功C燃料燃烧时使热机温度升高，也要向周围散失一些热量D许多热机设计和制造不够精良14．热机的效率高是指耗燃料少D．燃料燃烧放出能量转化为机械能百分比大15．煤炭是一种重要能源。区别优劣煤质最科学的办法是检测下列哪个物理量（）A比热容B密度C热值D内能16.汽油的热值是4.6×107J/kg,（1）完全燃烧210g汽油能放出多少热量？（2）若这些热量全部被水吸收，可使多少千克的水从20℃升高到43℃？（）17.已知干木柴的热值是1.2×107J/kg，完全燃烧0.7kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20℃升高到70℃？已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃).18.小明家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20℃升高到了40℃．问：在这4h内水吸收了多少热量?若这些热量由效率为20％的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克焦炭?（焦炭的热值3.0×107J/kg）19．完全燃烧210g某种燃料，放出6.3×106J的热量，这种燃料的热值是多少？如果这些热量部分被水吸收，能使37kg的水的温度从20℃升高到100℃。求加热效率是多大？20：一铝壶中装有3kg的水，放在煤气灶上加热，将水从20℃加热至沸腾(在1标准大气压下)，煤气灶共燃烧了48g煤气，在此过程中（1）铝壶中的水吸收了多少热量？［水的比热c=4.2×103J/(kg·℃)］（2）完全燃烧48g煤气可以放出多少热量？（煤气的热值q=4.2×107J/kg）（3）该煤气灶的效率是多少？21：沈阳是全国闻名的汽车城，，产品包括载重车、客车、专用车及其零部件。已知某型号的载重车在一段平直的高速公路上匀速行驶10.08km，所用时间是8min，消耗燃油3L（假设燃油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内的功率为63kW。若燃油的密度是0.8×103kg/m3，热值为3.15×107J/kg，求：（1）汽车行驶速度是多少？（2）汽车行驶过程的牵引力是多大？（3）汽车发动机的效率是多少？6第三节能量的转化和守恒定律一、引入新课我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能。在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式能转化来的？这就是今天要学习的内容。二、新课学习1．能的转化说一说发生了下列现象中有那些能量的转化。（1）摩擦手，手发热：机械能转化为内能。（2）黑塑料袋盛水，阳光下，温度升高：光能转化为内能。（3）连在太阳电池的小电扇对着阳光，转动起来：光能转化为机械能。（4）钢笔杆摩擦后会吸引小纸片：机械能转化为电能。看来各种形式的能，在一定的条件下是可以相互转化的，仔细观察右边的能量相互转化的图示，你能不能找到更多的实例？