第十四章 内能的利用 导学案.doc

第十四章 内能的利用 导学案 第一节 热机【学习目标】了解四冲程汽油机的基本工作原理。了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。【重点难点】重点是汽油机的工作原理及能的转化过程。难点是热机中的能量转化。【导学指导】二、内能的利用1.内能的利用方式：利用内能来 ；从能的角度看，这是 的过程。,除了这种方式外内能还有哪些利用呢？2.观察右图所示（课本17页）的实验，回答: （1）水沸腾后会看到现象是 （2）木塞被顶开，是 对木塞做了功。 （3） 既然能够对木塞做功，说明水蒸气具有能，它具有的是 能。（4）在加热过程中水蒸气内能的变化情况是 。（5）在这个过程中，能量的相互转化情况是 上面的装置就是一个简单原始的热机。热机利用内能来做功的机器，是把利用燃料获得的 能转化为 能的机器热机的种类很多，如：蒸汽机，内燃机，汽轮机，喷气发动机等。3.汽油机（1）汽油机是利用 作燃料来工作的。（2）构造： 。（3）工作过程：学生依据课本中的结构图自学，交流、填写。第一冲程：吸气冲程中燃气为什么会进入汽缸？汽缸中活塞由哪端向哪端运动？第二冲程：压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物是什么能向什么能转化？压缩冲程末产生什么结果？ 汽油机是利用什么方式点火的？ 第三冲程：做功冲程中为什么能做功？是什么能向什么能转化？第四冲程：排气冲程有什么作用？排除废气的温度如何？4.汽油机的工作过程：（1）冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。（2）汽油机的每一个工作循环分为四个冲程： 冲程、 冲程、 冲程、 冲程。在这四个阶段，只有 冲程对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，是依靠飞轮的 来完成的。获得动力的冲程是 （3）吸气冲程靠 吸入燃气。（4） 冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由 能转化为 能。（5） 冲程将机械能转化为内能。（6）完成一个工作循环活塞往返 次，曲轴转动 周；飞轮转动 周，活塞对外做功 次。5.柴油机（学生对比学习）汽油机柴油机不同点构造：顶部有一个 。顶部有一个 。吸气冲程燃料是 燃料是 吸入的是 吸入的是 压缩冲程冲程末气缸内的温度冲程末气缸内的温度能量转化做功冲程能量转化能量转化点火方式 式 式效率低高应用小型汽车、摩托车载重汽车、大型拖拉机相同点冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。一个工作循环活塞往复运动 次，曲轴和飞轮转动 周，经历 冲程、 冲程、 冲程、 冲程，对外做功 次。针对性训练1柴油机在压缩冲程中，汽缸中的气体温度会升高，这是用_的方法来增加气体的内能的。2.汽油机工作的四个冲程中， 冲程是燃气对活塞做功，此过程是将 能转化为 能。3.汽油机与柴油机有以下不同点:(1)吸气冲程, 汽油机吸入 , 柴油机吸入 。(2)在压缩冲程中,活塞能把燃料气体混合物的体积或空气的体积压缩得更小, 使气体压强更大, 温度更高, 做功更多,效率更高的是柴油机。(3)汽油机和柴油机在构造上相比，汽油机顶部有一个_，柴油机顶部有一个_。(4)点火方式, 柴油机为 汽油机为 。4在汽油机的四个冲程中， 冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动。在这个过程中把 能转化为 能； 冲程燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，把 能转化为 能。5一台四冲程的汽油机每分钟完成300个冲程，则1 min完成_个工作循环，活塞来回_次，做_次功。7.如图是内燃机的某一个冲程的工作情况，可以断定是（ ） a.吸气冲程 b.压缩冲程 c.做功冲程 d.排气冲程8.在内燃机工作的过程中，四个冲程中发生内能和机械能相互转化的冲程是（ ）a、吸气冲程和压缩冲程 b、压缩冲程和做功冲程c、做功冲程和排气冲程 d、排气冲程和吸气冲程9.汽油机工作时，气缸内的温度最高的是（ ）a、吸气冲程结束时 b、做功冲程结束时c、压缩冲程结束、火花塞点火的瞬间 d、压缩冲程结束、火花塞点火后的瞬间6.下面对内燃机的有关叙述, 错误的是 ( )a.内燃机是内能转化为机械能的装置 b.内燃机用水冷却，是因为水的比热容大c.它排出的废气无污染，是一种环保型的机器 d.内燃机靠产生的高温高压气体做功10.柴油机在压缩冲程中，气缸内的空气温度、内能、和体积的变化情况是（ ）a、温度升高，内能增大，体积减小 b、温度升高，内能增大，体积增大c、温度降低，内能减小，体积减小 d、温度降低，内能减小，体积增大11.关于热机，下列说法是正确的（ ）a、汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞。b、柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸。c、汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开。d、汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能。12一台柴油机飞轮的转速为2400 r/min，则每s做功的次数为（ ）a.10次 b.20次 c.30次 d.40次13汽油机在压缩过程中工作物质被压缩，气缸中的燃料混合物的压强和温度会 （ ）a压强变大，温度降低 b压强变大，温度升高c压强变小，温度升高 d压强变小，温度降低14图中所示为某汽油机四个冲程的示意图，下列排列顺序正确的是（ ） a甲乙丙丁 b。乙甲丁丙 c。甲乙丁丙 d。丁乙甲丙 第二节 热机的效率 1.燃料的热值(1)燃料燃烧时把 能转化为 能。 燃烧相同质量的不同燃料,放出的热量是 同的.(2)我们把 之比，叫做这种燃料的热值。常用符号 来表示，(3) 对于固体燃料，热值指的是 , 热值的单位是 ，符号是 。对于气体燃料，热值指的是 ，单位是 ，符号是 。(4)干木柴的燃烧值是1.2l07j/kg, 其物理意义是 。(5)热值是物质本身的一种属性。它与物体的质量、形状、体积、位置、温度,吸收或放出热量多少等因素都无关。(6)一些燃料的热值(7)提高燃料利用率的途径有:让燃料完全燃烧;如把煤磨成煤粉,从而加大与氧气的接触面积,再把空气吹进炉膛.会比煤块燃烧更充分.再有尽量减少热损失. 设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。(8) 热值是反映燃料优劣的重要指标.2燃料燃烧放热公式 q=mq.式中q代表 ，其单位是 ；m代表 ，其单位是 ；q代表 ，其单位是 。 例题：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。解析：从热值表中查得柴油的热值是q ，由题意可知m= 根据燃料燃烧放热公式 可计算出柴油完全燃烧释放的热量为 。3热机效率(1)分析热机燃料燃烧能量走向示意图,引出热机效率的定义(2) 热机效率的定义： 之比叫热机的效率。(3) 热机效率的公式：(4) 如何提高热机的效率:a。使燃料 ；b减少 ；c。保持良好的润滑。(5) 热机效率是热机性能的重要指标.例：一铝壶中装有3kg的水，放在煤气灶上加热，将水从20加热至沸腾(在1标准大气压下)，煤气灶共燃烧了48g煤气，在此过程中（1）铝壶中的水吸收了多少热量？水的比热c = 4.2103j/(kg)（2）完全燃烧48g煤气可以放出多少热量？（煤气的热值q = 4.2107j/kg）（3）如果认为铝壶中的水吸收了煤气灶放出的全部热量，则该煤气灶的效率是多少？ （4）实际加热过程中，铝壶也会吸热并向外界散热，那么该煤气灶的实际效率比你在（3）中求到的效率是高还是低？为什么？针对性训练1.一瓶酒精倒掉一半，剩下的半瓶酒精的质量 、体积 、密度 、内能 、比热容 、热值 、凝固点 、沸点 。（选“变大”或“变小” “不变”）2.在燃料燃烧的过程中，燃料的 能转化为 能。燃料的燃烧是一种 变化。3.木炭热值为3.4107j/kg，表示 ，若完全燃烧0.5 kg木炭，则放出 的热量。4.生产中常用水来作为机器的冷却剂，这是因为水的 大；火箭的燃料要用液氢，这是因为液氢的 大。5.氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点氢气的热值为14.3107jkg，完全燃烧05 kg的氢气可放出 j的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值 (大于等于小于) 14.3107jkg5天然气与煤相比,热学方面突出的优点是 _；环保方面突出的优点是_若要将2.5kg初温为20的水加热到80,至少需要燃烧 _m3 的液化气(液化气的热值是5107j/ m3 )6. 西气东输主干线西起塔里木盆地的轮南油气田，向东途经九个省区，最终到达上海， 总计年输送天然气1.21010m3，即年输气质量为_kg若这些天然气完全燃烧放出的热量是_j（管道内天然气密度为6kg/m3，天然气的热值是5107j/kg）7. 9千克无烟煤完全燃烧，将可以放出 热量，这些热量能使 千克15c的冷水烧开（无烟煤的热值是3.4107 j/kg）8.下列关于热机和环境保护的说法中正确的是( )a.热机的大量使用会造成环境污染 b.所有的热机都是用汽油作燃料c.汽车排出的尾气，都是有毒气体 d.热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除9.现在火箭中用液态氢作燃料，是因为它具有（ ） a.较小的密度 b.较小的比热容 c.较低的沸点 d.较大的热值10.对于燃料的热值, 下列说法中,属于正确理解的是：( )a、燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比；b、燃料的热值跟燃料的质量成正比；c、容易燃烧的燃料热值一定大。d、就某种确定的燃料而言, 它的热值是一个确定的值, 跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关；11.煤的热值大于干木柴的热值，这里是指( )a、煤比干木柴含有的热量多一些 b、烧煤比烧干木柴产生的温度高一些c、烧煤比烧干木烧产生的热量多一些 d、要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少12汽油机甲的效率比汽油机乙的效率高，这说明（ ）a甲做的有用功多 b完全燃烧相等的汽油，其内能转化为有用功的能量甲比乙多c甲比乙用的汽油少 d相同的时间内，汽油机甲比乙所用的汽油节约一些13热机的热效率总小于1，下述原因中，错误的是（ ）a热机工作时排出的废气的温度还很高，要带走一部分热量 b热机的一些部件在运动时要克服摩擦做功c燃料燃烧时使热机温度升高，也要向周围散失一些热量 d许多热机设计和制造不够精良14热机的效率高是指 （ ）a热机温度高 b热机功率大c热机在单位时间为消耗燃料少 d燃料燃烧放出能量转化为机械能百分比大15煤炭是一种重要能源。区别优劣煤质最科学的办法是检测下列哪个物理量（ ）a比热容 b密度 c热值 d内能16.汽油的热值是4.6107 j/ kg,（1）完全燃烧210g汽油能放出多少热量？（2）若这些热量全部被水吸收，可使多少千克的水从20升高到43？17.已知干木柴的热值是1.2107 j/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 升高到70 ？已知水的比热容为4.2103 j/(kg).17.已知干木柴的热值是1.2107 j/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 升高到70 ？已知水的比热容为4.2103 j/(kg).18.小明家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射，水温由原来的20升高到了40问：在这4h内水吸收了多少热量?若这些热量由效率为20的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克焦炭?焦炭的热值g3.0107j/kg19完全燃烧210 g某种燃料，放出6.3106j的热量，这种燃料的热值是多少？如果这些热量部分被水吸收，能使37 kg的水的温度从20升高到100。求加热效率是多大？第三节 能量的转化和守恒定律一、引入新课我们知道刀具在砂轮上磨削时，刀具发热是因为通过摩擦力做功，机械能转化为内能。在暖气片上放有一瓶冷水，过一段时间后水变热，这是通过热量传递使这瓶水内能增加。这些实例中，物体的内能为什么增加了？是凭空产生的还是由其他形式能转化来的？这就是今天要学习的内容。二、新课学习1能的转化说一说发生了下列现象中有那些能量的转化。（1）摩擦手，手发热：机械能转化为内能。（2）黑塑料袋盛水，阳光下，温度升高：光能转化为内能。（3）连在太阳电池的小电扇对着阳光，转动起来：光能转化为机械能。（4）钢笔杆摩擦后会吸引小纸片：机械能转化为电能。看来各种形式的能，在一定的条件下是可以相互转化的，仔细观察右边的能量相互转化的图示，你能不能找到更多的实例？（1）运动的汽车紧急刹车，汽车最终停下来。这过程中汽车的动能（机械能）转化为轮胎和路面的内能。（2）把一铁块放入盛有水的烧杯中，用酒精灯加热烧杯内水，直至水沸腾。在这一过程中，铁块从周围水中吸收了热量使它温度升高，内能增加。这过程中水的一部分内能通过热量传递使铁块内能增加。其他形式的能也可以和内能相互转化。（1）介绍其他形式能：我们学习过机械运动有机械能，热运动有内能，实际上自然界存在着许多不同形式的运动，每种运动都有一种对应的能量，如电能、磁能、光能、化学能、原子能等。（2）不仅机械能和内能可以相互转化，其他形式能也可以和内能相互转化，举例说明： 电炉取暖：电能内能 煤燃烧：化学能内能 炽热灯灯丝发光：内能光能 （3）其他形式的能彼此之间都可以相互转化。2能量守恒定律大量事实证明：各种形式的能都可以相互转化，并且在转化过程中守恒。“能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体。而在转移和转化过程中，能量的总量保持不变。”这就是能量守恒定律。而能的转化和守恒定律是存在于普遍自然现象中的自然规律。这规律对物理学各个领域的研究，如力学、电学、热学、光学等都有指导意义。它也对化学、生物学等自然科学的研究都有指导作用。练习（1）自然界中，各种形式的能量都可以在一定条件下 ，且在这一过程中