苏科版-物理-九年级上册-学案2 12.4机械能与内能的相互转化

机械能与内能的相互转化
【学习目标】
1、通过活动，认识到做功是改变物体内能的一种方式，是其他形式能向内能的转化过
程；
2、通过观察、分析内能转化为机械能的实例，知道热机的工作原理；
3、通过阅读“热机的发展历程”，了解内能的利用在人类社会发展史上的意义；
4、从能量转化的角度认识燃料的热值，知道不同燃料的热值不同，会查热值表；
5、会进行燃料燃烧放热的简单计算；
【学习重点、难点】
重点通过实验探究，了解做功是改变物体内能的另一种方式
难点借助模型或挂图等媒体，了解四冲程汽油机的基本结构及其工作过程；
【学习器材】
铁丝空气压燃引火仪汽油机模型铁架台温度计烧杯水
酒精碎纸片火柴
【学习内容】
问题一改变内能的另一种方式——做功
1、（提出问题）采用哪些方法可以使铁丝的温度升高，内能增大？
2、自主学习课本，完成自测作业
使铁丝的温度升高，内能增大可以通过_____________或_______________的方式来实现。

3、小组合作探究，课堂展示成果
仅凭铁丝温度升高内能增大这一现象，______（能或不能）断定是通过热传递方式还是做功方式来实现的，说明做功与热传递对于_________________是等效的。

4、（教师精讲）：
热传递的实质是内能的__________过程，能的形式_________（有、没有）改变；做功的实质是能的________过程，能的形式______（有、没有）改变。

演示压缩空气引火仪的实验
实验中看到_______________，说明_________________________________。

例：自行车轮胎打气时，打气筒也会_______，这也是由于_________________的缘故。

搓搓手会感觉热是由于_____________________。

钻木取火是由于
____________________________等。

结论：对物体做功，物体的内能______，是___________能转化成______能。

问题二、热机
1、（教师精讲）：
演示点火爆炸现象。

在滴入酒精的密封塑料盒内点燃电火花，你观察到什么现象？
根据这一原理，人们制成了将内能转化为机械能的机器——热机。

热机是热力发动机的简称，工作时将燃料燃烧产生的高温高压燃气的内能转化为机械能。

问题三、汽油机的工作循环
1、自主学习课本，完成自测作业
热机是将燃料燃烧产生的__________燃气的________能转化为__________能的装置。

常见的内燃机是______________和______________。

2、小组合作探究，课堂展示成果
汽油机在工作时,活塞在汽缸里做往复运动,活塞从汽缸的一端运动到另外一端的过程叫做一个______________.
思考：吸气冲程燃气会进入汽缸是因为________________ ___________；
压缩冲程_____能转化为______能；做功冲程中燃气能做功是_____能转化为______能；内燃机的工作过程由______________、______________、______________和______________四个冲程形成一个工作循环，每个工作循环活塞往返_________，飞轮转动_________，对外做功___________，在汽油机工作的4个冲程中，只有__________冲程是燃气对活塞做功，内能转化为机械能；其于三个冲程都是靠消耗飞轮的________能，依靠飞轮的_______来完成的。

汽油机的优点是，常用在；
柴油机的优点是，常用在。

问题四、燃料的热值
1、小组合作探究，课堂展示成果
质量相等的酒精和碎纸片充分燃烧后放热相同吗？
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的。

1、（教师精讲）：
燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。

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=mq
2、自主学习课本，完成自测作业
气体燃料热值的单位是，放热公式为。

【课后作业】
1、下列四个事例中，属于利用热传递改变物体内能的是( )
A. 双手摩擦能发热
B. 烧水时水温升高
C. 锯木材时锯子发烫
D. 钻木取火
2、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
3、现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有( )
A．较大的比热B．较低的沸点
C．较大的热值D．较高的凝固点
4、当水壶中的水烧开时，壶盖会被顶起，从能量转化的观点看，这是水蒸气的_________能转化为壶盖的机械能。

5、柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2kg柴油能放热________J，这些热通过该柴油机的转化能对外做有用功______J。

（柴油的热值为3.3×107J/kg）
6、内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时这些气体的温度和内能变化的情况是（）
A．内能减少，温度降低B．内能增加，温度升高
C．内能减少，温度升高D．内能增加，温度降低
7、如图是汽油机的冲程。

在此冲程中，气缸中的气体体积，压强。

（填“变大”、“变小”或“不变”）
8、柴油机的飞轮转速是1200r/min，则每秒钟该柴油机完成个工作循环，做功次，共完成个冲程，若每次做功为500J，则柴油机的功率为W。

9、各家各户都要烧水煮饭,有关参数如下表所示.
天然气的热值7.2×107 J/m3
电器的效率90% 燃气炉效率30%
电费0.40元/度天然气费2.00元/m3
小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间,并把它折算成烧水时间,相当于每天要将20kg的水烧开,而这个月的平均气温为20℃.试问:
(1)一个月(按30天计)加热水要吸收多少热量?
(2)小明家有燃气灶具,也有电器灶具.由于电费比天然气费要便宜而效率高,但天然气的热值高,那么他是用电更划算、还是用天然气更划算呢?请你通过计算后回答.
（总结评价）：
项目小组自学得分小组展示得分小组堂清得分本人得分得分
答案
【课后作业】
1、答案：B
2、答案：A
3、答案：C
4、答案：内
5、答案：6.6×107J；1.98×107 J
6、答案：A
7、答案：压缩；变小；变大。

8、答案：10；10；40；5000.
9、答案：(1)Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·0C)×20kg×(1000C -200C)×30=2.016×108J (2)需要的天然气的体积: V=Q放/q=Q吸(/q×30%)=2.016×108J/（7.2×107 J/m3×30%）≈9.33m3.
需花费：9.33m3×2.00元/m3=18.66元
需要消耗的电能：W= Q吸/90%=2.016×108J/90%=2.24×108J
2.24×108J≈62.2度
需花费：62.2度×0.40元/度=24.88元
∵18.66元<24.88元
∴用天然气更划算。