机械能与内能的相互转化

看一看 想一想
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通过实验，你看到什么？
棉花燃烧 桶内气体温度_升__高__
桶内气体内能_增__大__
桶内气体内能增加的原因是_活__塞__压__缩__气__体_ 做功
活塞压缩气体做功使气体温度 升高，内能增加。做功是改变 内能的另一种方式。
改变物体内能——做功
流星雨的形成
切割机在切割钢材
分析：这是一个综合过程，既有克服摩擦做功， 又有压缩气体做功，把机械能转化为内能，使 物体的内能增加，温度升高 。
解： 当气筒内的活塞向下运动时，压缩筒内 的 空气做功，使空气的内能增加，温度升高， 并把一部分内能转移给筒壁;同时，气筒内的 活塞与筒壁摩擦而做功，使筒壁的内能增加， 温度升高;这样，筒壁就热起来了。
想一想 练一练
火柴可以放在火上点燃，也可以在
火柴盒上擦燃，前者是用
方法使
火柴头的温度升高而燃烧；后者是用____
方法使火柴头的温度升高而燃烧的。
下列例子中,属于机械能转化为内能的是( )
A、冬天，人站在阳光下感到暖和，
B、水沸腾时，水蒸气冲开锅盖，
C、用锉刀锉铁皮，铁皮和锉刀都发热，
D、点燃爆竹的导火线后，爆竹腾空飞起。
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如图所示，在试管内装一些水，用软木塞 住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲出 去。在这个实验中，
(1)燃料的 化学 能 转化为 内 能，传递 给水和水蒸气，
(2)水蒸气把木塞冲出去， 内 能转化为木塞的 机械 能。
想一想 练一练
如图所示，在玻璃瓶内装有少量水， 用塞子塞紧后往瓶内打气，打到一定程度 时，塞子会从瓶口跳起来，同时会看到瓶 内“白气”产生，这一现象说明： （1）瓶内气体对外做功时，
苏科版新教材同步教学课件
第12章 机械能和内能
12.4机械能与内能的相互转化
课题导入
弹头高速飞行、汽车飞奔， 它们所具有的机械能是怎样获得的？
做一做 想一想
弯折铁丝后用手摸摸 弯折处
实验中铁丝的温度是 否发生变化?温度升高了
实验中铁丝的内能怎 么变?增加了
铁丝增加的内能是哪 里来的?用手弯折对铁丝做功
5.一台汽油机的转速为2400R/min，则在 1s内柴油机对外做功的次数是（ ）。
A．2400次
B．1200次
C．40次
D．20次
练一练
汽油机的曲轴上都装有一个笨重的飞轮其作用是:(B )
A、减小柴油机的振动， B、贮藏能量，完成三个辅助冲程， C、提高热机的效率， D、提高热机的功率。
单缸四冲程汽油机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的
（3）试评析使用家用煤炉烧水的主要缺点有 哪些？
练一练
太阳能是一种廉价的清洁能源,开发和利用 的前景十分广阔.据悉,在晴天,阳光垂直地面
照射时地球表面接受到的热辐射为1.2×103
J/(m2·s).有一台太阳能热水器,水箱容积为50L, 可将接收到的热辐射的40%用来提高水温. 若该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始 终是2.1 m2,求:(1)1h后装满水的水箱中冷水 温度能升高多少℃？(2)若用煤气来提供这些 热量,需要完全燃烧多少的煤气?
是：（D ）
A、只有吸气和压缩冲程， B、只有压缩和排气冲程， C、只有吸气和排气冲程， D、只有吸气、压缩和排气冲程。
练一练
以下为四冲程汽油机工作的示意图, 请你指出各图分别是哪个冲程。
吸气冲程
排气冲程
压缩冲程 做功冲程
小结
内能转化为机械能 内能转化为机械能
汽油
柴油
火花塞
空气和汽油的混合物
喷油嘴 空气
练一练
已知水的比热容为4.2×103J/〔kg·℃〕,小华想 估算一下她家每天烧水.做饭需要的热量.于是 小华仔细记录了每天烧水．做饭.炒菜需要的时 间,并把它折算成烧水的时间,相当于每天将 30kg,20℃的水烧开.(在标准大气压下)
（1）小华家每天烧水.做饭.炒菜需要多少热量?
（2）如果每燃烧1kg的普通煤可以放出 3×107J的热量,那么小华家每天烧水,做饭,炒菜 至少需要多少kg的煤?
通过实验，你看到什么？
给瓶内打气 压缩气体体积使气体内能增加，温 度_升__高__打气的机械能转化为内能。 瓶内气体内能_增__大__使瓶盖飞出，内 能又转化为机械能。
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内能转化为机械能
你观察到什么现象?
加热水，水内能增加，水蒸气将盒盖冲出 内能转化为机械能 在摩擦过程中，乙醚的内能增加，机械 能转化为内能。乙醚内能对盒盖做功， 将盒盖冲出将_内__能__转化为机械 能
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写出下列现象中，改变内能的方法
：
A、给自行车打气，气筒壁会发热： ，
B、古人用“钻木取火”的方法取火：
，
C、一盆冷水放在太阳光下晒热了： ，
D、搓手会感到手变热：
，
E、冬天往手上呵气,感到手变暖和____.
F、来回弯折铁丝，弯折处会发烫： 。
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用打气筒给自行车胎打气，过一会儿筒壁就会 热起来，这是为什么？
两种燃料的热值之比为2 ：1，质量之比 为1 ：4，则这两种燃料完全燃烧放出的 热量之比为：（ ）。
A．1 ：2
B．2 ：1
C．8 ：1
D．4 ：1
能量守恒定律
例题
从210 m处自由下落的雨滴，如果下落过程中重力对它做 功的40％用来增加雨滴的内能，它落到地面时，温度升高 了多少？（取g＝10 N/kg） 解析：本题的关键是,雨滴从高处下落时重力做的功W，其 中40％转化为雨滴的内能Q，列出等式Q＝40％W。根据雨 滴下落过程中重力对它做的功为W＝mgh,转化为雨滴的内 能为Q＝cmΔt，其中c为水的比热容，m为雨滴的质量，h 为雨滴的下落的高度，Δt为雨滴升高的温度，由Q＝40％ W，即得cmΔt＝40％mgh,找到了等量关系即可求解。 答案：重力做的功为W= mgh,转化为雨滴的内能为Q＝ cmΔt 由题意得Q=40％W 所以cmΔt=40％mgh 即Δt=40％mgh/cm=(40％×10 N/kg× 210 m)/[4.2× 103 Ｊ/（kg·℃)]=0.2 ℃。
搓手发热
改变内能的方式
热传递
1、定义： 2、特点：
a.发生条件： b.传递方向： c.终止标志： d.实 质：
做功
1、定义： 2、特点：
a.对物体做功，物体内能
____，温度____。
b.物体对外做功，物体内能 ___，温度____。
c.实质：能量的转移
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气体的内能 减少 ， 温度 降低 ； （2）当温度降低时，瓶内的 水蒸气遇冷放热，从而
液化 成小水珠。
想一想 练一练
气体在迅速膨胀做功的过程中，气体 的温度和内能的变化情况是：（ A ）
A、内能减少，温度降低， B、内能减少，温度升高， C、内能增加，温度升高， D、内能增加，温度降低。
热机
练一练
做功冲程中______能转化为_______能。
3．如图3所示为热机工作时的某种程示意
图，该冲程是______冲程。
练一练
4.热机的热效率较低，一方面是由于燃料
的不完全燃烧而损失了部分能量，另一
方面能量损失较大的是_____冲程所释放 的_____带走了大量的热，以及在_____ 冲程中消耗部分能量以克服_______做功 。
1．热机是将燃料燃烧产生的高温高压燃气的___能
转化为_______能的装置。
2．汽油机完成一个工作循环：
（1）活塞经历四个冲程：分别为_____,_______,
______和排气冲程，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）压缩冲程中____能转化为_____能；
做这种燃料的热值。用q表示
燃料热值单位：国际单位 焦/千克 J/kg 常用单位 焦/米3 J/m3
质量为m的燃料完全燃烧所放出的热量为 : Q = m q或 Q = V q
练一练
0.3kg的酒精完全燃烧放出了9.0×106J的 热量，则酒精的热值为______；5kg酒精 的热值又是_______？
想一想 练一练
篮球放气的过程中，气体收缩对外做功， 气体的内能 减少 ，温度 降低 。
向密封玻璃瓶压入气体后，瓶塞会跳起， 这时 气_体_ 对 瓶__塞做功， _内__能__ 能转化 为机械 能。瓶内水蒸气内能_减__少____，温 度 降_低_ ，发生液化产生“白雾”。
想一想 练一练
汽车高速行驶时, 为什么轮胎的温 度会上升得很高 呢？ 由于摩擦做功,使 它的温度升高了。
（不计热量损失,q煤气=4.2×107J/kg.）
同学们 加油！
点燃式
压燃式
功率小、效率低 功率大、效率高
汽车,摩托车,飞机 火车、轮船
燃料的热值
汽油机和柴油机所用燃料不同,那么,相 同质量的不同燃料完全燃烧放出的热量 相同吗?
ห้องสมุดไป่ตู้比较:
(1)10g酒精与10g碎纸片 (2)1kg汽油与1kg干木材 (3)1kg烟煤与1kg无烟煤
燃料的热值
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫