机械能和内能相互转化
初中物理基础知识点-机械能和内能的相互转化
12.3. 做功和内能的改变（II ）
1、热机是将燃料燃烧产生的高温高压燃气的内能 转化为机械能的装置。
2、常见的热机可分为内燃机和外燃机 。
3.汽油机：在汽缸内燃烧汽油，产生的高温高压 燃气，使燃气推动活塞而做功的。 （1）构造
（2）汽油机在工作时,活塞在汽缸里做往复运动， 活塞从汽缸的一端运动到另外一端的过程叫做一 个冲程 （3）内燃机的工作过程由：吸气冲程、压缩冲 程、做功冲程和排气冲程四个冲程形成一个工 作循环
3、下列说法中正确的是（ D ） A．做功和热传递是等效的 B．物体的温度升高，一定是吸收热量 C．温度越高的物体，热量越多 D．热水和冷水混合时，能量从热水传给冷水
4、进行下列实验操作时，会发现 薄壁金属管内乙醚会沸腾，产生的 乙醚蒸气会把塞子冲开，这种现象 的解释是：来回拉绳子时，克服绳 子和管壁的__摩__擦__做了功，使绳和 金属管的内能增加，__温_度___升高。 金属管又和乙醚进行了_热__传_递__使乙 醚的内能增加，__温__度__升高，直到 乙醚沸腾，产生大量的乙醚蒸气， 蒸气膨胀把管塞冲开。
5、柴油机是工农业生产中常用的热机，已知
某型号柴油机得效率是30%，在柴油机内完全 燃烧2kg柴油能放热 6.6×1_0_7 __J，这些热通 过柴油机得转化能对外做有用功 1.98×1_0_7J，
（柴油的热值是3.3×107J/kg）
习题：
1、下列现象中，是用做功的方法来减小物 体内能的是（ D ） A 、钻木取火 B 、用铁锤不断地敲打铁钉 C、 小孩从滑梯上滑下时，臀部有灼热感 D、 水蒸气冲开水瓶塞子
2、用铁锤敲打铁钉，铁钉温度会升高 这是因为（ D ） A．铁锤把温度传给了铁钉 B．铁锤把热量传给了铁钉 C．铁锤把内能传给了铁钉 D．铁锤对铁钉做了功
机械能与内能的相互转化
实验：烧开的水冲开软木塞
现象： 软木塞被冲开， 管口有白气。 水蒸气的内能 木塞的机械能
一、做功——改变物体内能的另一种方式 １、实质： 机械能与内能的相互转化 ２、外界对物体做功，物体的内能增大。 物体对外界做功，物体的内能减小。
zxxkw
３、举例： ①擦火柴 ②钻木取火 ③钻木板时，锯条发热 ④神六返回舱下落时，舱体与空气摩擦热
机械能与内能的相互转化
看一看
（视频）
空气压缩引火仪
现象：你看到 棉絮燃烧起来了
分析： 1、这个现象说明了什么?
答:筒内空气的温度升高了
；
筒内空气内能增大了
2、筒内空气增加的内能从何而来？ 答：活塞对空气做了功,使空气的内能增加.
活塞对空气做功 空气的内能 棉絮燃烧 空气的温度
达到棉絮的着火点
３、能量是如何转化？ 机械能转化为内能
机械能转化为内能。
做功 冲程： 进气门 关闭 ， 排气门 关闭 ， 活塞 向下 运动。 内能转化为机械能。
排气 冲程： 进气门 关闭 ， 排气门 打开 ， 活塞 向上 运动。
想一想：
1. 压缩冲程和做功冲程中的能量是怎样转化的？ 压缩冲程：机械能转化为内能
做功冲程：内能转化为机械能
4 个冲程，曲 2. 汽油机的一个工作循环活塞经历____ 2 圈，活塞往复运动_____ 2 次，燃气对外 轴旋转_____ 1 次功。 做______
⑤给自行车车胎打气，筒壁发烫
⑥流星雨
流星雨的产生是流星 体与地球大气层相摩擦 的结果。
⑦用水壶烧水，水蒸 气将壶盖顶起
⑧燃放鞭炮
⑨古代火箭
火药燃烧时的内能转化为机械能 ⑩蒸汽机 点燃的火药燃烧 时内能转化为机械能 使爆竹腾空而起 蒸汽机
机械能与内能的相互转化
还有哪些事例也能说明做功可以改 变物体的内能呢？
现象：棉絮被点燃
结论： 对物体做功，可 以使物体的内能增大
此时：机械能转化为内能
.
5
.
6
想一想：要使铁丝的温度升高，你还有哪些 方法？仅凭铁丝温度升高，你能判断出是用 哪种方式改变铁丝的内能的吗？
做功和热传递在改变物体的 内能上是等效的
做功的实质是： 能量的转化
热传递的实质是：能量的转移
.
7
活动：演示点火爆炸
现象：盖子飞出去 解释：酒精蒸汽燃烧后产生的 高温高压的燃气，推动盖子做 功，将内能转化为机械能
热机（热力发动机）
.
8
热机:将燃料燃烧后产生的高温、高 压的燃气的内能转化为机械能的装置
汽
柴
油
油
机
机
蒸 汽 机
.
9
活塞从气缸的一端移动到另一端 的过程叫做冲程
，推动活塞向下运动，并通
过连杆带动曲轴转动,将内能
转化为机械能。 .
13
排气冲程
进气门关闭，排气 门打开，活塞向上运动 ，把废气排出气缸。
.
废燃 气烧
后 的
14
汽油机工作原理小结
１．汽油机完成一个循环:
活塞经历四个冲程,分别 为: 吸气、冲程_____压_缩__冲程 _ 做功冲、程______排_气冲程 其 中, 做功冲程冲程时燃气对 外做功，______内转能化为 ____机__械_能_。
3.内燃机工作一个循环包括：吸气、压缩、 做功、排气四个冲程。其中做功冲程将内能转 化为机械能对外做功，其余三个辅助冲程靠飞 轮的惯性完成。
.
17
课堂练习
1、下列现象中，是用做功的方法来减小物 体内能的是（ DD）
机械能和内能的相互转化
学习目标：
（1）通过活动，认识到做功是改变物体 内能的一种方式，是机械能能向内能的 转化过程。 （2）通过观察、分析内能转化为机械能 的过程，知道热机的工作原理。 （3）借助多媒体，了解四冲程汽油机的 基本结构及其工作过程。
飞轮
被高速飞轮磨下来的铁屑为什么会火花四溅？
行驶的汽车
汽车加了汽油或柴油燃料后是怎样使发动机工作的？
一、机械能转化为内能
1、做功是以将机械能转化为内能
二、内能转化为机械能
做功可以将机械能转化为内能，那么能否 逆过来，通过做功将内能转化为机械能？
在此过程中，酒精燃烧后的燃气对外做功， 机械 能。 内 能减少，转化为_____ 燃气的_____
对比空气压缩引火仪和发射盖子这两个试验， 你能得出什么结论？
3、汽油机完成一个工作循环 吸气冲程 、 1）、活塞经历四个冲程，分别为______ 压缩冲程 、 ______ 做功冲程 、 ______ 排气冲程 四个冲程循环 ______ 做功 往复，周而复始。______ 冲程是燃气对外做 功的过程。 两 周，活塞往复__ 两 次。 2）、曲轴旋转__ 3）、压缩冲程和做功冲程的能量转化 机械能转化为内能 压缩冲程： __________________ 内能转化为机械能 做功冲程： __________________
三、机械能与内能的相互转化
1、做功是改变物体内能的另一种方式 2、机械能与内能之间可以相互转化 对物体做功可以将机械能转化为内能 物体对外做功可以将内能转化为机械能
酒精燃烧后的高温高压燃气对外做功，燃气的内 能减少，转化为机械能。
这种转化有什么应用价值呢？
根据这个原理，可以制造出一种将内能转 化为机械能的机器——热机。
观察生活中两个常见的情景
11 机械能与内能的相互转化教案
11 机械能与内能的相互转化-教案第一章：引言1.1 教学目标让学生了解机械能和内能的概念。
让学生了解机械能和内能之间可以相互转化。
1.2 教学内容机械能和内能的定义。
机械能和内能的相互转化现象。
1.3 教学方法讲授法：讲解机械能和内能的概念及相互转化现象。
互动法：提问学生关于机械能和内能的知识，引导学生思考。
第二章：机械能的转化2.1 教学目标让学生了解机械能可以转化为其他形式的能量。
2.2 教学内容机械能转化为其他形式的能量，如热能、电能等。
实例分析：机械能转化为内能的实例，如摩擦生热现象。
2.3 教学方法讲授法：讲解机械能转化的原理和实例。
实验法：进行摩擦生热实验，让学生观察机械能转化为内能的现象。
第三章：内能的转化3.1 教学目标让学生了解内能可以转化为机械能。
3.2 教学内容内能转化为机械能的原理和实例，如热机的工作原理。
3.3 教学方法讲授法：讲解内能转化为机械能的原理和实例。
实验法：进行热机实验，让学生观察内能转化为机械能的现象。
第四章：能量守恒定律4.1 教学目标让学生了解能量守恒定律的内容和意义。
4.2 教学内容能量守恒定律的表述和解释。
能量守恒定律在机械能和内能转化中的应用。
4.3 教学方法讲授法：讲解能量守恒定律的内容和应用。
互动法：提问学生关于能量守恒定律的知识，引导学生思考。
第五章：总结与拓展5.1 教学目标让学生总结机械能和内能相互转化的规律。
激发学生对机械能和内能相互转化的进一步探究。
5.2 教学内容回顾本章内容，总结机械能和内能相互转化的规律。
提供一些拓展阅读材料和思考题，供学生进一步学习。
5.3 教学方法讲授法：回顾本章内容，总结机械能和内能相互转化的规律。
自主学习法：学生自主阅读拓展阅读材料，完成思考题。
第六章：生活中的机械能与内能转化6.1 教学目标让学生了解机械能与内能在日常生活中的应用。
培养学生观察和分析生活中的能量转化现象。
6.2 教学内容分析日常生活中的机械能与内能转化实例，如洗衣机、汽车等。
机械能和内能相互转化
比较质量相同的不同燃料充分燃烧时放出的热量，热值
难点
热值的计算
教法
学法
观察、实验、合作、探究、讨论等
教具
学具
等质量的酒精、纸片，烧杯、水、温度计、铁架台、石棉网等
教学过程
二次备课
一、预习检测
二、以问导学
活动一：“比较质量相同的不同燃料充分燃烧时放出的热量”
1、要求学生讨论如何验证“不同燃料放热不同”，怎么开展探究实验
章节
第十二章机械能和内能
主备
课题
§12.4机械能与内能的相互转化
课时
第一课时
课型
新授
目标
知识与能力：
（1）是机械能向内能的转化过程。
（2）通过观察、分析内能转化为机械能的过程，知道热机的工作原理。
（3）借助模型或多媒体，了解四冲程汽油机的基本结构及其工作过程。
三、释疑演练
四、达标强化
1、梳理本课时知识
2、补充习题P27－29本节内容
作业设计
板书设计
§12.4机械能与内能的相互转化
1、做功改变物体内能。
2、内能转化为机械能
3、热机
4、汽油机工作原理
教学反思
章节
第十二章机械能和内能
主备
课题
§12.4机械能与内能的相互转化
课时
第二课时
课型
新授
目标
知识与能力：
（1）比较质量相同的不同燃料充分燃烧时放出的热量。
2、教师演示活动12.7（酒精的浓度要选择高一些的效果更好，纸片可以裁成纸条形状，逐个少量添加到燃烧皿中使其充分燃烧）
3、进一步提醒，分析比较时对燃烧的程度有没有要求？
4、热值的概念，物理含义以及计算公式
机械能和内能的相互转化
热力学研究
机械能和内能的转化是热力学研 究的基础，有助于深入探究热力 学定律。
机械能和内能转化过程中的能量守恒
1 法则
根据能量守恒定律，能量在转化过程中不会消失或增加，只会从一种形式转化为另一种 形式。
2 公式
机械能转化为内能的公式为Q＝W＋ΔE，其中Q为热量，W为功，ΔE为内能增量。
机械能和内能转化在实际应用中的意义
工业生产
汽轮机、热机等利用能量转化实 现工业生产。
能源开发
形式
机械能一般以动能和势能的形式存在，而内能则以热能、化学能等形式存在。
转化关系
机械能和内能之间可以相互转化，但转化过程中并不完全，会有部分损失。
机械能和内能的转化关系
1
转化式
机械能可以通过摩擦、弹性碰撞等方式转化
转化比例
2
为内能。
转化过程中会有能量损失，机械能转化为内
能的比例会小于1。
3
内能转机械能
内能可以通过膨胀、变形等方式转化为机械 能，但同样会有部分能量损失。
机械能转化为内能的例子
车辆刹车
刹车过程中，机械能转化为内能，即摩擦热。
瀑布
水从高处落下时，机械能转化为内能和声能。
内能转化为机械能的例子
汽轮机
燃烧后的燃料，将水加热生成蒸汽驱动汽轮机转动，内 能转化为机械能。
弹簧
弹簧被挤压后，内能转化为机械能。
机械能和内能的相互转化
机械能和内能是物理学中非常重要的概念。本次演示将探讨这两种能量如何 相互转化，并展示转化过程中能量守恒的原理。
机械能和内能的定义
机械能
物体的机械能等于其动能和势能之和。
机械能和内能的相互转化
机械能和内能的相互转化1. 引言：能量的小秘密说到能量，大家肯定会想到吃东西的力气，或者是电灯的光亮。
不过，能量可不止这么简单哦！它就像个变魔术的家伙，在不同的状态之间跳来跳去，今天我们要聊聊机械能和内能之间的那些事儿。
听起来是不是有点深奥？别急，咱们慢慢来，肯定能让你听得懂，甚至乐在其中！2. 机械能：动起来的能量2.1 机械能的定义首先，机械能是什么呢？简单来说，就是跟运动和位置有关的能量。
比如说，想象一下你在公园里推着秋千，秋千在你手下嗖嗖地荡起来，那就是机械能在发挥作用。
你用力一推，秋千就像打了鸡血一样飞起来，这就是动能；而当秋千在最高点停住的时候，它又有了势能。
可见，机械能的世界真是有趣得很！2.2 机械能的应用说到应用，机械能可真是无处不在。
你有没有注意到，当你骑自行车的时候，转动的车轮就是机械能在起作用。
我们在家里用的电器，像洗衣机、风扇，都是在把电能转化成机械能，让我们生活得更加轻松。
如果你听说过“无功不受益”，在这里也一样，机械能的背后，是一堆努力和能量的积累。
嘿，你就把它想成是“汗水换来的动力”吧！3. 内能：静静的能量3.1 内能的定义接下来，我们聊聊内能。
内能有点像个藏在角落里的小精灵，虽然你看不见它，但它一直在默默地为你工作。
简单来说，内能就是物体内部的能量，跟物体的温度、分子运动有关。
想象一下，你手里拿着一杯热水，热水中的分子在欢快地跳舞，这时候的内能就是高的。
3.2 内能的特点内能和机械能可不一样，它的变化往往是悄无声息的。
有时候，我们做饭的时候，锅里的水慢慢变热，水的内能就在悄悄增加。
等到水开了，水蒸气腾腾而起，这又是一种能量的释放，内能转化成了动能。
就像那句老话说的“细水长流”，内能的变化是逐步的，但影响可大着呢！4. 机械能与内能的转化4.1 相互转化的过程那么，机械能和内能之间是怎么转化的呢？这就有点像是一个舞蹈，两个能量互相追逐、互相转换。
当你用力去推动一个重物时，机械能在流动，但与此同时，物体的温度也会升高，内能增加。
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第十二章机械能和内能
12.3 机械能和内能的相互转化
一、填空题:
1 •如图1所示，将铁丝快速地反复弯折几次，然后用手指在弯折处触摸一下，有
的感觉，这是由于物体的内能__________ 的缘故。
2•如图2所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，将电子式火花发生器的放电针管紧紧地
塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的
按钮。
这时我们可以看到：盒盖____________ ，同时听到“呼”的一声响。
在此过程中，酒精
燃烧后产生的燃气对_______________ 做功，燃气的 __________ 能减少，转化为 ____________ 的台
匕冃匕。
3 •热机是将燃料燃烧产生的高温高压燃气的______________ 能转化为 __________ 能的装置。
4 .汽油机完成一个工作循环:
冲程是燃气对外做功的过程；
(2 )曲轴旋转 ________ 周，活塞往复___________ 次；
(3)压缩冲程中 ___________ 能转化为____________ 能；做功冲程中 __________ 能
转化为__________ 能。
5•如图3所示为热机工作时的某种程示意图，该冲程是
______________ 冲程。
图3
6. ___________________________ 1kg某种燃料所放出的热量叫做这种燃料的热值。
已知木炭的热值为 _ 3.4X 107j/kg,
其物理意义是_________________________________________ 。
7.0.3kg的酒精完全燃烧放出了 _________________ 9.0 x 106J的热量，则酒精的热值为; 5kg酒精的热值又是
多少呢？答：________________ 。
&热机的热效率较低，一方面是由于燃料的不完全燃烧而损失了部分能量，另一方面能量损失较大
的是____________ 冲程所释放的_______________ 带走了大量的热，以及在______________ 冲程中消耗部分能量
(1)活塞经历四个冲程：分别为____________ 和排气冲程，其中,
9•如图4所示，属于热传递方式改变物体内能的是
(
U两手相搓
变暖和
D.向F压活塞使
气体軽度升高
图1
图2
A.锯木头时
锯子发热
阳光照射使
水温升高
)
以克服__________ 做功。
二、选择题
10．质量为5kg 的柴油，用去1/5 后，则剩下的柴油（）。
A.比热容变为原来的4/5，热值不变
B.比热容不变，热值变为原来的4/5
C.比热容和热值均变为原来的4/5
D.比热容和热值都不变
11.下列现象中，属于内能转化为机械能的是（）。
A .用打气筒打气，气筒壁发热
B .锯木头时，锯条发热
C •用电熨斗烫衣服，电熨斗发热
D .被点燃的冲天炮腾空而起
12.下述事例中，对物体做功使物体的内能增大的是（）。
A .钻木取火
B .用太阳能热水器加热水
C.利用热水袋取暖 D .内燃机做功冲程中，燃气做功
13.一台汽油机的转速为2400R/min，则在1s内柴油机对外做功的次数是（）。
A. 2400 次
B. 1200 次
C. 40 次
D. 20 次
14.热机甲的效率比热机乙的效率大，这句话的意思是（）。
A .甲的功率比乙的功率大
B •甲在单位时间内烧的燃料比乙少
C •甲比乙能做更多的功
D .甲对燃料燃烧释放的内能的利用率比乙高
15.两种燃料的热值之比为2：1，质量之比为 1 ：4，则这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为：
（）。
A. 1 ：2
B. 2 ：1
C. 8 ：1
D. 4 ：1
三、实验设计题：
16.为了探究“燃料燃烧时放出的热量的多少是否与燃料的种类有关”，小华同学设计了一个探究的
方案：用天平分别测量出10g 酒精和煤油，分别放入两个燃烧皿中，并点燃它们，给分别装有200g 初温相同的水的两个相同的烧杯进行加热，……
（1）为了顺利完成实验探究，请你帮她完成余下的设计。
2）请你为该实验设计一张相应的实验表格。
3）请说出本实验中采用的一种重要的实验方法是什么。
四、计算题：
17•小华学习了热学知识后，知道水的比热容为 4.2 X 103j/〔kg「C〕，她想估算一下她家每天烧水．做饭需要的热量。
于是小华仔细记录了每天烧水．做饭．炒菜需要的时间，并把它折算成烧水
的时间，相当于每天将30kg • 20 C的水烧开。
(在标准大气压下)
(1)小华家每天烧水．做饭．炒菜需要多少热量？
(2)如果每燃烧1kg的普通煤可以放出3 X 107j的热量，那么小华家每天烧水•做饭•炒菜至少需要多少kg 的煤？
3)试评析使用家用煤炉烧水的主要缺点有哪些？
1 8．太阳能是一种廉价的清洁能源，开发和利用的前景十分广阔。
从有关资料获悉，在晴天，阳光垂
直地面照射时地球表面接受到的热辐射为 1.2 X 103 J/(m2• s)。
有一台太阳能热水器，水箱容积为50L，可
2
将接收到的热辐射的40%用来提高水温。
若该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是 2.1 m 2，求：
(1) 1h后装满水的水箱中的冷水温度能升高多少C?
(2)若用煤气来提供这些热量，需要完全燃烧多少g的煤气？(不计热量损失，q煤气
=4.2 X 107j/kg )
答案
1. 发热；增加
2. 被弹出 盒盖 内能 盒盖 机械能
3. 内机械
4. (1)吸气 压缩 做功 做功 (2) 2
2 (3) 机械内内机械
5. 排气
6. 完全燃烧 1kg 木炭完全燃烧放出的热量为 3.4 X
107
J
7. 3.0X 107J/kg 3.0X 107
J/kg
8. 排气废气做功摩擦
9. B 10. D 11. D
12. A
13. D
14 .D 15. A
16. ( 1)直到酒精和煤油全部燃烧完，记下两杯水的温度变化情况。
(2)
(3)
控制变量法
3
17. (1) Q = cm(t-t o )= 4.2 X 10 J/〔 kg 「C 〕x 30kg X (100 C -20 C ) =1.008 X 107
J
Q 1.008"07
J
(2)m=
7
=0.336kg
q 3"07
J/kg
(3) 不可能做到使煤完全燃烧；煤燃烧会产生大量的废气，造成严重的环境污染；煤燃烧 产生的热量很大
一部分散失到空气中，使热效率降低。
3
2
2
6
18. (1)Q = 1.2 X 10 J/(m • s) X 2.1 m X 3600s = 9.072 X 10 J
3
3
3 3
m= p V=1.0 X 10 kg/m X 50 X 10 m=50kg
卫
9.07^
43.2 C
cm 4.2 103
J/(kg 腐)50kg
Q
(2)m=
q
9.072 106
J 4.2 107
J/kg
=0.216kg =216g。