《机械能与内能的相互转化》参考课件.ppt

1、 四、机械能与内能的相互转化四、机械能与内能的相互转化情景引入情景引入为什么汽车高速行驶时，轮胎的温度会升得很高？为什么汽车高速行驶时，轮胎的温度会升得很高？一、做功改变物体内能的一、做功改变物体内能的另一种方法另一种方法活动活动12.6 研究做功能否改变物体的内能研究做功能否改变物体的内能做一做做一做小心烫手小心烫手看一看：空气压缩引火仪看一看：空气压缩引火仪改变内能的方式：一种是通过改变内能的方式：一种是通过热传递热传递的方的方式，而另一种是通过式，而另一种是通过做功做功的方式来实现的。的方式来实现的。做功改变内能的实例做功改变内能的实例思考思考做功改变内能的实质是什么做功改变内能的实质是

2、什么?能的转化关系能的转化关系:对物体做功对物体做功物体对外做功物体对外做功外界消耗机械能外界消耗机械能机械能转化为内能机械能转化为内能外界获得机械能外界获得机械能内能转化为机械能内能转化为机械能 仅凭铁丝温度升高内能增大这一仅凭铁丝温度升高内能增大这一现象，能否断定是通过热传递方式现象，能否断定是通过热传递方式还是做功方式来实现的？还是做功方式来实现的？做功与热传递对改变物体的内做功与热传递对改变物体的内能是等效性。能是等效性。想一想想一想小结小结1.用做功的方法可以改变物体的内能。用做功的方法可以改变物体的内能。如：克服摩擦做功、压缩气体做功，都是对物如：克服摩擦做功、压缩气体做功，都是对

3、物体做功，使物体的温度升高，内能增加，机械体做功，使物体的温度升高，内能增加，机械能转化成内能的过程能转化成内能的过程。对物体做功，物体的内能增加。对物体做功，物体的内能增加。物体对外做功，物体的内能减少。物体对外做功，物体的内能减少。如：气体膨胀，对外做功，物体的温度降低，如：气体膨胀，对外做功，物体的温度降低，内能减少，内能转化为机械能。内能减少，内能转化为机械能。2.做功与热传递对改变物体的内能是做功与热传递对改变物体的内能是等等效的效的 机械能可以转化为内能，那机械能可以转化为内能，那么内能能不能转化为机械能呢么内能能不能转化为机械能呢?想一想想一想燃料是怎样使汽车发动机工作的？燃料是

4、怎样使汽车发动机工作的？活动活动12.7 观察点火爆炸现象观察点火爆炸现象您观察到什么现象您观察到什么现象?在此过程中在此过程中,酒精燃烧后的燃气对外做酒精燃烧后的燃气对外做功功,燃气的燃气的 能减少能减少,转化为转化为 能能.内内机械机械二、热机二、热机 热机是将燃料燃烧产生的高温高压热机是将燃料燃烧产生的高温高压燃气的内能转化为机械能的装置。燃气的内能转化为机械能的装置。汽油机由哪些主要部件组成？汽油机由哪些主要部件组成？进气门进气门 排气门排气门火花塞火花塞汽缸汽缸活塞活塞连杆连杆曲轴曲轴进气进气排气排气点火点火燃料在里面燃烧燃料在里面燃烧压缩气体压缩气体连接活塞与曲轴连接活塞与曲轴把直

5、线运动变为圆周运动把直线运动变为圆周运动汽油机在工作时汽油机在工作时,活塞在汽缸里做往复运动活塞在汽缸里做往复运动,活塞活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个从汽缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程冲程.汽油机的一个工作循环汽油机的一个工作循环吸气冲程：吸气冲程：进气门（进气门（），排气门（），排气门（），活塞），活塞（）运动，）运动，（）被吸入汽缸）被吸入汽缸压缩冲程：压缩冲程：进气门（进气门（），排气门（），排气门（），活塞），活塞（）运动）运动，（）被压缩，）被压缩，温度（温度（），），（）能转化（）能转化（）能）能做功冲程：做功冲程：当活塞快到汽缸顶端时，当活塞快到汽缸顶端时，（

6、）打火，）打火，点燃（点燃（），气体燃烧，产生（），气体燃烧，产生（）的燃气，）的燃气，推动活塞（推动活塞（）运动，）运动，（）能转化（）能转化（）能）能排气冲程：排气冲程：进气门（进气门（），排气门（），排气门（），活塞），活塞（）运动，将（）运动，将（）排出汽缸）排出汽缸打开打开关闭关闭向下向下燃料和空气的混合气体燃料和空气的混合气体关闭关闭关闭关闭向上向上燃料和空气的混合气体燃料和空气的混合气体 升高升高机械机械内内火花塞火花塞混合气体混合气体高温高压高温高压向下向下内内机械机械关闭关闭打开打开向上向上废气废气想一想想一想汽油机完成一个循环汽油机完成一个循环 1.汽油机各主要部件的作用是

7、什么汽油机各主要部件的作用是什么?2.曲轴旋转曲轴旋转圈圈,活塞往复活塞往复次次.3.活塞经历四个冲程活塞经历四个冲程,分别为分别为 冲程冲程 冲程冲程 冲程冲程冲程。其中冲程。其中 冲程时燃气对外做功冲程时燃气对外做功.4.压缩冲程和做功冲程中能量是怎样转化的压缩冲程和做功冲程中能量是怎样转化的?两两两两吸气吸气 压缩压缩做功做功排气排气做功做功阅读信息库阅读信息库 柴油机柴油机 内燃机项目 汽油机 柴油机 构 造 吸 入 物 质 点 火 方 式 效 率 应 用汽油机与柴油机的区别汽油机与柴油机的区别火花塞火花塞喷油嘴喷油嘴汽油和空气汽油和空气空气空气点燃式点燃式压燃式压燃式效率低效率低20

8、%-30%效率高效率高30%-45%汽车汽车 飞机飞机 摩托车摩托车载重汽车载重汽车 火车火车 轮船轮船 生活生活 物理物理 社会社会热机的发展历程热机的发展历程蒸汽驱动三轮车蒸汽驱动三轮车内燃机内燃机涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机火箭发动机火箭发动机 1.什么样的装置叫热机？燃料燃烧过什么样的装置叫热机？燃料燃烧过程中能量是如何转化的？程中能量是如何转化的？2.汽油机的一个工作循环包括哪几个汽油机的一个工作循环包括哪几个冲程？其中压缩冲程和做功冲程中能冲程？其中压缩冲程和做功冲程中能量是怎样转化？量是怎样转化？复习复习3.汽油机的一个工作循环中，曲轴旋转汽油机的一个工作循环中，曲轴旋转几周，活

9、塞往复几次？几周，活塞往复几次？活动活动12.8 比较比较质量相同的不同燃料完全质量相同的不同燃料完全燃烧时放出的热量燃烧时放出的热量 议一议议一议：质量相同的不同燃料完全燃：质量相同的不同燃料完全燃烧时放出的热量的多少不便直接测量，烧时放出的热量的多少不便直接测量，你打算怎么处理这一问题？需要哪些你打算怎么处理这一问题？需要哪些器材？器材？三、燃料的热值三、燃料的热值 温度温度燃料燃料加热前的加热前的水温水温/燃料燃尽后燃料燃尽后的水温的水温/水温的水温的变化变化/10克酒精克酒精10 克碎纸片克碎纸片想一想想一想 质量相同的不同燃料完全燃烧后，烧质量相同的不同燃料完全燃烧后，烧杯中水温的变

10、化一样吗？这说明了什么？杯中水温的变化一样吗？这说明了什么？实验表明实验表明:相同质量的酒精与碎纸片燃烧相同质量的酒精与碎纸片燃烧后后,酒精比碎纸片放出的热量酒精比碎纸片放出的热量 .更多的实验表明更多的实验表明:质量相等的不同燃料质量相等的不同燃料,完完全燃烧所放出的热量一般是全燃烧所放出的热量一般是 (相同相同/不相同不相同).).多多不相同不相同热值热值 1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值做这种燃料的热值(heat value)，用，用q表示。表示。燃料热值单位：国际单位燃料热值单位：国际单位 焦焦/千克千克 J/kg常用单位常用单位 焦焦/米

11、米3 J/m3完全燃烧完全燃烧即即燃烧时燃烧时化学能化学能全部转化为全部转化为内内能能煤油煤油 4.6X107木炭木炭 3.4X107汽油汽油 4.6X107无烟煤无烟煤 3.4X107氢气氢气 14.3X107石油石油 4.4X107焦碳焦碳 3.0X107天然气天然气 4.4X107柴油柴油 3.3X107烟煤烟煤 2.9X107煤气煤气 4.2X107酒精酒精 3.0X107干木柴干木柴 1.2X107 气气 体体 液液 体体 固固 体体一些燃料的热值（一些燃料的热值（J/kg）不同的燃料的热值不同不同的燃料的热值不同1Kg无烟煤完全燃烧放出的热量是无烟煤完全燃烧放出的热量是3.4X10

12、7J天然气的热值是天然气的热值是4.4X107J/m3,表示表示1m3天然气完全燃烧放出的热量是天然气完全燃烧放出的热量是4.4X107J质量为质量为m的燃料完全燃烧所放出的热量为的燃料完全燃烧所放出的热量为:Q=m q或或 Q=V q无烟煤的热值是无烟煤的热值是 3.4X107J/kg,表示表示例题例题 热值是燃料的一种属性，小华学习后热值是燃料的一种属性，小华学习后总结了一些知识，其中错误的是（总结了一些知识，其中错误的是（）A、1kg焦炭的热值与焦炭的热值与1t的热值一样大的热值一样大B、1g酒精的热值比酒精的热值比1kg干木材的热值大干木材的热值大C、煤气的热值比煤高，所以燃烧煤气、煤

13、气的热值比煤高，所以燃烧煤气 放出的热量多放出的热量多D、燃料的开发与使用加快了人类的发、燃料的开发与使用加快了人类的发 展，但也给人类带来了危害展，但也给人类带来了危害C例题例题 天然气是当今家庭中使用较普通的一天然气是当今家庭中使用较普通的一种能源，现用天然气来烧水种能源，现用天然气来烧水（1）为使）为使2kg水从水从20升高到升高到100水需要水需要吸收多少热量？吸收多少热量？吸吸=cm(t-t0)=4.2X103J/(kg)2kg(100-20)=6.72X105J（2）天然气）天然气完全燃烧放出的热量有完全燃烧放出的热量有40被水被水吸收，则需要完全燃烧多少立方米的天然气？吸收，则需

14、要完全燃烧多少立方米的天然气？天然气的热值是天然气的热值是8.4X107J/M3吸吸=40放放=40V q 吸吸 6.72X105JV=40q 40X 8.4X107J/m3 =0.02m3(3)使用使用天然气、液化石油气与过去烧稻天然气、液化石油气与过去烧稻草、树枝等相比，有哪些优点？草、树枝等相比，有哪些优点？热值大 污染小更容易完全燃烧热效率高读一读读一读 化石燃料的燃烧和环境保化石燃料的燃烧和环境保护护 （1）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值做这种燃料的热值(heat value)，用，用q表示。表示。（2）燃料热值单位：国际单位）燃料热值

15、单位：国际单位 焦焦/千克千克 J/kg；常用单位；常用单位 焦焦/米米3 J/m3（3）质量为）质量为m的燃料完全燃烧所放出的的燃料完全燃烧所放出的热量为热量为:Q=mq或或 Q=Vq（4）燃料的燃烧和环境保护）燃料的燃烧和环境保护小结小结课堂练习课堂练习1.改变物体内能的方式有改变物体内能的方式有 和和 .热传递热传递做功做功2.物体内部物体内部 和和 的总和叫做物体的的总和叫做物体的内能内能.物体温度升高物体温度升高 必定必定增加增加,因而这个物体的内能因而这个物体的内能 .所有分子作无规则运动的动能所有分子作无规则运动的动能分子相互作用的势能分子相互作用的势能所有分子的动能总和所有分子

16、的动能总和增加增加3.冬天冬天,用嘴对手呵气用嘴对手呵气,手会暖和手会暖和,这是用这是用 的的方法增加了手的内能方法增加了手的内能,而它的实质是内能在物体而它的实质是内能在物体之间之间 .两手摩擦也能使手暖和两手摩擦也能使手暖和,这是这是用用 的方法增加手的内能的方法增加手的内能,在这过程在这过程中中,能转化为内能能转化为内能.转转 移移 热传递热传递做做 功功机械能机械能4.用打气筒打气时，过一会筒壁会热起来，为用打气筒打气时，过一会筒壁会热起来，为什么？什么？打气时活塞压缩空气做功，使筒内空气内打气时活塞压缩空气做功，使筒内空气内能增加，温度升高；客服活塞与筒壁间的摩擦能增加，温度升高；客

17、服活塞与筒壁间的摩擦做功也使筒壁内能增加，所以筒壁就会热起来。做功也使筒壁内能增加，所以筒壁就会热起来。5.汽车急刹车时，车轮停止转动，但由于汽车急刹车时，车轮停止转动，但由于（）汽车还要向前运动，使车轮与地面的）汽车还要向前运动，使车轮与地面的摩擦增大，轮胎表面温度急剧升高，此过程中摩擦增大，轮胎表面温度急剧升高，此过程中发生了机械能向（发生了机械能向（）的转化）的转化惯性惯性内能内能6.从滑梯匀速下滑过程中，动能（从滑梯匀速下滑过程中，动能（），机械能总量（机械能总量（）；臀部有灼热感，这是；臀部有灼热感，这是通过（通过（）方式来改变内能的。）方式来改变内能的。不变不变减少减少做功做功7.

18、下列实例中，通过做功改变物体内能的是下列实例中，通过做功改变物体内能的是()A、将沸水倒入茶杯后，茶杯变得烫手、将沸水倒入茶杯后，茶杯变得烫手B、超载货车的刹车片经常处于高温状态而炭化，、超载货车的刹车片经常处于高温状态而炭化，容易造成刹车失灵容易造成刹车失灵C、冬天，晒太阳取暖、冬天，晒太阳取暖D、将冰冻食物放入温水中解冻、将冰冻食物放入温水中解冻B8.以下四种情形，通过热传递方式改变物体内以下四种情形，通过热传递方式改变物体内能的是（能的是（）A.钻木取火钻木取火 B.烧水水变热烧水水变热 C.锯木头木头发热锯木头木头发热 D.两手摩擦发热两手摩擦发热B9.在如图所示的滚摆实验中，发现滚摆

19、每次上升在如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，此过程中能量的变化情况为的高度逐渐减小，此过程中能量的变化情况为()A机械能增加，内能减小机械能增加，内能减小 B机械能减小，内能增加机械能减小，内能增加C机械能减小，内能不变机械能减小，内能不变 D机械能不变，内能增加机械能不变，内能增加10.下列过程中内能转化为机械能的是下列过程中内能转化为机械能的是()A石头被太阳晒热石头被太阳晒热B陨石坠落大气中陨石坠落大气中C火箭发射升空的过程中火箭发射升空的过程中D放在冰箱里的食物温度降低放在冰箱里的食物温度降低BC11.下列与内能有关的说法，正确的是下列与内能有关的说法，正确的是()A.内能的改变必须通过做功才能实现内能的改变必须通过做功才能实现B.同一物体的机械能增加，其内能也增加同一物体的机械能增加，其内能也增加C.内能可以通过做功转变为机械能内能可以通过做功转变为机械能D.热传递一定是从内能多的物体传到内能少的热传递一定是从内能多的物体传到内能少的物体物体C