四,机械能与内能的相互转化_智库文档
机械能和内能的相互转化
做功方式是机械能向内能的转化过程， 能的形式已经发生改变。
归纳与总结
改
吸热——内能增加
变
热传递
物 体
(内能的转移) 放热——内能减小
内
能
对物体做功——
的
方
做功
内能增大
式
物体对外做功——
(能量的转化
内能减小
)
既然机械能可以转化为内能那么内 能可以转化为机械能吗？
3. 在汽油机的四冲程中，只有做功冲程是燃气对外 做功，那么其他3个冲程是靠什么完成的？ 飞轮的惯性
练一练：
因为在打气过程 中，一方面，打气筒 的活塞与筒壁上下摩 擦，机械能转化为内 能，使气筒外壁变热 ；另一方面，活塞也 压缩气体做功，使气 体的内能增大，温度 升高，通过热传递也 使气筒外壁变热。
温/
后水温
15
28
13
15
18
3
实验结论 ：质量相同的不同燃料充分燃 烧时，放出的热量一般不相等
热值
• 定义：燃料完全燃烧时放出的热量与燃料的质量 之比，叫做这种燃料的热值
• 热值用q表示，单位J/kg • Q 放=mq 质量为m的燃料完全燃烧时放出的热
量 • Q放=Vq，体积为V的燃料完全燃烧时放出的热
火箭发动机
火箭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，而喷气发动机只带燃 料，利用空气做氧化剂，因此它只能 在大气层内工作。
热机的种类有很多，如蒸汽机、内燃 机、汽轮机、喷气发动机
• 内燃机：燃料在发动发动机气缸内燃烧产生动 力的热机叫做内燃机。
• 柴油机和汽油机是最常见的内燃机。
初中物理苏科版九年级上册四、机械能与内能的相互转化
B.水沸腾时水蒸 气冲开壶盖
C.锯木头锯子发烫 D.压缩空气引火
2.汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，图中表示压缩冲程的是 （C）
A
B
C
D
3.用瓶壁较薄的矿泉水瓶(内盛少量水)做实验：先旋 紧瓶盖，接着两手拧紧瓶的下部，然后迅速旋松 瓶盖，可看到瓶盖飞出数米远，瓶口和瓶内有 “白雾”。
这是由于打开瓶盖时，瓶内气体膨胀对 外 做功 ，内能 增大 ，温度 升高 ，使瓶内水蒸气 发生 液化 ，形成“白雾”。
内容，关注以下问题，并将结果填写在学案中。 1.每个冲程中进气门和排气门的开关情况； 2.活塞运动的方向和汽缸容积的变化； 3.一个工作循环中曲轴转动了多少圈？ 4.压缩和做功冲程中能量是怎样转化的？ 5.给汽车提供动力的是哪个冲程？
练一练
1.下列各图中，属于内能转化为机械能的是 （ B ）
A.两手相互摩擦 能发热
观察与归纳
比较两个矿泉水瓶实验，它们说明了什么共同的 问题？ 物体对外做功，物体内能减小， 可以将内能转化为机械能。
想一想
热传递和做功两种方式有什么共同点？又有什么 区别？
联系实际
在点火爆炸的实验中， 能量是如何转化的？
内能转化为机械能
这让你想到了生产、生活中的什么例子？
二、热机
对照课本图片，在模型中找到各个部分。 利用模型，自学课本51页的四冲程汽油机的相关
课堂小结
今天，你学到了什么？
Байду номын сангаас
§12.4 机械能与内能的相互转化
想一想
可以采用哪些办法可以使铁丝温度升高， 内能增大？
这些办法中，哪些是通过热传递实现改变 内能的？
试一试
其他的方法有什么共同点？是否能改变铁丝的 内能？
四、机械能与内能的相互转化1
为什么汽车高速行驶时，轮胎的温度会升得很高
燃料是怎样使汽车发动机工作的
做功——改变物体内能的另一种方式
活动 12.5 研究做功能否改变物体的内能
做一做
看一看
小心烫手！
议一议
1．在上述活动中，物体增加的内能是从何而来的？
能量是如何转化的？
物体增加的内能是通过做功而来的。 机械能转化为内能。
2．你还有什么办法可以使铁丝的温度升高？这些方法
中，哪些是用热传递的方式改变物体内能的？哪些是
通过做功来改变物体内能的？
（1）用火烧
热传递
（2）用榔头敲打
做功
（3）放在热水中 （4）用砂纸摩擦 （5）在太阳下晒
热传递 做功
热传递
（6）在地面上摩擦…
做功
3．你能再举一些通过做功来改变物体内能的实例吗？ 如将铁丝接到电源上一段时间，铁丝发热这是电流做功。
观察与思考2
好烫！
为什么小孩下滑时臀部感觉很烫？
典型示例：
以下的日常生活事例，通过做功来增加物体内能的是（ ） A．给自行车车胎打气，气筒发烫 B．放进太阳能热水器中的水,温度升高 C．点燃的爆竹腾空而起 D．用水壶烧水，水蒸气将壶盖顶起
活动 12.6 演示点火爆炸将内能转化为机械能
注意安全，千万 不要将盖子对着自己 或他人
由上述活动可知：_做__功__是改变物体内能的另一种方式。
对物体做功，物体的内能增加。如压缩空气做功，使空 气温度升高，内能增加。该过程的实质是机械能转化为 内能。 物体对外做功，物体的内能减少。如压缩空气推动瓶塞 做功时，瓶内有雾产生。这说明瓶内的压缩空气对瓶塞 做功时，空气内能减少，温度降低，使空气中的水蒸气 液化。该过程的实质是内能转化为机械能。
机械能和内能的相互转化
热力学研究
机械能和内能的转化是热力学研 究的基础，有助于深入探究热力 学定律。
机械能和内能转化过程中的能量守恒
1 法则
根据能量守恒定律，能量在转化过程中不会消失或增加，只会从一种形式转化为另一种 形式。
2 公式
机械能转化为内能的公式为Q＝W＋ΔE，其中Q为热量，W为功，ΔE为内能增量。
机械能和内能转化在实际应用中的意义
工业生产
汽轮机、热机等利用能量转化实 现工业生产。
能源开发
形式
机械能一般以动能和势能的形式存在，而内能则以热能、化学能等形式存在。
转化关系
机械能和内能之间可以相互转化，但转化过程中并不完全，会有部分损失。
机械能和内能的转化关系
1
转化式
机械能可以通过摩擦、弹性碰撞等方式转化
转化比例
2
为内能。
转化过程中会有能量损失，机械能转化为内
能的比例会小于1。
3
内能转机械能
内能可以通过膨胀、变形等方式转化为机械 能，但同样会有部分能量损失。
机械能转化为内能的例子
车辆刹车
刹车过程中，机械能转化为内能，即摩擦热。
瀑布
水从高处落下时，机械能转化为内能和声能。
内能转化为机械能的例子
汽轮机
燃烧后的燃料，将水加热生成蒸汽驱动汽轮机转动，内 能转化为机械能。
弹簧
弹簧被挤压后，内能转化为机械能。
机械能和内能的相互转化
机械能和内能是物理学中非常重要的概念。本次演示将探讨这两种能量如何 相互转化，并展示转化过程中能量守恒的原理。
机械能和内能的定义
机械能
物体的机械能等于其动能和势能之和。
机械能与内能的相互转化
课堂练 习
1、下列现象中，是用做功的方法来减小物 、下列现象中， 体内能的是（ D 体内能的是（ D ） A 、钻木取火 B 、用铁锤不断地敲打铁钉 C、 小孩从滑梯上滑下时，臀部有灼热感 、 小孩从滑梯上滑下时， D、 水蒸气冲开水瓶塞子 、
课堂练 习
D D 2、用铁锤敲打铁钉，铁钉温度会升高 、用铁锤敲打铁钉，
四、机械能与内能的相互转化
热传递——改变内能的一种方法
改变物体的内能还有其他方法吗？
对物体做功 做功也可以改变物体的内能 做功
还有哪些事例也能说明做功可以改 变物体的内能呢？ 现象：棉絮被点燃 结论： 对物体做功，可 以使物体的内能增大 此时：机械能转化为内能
想一想： 想一想：要使铁丝的温度升高，你还有哪些 方法？仅凭铁丝温度升高，你能判断出是用 体内能的另一种方式，做功 做功是改变物体内能的另一种方式， 做功是改变物体内能的另一种方式 改变内能，实质是是内能与机械能的相互转化。 改变内能，实质是是内能与机械能的相互转化。 2.热机是将内能转化为机械能的设备。常见 热机是将内能转化为机械能的设备。 热机是将内能转化为机械能的设备 的内燃机有汽油机和柴油机。 的内燃机有汽油机和柴油机。 3.内燃机工作一个循环包括：吸气、压缩、 内燃机工作一个循环包括： 内燃机工作一个循环包括 吸气、压缩、 做功、排气四个冲程。 做功、排气四个冲程。其中做功冲程将内能转 化为机械能对外做功， 化为机械能对外做功，其余三个辅助冲程靠飞 轮的惯性完成。 轮的惯性完成。
热机的应用
常用的内燃机有汽油机和柴油机。 常用的内燃机有汽油机和柴油机。 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞 汽油机比较轻巧，常用在汽车、 机和小型农业机械上。柴油机的功 机和小型农业机械上。 率较大，被广泛应用于载重汽车、 率较大，被广泛应用于载重汽车、 拖拉机、坦克、火车和轮船上。 拖拉机、坦克、火车和轮船上。
机械能和内能的相互转化
机械能和内能的相互转化引言在物理学中，机械能和内能是两个重要的概念，它们描述了系统中储存的能量以及能量的转化过程。
机械能是指系统的动能和势能之和，而内能则是指系统分子及组成部分的能量。
在一定条件下，机械能和内能可以相互转化，这在工程和科学研究中具有重要的应用价值。
本文将重点讨论机械能和内能之间的相互转化过程及其相关原理。
机械能的表示和转化机械能是指系统的动能和势能之和。
动能是物体由于运动而具有的能量，其大小与物体的质量和速度平方成正比。
势能是物体由于位置而具有的能量，其大小与物体的质量、重力加速度和高度成正比。
在任何给定的系统中，机械能的总量保持不变。
当系统中的动能增加时，势能相应减少；反之，当势能增加时，动能相应减少。
机械能可以通过各种方式进行转化，最常见的是由动能转化为势能或者由势能转化为动能。
例如，当抛出一个物体时，物体的动能随着速度的增加而增加，而势能随着高度的增加而增加。
当物体下落回到地面时，动能减少，势能转化为动能，最终化为热能散失。
机械能的转化也可以通过杠杆、滑轮等简单机械装置实现。
例如，在一个杠杆上施加力可以使一个物体随着杠杆的旋转而提高位置，从而增加物体的势能。
同样地，利用滑轮和绳子可以改变物体的高度，实现机械能的转化。
内能的表示和转化内能是指系统中分子和组成部分的能量。
它包括分子的热运动、旋转和振动以及分子之间的相互作用。
内能的大小取决于系统的温度、压力和组成成分。
内能可以通过吸热或放热的方式进行转化，也可以通过化学反应或核反应进行能量的转化。
在系统的热力学平衡状态下，内能是一个守恒量，即内能的总量保持不变。
当系统吸收热量时，内能增加；反之，当系统放出热量时，内能减少。
内能的转化可以通过传导、对流和辐射等方式进行。
例如，当我们加热水时，热能通过传导从加热源传递给水，使水分子的热运动增强，从而增加了水的内能。
机械能和内能的相互转化在一定条件下，机械能和内能可以相互转化。
最常见的情况是机械能转化为内能或内能转化为机械能。
机械能和内能的相互转化
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加强交通建设管理，确保工程建设质 量。09:32:5109:32:5109:32Saturday, October 24, 2020
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安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.2420.10.2409:32:5109:32:51October 24, 2020
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踏实肯干，努力奋斗。2020年10月24日上午9时32分 20.10.2420.10.24
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相信相信得力量。20.10.242020年10月 24日星 期六9时32分51秒20.10.24
谢谢大家！
度升高
• C、把搭在弓上的箭射出去 • D、冬天用热水袋取暖
2、下列过程中，将内能转化为 机械能的是 ( D ) A．流星在大气层中穿行 B．用热水泡脚．脚感觉暖和 C．汽油机的压缩冲程 D．水沸腾时水蒸气顶起水壶盖
热机的定义：
热机是热力发动机的简称。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。
由于国际原煤价格上涨，少数不法商人 把一种黑色石头掺在优质煤中高价出售， 客户为了不上当受骗，辨别煤中是否掺杂 的最恰当方法是检测下面哪一个物理量( ) A. 热值 B.内能 C. 温度 D.比热容
关于燃料和热值，以下说法正确的是( ) A 燃料的热值与燃料的燃烧情况无关 B 容易燃烧的燃料，热值一定大 C 煤的热值大于干木柴的热值， 燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴
热机的发展历程：
第一台带活塞的蒸汽机由法国工程师巴本制成, 经英国工程师纽可门和瓦特改进,在工业生产上得 到了广泛应用,使人类进入了工业时代.
瓦特改良的蒸气机模型
最早的蒸汽机车
吸气 冲程：
进气门 打开 ， 排气门 关闭 ， 活塞向下 运动。
机械能与内能的相互转化以及热学计算
机械能与内能的相互转化以及热学计算一、机械能与内能的相互转化机械能是指物体由于其位置和运动状态所具有的能量，它包括动能和势能两部分。
而内能是指物体分子和原子内部运动的能量，与物体的温度有关。
机械能与内能之间存在相互转化的现象。
当机械能转化为内能时，物体的位置和运动状态发生改变，而内能会增加，从而导致物体的温度升高。
而当内能转化为机械能时，物体的位置和运动状态发生改变，而内能会减少，从而导致物体的温度降低。
具体的机械能与内能相互转化的实例有：水在电池中的转化、风力发电等。
在电池中，电能通过化学反应转化为机械能和热能。
当电池工作时，电解液中发生的化学反应会产生热能，而这部分热能会升高电解液和电池的温度，从而增加内能。
同时，电池中的电能也会通过外部电路传递给外界，实现机械能转化。
在风力发电中，风能通过风轮转化为机械能，从而带动发电机转动，产生电能。
而这个过程中，由于机械能的转化，风轮和发电机会产生摩擦热，从而增加内能。
二、热学计算热学是研究热量与能量转化的科学，它包括热力学和热传导等研究内容。
在热学计算中，常用的一些物理量和公式有：1. 热量传递的公式：热量传递的计算公式是Q=mcΔT，其中Q代表热量，m代表物体的质量，c代表物体的比热容，ΔT代表物体的温度变化。
这个公式可以用来计算物体在热量变化时的热量传递情况。
2.热传导公式：热传导的计算公式是Q=λAΔT/d，其中Q代表传导热量，λ代表物质的导热系数，A代表传导物体的面积，ΔT代表温度差，d代表传导距离。
这个公式可以用来计算物体通过导热方式传递热量的情况。
3.热功定理：热功定理是热力学的基本定律之一，它表示系统从外界吸收的热量等于系统对外界做的功加上系统内部的热能的增加。
数学表达式为Q=W+ΔU，其中Q代表系统吸收的热量，W代表系统对外界做的功，ΔU代表系统内部能量的增加。
这个定理可以用来计算系统的热功转化情况。
在热学计算中，我们常常利用这些公式和定理，结合具体的问题，来进行能量转化和热量传递的计算，从而得到所需的结果。
初中物理苏科版九年级上册四、机械能与内能的相互转化
2、条件：A、温度达到燃点
B、需要空气 3、实质：化学能转化为内能 【猜想】燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关呢？ （质量） （燃料种类） （燃烧程度） 【探究】燃料燃烧放出的热量与燃料种类的关系。
一、内能的改变
【思考】 除了通过热传递的方式来改变内能，还有其 他方法能够改变内能吗？ 【方法】 对物体做功 （机械能转化为内能）
小心烫手！
弯折发热
摩擦生热
压缩引火
【辨析】 1.两者的区别和联系。本质不同
效果相当 2.对物体做功，物体内能一定增加吗？
1.铁锤敲打铁钉，铁钉温度升高这是因为 （ ） A．铁锤把温度传给了铁钉 B．铁锤把热量传给了铁钉 C．铁锤把内能传给了铁钉 D．铁锤对铁钉做了功 2.下列说法中正确的是（ ） A．做功和热传递是等效的 B．物体的温度升高，一定是吸收热量 C．对物体做功，内能一定增加 D．物体内能增加，一定对物体做功了
四、热机的缺陷和改进
【缺陷】 说说热机使用的危害和困境。
环境污染
能源枯竭
【改进】 1.新能源。氢、生物燃料、太阳能等
2.高效率。使燃料充分燃烧、减少各种损耗 3.零排放。 4.超静音。 5.强动力等。
五、内能的来源
【思考】还有其他能量能够转化为内能吗？ 【方法】电加热 燃烧等化学反应 1、物质：燃料
3.进行如图实验操作时， 会发现薄壁金属管内乙 醚会沸腾，产生的乙醚 蒸气会把塞子冲开，这 种现象的解释是： 【解析】 来回拉绳子时，克服绳子和管壁的做了功， 使绳和金属管的 醚进行了 增加， 升高。金属管又和乙 增加， 升高，直到 ，使乙醚的
乙醚沸腾，产生大量的乙醚蒸气，蒸气膨胀把管塞
冲开。此时看到管口出现大量
纽科门发明蒸汽机
机械能与内能的相互转化
内燃机
汽油机
柴油机
涡轮喷气发动机
火箭发动机
一、改变内能的另一种方式:
做功
(能量的转化) 二、汽油机
对物体做功—— 内能增大
物体对外做功—— 内能减小
1、工作原理 2、构造
3、一个工作循环
4、冲程中的能量转化
程.压缩冲程: 机械能→内能
;
做功冲程: 内能→机械能
.
3. 此图是汽油机
的
冲程。
在此冲程中，气
缸中的气体体
积
，压
强
。（填
“变大”、“变
小”或“不变”）
如图所示，在试管里装
入一些水，用软木塞塞
住，加热使水沸腾，水
蒸气会把软木塞冲
开．在这一过程中，水
蒸气膨胀时对软木
塞
做功，消耗
了水蒸气的一部分
能，转内化为软木塞的
对物体做功—— 内能增大 机械能转化为内能
物体对外做功——内能减小 内能转化为机械能
(实质:能量的转化)
还有哪些事例说明内能→机械能
中国是火箭的故乡
模拟火箭
神七发射
热机(热力发动机)
原理:将燃料燃烧 产生的高温、高压 燃气的 内 能转 化为 机械能 装置.
汽油机
汽 进气门
油
机
结
构
图
汽缸
火花塞 排气门
机械能与内能 的相互转化
好 烫！
改变内能的另一种方式:做功 机械能→内能 内能增大
演示点火爆炸
（1）你观察到什么现象？ （2）是谁对它做了功？ （3）燃气具有的是什么能？ （4）该实验中能量如何转化？ 在此过程中,酒精燃烧后的燃气对外做 功,燃气的内能减少,转化为机械能.