机械能和内能的相互转化(PPT39页)

为什么打气时气筒的筒壁会发烫？
12.4 机械能和内能的相互转化
一、做功可以改变物体的内能 1. 对物体做功，物体内能会增加，
物体对外做功，自身内能会减少； 2.做功改变物体内能的实质：内能的转移 二、汽油机 1.汽油机的一个工作循环活塞经历4个冲程，曲轴
（飞轮）旋转2圈，活塞往复运动2次，燃气对外 做1次功。 2.压缩冲程：机械能转化为内能 做功冲程：内能转化为机械能
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。
热传递方式是内能的转移过程，能的形 式没有变；
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？
提出假设:内能可以转化为机械能 设计实验：在透明塑料盒底部钻一个小孔，
把电火花发生器的放电管紧紧塞入孔中， 打开塑料盒盖，向盒中滴入几滴酒精。按 动电火花发生器的按钮。
活动12.6： 演示点火爆炸
实验现象：盒 盖飞出去了
实质：酒精燃 烧后产生的燃 气，对盒盖做 功，燃气内能 减少，转化为 盒盖的机械能。
1860年，法国发明家莱诺制成了第一台实用内燃机 1883年，戴姆勒和迈巴赫制成了第一台四冲程往复 式汽油机 1897年制成了第一台压缩点火的“狄塞尔”内燃机， 即柴油机
涡轮喷气发动机
涡轮喷气发动机使压缩的后的混合气体在燃烧室 燃烧,产生剧烈膨胀的气体朝尾部高速喷出,其巨大的 反作用力直接成为飞机的推进力.它的特点是功率大!
完成 40 个冲程，做功 10 次。
提示：汽油机的一个工作循环活塞经历_4___个冲程，曲轴 （飞轮）旋转___2__圈，活塞往复运动__2___次，燃气对外 做__1____次功。
想一想：
1. 压缩冲程和做功冲程中的能量是怎样转化的？
压缩冲程：机械能转化为内能 做功冲程：内能转化为机械能
想一想：
内能转化为机械能。
排气 冲程： 进气门 关闭 ， 排气门 打开 ，
活塞 向上 运动。
排出废气
想一想：
2. 汽油机的一个工作循环活塞经历__4__个冲程，曲 轴旋转__2___圈，活塞往复运动__2___次，燃气对外 做__1____次功。
练一练： 一台单缸四冲程汽油机的飞轮转 速1200r/min，则汽油机每秒钟内
燃料的热值
为什么有的汽车用汽油，有的汽车用柴 油？
猜想：可能是相同质量的不同燃料燃烧 时，放出的热量不同
• 实验：
• 用天平称出10g的酒精和10g碎纸，将 它们分别放入两个燃烧器皿中，点燃 后对质量相等的水加热。使酒精和碎 纸充分燃烧，记录加热前后水的温度
汽油机的工作过程：
吸气 冲程： 进气门 打开 ， 排气门 关闭 ， 活塞 向下 运动。
吸入汽油和空气
压缩 冲程： 进气门 关闭 ， 排气门 关闭 ， 活塞 向上 运动。 压缩气体使温度升高
机械能转化为内能。
做功 冲程： 进气门 关闭 ， 排气门 关闭 ， 活塞 向下 运动。
高温燃气膨胀推动活 塞做功
汽油机
火花塞
进气门
汽缸 连杆
汽油机的结构图
排气门 活塞
曲轴
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 叫做一个冲程.
冲程： 活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程。
看一看，说一说
每个冲程的作用是什么？
请你从进气门、排气门的 开关情况及活塞的运动方 向说一说每个冲程的工作 特点。
结论：1. 物体对外做功自身内能会减少 ； 2. 内能可以转化为机械能
内能转化为机械能的应用：
点燃的火药燃烧时内能转化 为机械能使爆竹腾空而起
内能转化为机械能的应用：
火药燃烧时的内 能转化为机械能
燃料燃烧时将大量的内能转 化为机械能推动火箭升空
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。
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
内燃机
由于蒸汽机的效率低,热量损失大,人们设法让燃料 在汽缸内燃烧,以燃烧的气体直接推动活塞做功,这就是 内燃机, 它是第二次工业革命的主角之一.
空气
棉絮
空气压缩引Βιβλιοθήκη Baidu仪
说一说，想一想
现象：你看到 棉絮燃烧起来了；
分析：所看到的现象说明了什么?
答：筒内空气的温度升高了 内能增大了 结论：1. 对物体做功物体的内能会 增加 ； 筒内空气增加的内能从何而来？能量是如何转化？
答：活塞对空气做功，使空气内能增加，活塞 的机械能转化为空气的内能； 结论：2. 机械能可以转化为内能
3.做功改变内能的实质是能量的转化
由上述活动可知:做功可以改变物体的内 能。它的实质是：
机械能转化为内能
机械能转化为内能的现象：
给自行车车胎打 气，气筒发烫
古人钻木取火
机械能转化为内能的现象：
两手相互搓克服摩 擦做功使机械能转 化为内能
下滑时克服摩擦做功 使机械能转化为内能
注意：
做功与热传递在改变物体内能上是等效的。
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。
四、机械能与内能的相互转化
一、做功—改变物体内能的另一 种方式 二、热机 三、汽油机的工作循环 四、燃料的热值
将铁丝快速弯折几次，弯折处有何感觉？
弯折处烫手，说 明铁丝的内能增 加了
做功是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内能
在空气压缩引火仪 的玻璃筒底部放一 活塞 小团干燥的棉花用 力将活塞下压