12．4 機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化   教案 【要點梳理】要點一、物體內(nèi)能的改變通過做功可以改變物體的內(nèi)能。要點詮釋： 
對物體做功，物體內(nèi)能增加；物體對外做功，自身內(nèi)能減少，用做功的方法改變物體內(nèi)能的過程，實質(zhì)上是內(nèi)能與其他形式的能量之間相互轉(zhuǎn)化過程。1、動能和勢能的轉(zhuǎn)化：（1）重力勢能轉(zhuǎn)化為動能：球擺從A點向下擺動的過程中，它的速度越來越大，動能也逐漸增大，重力勢能逐漸減小。球擺到達最低的時，它的動能最大、重力勢能最小。（2）動能轉(zhuǎn)化為重力勢能：擺球又向的另一側(cè)運動。隨著擺球向上擺動，它的速度越來越小，動能逐漸減小，高度越來越大，重力勢能逐漸增大。當擺球到達最高處B點時，它的動能為零，重力勢能最大。2、機械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化——做功：（1）反復彎折的鐵絲，溫度升高，內(nèi)能增大，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（2）迅速將空氣壓縮引火儀的活塞下壓，看到棉花燃燒，活塞的機械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，空氣溫度升高導致棉花燃燒。要點詮釋： 1、動能、重力勢能、彈性勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的。2、做功也可以改變物體的內(nèi)能，做功改變物體的內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)化，將其他形式的能（機械能）轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，熱傳遞改變物體內(nèi)能的實質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。做功和熱傳遞在改變內(nèi)能上是等效的。 要點二、熱機利用燃料燃燒釋放出能量做功的機械，叫做熱機。常見的熱機有：蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。要點詮釋：（1）內(nèi)能利用的兩種方式：加熱、做功。（2）內(nèi)燃機及其工作原理：
　  ①內(nèi)燃機：燃料直接在發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機，叫做內(nèi)燃機。內(nèi)燃機分為汽油機和柴油機，它們分別用汽油和柴油作為燃料。
　　②內(nèi)燃機的工作原理：汽油或柴油在氣缸里燃燒時生成高溫高壓的燃氣，用來推動活塞做功?；钊ㄟ^連桿使內(nèi)燃機的飛輪轉(zhuǎn)動，從而帶動其他機械轉(zhuǎn)動。（3）汽油機的工作循環(huán)（吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程）（3）汽油機和柴油機的異同點：不同點相同點 項目汽油機柴油機（1）構(gòu)造基本相同都是燃料在氣缸內(nèi)燃燒，都是內(nèi)燃機。

（2）都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。
（3）每一個工作循環(huán)都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。構(gòu)造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴點火方式壓縮沖程末由火花塞放出電火花點燃，稱點燃式壓縮沖程末由噴油嘴向氣缸內(nèi)噴霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自動燃燒，稱壓燃式燃料汽油、吸氣沖程吸進汽油和空氣混合物柴油、吸氣沖程吸進氣缸的只是空氣壓縮比壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進體積的1／9至1／6壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進體積的1／22至1／16做功做功沖程初燃氣壓強為30至50個大氣壓，溫度2000℃至2500℃，高溫高壓的氣體推動活塞做功做功沖程初燃氣壓強為50至100個大氣壓，溫度1700℃至2000℃，高溫高壓的氣體推動活塞做功效率效率較低20％至30％效率較高30％至45％用途輕便，多用于汽車、飛機、小型農(nóng)機具笨重，多用于拖拉機、載重汽車、輪船等重型機械      汽油機                               柴油機 要點三、熱值1千克某種燃料完全燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值。單位是：J/㎏。
要點詮釋：
（1）燃料燃燒放出的熱量與哪些因素有關(guān)：
　?、偃剂系姆N類；
　?、谌剂系馁|(zhì)量；
　?、廴剂鲜欠癯浞秩紵?。
（2）燃料完全燃燒放出熱量的計算公式：Q放=mq。其中m為燃料的質(zhì)量，q為燃料的熱值。 要點四、熱機的效率熱機工作時，用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫做熱機的效率。要點詮釋：（1）熱機的效率是熱機性能的一個重要指標，熱機的效率越高，它的機械性能就越好。（2）提高熱機效率的途徑：
　　①在設計和制造上，要不斷改進和革新，以減少各種能量損失，提高效率。
　　②在使用上，要正確使用，注意保養(yǎng)。③充分利用廢氣帶走的能量。【典型例題】類型一、熱機1、柴油機工作一個循環(huán)需四個沖程，其中由機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是（　?。?/span>A．吸氣沖程   B．壓縮沖程   C．做功沖程   D．排氣沖程 2.下列現(xiàn)象中，是用做功的方法來減小物體內(nèi)能的是（    ）A.鉆木取火B.用鐵錘不斷地敲打鐵釘C.小孩從滑梯上滑下時，臀部有灼熱感D.水蒸氣沖開水瓶塞子 3.用鐵錘敲打鐵釘，鐵釘溫度會升高這是因為（   ）A.鐵錘把溫度傳給了鐵釘              B.鐵錘把熱量傳給了鐵釘C.鐵錘把內(nèi)能傳給了鐵釘             D.鐵錘對鐵釘做了功 4.下列說法中正確的是（    ）A.做功和熱傳遞是等效的             B.物體的溫度升高，一定是吸收熱量  C.溫度越高的物體，熱量越多          D.熱水和冷水混合時，能量從熱水傳給冷水 5、如圖，表示做功沖程的示意圖是(　　　 )
　　　　　　　　　　　　　　　舉一反三：【變式】下列有關(guān)熱和能的說法中，正確的是（  ）A. 發(fā)生熱傳遞時，溫度總是從高溫物體傳遞給低溫物體B. 一塊 0℃的冰熔化成 0℃的水后，溫度不變，內(nèi)能變大C. 內(nèi)燃機的壓縮沖程，主要通過熱傳遞增加了汽缸內(nèi)物質(zhì)的內(nèi)能D. 夏天在室內(nèi)灑水降溫，利用了水的比熱容較大的性質(zhì)類型二、燃料的熱值和熱機效率6、某品牌太陽能熱水器的容積為100L，其裝滿水后在太陽的照射下水溫從20℃的升高到40℃，不計熱量的散失。（1）求熱水器中的水吸收的熱量。[水的比熱容c=4.2×103J/（kg?℃）]（2）要完全燃燒多少體積的煤氣可以產(chǎn)生相同的熱量？（煤氣的熱值q=4.0×107J/m3）   舉一反三：【變式】無煙煤的熱值大于干木柴的熱值，則（   ）
　　A、燒無煙煤比燒干木柴產(chǎn)生的熱量多
　　B、要使它們放出同樣多的熱量，完全燃燒的無煙煤的質(zhì)量小于完全燃燒的干木柴的質(zhì)量
　　C、燒無煙煤比燒干木柴產(chǎn)生的煙塵多
　　D、煤比木柴含有的熱量多 7、一輛汽車的發(fā)動機輸出功率為66.15kW，每小時耗柴油14kg，請計算發(fā)動機的效率。（柴油的燃燒值為4.3×107J/kg） 8. 在一個標準大氣壓下，用爐子將10kg的水從20℃加熱至沸騰，燃燒了0.5kg的焦炭，已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，焦炭的熱值為3.0×107J/kg。求：(1)水吸收的熱量；________(2)0.5kg焦炭完全燃燒釋放的熱量；_______(3)爐子燒水的效率。________-9. 有如圖所示的兩套相同裝置，分別在兩個燃燒皿中放入質(zhì)量相同的不同燃料，點燃后加熱質(zhì)量相等的同種液體，通過比較燃料，_______________（選填“燃燒相同時間”或“全部燃燒”）后溫度計示數(shù)的變化，來判斷兩種燃料的熱值的大小。燃料燃燒，____________轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，用比熱容_________的液體可以使實驗現(xiàn)象更明顯。（實驗中液體沒有沸騰）10．己知天然氣的熱值為4.2×107J/m3 ，水的比熱容為4.2×103 J/（kg．℃）．（1）完全燃燒0.04 m3天然氣可放出熱量為　  　J．（2）某天然氣灶燒水的效率為50%，完全燃燒0.04 m3天然氣可使常溫下5kg的水溫度升高　   　℃． 11．小明在學習“物質(zhì)的比熱容”時，取相同質(zhì)量的水和沙子，用相同的酒精燈加熱，測得它們升高的溫度如表，并在圖乙中作出沙子升高的溫度隨時間變化的圖線．加熱時間/min0.51.01.52.02.5溫度/℃水2.04.06.08.010.0沙子4.37.915.218.421.5（1）用溫度計測量水的初溫如圖甲所示，其讀數(shù)為　 　℃．（2）實驗中選用相同的酒精燈加熱，可以認為相同時間內(nèi)水和沙子　        相同．（3）請利用表中數(shù)據(jù)在圖乙中作出表示水升高的溫度隨時間變化規(guī)律的圖線．（4）沙子在1.0～1.5min內(nèi)升高的溫度有明顯異常，其主要原因是　         　．（5）小明再用50g水和100g水做實驗，以吸收的熱量Q為縱坐標，升高的溫度△t為橫坐標，分別畫出50g水和100g水的Q﹣△t圖象．它們都是過原點的直線，即Q=k△t．進一步分析，發(fā)現(xiàn)這兩條直線的k值與對應水的　  　之比相等．  12. 甲、乙兩位同學對“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有關(guān)”持有不同的意見，于是他們對此展開研究。他們從網(wǎng)上查到，雨滴在下落過程中接近地面時受到的空氣阻力與雨滴的橫截面積 S 成正比，與雨滴下落速度 v 的平方成正比，即 f=kSv2（其中 k 為比例系數(shù)，是個定值），雨滴接近地面時可看做勻速直線運動。把雨滴看做球形，其半徑為 r，密度為，比熱為 c，球的體積為 V=4/3r3。（注：所有結(jié)果均用字母表示）（1）半徑為 r 的雨滴重力為_____。（2）在接近地面時，大雨滴的下落速度_  ____小雨滴的下落速度（選填“大雨”“等于”“小于”），寫出推理過程__                            。（3）假設半徑為 r 的雨滴在近地面下落 h 高度的過程中，重力對它所做的功全部轉(zhuǎn)化為雨滴的內(nèi)能，則雨滴的溫度升高了多少__     __？      

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4 機械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化

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