初三物理人教版知識導(dǎo)學(xué)熱機(jī)、能量的轉(zhuǎn)化和守恒（基礎(chǔ)） 知識講解

1、熱機(jī)、能量的轉(zhuǎn)化和守恒（基礎(chǔ)）撰稿：雒文麗 審稿：史會娜【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解內(nèi)能的利用在人類社會發(fā)展史上的重要意義，知道常見的熱機(jī)內(nèi)燃機(jī)工作過程及其在歷史、現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用實(shí)例；2從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識燃料的熱值；3知道能量守恒定律，并能用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)分析物理現(xiàn)象；4通過能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步認(rèn)識效率的概念?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、熱機(jī)（高清課堂熱機(jī)、能量的轉(zhuǎn)化和守恒二、熱機(jī)）利用燃料燃燒釋放出能量做功的機(jī)械，叫做熱機(jī)。常見的熱機(jī)有：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)等。要點(diǎn)詮釋：（1）內(nèi)能利用的兩種方式：加熱、做功。（2）內(nèi)燃機(jī)及其工作原理： 內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱

2、機(jī)，叫做內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)，它們分別用汽油和柴油作為燃料。內(nèi)燃機(jī)的工作原理：汽油或柴油在氣缸里燃燒時生成高溫高壓的燃?xì)?，用來推動活塞做功?；钊ㄟ^連桿使內(nèi)燃機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)動，從而帶動其他機(jī)械轉(zhuǎn)動。（3）內(nèi)燃機(jī)的四個沖程：活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，從氣缸的一端運(yùn)動到另一端的過程，叫做一個沖程，汽油機(jī)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的。在一個工作循環(huán)中，汽缸內(nèi)的活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周。四個沖程中只有做功沖程燃?xì)鈱ν庾龉Γ渌齻€沖程都是靠飛輪慣性完成的。一個工作循環(huán)有兩次能量轉(zhuǎn)化，在壓縮過程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在做功過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 柴油機(jī)汽油機(jī)柴油

3、機(jī)汽油機(jī)（4）汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn)：不同點(diǎn)相同點(diǎn) 項(xiàng)目汽油機(jī)柴油機(jī)（1）構(gòu)造基本相同都是燃料在氣缸內(nèi)燃燒，都是內(nèi)燃機(jī)。（2）都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（3）每一個工作循環(huán)都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。構(gòu)造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴點(diǎn)火方式壓縮沖程末由火花塞放出電火花點(diǎn)燃，稱點(diǎn)燃式壓縮沖程末由噴油嘴向氣缸內(nèi)噴霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自動燃燒，稱壓燃式燃料汽油、吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣混合物柴油、吸氣沖程吸進(jìn)氣缸的只是空氣壓縮比壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的19至16壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的122至116做功做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為30至50個大氣壓，溫度2000至2

4、500，高溫高壓的氣體推動活塞做功做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為50至100個大氣壓，溫度1700至2000，高溫高壓的氣體推動活塞做功效率效率較低20至30效率較高30至45用途輕便，多用于汽車、飛機(jī)、小型農(nóng)機(jī)具笨重，多用于拖拉機(jī)、載重汽車、輪船等重型機(jī)械要點(diǎn)二、熱值我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。單位是：J/。要點(diǎn)詮釋：（1）燃料燃燒放出的熱量與哪些因素有關(guān)：燃料的種類；燃料的質(zhì)量；燃料是否充分燃燒。（2）燃料完全燃燒放出熱量的計算公式：Q放=mq。其中m為燃料的質(zhì)量，q為燃料的熱值。要點(diǎn)三、熱機(jī)的效率熱機(jī)工作時，用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫做

5、熱機(jī)的效率。要點(diǎn)詮釋：（1）熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個重要指標(biāo)，熱機(jī)的效率越高，它的機(jī)械性能就越好。（2）提高熱機(jī)效率的途徑：在設(shè)計和制造上，要不斷改進(jìn)和革新，以減少各種能量損失，提高效率。在使用上，要正確使用，注意保養(yǎng)。例如加潤滑劑以保證良好的潤滑，減小摩擦；運(yùn)動零件之間的間隙要調(diào)整得當(dāng)，減小摩擦和防止漏氣。充分利用廢氣帶走的能量。例如熱電站就是利用廢氣來供熱的，這種既供電又供熱的熱電站，比一般的火電站，燃料的利用率將大大提高。要點(diǎn)四、能量的轉(zhuǎn)化和守恒（高清課堂熱機(jī)、能量的轉(zhuǎn)化和守恒三、能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律）1常見的能量形式有：機(jī)械能、內(nèi)能、電能、光能、化學(xué)能等。這些不同形式的能在一定的條件

6、下可以相互轉(zhuǎn)化。如摩擦生熱是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；水電站里的水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。2能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。要點(diǎn)詮釋：定律中能的轉(zhuǎn)化，是指通過做功，能的形式發(fā)生了變化，一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種形式的能。如鉆木取火，就是通過克服摩擦做功，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。能的轉(zhuǎn)移，是指同一種能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，能的形式?jīng)]有變化，如熱傳遞過程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體?！镜湫屠}】類型一、熱機(jī)1、下列現(xiàn)象中，利用內(nèi)能做功的是（）A冬天在戶外時

7、兩手相互搓一會兒就暖和了B刀在砂輪的高速摩擦之下濺出火花 C火箭在“熊熊烈火”的噴射中沖天而起 D盛夏在烈日之下的柏油路面被曬熔化了【思路點(diǎn)撥】本題抓住內(nèi)能的兩個應(yīng)用：一、利用內(nèi)能做功；二、利用內(nèi)能加熱物體?！敬鸢浮緾【解析】A、冬天在戶外時兩手相互搓一會兒就暖和了，屬于利用內(nèi)能加熱物體，不符合題意。B、刀在砂輪的高速摩擦之下濺出火花，屬于利用內(nèi)能加熱物體，不符合題意。C、火箭在“熊熊烈火”的噴射中沖天而起，利用內(nèi)能做功，符合題意。D、盛夏在烈日之下的柏油路面被曬熔化了，屬于利用內(nèi)能加熱物體，不符合題意?！究偨Y(jié)升華】內(nèi)能的兩個應(yīng)用：加熱、做功。舉一反三：【變式】在下列各種過程中，利用內(nèi)能加熱的

8、是（）A火箭將衛(wèi)星搭載上天 B噴氣式客機(jī)載人飛翔C利用拖拉機(jī)耕地 D燒水飲用【答案】D2、汽油機(jī)工作的時候，活塞在氣缸里往復(fù)運(yùn)動?；钊麖臍飧椎囊欢诉\(yùn)動到另一端叫做一個_。四沖程汽油的工作過程是由_、 _、_、_四個沖程組成。其中只有_沖程是燃?xì)鈱ν庾龉?。完成一個工作循環(huán)曲軸要轉(zhuǎn) _周。【答案】沖程，吸氣，壓縮，做功，排氣，做功，兩【解析】活塞在往復(fù)運(yùn)動中從氣缸一端運(yùn)動到另一端叫做一個沖程。四沖程汽油機(jī)的工作過程由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。其中只有做功沖程是燃?xì)鈱钊龉?，其他三個沖程要靠飛輪的慣性來完成。完成一個工作循環(huán)曲軸要轉(zhuǎn)兩周?！究偨Y(jié)升華】此題考察內(nèi)燃機(jī)的工作原理，屬基礎(chǔ)題。舉

9、一反三：【變式】（高清課堂熱機(jī)、能量的轉(zhuǎn)化和守恒例2）下面是汽油機(jī)工作的四個沖程，其中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是（ ） A吸氣沖程B壓縮沖程 C做功沖程 D排氣沖程【答案】B類型二、燃料的熱值和熱機(jī)效率3、焦炭燃燒值是3.0107J/kg，最少燃燒多少克的焦炭才可獲得6103J的熱量。【答案與解析】解： 答：最少需燃燒0.2g的焦炭?！究偨Y(jié)升華】焦炭的燃燒值是3.0107J/kg，意思是完全燃燒1kg的焦炭，可獲得3.0107J的熱量，也就是說燃燒1kg的焦碳最多可獲得3.0107J的熱量。因此要得到6103J的熱量最少需焦炭多少，可以將公式Q=qm變形為燃后將數(shù)據(jù)帶入即可。舉一反三：【變式】有關(guān)

10、熱值的概念，下列說法中正確的是（ ）A、燃料完全燃燒時，它的熱量最大B、沒有燃燒的燃料，熱值等于零C、燃料燃燒時放出的熱量越多，熱值越大D、燃料的熱值與燃燒情況無關(guān)【答案】D4、熱機(jī)的效率較低，為了提高熱機(jī)的效率，你認(rèn)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【思路點(diǎn)撥】在熱機(jī)中，用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫熱機(jī)的效率；提高熱機(jī)效率的方法有：使燃料盡可能充分燃燒；減少運(yùn)動部件摩擦發(fā)熱的損失；減少廢氣帶走的熱量?！敬鸢浮緿【解析】在現(xiàn)有條件下，熱機(jī)工作過程中燃料

11、不可能完全燃燒，機(jī)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?！究偨Y(jié)升華】增強(qiáng)節(jié)能意識，提倡低碳生活，提高能源利用率。舉一反三：【變式】甲柴油機(jī)的效率比乙柴油機(jī)的效率高，這表明（）A甲的功率比乙的大B甲做的功比乙的多 C甲消耗的柴油比乙的少 D甲柴油機(jī)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的百分比大【答案】D類型三、能量守恒定律5、學(xué)習(xí)了“能量的轉(zhuǎn)化和守恒”的知識后，同學(xué)們提出了下面的一些關(guān)于利用和開發(fā)能源的建議，其中不可行的是（）A我國煤炭資源豐富，應(yīng)研究并采用如何讓燃料充分燃燒，以減少熱量損失的措施B電力部門應(yīng)加快進(jìn)行將內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能的研究，以減少內(nèi)能在多次轉(zhuǎn)化過程中的損失 C我國應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)利用江河水利資源 D隨著資源的不斷消耗，應(yīng)研究出一種既可以不消耗或少消耗能量，又能不斷對外多做功的機(jī)器【答案】D【解析】A、煤炭在燃燒的過程中，由于燃燒不夠充分，導(dǎo)致散失的熱量較多，故研究并采用如何讓燃料充分燃燒，以減少熱量損失的措施是必要的，此項(xiàng)說法正確；B、現(xiàn)在我國的發(fā)電主要是火力發(fā)電，故研究內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，以減少內(nèi)能在多次