2.內(nèi)能的利用講義（教師逐字稿）

內(nèi)能的利用講義（教師逐字稿）一、課程簡介PPT（第1頁）：本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)：1、內(nèi)能的利用的知識層次體系構(gòu)建；2、如何解題。這章承接上一章的內(nèi)能，這一章是講內(nèi)能的利用，誠如名字所說，就是講對內(nèi)能的利用啦。準(zhǔn)備好了么？Let'sgo!二、本節(jié)內(nèi)容知識特點(diǎn)PPT（第2頁）：先來了解一下內(nèi)能的利用的知識特點(diǎn)?！捌蚬こ獭边@四個字的意思是說，我們在這章中，會認(rèn)識到很多在工程中的機(jī)械。換句話來說，就是我們需要從內(nèi)能的理論知識中，認(rèn)識到我們在實(shí)際生活中，是如何用各種機(jī)械對內(nèi)能進(jìn)行利用的。三、正式進(jìn)入學(xué)習(xí)PPT（第3頁）：現(xiàn)在我們正式進(jìn)入內(nèi)能的利用知識。先認(rèn)識一下內(nèi)能的利用的本質(zhì)。內(nèi)能的利用關(guān)注兩個方面，熱機(jī)本身的構(gòu)造，基于熱機(jī)構(gòu)造的計算。換句話來說，結(jié)構(gòu)決定功能，我們需要分別學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)和功能兩個方面。我們需要首先認(rèn)識什么是熱機(jī)，熱機(jī)的結(jié)構(gòu)。然后利用熱機(jī)，去計算內(nèi)能的各種物理量，例如效率，熱值，功率這些。PPT（第4頁）：接下來，讓我們來看看內(nèi)能的利用的題目到底都在求些什么，考試需要我們會寫什么東西?？傮w來講，在初中物理考試的范疇內(nèi)，我們主要關(guān)注這幾個方面的考點(diǎn)：.燃料燃燒放熱的計算.燃料的利用率.汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過程中各個沖程的特點(diǎn).生活中的能量轉(zhuǎn)化及能量守恒分析物理實(shí)例中的能量轉(zhuǎn)化情況，用能量守恒定律解釋一些物理現(xiàn)象，是能量守恒的兩個命題點(diǎn)?？傮w來說，我們在內(nèi)能的利用這一章主要考察以上的內(nèi)容，希望同學(xué)們能夠細(xì)致掌握四、構(gòu)建知識層次體系PPT（第5頁）：我們這節(jié)課就是要構(gòu)建出內(nèi)能的利用的知識層次體系，并且看幾道利用知識層次體系來解決的經(jīng)典例題。PPT（第6頁）：現(xiàn)在這棵知識樹的內(nèi)能部分要伸出更遠(yuǎn)的枝丫啦。PPT（第7頁）：先來把知識層次體系構(gòu)建好吧。PPT（第8頁）：首先我們概覽一下全局，看一下這節(jié)課我們要學(xué)習(xí)哪幾個部分的內(nèi)容?？偣灿袃蓚€大部分知識我們需要掌握，分別是內(nèi)能的利用的概念,和內(nèi)能的利用的方法，也就是我們在方法論中說明的Conception和Methodo在內(nèi)能的利用的概念中，我們先從熱機(jī)開始，然后介紹熱機(jī)的效率，接著是能量的轉(zhuǎn)化和守恒。內(nèi)能的利用的方法中，我們需要掌握如何計算機(jī)械效率，熱效率,熱機(jī)效率等等。以上就是我們這節(jié)課要掌握的內(nèi)容。接下來我們就先從conception開始，突破內(nèi)能的利用的重點(diǎn)和難點(diǎn)吧。PPT（第9頁）：首先我們從熱機(jī)開始說起。我們上一章說了內(nèi)能，那么，我們應(yīng)該怎么利用內(nèi)能呢？其方法就是利用熱機(jī)。我們希望能夠利用內(nèi)能加熱物體，利用內(nèi)能做功。而熱機(jī)，就是將燃料時釋放的內(nèi)能，轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的機(jī)器。其原理就是將燃料的化學(xué)能，通過燃燒轉(zhuǎn)換成內(nèi)能，通過做功轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。在我們的生活中，熱機(jī)的種類主要有蒸汽機(jī)，蒸汽輪機(jī)，汽油機(jī),柴油機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)等。其核心部件就是內(nèi)燃機(jī)，是指燃料直接在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機(jī)。一般來說是指汽油機(jī)和柴油機(jī)兩個大類。其特點(diǎn)是，燃料在氣缸內(nèi)燃燒，從而使得燃料燃燒的更充分，熱損失更小，熱效率較高，內(nèi)能利用率較大。我們先從汽油機(jī)說起。它的做功是通過沖程實(shí)現(xiàn)的，活塞在氣缸內(nèi)反復(fù)運(yùn)動的時候，從氣缸的一端運(yùn)動到另一端的過程。其本質(zhì)是一個四沖程內(nèi)燃機(jī)。四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作過程是吸氣，壓縮，做功，排氣四個沖程組成的，四個沖程組成一個工作循環(huán)，在一個循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，四沖程中只有做功沖程對外做功，其他三個沖程都是靠飛輪的慣性完成的。在這個循環(huán)中，壓縮過程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，做功過程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。然后是柴油機(jī)。柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和汽油機(jī)類似，也是四沖程內(nèi)燃機(jī)。只不過柴油機(jī)氣缸頂部沒有火花塞，而有一個噴油嘴。接下來我們討論下汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別：1、燃料不同汽油機(jī)以汽油為燃料，柴油機(jī)以柴油為燃料。2、點(diǎn)火方式不同汽油機(jī)一般是火花塞點(diǎn)燃，柴油機(jī)一般是壓燃式。3、壓縮比不同汽油機(jī)壓縮比（發(fā)動機(jī)混合氣體被壓縮的程度,用壓縮前的氣缸總?cè)莘e與壓縮后的氣缸容積（即燃燒室容積）之比來表示）一般小于等于10,柴油機(jī)壓縮比一般在16-22之間。4、熱效率不同汽油機(jī)熱效率一般在35%左右，柴油機(jī)一般在45%左右。5、應(yīng)用不同汽油機(jī)一般用于載客汽車、轎車，柴油機(jī)一般用于大中型載貨汽車?？傮w來說，汽油機(jī)負(fù)荷較小，各部間隙配合較為精密；柴油機(jī)負(fù)荷大,熱效率高，對機(jī)油的要求也更高。PPT（第10頁）：然后是熱機(jī)的效率。我們先從燃料的熱值說起，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。其表示一定質(zhì)量的燃料在完全燃燒時放出的熱量是多少。其單位在國際單位制中是焦每千克，符號是j/kg。值得說明的是，熱值是燃料本身的一種特性，燃料的熱值和燃料的種類有關(guān)，每種燃料都有一定的熱值，不同的燃料的熱值一般不同。同種燃料的熱值不隨是否燃燒而改變，也不隨燃料的質(zhì)量的大小而改變。我們有公式q二Q/m，q表示燃料的熱值，Q表示燃料完全燃燒放出的熱量，in表示燃料的質(zhì)量。那么，我們應(yīng)該如何利用燃料呢？主要是兩個部分，一是要使燃料完全燃燒，二是要完全收集燃料燃燒發(fā)出的熱量。從這個方面來說，提高熱量利用率的方法可以把固體磨成粉末吹進(jìn)爐膛進(jìn)行燃燒，或者加大風(fēng)量，加大受熱面積。接下來我們要討論熱機(jī)的效率。我們把有用功比總熱量的比值叫做熱機(jī)的效率。根據(jù)其定義，我們可以獲得效率計算的公式n=Q有/Q總。從這個公式我們可以看到，因?yàn)橛杏霉偸切∮诳偀崃?，所以n總是會小于1的。從物理上來說，燃料未完全燃燒，廢氣會帶走內(nèi)能,散熱損失，都會導(dǎo)致有用功小于總熱量。那么，我們應(yīng)該怎么提高熱機(jī)的效率呢？.使燃料充分燃燒.減少熱量損失.采用更先進(jìn)的熱機(jī).注意保養(yǎng)上油，減少摩擦PPT（第11頁）：然后就是能量的轉(zhuǎn)化和守恒。首先我們要從能量的形式說起，比如機(jī)械能，內(nèi)能，電能，光能,化學(xué)能，核能等等。我們把不同形式的能，在一定的條件下相互轉(zhuǎn)化的情況，稱之為能量的轉(zhuǎn)化，例如摩擦生熱，太陽能發(fā)電，燃料燃燒。另外，能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。比如熱量的傳遞。而能量守恒指的是，能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，他只會從一個形式轉(zhuǎn)化成另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。從物理和化學(xué)的方面上來說，能量守恒是自然界最普遍，最重要的基本定律，不管是宇宙天體還是微觀粒子，只要有能量轉(zhuǎn)化，就一定服從能從能量守恒。PPT（第12頁）：最后，我們來討論一下內(nèi)能的利用中的方法。首先是如何區(qū)分汽油機(jī)和柴油機(jī)。汽油機(jī)是火花塞，柴油機(jī)是噴油嘴。然后是如何區(qū)分四沖程內(nèi)燃機(jī)的四個沖程。其主要判斷依據(jù)是氣門的開閉狀態(tài)和活塞的活動方向。.兩個氣門都關(guān)閉的時候，活塞向上是壓縮沖程，活塞向下運(yùn)動是做功沖程。.只有一個氣門打開，活塞向下運(yùn)動是吸氣沖程，活塞向上運(yùn)動是排氣沖程。接著是機(jī)械效率，熱效率和熱機(jī)效率的計算方法。我們直接用公式來描述啦！機(jī)械效率：n=（W有用八丫總）100%。其中w有用是指有用功，即對人們有用的功，W總是指利用機(jī)械做的總功。熱效率：n=（Q有用/E）100%,其中Q有用指有效利用的熱量,E指總能量，如果是燃燒的熱量，這里的￡=、總=叫，等于燃燒得到的總熱量。熱機(jī)的效率，。=（印有用小總）100%,其中W有用指用來做有用功的那部分能量，Q總指燃料完全燃燒釋放的能量。最后是能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的判斷方法。發(fā)生能量轉(zhuǎn)移時，能量的形式?jīng)]有改變，只是從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。物體間發(fā)生能量轉(zhuǎn)化時，能的形式發(fā)生改變。確定能量轉(zhuǎn)化的方向時，可以從消耗了什么形式，得到什么形式的能進(jìn)行比較來判斷。一般來說，物理過程包含了多個能量轉(zhuǎn)化的過程，分步討論可以很容易的將過程解釋清楚。五、解題技巧PPT（第13頁）：0K,知識層次體系構(gòu)建結(jié)束。讓我們來一起看一下如何運(yùn)用知識層次體系來解題吧?。▌?wù)必看視頻，學(xué)霸不必過多講解）。PPT（第14-15頁）:第1題和答案。PPT（第16-17頁）：第2題和答案。PPT（第18-19頁）：