2022屆中考物理一輪復(fù)習(xí)第15講：熱機(jī)熱機(jī)效率講義

第15講熱機(jī)、熱機(jī)效率一、復(fù)習(xí)目標(biāo)1.能說出四沖程汽油機(jī)的工作原理及四個(gè)沖程特點(diǎn)；2．會(huì)計(jì)算燃料完全燃料時(shí)放出的熱量；

3．能說清能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，會(huì)計(jì)算效率。二、課時(shí)安排2課時(shí)三、復(fù)習(xí)重難點(diǎn)1.汽油機(jī)的工作過程和熱機(jī)效率的計(jì)算2.判斷能的形式以及相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移3.了解能量守恒定律四、教學(xué)過程（一）知識(shí)梳理

知識(shí)點(diǎn)一熱機(jī)熱機(jī)（1）定義：熱機(jī)是利用內(nèi)能來做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。（2）熱機(jī)的種類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)和柴油機(jī)）、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)。（3）工作原理：燃料的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再通過做功的方式轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2.內(nèi)燃機(jī)（1）內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)，分為汽油機(jī)和柴油機(jī)。（2）內(nèi)燃機(jī)活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程，叫做一個(gè)沖程。（3）四沖程內(nèi)燃機(jī)包括四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。3．汽油機(jī)汽油機(jī)基本構(gòu)造汽油機(jī)工作過程吸氣沖程：在吸氣沖程中，進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞由上端向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，汽油和空氣組成的燃料混合物從進(jìn)氣門吸入氣缸。壓縮沖程：進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞由下向上運(yùn)動(dòng)，燃料混合物被壓縮，混合氣體的壓強(qiáng)增大，溫度升高。機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。做功沖程：在壓縮沖程末尾時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能排氣沖程：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞由下向上運(yùn)動(dòng)，把廢氣排出氣缸?；钊窒蛳逻\(yùn)動(dòng)，開始下一個(gè)工作循環(huán)。知識(shí)點(diǎn)二熱機(jī)效率燃料的熱值（1）定義：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，用符號(hào)q表示。（2）單位：固體燃料的熱值的單位是焦每千克（J/kg）、氣體燃料的熱值的單位是焦每立方米（J/m3）。（3）熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積、是否完全燃燒等無關(guān)。2．燃料放熱計(jì)算式(1)Q＝qmm=Q/qq=Q/m（適用于固體或液體燃料）Q：放出的熱量—焦耳（J）；q：熱值—焦耳每千克（J/kg）；m：燃料質(zhì)量—千克（kg）。（2）Q＝qVV=Q/qq=Q/V（適用于氣體燃料）Q：放出的熱量—焦耳（J）；q：熱值—焦耳每立方米（J/m3）；V：燃料體積—立方米（m3）。3.熱機(jī)的效率（1）熱機(jī)的效率：熱機(jī)用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要標(biāo)志，與熱機(jī)的功率無關(guān)。（2）熱機(jī)效率計(jì)算公式Q總=Q有用/ηQ有用=Q總η（3）由于熱機(jī)在工作過程中總有能量損失，所以熱機(jī)的效率總小于1。熱機(jī)能量損失的主要途徑：廢氣內(nèi)能、散熱損失、機(jī)械損失。（4）提高熱機(jī)效率的途徑：①使燃料充分燃燒，盡量減小各種熱量損失；②機(jī)件間保持良好的潤滑，減小摩擦。③在熱機(jī)的各種能量損失中，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。知識(shí)點(diǎn)三能量的轉(zhuǎn)化與守恒(1)能的存在形式：機(jī)械能、電磁能、內(nèi)能、化學(xué)能和核能等。(2)能量守恒的概念：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或從一種形式的能轉(zhuǎn)化成另一種形式的能，而在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程種，能的總量保持不變。(3)機(jī)械能守恒只受重力或者彈力作用，或者系統(tǒng)中有其它力，而其它力做功的和為零，我們就稱這種情況符合機(jī)械能守恒。（二）題型、方法歸納選取經(jīng)典選擇題和填空題以及計(jì)算題的形式，給學(xué)生講解，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的充分理解與掌握。采用啟發(fā)、誘思、講解和討論相結(jié)合的方法使學(xué)生充分掌握這一模塊的知識(shí)（三）典例精講題型一內(nèi)能的利用【例1】（2022?鎮(zhèn)江）如圖所示，某單缸四沖程汽油機(jī)正處于壓縮沖程，此沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，接下來它應(yīng)該處于做功沖程?！窘馕觥繄D中，進(jìn)氣門和排氣門都是關(guān)閉的，活塞上行，可以判斷是壓縮沖程，即該過程中，消耗活塞的機(jī)械能，變成氣缸內(nèi)燃料的內(nèi)能，所以是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，該沖程結(jié)束后，就是做功沖程．【答案】壓縮；機(jī)械；內(nèi)；做功題型二熱機(jī)效率【例2】（2022?連云港）將一瓶酒精用去三分之一，則剩余酒精的密度、比熱容和熱值（）A．都不變B．都變?yōu)樵瓉淼娜种﨏．熱值不變，密度、比熱容變?yōu)樵瓉淼娜种﨑．熱值變?yōu)樵瓉淼娜种芏?、比熱容不變【解析】密度、比熱容、燃料的熱值都屬于物質(zhì)的特性，它們的大小與物體的質(zhì)量和體積均無關(guān)系，所以選項(xiàng)A正確、BCD錯(cuò)?！敬鸢浮緼【例3】下列有關(guān)熱機(jī)效率、燃料熱值、物體內(nèi)能的說法中，正確的是（）A．熱機(jī)所用燃料的熱值越大，效率越高B．熱機(jī)所用燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能越多，效率越高C．物體的內(nèi)能越大，溫度越高D．摩擦生熱是利用做功的方式來增加物體的內(nèi)能【解析】用熱值大的燃料，燃燒相同燃料可以放出更多的熱量，但用來做有用功的能量不一定多，熱機(jī)效率不一定得到提高，所以A錯(cuò)誤；熱機(jī)效率是指熱機(jī)用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出能量的比值，所以B錯(cuò)誤；物體的內(nèi)能與物體的質(zhì)量和溫度都有關(guān)系，物體的質(zhì)量越大，溫度越高，內(nèi)能越大，所以C錯(cuò)誤；摩擦生熱，該過程中消耗機(jī)械能，產(chǎn)生內(nèi)能，故屬于能量的轉(zhuǎn)化，故是做功改變物體內(nèi)能，所以D正確?！敬鸢浮緿。題型三能量的轉(zhuǎn)化與守恒【例3】（2022?綿陽）關(guān)于能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，下列判斷正確的是（）A．熱量可以從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體B．能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化沒有方向性C．電取曖器輻射到房間里的熱量可以再利用D．汽車由于剎車散失的熱量可以再自動(dòng)地用來驅(qū)動(dòng)汽車【解析】A、熱量不可以自發(fā)的從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，在外界的影響下，熱量可以從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，例如電冰箱在壓縮機(jī)消耗電能的情況下，熱量可以從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，故A正確．B、能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化有方向性，故B錯(cuò)誤；C、電取曖器輻射到房間里的熱量被人和房間吸收，不可以再利用，故C錯(cuò)誤；D、汽車剎車時(shí)，由于摩擦，汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為地面、空氣的內(nèi)能，這些能量會(huì)散發(fā)到周圍的環(huán)境中，無法再回收利用，因此不能驅(qū)動(dòng)汽車，故D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼?！纠?】（2022?福建）天然氣是一種熱值高、污染小的清潔能源，2022年三明市迎來了天然氣時(shí)代．完全燃燒的天然氣放出多少焦的熱量？若這些熱量完全被水吸收，能使多少千克的水溫度升高50℃？（水的比熱容c=×103J/（kg?℃），天然氣的熱值取q=4×107J/m3）【解析】（1）完全燃燒的天然氣放出的熱量：Q=Vq=×4×107J/m3=×106J；（2）由Q吸=cm△t可得，這些熱量完全被水吸收后可加熱水的質(zhì)量：五、板書設(shè)計(jì)14.熱機(jī)熱機(jī)效率一、汽油機(jī)的工作過程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程二、燃料的熱值（q）1.熱值的定義2.單位：J/