苏科版九年级物理学案 机械能与内能的相互转化一

12.4 机械能与内能的相互转化（第一课时）
学习目标
1．通过实例和实验，知道做功是改变物体内能的另一种方式，是其他形式能向内能转化过程。

2．通过观察和分析内能转化为机械能的现象，知道热机的工作原理。

3．借助模型等媒体，了解四冲程汽油机的基本结构及其工作过程。

4．通过“热机的发展历程”，了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。

教学重点、难点
重点：做功改变物体内能、内燃机的原理
难点：做功和热传递改变物体内能的等效性的理解
【温故习新·导引自学】
1.给你一块冰，你能用那些方法使其熔化？这些方法中，归类和比较，你会发现些什么？
2.用打气筒给自行车轮胎打气。

打完后，摸一摸打气筒的外壁，会发现什么现象？
投影图片（图12-24、图12-25）
3.学生自学：根据这个原理，可以制造出一种将内能转化为机械能的机器来提供动力装置。

这类热力发动机叫热机。

展示汽油机的模型和示意图、并识别汽油机主要部件的名称。

4..汽油机完成一个工作循环：
1.活塞经历四个冲程，分别为、、、；其中冲程是燃气对外做功的过程。

2.曲轴旋转周，活塞往复次；
3.压缩冲程和做功冲程的能量转化
压缩冲程：
做功冲程：
【交流质疑·精讲点拨】
提出问题：①为什么汽车高速行驶时，轮胎温度会升得很高？
②燃料是怎样使汽车发动机工作的？
学生活动——研究做功能否改变物体的内能
实验方法：反复弯折铁丝七八次，触摸弯折处的温度有无变化（小心烫手）
提出问题：①触摸弯折处，你会观察到什么现象？
②铁丝的温度升高，说明铁丝的内能发生了怎样的变化？
演示实验——空气压缩引火仪
实验方法：在玻璃筒中放入浸有乙醚的一小撮棉絮，用力迅速向下压活塞，观察看到的现象。

（）
问题讨论：
①在上述活动中，物体增加的内能从何而来？能量是如何转化的？
②还有什么方法使铁丝的温度升高？在这些方法中，归类一下，哪些是用热传递的方式改变物体内能，哪些是用做功的方式改变物体内能？
③还能再举出一些通过做功的方式改变物体内能的实例吗？
合作小结：
实验和事例表明：是改变物体内能的另一种方式。

事实证明：做功和热传递在改变物体内能上是等效的。

例1.下列实例中，属于内能转化为机械能的是()
A.弯折铁丝发烫
B. 臀部摩擦发热
C. 蒸汽顶起壶盖
D. 压缩点燃棉花
提出新的问题：
做功可以将机械能转化为内能，那么能否反过来，通过做功将内能转化为机械能呢？汽车发动机的动力是不是来源于此呢？
演示实验：电子式火花发生器：将内能转化为机械能
实验方法：如图12- 28所示，在透明塑料盒的底部钻一个
孔，把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打
开塑料盒盖，向盒内滴入2-3滴酒精，在将盒盖盖紧，揿动
电子式火花发生器的按钮，观察发生的现象。

实验表明：酒精燃烧后的燃气对外做功，燃气的能减少，转化为能。

根据这个原理，可以制造出一种将内能转化为机械能的机器来提供动力装置。

内能转化为机械能的应用——热机
讨论：比较空气压缩引火与发射瓶塞这两个实验，你有什么发现？
热机是将燃料燃烧产生高温高压燃气的内能转化为机械能的装置。

指导学生阅读并思考：下列问题（投影片打出）
1．什么叫冲程？
2．汽油机的主要结构是哪几部分？名称各是什么？
3．汽油机完成一个工作循环：活塞经历四个冲程，分别为、、、。

4．吸气冲程中燃料混合物为什么能吸进汽缸？
5．压缩冲程中能量是怎样转化？
6．什么时候点燃燃料？
7．在做功冲程中是什么做功？能量发生了怎样转化
8．一个工作循环，曲轴旋转圈，活塞往复次
结论：在汽油机的一个工作循环中，活塞共来回两次，曲轴转动两周。

在压缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程中，内能转化为机械能。

指导学生阅读“信息库”中关于“柴油机”的内容。

指导学生阅读热机的发展历程。

例1.下列实例中，属于内能转化为机械能的是()
A.弯折铁丝发烫
B. 臀部摩擦发热
C. 蒸汽顶起壶盖
D. 压缩点燃棉花
例2.如图是汽油机工作时的四个冲程，下列说法错误的是()
A. 一个工作循环中四个冲程的排列顺序是甲、丙、丁、乙
B. 压缩冲程，机械能转化为内能
C. 做功冲程，内能转化为机械能
D. 活塞在气缸内往复运动一次，该汽油机可以对外做功一次
【巩固练习·拓展迁移】
1．下列事例中，做功改变物体内能的是（）A．用酒精灯加热烧杯中的水，B．冬天室内使用暖气取暖
C．用锯锯木板，锯条发热D．盆中的热水温度逐渐降低
2．下列事例中，属于机械能转化成内能的是（）A．火药气体把子弹从枪膛中射出B．电流通过白炽灯发光
C．古人用钻木的方法取火D．用酒精灯加热烧杯里的水
3．我国发射的宇宙飞船在完成任务后，返回地面指定地点，宇宙飞船在下落到地面附近时，由于空气阻力作用做匀速直线运动，则宇宙飞船在匀速下降的过程中，它的（）A．动能不变，势能减小，内能增大B．动能不变，势能增大，内能减小
C．动能减小，势能不变，内能增大D．动能增大，势能减小，内能不变
4．以下现象中，由内能转化为其他形式能的现象是（）A．刀在磨刀石上被磨得发烫B．雨滴从高空下落时温度会升高
C．电熨斗熨衣服D．被加热的试管中的水蒸气膨胀做功，把管塞推出管口
5．汽油机工作是，在冲程中，机械能转化成内能，在冲程中，内能转化为机械能。

6．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200 r/min，则汽油机每秒内完成个冲程，做功次。

7.如图所示，表示内燃机工作时各冲程的示意图，它们正确的排列顺序为 ( )
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．甲、丙、乙、丁 D．甲、丁、乙、丙。