苏科版（2024）九年级上册（2024）四、机械能与内能的相互转化试讲课教学ppt课件

这是一份苏科版（2024）九年级上册（2024）四、机械能与内能的相互转化试讲课教学ppt课件，共48页。PPT课件主要包含了CONTENTS，教学重点，教学难点，PARTONE，你观察到什么现象，PARTTWO，汽油机的工作原理，PARTTHREE，燃料的热值，做一做等内容，欢迎下载使用。
1. 熟悉机械能与内能是可以相互转化的，并能举例说明；2. 了解热机的概念；内燃机的分类（按照所使用燃料的不同）；3. 知道汽油机的结构，分析汽油机的工作循环过程；4. 掌握汽油机的工作循环中每个冲程的特点；5. 比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量；6. 热值的概念、表示、单位及其公式；7. 热值的有关计算及其应用
1.机械能与内能是可以相互转化的； 2.汽油机的工作四个冲程的特点； 3.热值及其计算、应用。
1.汽油机工作的特点、应用、及求有关参数； 2.实验探究：比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量； 3.热值、比热容的综合应用。
汽车是现代生活中常用的交通工具。发动机是汽车的核心部件，为汽车提供强劲的动力。这个动力从何而来？
如图所示，小朋友从滑梯滑下，会感到臀部发烫；将试管中的水加热至沸腾后，橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出去。
这些现象说明机械能与内能是可以相互转化的。
在前面的学习中，我们通过活动12.6，①反复弯折铁丝，②压缩空气引燃硝化纸，来探究机械能转化为内能的过程。
生活中有哪些内能转化为机械能的例子；或哪些机械利用了内能转化为机械能。
如图12-29所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，将电子点火器的放电管紧紧塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入几滴酒精，再将盒盖盖紧， 按动电子点火器的按钮。
注意安全，千万不要将盖子对着自己或他人。
在上述活动中，酒精燃烧产生的燃气对外做功，燃气的内能转化为机械能。根据这一原理，可以制造出将内能转化为机械能的机器。
酒精开始燃烧，稍后，塑料盒盖飞出。
热机：热机是热力发动机的简称，它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。
内燃机是最常见的一种热机，按照所使用燃料的不同，内燃机可分为汽油机、柴油机和天然气发动机等。
例如，汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
现以汽油机为例，介绍内燃机的工作过程；如右图所示，汽油机主要由气缸、活塞、火花塞、进气门、排气门、曲轴和连杆组成。
进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，燃料和空气的混合气体被吸入汽缸。
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合气体被压缩，温度升高，机械能转化为内能。
当活塞到达汽缸顶端时，火花塞打火，使混合气体猛烈燃烧，产生高温、高压的燃气，推动活塞向下运动，内能转化为机械能。
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出汽缸。
汽油机的一个工作循环分为如图所示的四个冲程示意图。
汽油机工作时，活塞在汽缸里做往复运动。活塞从汽缸的一端运动到 另一端的过程，称为一个冲程。 汽油机的一个工作循环过程包括四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
刚刚是汽油机一个工作循环（含四个冲程）的介绍，接下来是熟悉这个四个冲程的工作特点。
以下分三步学习汽油机的四个冲程工作特点：①从能量转化角度学习压缩冲程与做功冲程；②从工作示意图分辨四个冲程的一些方法；③回归教材汽油机工作过程示意图。
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，将混合气体压缩。
气缸顶端的火花塞通电点火，混合气体爆发性燃烧，高温高压气体向下推动活塞做功。
1.看进气门与排气门开关：①全关，则是压缩冲程与做功冲程； ②一开一闭，则是吸气冲程与排气冲程。
2.看活塞处的箭头方向： ①箭头向下，则是吸气冲程与做功冲程； ②箭头向上，则是压缩冲程与冲程排气。
运用以上两点技巧前提是还须明白气缸所在的位置。
活塞往复运动 次;飞轮转动______周；对外做功 次;汽缸内的燃油爆发性燃烧 次。
2. 四冲程内燃机一个工作循环：
1. 做功冲程中，燃气对外做功，带动与曲轴相连的飞轮实现持续运转。其余三个冲程是辅助冲程，活塞靠旋转飞轮的惯性带动曲轴连杆运动。
汽油机比较轻巧，常用在汽车、小型飞机和小型农业机械(如插秧机、 机动喷雾器)上。在汽缸容积、转速相等的情况下，柴油机的功率较大， 热效率较高，因此被广泛应用于载重汽车、拖拉机、坦克和轮船上。
17世纪末，第一台带活塞的蒸汽机由法国物理学家、发明家巴本 制成。经瓦特等人的改进，蒸汽机 (图12-32)在工业生产上得到了广 泛应用，人类从此进入了工业时代。 但是，当时的蒸汽机在使用中能量损失大，效率只有5%～8%。 为了进一步提高热机效率，人们设法让燃料在汽缸内燃烧，用燃烧产生的气体直接推动活塞做功，这就是内燃机。今天的燃油汽车、拖拉机、坦克等，都使用了内燃机。
随着航空航天事业的发展，人们迫切需要大功率的发动机以提高飞行器的飞行速度，因此涡轮喷气发动机(图12-33)应运而生。涡轮喷气发动机使压缩后的混合气体在燃烧室内燃烧，燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力。 火箭发动机的工作原理与涡轮喷气发动机十分相似。主要的差 别是，火箭自带燃料和氧化剂，可在大气层之外工作；涡轮喷气发动机只携带燃料，利用空气做氧化剂，因此只能在大气层内工作 。
我国在火箭发动机的研制方面， 固体火箭发动机和液体火箭发动机(图 12-34)齐头并进，现已居世界前列。 2021年10月19日，我国研制的直径为3.5m 的500 t级整体式固体火箭发 动机试车成功，这是目前世界上推力最大的固体火箭发动机。2022年11月 5日，我国自主研制的500 t 级液体火箭发动机首次整机试车成功。这些成果标志着我国火箭发动机的研制水平大幅提升，将有力推动中国航天梦的加速实现。
为什么有的汽车用汽油，有的汽车用柴油，还有的汽车用天然气?
也许是由于相等质量的不同燃料燃烧时，产生的热量不同。
取质量相等的酒精和面巾纸碎片各5g, 分别放入两个燃烧皿中，点燃后对装有相等质量的水 ( 约30g) 的试管加热(图 12-35),使酒精和面巾纸碎片充分燃烧。记录加热前后两支温度计的示数。
质量相等的酒精和面巾纸碎片充分燃烧后，试管中水温的变化一样吗? 这说明了什么?
实验表明，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是不相等的。
不一样；说明了它们所放出的热量不相等。
小明利用如右图装置，完成以下实验：比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量。实验中液体a温度随时间的变化如表格所示（见下页）。
为了进一步探究质量相等的不同燃料燃烧放出的热量特点，我们进行如下实验：
注：甲、乙中液体a的质量相等。
将实数表格中的数据描绘如右图所示；且为了方便数据分析，我们将上页的表格数据复制粘贴至如左图所示。
质量相等的燃料1和燃料2完全燃烧放出的热量大小关系是什么；且二者的比值是多少？
Q燃料1：Q燃料2=5：3
1.热值：燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值。燃料的热值用q表示，单位是J/kg。
质量为m的燃料，完全燃烧放出的热量
q: 燃料的热值；单位：J/kgQ：燃料完全燃烧放出的热量；单位：Jm: 燃料的质量；单位：kg
3.物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
1.与比热容相似，不同燃料的热值一般不同，其大小与燃料的种类有关，与燃料的质量（体积）、是否燃烧、是否完全燃烧无关；2.氢气的热值最大：氢气热值1.43×108J/kg。
为什么发射火箭上天要用氢做燃料？
因为氢的热值大，质量相等的不同燃料完全燃烧，氢释放的热量最多，故利用氢做燃料。
1.气体燃料的热值：对某些气体燃料完全燃烧放出的热量与其体积之比，叫做这种气体燃料的热值。
4.物理意义：热值在数值上等于在标准状况下1m3的燃料完全燃烧放出的热量。
3.气体燃料的单位：焦/米³，读作“焦每立方米”；符号：J/m3。
例如，氢气的热值又可表示为1.28×10⁷J/m³, 它表示在标准状况下1m³ 氢气完全燃烧，放出的热量为1.28×10⁷J。
①热值与燃料的种类有关，反映了燃料燃烧放出热量的本领大小.
②只有在完全燃烧时放出的热量与质量之比才是这种燃料的热值，如果用没有完全燃烧放出的热量计算出的热值就比实际值小.
③热值是针对一定质量或体积的燃料而言的，如果同种燃料的质量或体积不同，则完全燃烧时放出的热量大小不同.
1 ．热机的发明及广泛使用，对人类社会的发展起到了重要的作用，下列不属于热机应用的 ( )A ．喷气式飞机 B ．柴油拖拉机C ．纯电动汽车 D ．燃油摩托车
2 ．四冲程汽油机工作时，将内能转化为机械能的冲程是 ( )A ．吸气冲程 B ．压缩冲程 C ．做功冲程 D ．排气冲程
3 ．关于 的理解，下列说法中正确的是 ( )A ．热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比B ．若燃料燃烧不充分时，热值将减小C ．当燃料未燃烧时，其热值为零D ．某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关
4．酒精的热值是3.0 × 107J/kg ，表示的物理意义是 ；一瓶 500g 的酒精用掉一半，则剩下酒精的热值是 J/kg。
1kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J
A ．火箭的燃料燃烧得越充分， 热值越大B ．火箭“体内”的燃料选用液氢是因为液氢的质量大C ．火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253℃时， 内能为零D ．火箭“体内”的液氢燃料在燃烧过程中，质量减少，热值不变
5 ．如图所示， 2024 年 4 月 25 日， 搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号 F 遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是 ( )
A ．燃气在喷出的过程中温度会降低B ．燃气的内能转化为盒盖的机械能C ．能量转化方式与汽油机的做功冲程相同D ．酒精燃烧放出的热量一定是 6000J
6 ．电火花发生器点燃塑料盒内的酒精，酒精燃烧产生的燃气能将盒盖喷出很远。实验时在盒内滴入 2×10-4kg 的酒精（q酒精=3×107J/kg）。对于此实验过程，以下说法不正确的是 ( )
7. 某四冲程汽油机,曲轴转速1200转/分,则该汽油机每秒 做功_______次,有________个冲程,飞轮转________周。
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A ．一个工作循环的正确顺序是： 甲乙丙丁B ．图乙冲程是做功冲程C ．图甲冲程是将所有的内能转化为机械能的过程D ．图丁冲程是机械能转化为内能的过程
8．如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是 ( )
A ．液体 a 的比热容是液体b 的两倍B ．0 -t1 时间内甲、乙、丙烧杯中液体吸收的热量相等C ．燃料燃尽时乙中液体 a 吸收的热量小于丙中液体 b 吸收的热量D ．仅利用装置乙和丙进行实验可以比较燃料 2 和燃料 1 的热值大小
9 ．如图所示， 甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量、烧杯内液体质量及液体初温均相同。不考虑热量损失，燃料点燃直至燃尽，三装置烧杯中液体升高的温度随时间变化 的图像如图丁所示。以下判断正确的是 ( )
1．用比值法定义物理量是物理学中常用的方法，以下物理量不是用这种方法定义的是( )A ．功率 B ．比热容 C ．热量 D ．热值
2．图甲是四冲程汽油机工作过程中的 冲程，该过程的能量转化情况与图乙 （相同/不同）。若汽油机 1s 内对外做功 20 次，则其曲轴的转速为 r/min。
A ．若 m 相同， Δt 越小，燃料的热值越大B ．若 Δt相同，m 越大，燃料的热值越大C. 若 的值越大，燃料的热值越小D ．若 的值越大，燃料的热值越小
3．如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用 m 表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用 Δt表示（水未沸腾）( )