熱機的效率能量的轉(zhuǎn)化和守恒教案

第四講：熱機的效率能量的轉(zhuǎn)化和守恒適用學科適用區(qū)域知識點物理人教版1.燃料的熱值及相關(guān)計算適用年級     初三課時時長（分鐘）  1202.熱機的能量轉(zhuǎn)化與守恒3.熱機的效率教學目標1.知識與技能（1）掌握熱值的概念（2）了解熱機的效率（3）會簡單計算小汽車的效率（4）了解能量等轉(zhuǎn)化2.過程與方法通過探究，知道不同燃料的熱值不同，會進行燃料燃燒放熱的簡單計算，能從能量轉(zhuǎn)化的角度認識燃料的熱值。3.情感態(tài)度與價值觀了解內(nèi)能的利用在人類發(fā)展史上的重要意義，培養(yǎng)科學意識。教學重點教學難點從能量轉(zhuǎn)化的角度認識燃料的熱值。從能量轉(zhuǎn)化的角度認識熱機的效義。1教學過程一、復習預習1.內(nèi)能是物體所有分子動能和分子勢能的總和，一切物體在任何情況下都有內(nèi)能。2.熱傳遞是改變物體內(nèi)能的一種方式。熱傳遞的實質(zhì)是能量從高溫物體傳到低溫物體或者同一物體的高溫部分傳到低溫部分的過程。只3.熱機的一個工作循環(huán)由四個沖程組成，分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。一個工作循環(huán)中，曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次。在四個沖程中， 有做功沖程是燃氣對外做功，其他三個沖程的輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成。預習：熱機的效率 能量的轉(zhuǎn)化與守恒二、知識講解課程引入：提問：熱機在工作過程中，不同燃料燃燒它們放出的熱量相等嗎？考點/易錯點 1熱值（1）問題探究：提出問題：完全燃燒相同質(zhì)量的不同燃料，它們放出的熱量相等嗎？猜想與假設(shè)：因為燃料不同，所以它們放出的熱量不相等設(shè)計與實驗：用天平分別測量出質(zhì)量均為 10g 的酒精和碎紙片，將其分別放入兩個燃燒皿中，點燃它們，分別給裝有質(zhì)量和溫度均相同的水（約 200g）的兩個相同燒杯加熱，使酒精和碎紙片充分燃燒。記下量個溫度計示數(shù)變化情況。燃料溫度加熱前的水溫/  燃料燃盡后的水溫/    水溫的變化/10g 酒精10g 碎紙片202055343514實驗分析：由實驗數(shù)據(jù)可知，用 10g 酒精加熱，水溫升的高，二用 10g 碎紙片加熱，水溫升的低。探究歸納：完全燃燒相同質(zhì)量的不同燃料，它們放出的熱量不相等，為此引入了熱值這一個概念。（2）熱值定義單位燃料完全燃燒放出的熱量與燃料質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值焦耳/千克，即”J/kg“，讀作”焦耳每千克“公式q  Qm，期中 Q 表示燃料完全燃燒放出的熱量，m 表示燃料的質(zhì)量，q 表示該燃料的熱值物理意義表示一定質(zhì)量的某種燃料在完全燃燒時所放出熱量的多少。如木炭的熱值為23.4x107J/kg，它表示 1kg 木炭完全燃燒所放出的熱量是 3.4×107J。同種燃料的熱值不同，不同燃料的熱值一般不同熱值反應(yīng)了所有能燃燒的物質(zhì)的一種行之，反應(yīng)了不同燃料在燃燒過程中，化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的本領(lǐng)的大小，也就是說，他是燃料本身的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒均沒有關(guān)系。氣體燃料的熱值定義為燃料完全燃燒放出的熱量與燃料體積之比（3）燃料燃燒放出熱量的計算如果用 m 表示燃料的質(zhì)量，用 q 表示該種燃料的熱值，用 Q 放表示完全燃燒時所放出的熱量，則 Q 放=mq。期中 m 的單位是 kg，q 的單位是 J/kg，Q 放的單位是 J。注意：（1）只有燃料完全燃燒時，放出的熱量的計算公式Q=mq 進行計算，不要與物體溫度降低時放熱公式 Q=cm（t2-t1）混淆。（2）計算時要看清燃料的種類、是否完全燃燒等關(guān)鍵詞。由燃料完全燃燒放出的熱量的計算公式 Q=mq 變形可得到 qQm，注意公式中每個物理量都有其特殊物理意義，而不是純粹的數(shù)學關(guān)系，不能錯誤地認為 q 與 Q 成正比、與m 成反比。考點/易錯點 2熱機的效率（1）熱機能量是損失燃料未能完全燃燒由于燃料的優(yōu)劣，內(nèi)燃機氣缸與活塞的密封程度等原因，熱機不可能將燃料完全燃燒，這必將有一部分能量損失。不過，這里損失的能量很小。廢氣帶走很大一部分能量四沖程內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)中，排氣沖工程將氣缸中的廢氣排放掉，但此時廢氣的溫度仍很高，內(nèi)能較大。一部分能量消耗在散熱上熱機大部分是由金屬制成的，金屬是熱的良導體，傳遞了部分燃料燃燒所釋放的熱量，所以散熱也是能量損失的一個方面。克服摩擦做功活塞和曲軸在運動時克服摩擦做做功，這部分能量也要靠燃料燃燒的內(nèi)能來提供（2）熱機的效率定義：用來做有用功的那部分能量個燃料完全燃燒所釋放的能量之比3公式h =用來做有用功的能量（Q有用） ´100%燃料完全燃燒釋放的能量（Q總）由于熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總小于 1.（3）提高熱機的效率的主要途徑使燃料充分燃燒盡量減少各種熱損失在熱機的設(shè)計和制造上，采用先進的技術(shù)使用時，注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，合理調(diào)整運動零件之間的間隙，減小因克服摩擦阻力而額外消耗的功?？键c/易錯點 3能量轉(zhuǎn)化實驗探究：在透明塑料盒的地步鉆一個孔，把電子式火花發(fā)生器的放電針管緊緊地塞進孔中，打開塑料盒蓋，向盒中滴入數(shù)滴酒精，再將盒蓋蓋緊，然后按動電火花發(fā)生器的按鈕。我們將會看到，透明塑料盒內(nèi)的酒精劇烈燃燒，塑料盒蓋被高溫高壓氣體推出，在盒口不遠處有水霧產(chǎn)生，在此過程中，酒精燃燒后的燃氣對外做功，燃氣的內(nèi)能減少，轉(zhuǎn)化為塑料盒蓋的機械能。根據(jù)這一原理，可以制造出一種講內(nèi)呢過轉(zhuǎn)化為機械能的機器。熱機是熱力發(fā)動機的簡稱，它是將燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。最常見的內(nèi)燃機是四沖程的汽油機和四沖程的柴油機。汽油機是以汽油味燃料的內(nèi)燃機。汽油機的工作過程如下表：沖程名稱進氣門開閉閉氣門開閉活塞運動方向沖程作用吸氣沖程打開關(guān)閉向下吸入燃氣和空氣的壓縮沖程關(guān)閉關(guān)閉向上壓縮燃料和空氣混合氣體做做工沖程關(guān)閉關(guān)閉向下在當活塞到達氣缸頂端時，火花塞打火，點燃燃料，產(chǎn)排氣沖程關(guān)閉打開向上排除廢氣混合氣體功，使其壓強增大、溫度升高生的高溫高壓燃氣推動活塞做功。通過連桿、曲軸帶飛輪轉(zhuǎn)動能的轉(zhuǎn)化無能量轉(zhuǎn)化壓縮燃料和空氣的混合氣體，機械能轉(zhuǎn)燃料燃燒，化學能轉(zhuǎn)化成燃氣的內(nèi)能，燃氣推動活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能無能量轉(zhuǎn)化化成內(nèi)能考點突破：機械能與內(nèi)能間的轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的，對物體做功的過程是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，而物體對外做功則是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程。4如：流星墜入大氣層時，機械能減少，內(nèi)能增加，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。壺中的水沸騰時，壺蓋不斷跳動，則是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。三、例題精析考點 1.熱值【基礎(chǔ)鞏固】【例題 1】【題干】燒開同樣一壺水，完全燃燒的干木材與完全燃燒的無煙煤質(zhì)量不同，是因為干木材和無煙煤具有不同的（）A熱值 B比熱容 C內(nèi)能 D熱量【答案】A【解析】燒開同樣一壺水，完全燃燒的干木材與完全燃燒的無煙煤質(zhì)量不同，說明完全燃燒相同質(zhì)量的干木材和無煙煤放出的熱量不同，即熱值不同【中等強化】【例題 2】【題干】汽車油箱的汽油用掉一半后，關(guān)于油箱內(nèi)汽油的說法正確的是（）A它的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话隑它的密度變?yōu)樵瓉淼囊话隒它的熱值變?yōu)樵瓉淼囊话隓它的比熱容變?yōu)樵瓉淼囊话搿敬鸢浮緼【解析】汽車油箱中的汽油用掉一半后，汽油的質(zhì)量減少一半，但密度、熱值和比熱容是不變的【培優(yōu)拔高】【例題 3】【題干】把一杯酒精從 20加熱到 40的過程中，它的（）A熱值變大，比熱也變大 B熱值不變，比熱變大C熱值變大，比熱不變 D熱值不變，比熱也不變【答案】D【解析】對于酒精來說，它的熱值和比熱容是一定的，和酒精的質(zhì)量和溫度都沒有關(guān)系考點 2.熱機的效率【基礎(chǔ)鞏固】【例題 4】【題干】關(guān)于“熱機”，下列說法中錯誤的是（）A通過技術(shù)改進，可以使熱機的效率達到 100%B減少城市熱島效應(yīng)的措施之一就是倡導“綠色出行”5C用水而不用其它循環(huán)物質(zhì)降低熱機的溫度，主要是利用水的比熱容最大的特性D嚴寒的冬天，有人晚上把熱機水箱中的水放出，是防止氣溫降低時，水凝固而脹壞水箱【答案】AA效【解析】 、使用熱機不可避免的要克服機器部件摩擦做額外功， 率不可能達到 100%，所以 A 是錯誤的；B、“綠色出行”可以減少熱機工作時的二氧化碳和熱量的排放，是減少城市熱島效應(yīng)的措施之一就是所以 B 是正確的；C、水的比熱容比較大，在升高相同的溫度需要吸收更多的熱量，所以利用水來降低熱機的溫度，所以C 是正確的；D、水凝固時體積變大，就會脹壞水箱，所以冬天要把水箱中的水放出，所以 D 是正確的【中等強化】【例題 5】【題干】熱機的效率較低，為了提高熱機的效率，你認為下列方法目前不可能的是（）A盡量使燃料充分燃燒B盡量減少各種熱損失C盡量減少因克服摩擦力而額外消耗的能量D想辦法把燃料放出的熱量全部用來做有用功【答案】D【解析】在現(xiàn)有條件下，熱機工作過程中燃料不可能完全燃燒，機械摩擦和散熱要消耗能量、廢氣帶走較大部分能量所以燃料燃燒釋放出的熱量不可能全部做有用功【培優(yōu)拔高】【例題 6】，【題干】如圖所示為小艷家新買的一輛小汽車周末，爸爸開車帶著小艷出去游玩，途中，這輛汽車在 1h 的時間內(nèi)，在水平路面上勻速行駛了 72km，消耗汽油 6kg若已知該汽車發(fā)動機的功率（即牽引力的功率）為23kW，汽車（包括車上的人和物品）質(zhì)量為1.5t，汽油的熱值為 4.6×107J/kg g=10N/kg則關(guān)于上述 1h 的行駛過程，下列分析正確的是（）A該汽車對路面的壓力大于 1.5×104NB該汽車克服阻力做的功是 2.3×104JC該汽車的牽引力是 1.15×103ND該汽車發(fā)動機的效率是 30%【答案】CD【解析】A、根據(jù)流體壓強與流速的關(guān)系，汽車在行駛中會受到一個向上的升力的作用，因此，其對地面的壓力會小于汽車自身的重力B、在水平方向上牽引力與阻力是一對平衡力，克服阻力做的功等于牽引力做的功要利用公式 W=Pt 進行計算C、在 B 中計算出了牽引力做的功，根據(jù)公式 F=W/S 便可以計算得出D、理解熱機效率的概念：用來做有用6功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比考點 3.能量的轉(zhuǎn)化【基礎(chǔ)鞏固】【例題 7】【題干】汽車里面包含了許多物理知識，下列說法正確的是（）A汽油機做功沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B正確使用安全帶是為了防止慣性帶來的危害C用水作為汽車發(fā)動機的冷卻劑，其重要的原因之一是水的比熱容較小D零陵大道限制最高車速 80km/h，合 8m/s【答案】B（【解析】 1）內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成，其中壓縮沖程機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，做功沖程內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能；（2）一切物體都有保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為慣性，司機和乘客與汽車一起運動，當汽車突然停止，司機和乘客由于慣性要保持原來的運動狀態(tài)，容易沖出車外發(fā)生事故； 3）相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，吸收或放出相同的熱量，水的溫度升高或降低的少，升高或降低相同的溫度，水吸收或放出的熱量多；（4）速度的國際單位是 m/s，常用單位有 km/h，1m/s=3.6km/h【中等強化】【例題 8】【題干】下列實例中，屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是（）A煤炭的燃燒B鋸鐵管時鋸條發(fā)熱C植物進行的光合作用D放煙火時，禮花騰空而起【答案】D：【解析】 A、煤炭燃燒，放出大量的熱，將化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不符合題意；B、鋸鐵管時鋸條發(fā)熱，是因為克服摩擦做功使鋸條的溫度升高，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不符合題意；C、植物的光合作用，是將光能轉(zhuǎn)化為化學能儲存在體內(nèi)，不符合題意；D、放煙火時，噴出的燃氣使禮花騰空而起，將燃料燃燒的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為禮花運動的機械能，符合題意【培優(yōu)拔高】【例題 9】【題干】下列說法中正確的是（）A溫度越高的物體，放出的熱量越多B在“摩擦生熱”的過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能7C鐵塊很難被壓縮，是因為鐵分子一直在做無規(guī)則的運動D內(nèi)陸地區(qū)比沿海地區(qū)晝夜溫差大，原因之一是砂石的比熱容比水的比熱容小【答案】D（【解析】 1）在熱傳遞過程中，物體吸收或者放出的熱量由物質(zhì)的比熱容、質(zhì)量和溫度的變化這三個因素共同決定的，即 Q=cm t；（）摩擦生熱，克服摩擦力做功，機械能轉(zhuǎn)化成物體的內(nèi)能，物體的溫度升高；（3）物質(zhì)是由分子組成的，組成物質(zhì)的分子在永不停息地做無規(guī)則運動，分子間有間隙，存在著相互作用的引力和斥力；（4）水的比熱容比砂石的較大，因此在同樣受冷和受熱時，水的溫度變化較小，砂石的溫度變化較大四、課堂運用【基礎(chǔ)鞏固】1.四沖程汽油機在工作過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是(  )A吸氣沖程。B 壓縮沖程。  C 做功沖程。D 排氣沖程?！敬鸢浮緾【解析】做功沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程燃料燃燒的化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，高溫高壓的燃氣推動活塞做功C 對2.圖所示為四沖程汽油機的一個沖程，下列說法正確的是A這是壓縮沖程，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B這是壓縮沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C這是做功沖程，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D這是做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能【答案】C【解析】點燃電火花氣體溫度升高內(nèi)能增大，氣體壓縮活塞對外做功，這是做功沖程，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，選 C3.四沖程汽油機做功沖程中，汽油燃燒產(chǎn)生高溫高壓的氣體推動活塞向下運動。在活塞向下運動的過程中，汽缸內(nèi)氣體的8A內(nèi)能減少B溫度升高    C密度增大    D分子熱運動加快【答案】A：【解析】 兩個氣閥關(guān)閉，活塞向下運動，是做功沖程，內(nèi)燃機的做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故氣體的內(nèi)能減少、溫度降低，分子熱運動減慢；氣體質(zhì)量不變，體積變大，故氣體分子的密度減少4.2013 年 2 月 15 日，一顆數(shù)十噸的隕石被地球俘獲，在加速下落的過程中，隕石與大氣劇烈摩擦、迅速升溫、猛烈燃燒，猶如一顆火球撲向俄羅斯隕石下落過程中，其能量轉(zhuǎn)化過程是A重力勢能一動能一內(nèi)能B動能一重力勢能一內(nèi)能C重力勢能一內(nèi)能一動能D內(nèi)能一重力勢能一動能【答案】A【解析】隕石在加速下落的過程中，高度降低，故重力勢能減小，加速下落，故動能增大，隕石燃燒，說明內(nèi)能增大，說明能量的轉(zhuǎn)化過程是重力勢能一動能一內(nèi)能，A 是正確的。5.兩輛排量相同的小汽車以相同的速度行駛相同的路程，則（）A、耗油量小的那輛汽車的內(nèi)燃機做功少B、耗油量大的那輛汽車的內(nèi)燃機做功快9C、耗油量小的那輛汽車的內(nèi)燃機效率高、性能好D、兩輛汽車的熱機效率相同【答案】C【解析】兩輛排量相同的小汽車以相同的速度行駛相同的路程，說明做功一樣多，也一樣快，AB 不對；耗油量小的那輛汽車做的總功少，所以內(nèi)燃機效率高、性能好，熱機效率也高，所以 D 是錯誤的，選 C.【中等強化】6.熱機是利用內(nèi)能的裝置，汽油機的一個工作循環(huán)中，活塞經(jīng)歷四個沖程，工作時將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是_ 沖程，其中_ 沖程使汽油機獲得動力?！敬鸢浮繅嚎s做功【解析】汽油機的一個工作循環(huán)包括：吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程壓縮沖程是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；其中做功沖程使汽油機獲得動力，而其它三個沖程是依靠飛輪的慣性完成的7.“汽車不但要吃油，有時也要喝水”，用水冷卻發(fā)動機是因為水的大，在發(fā)動機開始工作后一段時間內(nèi)，水箱中水的內(nèi)能會_（填“增加”或“減少”），這是通過_方式來改變內(nèi)能的一臺單缸四沖程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速是 30r/s，則汽油機每秒對外做功 _次【答案】比熱容、增加、熱傳遞【解析】（1）汽車發(fā)動機工作過程中，不可避免地產(chǎn)生很多熱量，這些熱量如不及時帶走會影響機器的正常工作由公式 Q=cm  知，在質(zhì)量和升高的溫度相同時，與其它液體比較，因為水的比熱最大，所以吸收的熱量最多，冷卻效果最好（2）發(fā)動機工作過程中會產(chǎn)生熱量，熱量傳遞到水，所以水的內(nèi)能增加這是通過熱傳遞的方式改變內(nèi)能的（3）已知飛輪轉(zhuǎn)速為 30r/s，說明飛輪 1s 轉(zhuǎn)動 30 周；四沖程汽油機飛輪轉(zhuǎn)動 2 周，燃料對外做功一次，所以 1s 汽油機對外做功 15 次108.下列說法正確的是A電動機是熱機的一種B汽油機的壓縮沖程，主要將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C汽車發(fā)動機用水作冷卻液，主要是利用水比熱容大的特點D汽車司機開車時要系好安全帶，是為了減小剎車時人的慣性【答案】C【解析】A、電動汽車的核心部件 -電動機不屬于熱機，電動機工作時電能轉(zhuǎn)化為機械能，熱機是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故 A 錯誤；B、汽油機的壓縮沖程，主要是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故 B 錯誤；C、由于水的比熱容大，可以作為汽車發(fā)動機的冷卻劑，故 C 正確，符合題意D、慣性是物體保持原運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，慣性只與質(zhì)量有關(guān)，不能說減小剎車時人的慣性，質(zhì)量不變，慣性不變；故 D 錯誤，不符合題意。9.關(guān)于“熱機”，下列說法中錯誤的是（）A通過技術(shù)改進，可以使熱機的效率達到 100%B減少城市熱島效應(yīng)的措施之一就是倡導“綠色出行”C用水而不用其它循環(huán)物質(zhì)降低熱機的溫度，主要是利用水的比熱容最大的特性D嚴寒的冬天，有人晚上把熱機水箱中的水放出，是防止氣溫降低時，水凝固而脹壞水箱【答案】A【解析】A、使用熱機不可避免的要克服機器部件摩擦做額外功，效率不可能達到 100%，所以 A 是錯誤的；B、“綠色出行”可以減少熱機工作時的二氧化碳和熱量的排放，是減少城市熱島效應(yīng)的措施之一就是所以 B 是正確的；C、水的比熱容比較大，在升高相同的溫度需要吸收更多的熱量，所以利用水來降低熱機的溫度，所以C 是正確的；D、水凝固時體積變大，就會脹壞水箱，所以冬天要把水箱中的水放出，所以 D 是正確的10.“神舟八號”于 2011 年 11 月 1 日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，并獲得了圓滿成功。火箭發(fā)射時燃氣燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的 _能，火箭上升時又轉(zhuǎn)化為它的_能，衛(wèi)星在軌道上運行時，工作系統(tǒng)所需的電能是由衛(wèi)星兩翼的電池板吸收_ 能轉(zhuǎn)化來的?！敬鸢浮縿幽?；重力勢能；太陽【解析】當燃料在燃燒時，其內(nèi)部的化學能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而后利用高溫高壓的燃氣推動火箭運動，即將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的動能，同時火箭上升，即其質(zhì)量不變，高度增加，故重力勢能增加，即該過程是將燃料燃燒的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為了的火箭的重力勢能；衛(wèi)星在工作時的太陽能電池是消耗太陽能產(chǎn)生電能的裝置，故是將太陽能轉(zhuǎn)化為了電能。11【培優(yōu)拔高】11.如圖所示是汽油機的_沖程；完全燃燒 0.1kg 的汽油，放出的熱量為_J。如果這些熱量被質(zhì)量為 100kg、初溫為 20的水完全吸收，可以使水的溫度升高_?！緌 油=4.62×107 J/kgc水=4.2×103J/（kg·）】【答案】做功4.62×10611【解析】內(nèi)燃機的四個沖程；水的比熱容的特點及應(yīng)用；熱量的計算；燃料的熱值點評：本題考查了學生對汽油機四個沖程、水的比熱容大的應(yīng)用、公式和的了解與掌握，計算時注意升高了（ ）、升高到（末溫）和升高（ ）的區(qū)別12.2012 廿月 28 日，中石油與俄羅斯天燃氣公司簽訂合同，俄羅斯將通過東線和西線向中國供氣 680 億立方米天然氣燃燒時，將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；如果完全燃燒 1m3 的天然氣所放出的熱量全部被水吸收，可在一個標準大氣壓下將kg 的水從 10加熱到沸騰；這【c些熱量相當于完全燃燒kg 精煤放出的熱量 水的比熱容： 水=4.2×103J/（kg）；取熱值：q 天然氣=3.78×107J/kg、q 煤=3.15×107J/kg】【答案】化學；100；1.2【解析】解：水吸收的熱量：Q=q 天然氣 V=3.78×107J/m3×1m3=3.78×107J；因為 Q 吸=cm 所以水的質(zhì)量為 m=100kg；由題知，Q 吸=Q 放；Q 放=qm，需要煤的質(zhì)量：m 煤=1.2kg因天然氣是燃料，燃料燃燒就是把化學能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的過程12五、課程小結(jié)1熱值（q ）：1 千克某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫熱值。單位是：焦耳/千克。2燃料燃燒放出熱量計算：Q 放=qm；（Q 放 是熱量，單位是：焦耳；q 是熱值，單位是：焦/千克；m 是質(zhì)量，單位是：千克。氣體燃料 Q 放=qV3內(nèi)燃機可分為汽油機和柴油機，它們一個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程。一個工作循環(huán)中對外做功 1 次，活塞往復 2 次，曲軸轉(zhuǎn) 2 周。4熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機的效率。的熱機的效率是熱機性能的一個重要指標5在熱機的各種損失中，廢氣帶走的能量最多，設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。六、課后作業(yè)【基礎(chǔ)鞏固】1.下列說法中，錯誤的是A物體吸熱時，溫度不一定升高B一個物體溫度越高，它含有的熱量越多C柴油機的做功沖程是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D溫度和質(zhì)量都相同的兩杯水具有的內(nèi)能也相同【答案】AB【解析】A 當物體是個冰塊的時候，吸熱時變成冰水混合物，溫度不變， 熱量是一個熱傳遞過程，不能說物體含有的熱量，應(yīng)該說熱量變化了多少，C 做功沖程顧名思義就是做功，D有運動，所以應(yīng)該是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能， 內(nèi)能的大小和溫度，質(zhì)量的大小相關(guān)，溫度高，質(zhì)量大，分子內(nèi)能大。所以答案選 BC2.下列有關(guān)熱和能的說法中正確的是A.物體內(nèi)能增大，一定從外界吸收熱量B.汽油機在做功沖程中把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.物體的溫度越高，分子無規(guī)則運動越劇烈D.燃料的熱值越大，燃燒時放出的熱量越多【答案】C【解析】A、物體內(nèi)能增加的方式有兩個：外界對物體做功；物體吸收熱量因此說只告訴物體的內(nèi)能增加，不能確定就一定是物體吸收了熱量；B、內(nèi)燃機做功沖程中，是將內(nèi)能轉(zhuǎn)13化為機械能；C、根據(jù)分子動理論可知：物體溫度越高，分子熱運動越劇烈；D、1kg 某種燃料完全燃燒放出的熱量叫做這種燃料的熱值，相同質(zhì)量的燃料完全燃燒，熱值大的放出的熱量多3.如圖所示，是上海世博會煙火晚會禮花綻放時的景象。禮花綻放時聲音和景象是同時發(fā)出的，但在較遠觀看時，總是先看到禮花綻放的景象，后聽到聲音，則下列說法不正確的是A禮花綻放時，發(fā)出的聲音是由振動產(chǎn)生的B禮花爆炸時，存在內(nèi)能和機械能的轉(zhuǎn)化C禮花升空過程中，其增加的重力勢能一定等于減少的動能D先看到景象后聽到聲音是因為光在空氣中的傳播速度比聲音的大得多【答案】C【解析】A、禮花綻放是禮花爆炸時引起的空氣振動產(chǎn)生的聲音不符合題意B、爆炸前，炸藥燃燒化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，爆炸時，燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為禮花機械能不符合題意C、禮花升空時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，同時禮花和空氣之間存在摩擦，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能減小，動能與勢能之和減小，重力勢能減小量大于動能增大量符合題意D、景象和聲音同時發(fā)生，經(jīng)過相同的路程，空氣中光速遠遠大于聲速，所以先看到景象后聽到聲音不符合題意4.汽油機是由四個沖程不斷循環(huán)而工作的，如圖所示，表示內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是()ABCD【答案】C【解析】內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是：做功沖程14A 圖：氣門都關(guān)閉，活塞向上運行，氣缸容積減小，是壓縮沖程不符合題意B 圖：排氣門打開，活塞向上運動，氣缸容積減小，是排氣沖程不符合題意C 圖：氣門都關(guān)閉，活塞向下運行，氣缸容積增大，是做功沖程符合題意D 圖：進氣門打開，活塞向下運行，氣缸容積增大，是吸氣沖程不符合題意5.下列關(guān)于熱機和環(huán)境保護的說法，正確的是（）A熱機的大量使用會造成環(huán)境污染 B熱機的效率可以達到 100%C熱機排出的廢氣都是無害氣體D熱機產(chǎn)生的噪聲，可以被消聲器完全消除【答案】A【解析】A正確 B熱機的效率不可以達到 100%C熱機排出的廢氣并非都是無害氣體D熱機產(chǎn)生的噪聲，不可以被消聲器完全消除【中等強化】6.圖是內(nèi)燃機的某沖程工作示意圖，以下改變內(nèi)能方式與此相同的是()A烤火取暖B搓手取暖C向手“呵氣”取暖D用熱水袋取暖【答案】B【解析】由圖 1 可知，氣門關(guān)閉，活塞向上運動，故該沖程是壓縮沖程，在該沖程中，是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是通過做功的方式改變物體內(nèi)能的；而在四個選項中，只有 B 中的搓手取暖是通過做功的方式增大手內(nèi)能的，故選 B。7.下列過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是（）A內(nèi)燃機壓縮沖程過程中B隕石墜落大氣中C火箭發(fā)射升空的過程中D放在冰箱里的食物溫度降低【答案】C【解析】解答本題應(yīng)掌握：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能是利用內(nèi)能對外做功從而產(chǎn)生機械能A、內(nèi)燃機壓縮沖程中是利用機械能對燃料做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A 錯誤；B、隕石在大氣中下降由于受空氣的摩擦而產(chǎn)生內(nèi)能，故 B 錯誤；C、燈箭升空時是利用燃料燃燒后將化學能轉(zhuǎn)化內(nèi)能，燃氣對火箭做功又將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的機械能，故C 正確；D、放在冰箱里的食物溫度降低是因為能量的傳遞，故 D 錯誤。8.如圖，甲圖點火后蓋子被迅速推出，乙圖活塞壓下后棉絮被點燃兩個實驗共同說明方式可以改變內(nèi)能；其中_（選填“甲”或“乙”）實驗的過程與圖中所示的汽油機的15_沖程相似一臺單缸四沖程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速是 30r/s，則汽油機每秒對外做功_次【答案】做功，甲，做功，15【解析】改變物體內(nèi)能的方式有熱傳遞和做功兩種用力將活塞壓下，活塞對空氣做功，空氣的內(nèi)能增大，溫度升高，達到了棉花的著火點，棉花就會燃燒是通過對物體做功來增大物體內(nèi)能的，酒精燃燒后產(chǎn)生的高溫高壓的燃氣，體積膨脹，對外做功，使盒蓋飛出去，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為盒蓋的機械能，此過程與內(nèi)燃機的做功沖程類似，都是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。根據(jù)內(nèi)燃機的工作原理，飛輪轉(zhuǎn)動兩圈，做一次功，則本題中汽油機每秒轉(zhuǎn)動 30 圈，做功為 15次?！九鄡?yōu)拔高】9.如下圖所示，這是內(nèi)燃機工作時的_沖程；在汽車的發(fā)動機及發(fā)電機線圈中常用水作為冷卻劑，這是因為_；一臺單缸四沖程汽油機在一個工作循環(huán)中總共消耗了10汽油(汽油的熱值為 4.6×10J/kg)，這些汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量是_；如果這臺汽油機的效率為 30，則一個工作循環(huán)中輸出的有用機械能為_。【答案】做功水的比熱容大4.6×1051.38×105【解析】試題分析：對水的比熱容大的理解：相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，吸收或放出相同的熱量，水的溫度升高或降低的少；升高或降低相同的溫度，水吸收或放出的熱量多；由 Q 放=mq=0.01kg×4.6×10J/kg=4.6 ×105J 可求出汽油完全燃燒放出的熱量；由 W 有用 = Q 放=30×4.6×105J=1.38×105J 可求出一個工作循環(huán)中輸出的有用機械能。10.內(nèi)燃機在做功沖程中，通過高溫氣體迅速膨脹而做功，則氣體的溫度_（選填“升高”“降低”或“不變”）內(nèi)能_（選填“增加”“減小”或“不變”）?！敬鸢浮拷档蜏p小【解析】內(nèi)燃機在做功沖程中，通過高溫氣體迅速膨脹而做功，則氣體的溫度降低，內(nèi)能減小，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。11.在城鄉(xiāng)建設(shè)中，推土機發(fā)揮著巨大作用圖為某型號履帶式推土機，額定功率為 2.0×105W請回答并計算16（1）推土機安裝履帶，是為了在松軟的土地上作業(yè)時_；當推土機在濕滑的土地上作業(yè)時，履帶上凸出的棱則起到的_作用（2）當推土機在平直場地上以額定功率進行推土作業(yè)時，在 1min 內(nèi)勻速前進了 120m，求推土機受到的阻力?（3）若推土機發(fā)動機的效率為 40%，工作一段時間消耗柴油 50L，求此過程中推土機做的功已知柴油的密度為 0.8×103kg/m3 ，熱值為 4.0×107J/kg【答案】（1）增大壓強；增大摩擦（2）推土機受到的阻力為 1×105N（3）推土機做功 6.4×108J【解析】（1）推土機安裝履帶這是在壓力大小不能改變的情況下，通過增大受力面積可以減小壓強；履帶上凸出的棱，這是在壓力大小不能改變的情況下，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的（2）當推土機以額定功率進行推土作業(yè)時，所做的功為：W=Pt=2×105W×60s=1.2×107JW=Fs，推土機的牽引力 F=Ws=1.2 ×107J120m=1 ×105N又在平直的場地上勻速前進，阻力 f=F=1×105N（3）消耗的柴（1）油質(zhì)量 m=V=0.8×103 kg/m3×50×10-3m3=40kg，柴油放出的熱量 Q=mq=40kg×4.0×107J/kg=1.6×109J =WQ推土機做功為：W=Q =1.6×109J×40%=6.4×108J17