机械能、内能及其转化(2)
机械能与内能的相互转化
都需要外力
汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。 但两者都带来了废气和噪声污染。
小结
1.改变内能的方法
A.热传递.
B.做功
2.内能改变多少的量度
A.热传递
传递的热量的多少来量度
B.做功
做功的多少来量度
3.做功的实质
内能与机械能相互转化
热传递实质
内能的转移
4.热传递和做功改变物体的内能是等效的.
内能发生转移
高温物体 高温部分
转移到 低温物体 低温部分
(不同物 体之间)
(同一物 体之间)
内能改变多少可用传递的热量的多少来量度.
乙醚
例题分析： 下列现象中，物体内能增加的原因：
1.图12－21，为什么汽车高速行驶时，轮 胎的温度会升得很快？
2.齿轮式打火机打火 3.擦火柴
4.钻木取火
结论：
点 压缩冲程
点火方式
工作循环
相
能量转化
同
点 活塞、曲轴运动
运动
优缺点
汽油机
柴油机
汽油柴油火花塞来自喷油嘴吸入的是汽油和空气的混合气体
吸入的是空气
气压、温度相对较低
气压、温度相对较高
点燃式
压燃式
都有四个冲程
（1）压缩冲程：机械能转化成热能 （2）做功冲程：热能转化成机械能
每一个工作循环，活塞往复两次， 曲轴转动两周，对外做功一次。
身体健康，学习进步！ 与任何人接触时，要常常问自己，我有什么对他有用？使他得益。如果我不能以个人的道德学问和修持的力量，来使人受益，就等于欠了一份
债。 你可以用爱得到全世界，你也可以用恨失去全世界。 成功的科学家往往是兴趣广泛的人，他们的独创精神来自他们的博学。
初中机械能、内能及其转化知识点
第十章机械能、内能及其转化第一节机械能具体内容定义物体能对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能.（关键词为能够做功）1。
能对外做功不等于正在做功。
2。
一个物体能够做的功越多，它具有的能就越大.单位在国际单位制中，功和能的单位为焦耳(J).分类错误!机械能一般分为动能、势能(重力势能和弹性）。
机械能守恒物体的动能和势能之间是可以相互转换的。
只有动能和势能相互转化的过程中，机械能总量保持不变.动能定义一切物体由于运动具有的能叫做动能。
影响因素质量速度相同时，质量越大的物体具有动能越大.速度质量相同时，速度越大的物体具有动能越大。
总之，物体动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。
实验图示器材平木板光滑斜面钢球、木球纸盒、刻度尺过程错误!同一钢球(m1=m2)、不同高度(h1<h2）、由静止下滑撞击纸盒，移动距离（s1<s2）；错误!木球钢球(m1〈m2)、同一高度(h1=h2）、由静止下滑撞击纸盒，移动距离(s1〈s2）;解读错误!本实验运用了控制变量法。
即控制质量相同，研究动能与速度的关系；控制速度相同，研究动能与质量的关系.○，2本实验运用了转化法。
即动能的大小无法测量,转化成纸盒运动的距离。
○3同一钢球、不同一高度滚下,目的是控制钢球到达斜面底端的水平速度.运用错误!机动车限速:控制动能大小，避免交通事故。
○2严禁超载：质量越大，动能越大，遇到紧急情况时速度不易控制，易发生事故。
势能重力势能定义受到重力的物体被举高具有的能叫做重力势能。
影响因素质量高度相同时,质量越大，具有的重力势能就越大。
高度质量相同时，高度越高，具有的重力势能就越大.总之，物体的重力势能与物体质量和高度有关，高度越高、质量越大,重力势能就越大。
实验图示器材装有细沙的沙箱质量不同的铁块小方桌过程错误!同一重物（m1=m2)、不同高度（h1〈h2)、自由落下、冲击小饭桌，铁块被举越高,小饭桌桌脚下沉越深。
机械能和内能的转化
机械能和内能的转化1. 机械能的定义在物理学中，机械能是指物体由于其位置和运动而具有的能量形式。
它包括了物体的动能和势能两个方面。
•动能：物体由于运动而具有的能量。
动能的计算公式是$E_k = \\frac{1}{2}mv^2$，其中m为物体的质量，v为物体的速度。
动能与物体的质量和速度的平方成正比，当质量或速度增大时，动能也会增大。
•势能：物体由于其位置而具有的能量。
势能的计算公式根据不同的情况而有所不同：–重力势能：对于静止在某一高度上的物体，其重力势能可以表示为E p=mgℎ，其中m为物体的质量，g为重力加速度，ℎ为物体的高度。
重力势能与物体的质量和高度成正比，当质量或高度增大时，重力势能也会增大。
–弹性势能：对于弹簧或弹性体系，其弹性势能可以表示为$E_p = \\frac{1}{2}kx^2$，其中k为弹簧的弹性系数，x为弹簧的形变量。
弹性势能与弹簧的弹性系数和形变量的平方成正比，当弹性系数或形变量增大时，弹性势能也会增大。
机械能的守恒原理指出，在不受外力的情况下，物体的机械能保持不变。
这意味着，一个物体的动能增加时，其势能会减少；而势能增加时，动能会减少。
2. 机械能和内能的关系机械能和内能都属于能量的不同形式，但它们之间可以发生转化。
内能是指物体由于其分子之间的相互作用所具有的能量。
它包括了分子的动能和势能这两个方面，并且与物体的温度有关。
内能的计算公式可以表示为$E_{\\text{内}} = \\frac{3}{2}nkT$，其中n为物体的摩尔数，k为玻尔兹曼常量，T为物体的温度。
当机械能转化为内能时，意味着物体失去了一部分的动能和势能，并将其转化为分子间的相互作用。
这一转化过程通常发生在摩擦、碰撞等情况下，比如一个滑动的物体在与表面摩擦时会产生热量，使得物体的机械能转化为内能。
相反地，当内能转化为机械能时，意味着物体吸收了外界的热量，使得分子间的相互作用减弱，从而具有更多的动能和势能。
12.4 机械能与内能的相互转化(2)
12.4 机械能与内能的相互转化第2课时 主备人：何颖班级 姓名 学号学习目标1.知道燃料的热值概念，能从能量转化角度认识燃料的热值。
2.会计算燃料燃烧时产生的热量。
3.了解燃料的燃烧效率和热机的效率。
学习重难点重点 燃料的热值概念形成，计算燃料燃烧产生的热量。
难点 燃料的热值是燃料的一种属性，燃料的燃烧效率。
学习过程★阅读课本p 51内容，完成下列问题：1.活动12.8中，相同质量的不同燃料完全燃烧后，烧杯中水温的变化情况 （一样/不一样）；相同质量的酒精和碎纸片燃烧后，酒精比碎纸片放出的热量 （多/少）。
2.更多实验表明：质量相同的不同燃料，完全燃烧时放出的热量一般 （相同/不相同）。
3. 某种燃料 放出的热量叫做这种燃料的热值。
（注意是完全燃烧。
）燃料的热值用 表示，单位是 。
4.燃料的热值是燃料的一种 ，与燃料的质量、体积及是否完全燃烧 （有关/无关）。
一杯酒精和半杯酒精热值 （相同/不相同）。
5.酒精的热值是3.0×107 J/kg ，表示的物理意义是____________ 。
6.质量为m 的燃料完全燃烧放出的热量为 。
★燃料利用效率在实际利用燃料中，燃料很难完全燃烧，而且放出的内能不能被完全利用，有效利用的只是其中一部分。
有效利用的热量与燃料完全燃烧时放出的热量的比值叫燃料的利用效率，简称热效率。
热效率的计算过程如下：①利用热值公式，计算出燃料燃烧放出的热量，这就是总功。
②若加热另一物体，利用比热公式计算吸收的热量；若是热机，则计算出机械能。
这是有用功。
③热效率 = 总功有用功×100% 例1 完全燃烧3Kg 某种液体燃料，放出1.8×108J 的热量，则完全燃烧5Kg 这种燃料，放出的热量是多少？到掉一半这种燃料后，它的热值是多少？【解析】因为燃料完全燃烧，所以Q=mqq= 6×107J /KgQ 2=m 2q=3×108J因为燃料的热值是燃料的特性，与燃料燃烧多少无关，是一个确定值，所以到掉一半该燃料后热值不会改变，所以还是6×107J /Kg 。
124机械能与内能的相互转化(原卷版)2
苏科版九年级上册第十二章《机械能和内能》12.4机械能与内能的相互转化【知识梳理】一、改变物体内能的另一种方式——做功1．对物体做功甲乙丙丁（1）将铁丝快速弯折多次,用手指触摸一下弯折处,我们会发现弯折处温度较高,这说明我们对铁丝做功铁丝的内能增加,温度升高（2）将一个铁钉用铁锤反复敲打,一段时间后被敲打的铁钉很烫,这说明我们对铁钉做功,铁钉的内能增加,温度升高（3）用如图甲所示的空气压缩引火仪进行实验我们通过活塞对筒内的封闭气体做功,气体的内能增加,温度升高,当达到棉花的着火点时,棉花燃烧了（4）如图乙所示,将刀在磨刀石上来回迅速摩擦,人克服摩擦做功,则刀和磨刀石的温度升高,说明它们的内能增加了。
以上实验说明,我们对物体做功时,消耗的机械能转化为内能,使物体的内能增加，温度升高。
2．物体对外做功试管内装一些水，放在火上加热，使水沸腾，水蒸气会把木塞顶起来，水蒸气瞬间变成白气，说明物体的内能转化为了机械能，温度降低。
归根到底：做功是改变物体内能的一种方式物体对外做功（如爆炸、膨胀）内能→机械能外力对物体做功（如弯折、压缩、敲打、摩擦）机械能→内能二、热机（1）一种将内能（燃料产生的高温、高压燃气）转化为机械能的装置。
（2）汽油机工作循环①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合气；②压缩冲程：进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，活塞压缩缸内气体，气体温度升高，活塞的机械能转化为压缩气体的内能，当活塞运动到顶端时，混合气体温度达到最高；③做功冲程：进气门关闭，排气门关闭，当活塞在顶端时，火花塞点火，汽油燃烧，产生高温高压的燃气，对活塞做功，活塞向下运动，气体的内能转化为活塞的机械能；④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，排出燃烧后的废气。
注意：冲程是指活塞从汽缸的一端运动到另一端。
（3）汽油机和柴油机的不同处1．探究不同燃料的放热能力【实验器材】铁架台、烧杯、玻璃棒、温度计、酒精灯、石棉网【实验设计】如图所示,用天平测出质量为10g的煤油和10g的菜籽油分别放入燃烧皿中,点燃后,给两个完全相同的烧杯和质量、温度相同的水加热,待煤油和菜籽油充分燃烧后分别记录水的温度【实验方法】①转换法将吸收热量的多少转化为温度计示数的变化②控制变量法控制相同的被加热条件、燃料的质量相等【实验分析】质量相等的煤油和菜籽油充分燃烧，水温的变化不同，燃烧煤油使水的温度变化较大【实验结论】质量相等的不同燃料，在完全燃烧时放出的热量一般是不相等的。
机械能与内能的相互转化
机械能与内能的相互转化机械能与内能的相互转化主要涉及热机和热泵的工作原理。
1. 热机：机械能可以通过燃料的燃烧或其他能源形式的消耗转化为热能，然后通过热能的流动将部分热能转化为机械能。
例如，内燃机中，燃料燃烧产生高温高压的气体，气体膨胀驱动活塞运动，进而通过连杆和曲轴将其机械能转化为机械功。
2. 热泵：热泵则是将外界低温热源的热能转化为机械能。
热泵的工作原理类似于制冷机，通过循环工质的循环流动，从低温热源吸收热能，通过压缩提高其温度，然后释放到高温热源，同时将一部分热能转化为机械能。
在这两种情况下，机械能和热能之间的转化是通过工作物质（例如气体）的热力学循环进行的。
多数热力循环都违背了热力学第二定律，无法将完全的热能转化为机械能，一部分热能会被排放或者耗散掉，因而无法实现百分之百的能量转化效率。
在机械能与内能的相互转化中，还有其他一些现象和机制需要考虑：1. 摩擦热：当两个物体之间发生摩擦时，由于摩擦力的作用，机械能转化为内能，导致物体温度升高。
这是因为摩擦形成了微观层面的不规则运动，使得物体的内部分子或原子运动增加，从而增加了其内部能量。
2. 热传导：当热量从一个物体传导到另一个物体时，会伴随着内能的转化。
例如，当一个热源与一个冷体接触时，热量会通过热传导的方式从热源传递到冷体，导致冷体温度升高。
这种过程中，一部分机械能也转化为了内能。
总之，机械能和内能的相互转化是通过能量的传递和相互作用来实现的，其中热能的传递和热力学循环是重要的机制。
不同的情况和系统会有不同的机械能和内能转化方式，例如燃烧释放热能产生机械能，或者在热泵中通过压缩工质将热能转化为机械能。
《火箭》机械能、内能及其转化PPT课件(自制)2
火箭的发射过程：
1、火箭升空，开始程序转弯。 2、火箭继续飞行，抛掉逃逸塔。 3、抛助推器。 4、火箭一级二级分离，整流罩分离。
5、展开帆板飞船按预定轨道环绕地球飞行。
6、二级发动机关机，随后船箭分离。
7、轨道舱与返回舱分离。 8、推进舱与返回舱分离。
9、在降至100公里时，返回舱进入姿态调整， 再入稠密大气层，安全着陆。
2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。
4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了?
10、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。失败。11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德
12.4机械能与内能的相互转化2
质量（m）
即：Q放=qm
计算: 解：
5千克烟煤完全燃烧，所释放出来的热量 是多少？（烟煤的热值为2.9×107 J）
即：Q放=qm
思考：
在内燃机中，燃料所释放的能量都到哪里去了？
汽缸散热及 摩擦损失的 能量
废气带走 的能量 做有用功 的能量
热机的效率： 用来做有用功的能量，与燃料完全燃烧 放出的能量之比
猜猜看: 汽油机的效率大约是多少？
你认为它们的效率比你想象的高？还是低？
热机：
把内能转化为机械能的机器就叫作热机。
蒸汽机、内燃机、汽轮机、 喷气发动机
汽油机
进气门打开，排气门关闭， 活塞向下运动，汽油和空 气的混合物进入气缸。
吸气冲程
进气门和排气门都关闭， 活塞向上运动，燃料混合 物被压缩。
压缩冲程
做功冲程
在压缩冲程结束时，火花 塞产生电火花，使燃料猛 烈燃烧，产生高温高压的 气体。高温高压的气体推 动活塞向下运动，带动曲 轴转动，对外做功。 进气门关闭，排气门打开， 活塞向上运动，把废气排 出气缸。
排气冲程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
知识扩充----热机带来的污染
声音嘈杂的街道
废气笼罩中的城市
燃料的热值：
1千克某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这 种燃料的热值。
单位：
J/kg(或J/m3)
计算: 解：
5千克烟煤完全燃烧，所释放出来的热量 是多少？（烟煤的热值为2.9×107 J/kg） Q放 =2.9×107 J/kg × 5kg
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第十章
机械能和内能
一、机械能1.能量：定义：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。
单位：焦耳（J ）。
能量是表示物体对外做功本领大小的物理量，所以能量
与功的单位相同。
理解：一个物体“能够做功”并不一定“要做功”
，也不是“正在做功”或者“已经做功”。
2.动能：定义：物体由于运动而具有的能量。
影响因素：物体的速度与质量（
221mv E k =）探究方法：控制变量法和转换法。
结论：物体的速度越大、质量越大，动能就越大。
3.势能：分类：重力势能和弹性势能
（1）重力势能：定义：物体由于被举高所具有的能量。
影响因素：物体的相对高度和质量（
mgh E p =）。
探究方法：控制变量法和转换法。
结论：物体的质量越大位置越高，重力势能越大。
注意：一个物体重力势能的多少取决于零势能面的选取，物体的位置高度是指物体相对于零势能面的高度。
（2）弹性势能：定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量。
影响因素：物体的弹性形变程度与材料（材料的弹性）。
探究方法：控制变量法和转换法。
结论：物体的弹性越好、弹性形变越大，弹性势能越大。
4.机械能：定义：动能与势能的总和称为机械能。
机械能守恒定律：内容：一个物体只有重力或弹力做功时，只会发生动能与势能之间的转化，机械能的总量保持不变，我们就说机械能守恒。
例：质量一定的物体，如果从高处加速下落时，只受重力作用，不受空气阻力，则动能越来越大，重力势能减小，整个过程中，重力势能逐渐转化为动能，机械能守恒；若下落过程中有空气阻力，则除了重力做功外还有其它力做功，部分重力势能转化为动能，但还有部分重力势能转化为物体的内能（摩擦生热），机械能不守恒。
二、内能
1.分子动理论：（1）物质组成：一切物体都是由分子和原子组成；
（2）分子热运动：分子在不停的做无规则运动；
（3）相互作用力：分子间存在着相互作用的引力和斥力。
2.扩散现象：不同的物质接触时，彼此进入对方的现象。
3.扩散现象表明分子在运动和分子间存在间隙。
4.温度反映了构成物质的大量分子做无规则运动的剧烈程度，即温度越高，分子的无规则运动越剧烈；大量分子的无规则运动叫热运动。
5.分子动能：定义：分子由于无规则运动而具有的能量。
影响因素：物体温度和分子质量。
结论：物体温度越高、构成物体的分子质量越大，分子动能越大。
6.分子势能：定义：由于分子间的相互作用力而具有的能量。
影响因素：分子质量与分子间距（物体的状态）。
7.内能：物体内部所有的分子具有的分子动能和分子势能的总和称之为内能。
影响因素：物体的质量（分子个数）、温度和状态。
结论：同种物质质量越大，温度越高，内能越大。
8.改变内能的方式：（1）做功（摩擦、撞击、压缩、膨胀等）；外界对物体做功，物体内能增大；物体对
外界做功，物体内能减少；做功的本质是不同种类的能量的转化。
（2）热传递（热辐射、热传导、对流等）；本质是同种能量的转移，总是从高温物
体传递到低温物体，当温度相同时（热平衡），热传递结束。
9.温度、内能、热量的区别与联系
（1）区别
（2）联系：温度的变化，可以改变一个物体的内能。
传递热量的多少可以量度内能转移的多少。
物体只吸收或放出热量，他的内能发生改变，但温度不一定改变。
如晶体在融化（或凝固）时要不断地吸收（或放出）热量，内能要增加（或减少），但温度不变。
三、物质的比热容
1.比热容：定义：某种物质温度升高（或降低）所吸收（或放出）的热量与其质量和温度变化量乘积的
从分子动理论看
概念表达方式存在形
式单位温度分子热运动剧烈程度的
标志
物体的冷热程度不能说“传递”和“转移”，只能说“是多少”状态量摄氏度（℃）内能物体内所有分子的分子
动能和分子势能的总和
能量的一种形式“具有”状态量焦耳（J ）热量在热传递过程中内能转
移的数量在热传递过程中，传递内能多少的
量度不能说“具有”，只能说“吸收”或“放出”过程量
焦耳（J ）
比，叫做这种物质的比热容（
t m Q c Δ=）。
单位：焦耳每千克摄氏度)
℃/(?kg J 物理意义：表示物质吸热（或放热）能力的物理量。
探究方法：控制变量法（控制质量和温度变化量一样）和转换法（以加热时间的多少表示吸收热量的多少）。
当不计热量损失时，放
吸Q Q =注意：比热容是物质的一种特性。
它的大小与物质的种类与状态有关，与质量、
体积、温度、密度、形状等无关。
)/(J 102.43C kg c °?×=水，因水的比热容较大，所以水可以用来调节气温、
取暖、作冷却剂等。
2.导出公式：Q =cm?t
3.热平衡方程：Q 吸=Q 放（不计热量损失）、Q 放=Q 吸+Q 损（计热量损失）；在一般题型中，若不计热
量损失，则在热传递过程中，吸收的热量等于放出的热量。
若有热量损失，则放出的热量等于吸收的热量与损失的热量之和。
四、机械能与内能的转化
1.热值：定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值。
q =Q 放m （或q =Q 放V ）
单位：焦耳每千克（J/kg ）或焦耳每立方米（J/m 3）
2.热机：定义：把内能转化为机械能的机械叫热机。
3.内燃机：分类：汽油机和柴油机。
工作过程：（1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由汽缸最上端向下运动；
（2）压缩冲程：进气门和排气门关闭，活塞由汽缸最下端向上运动，汽缸内温度
升高，气压增大，机械能转化为内能；
（3）做功冲程：进气门和排气门关闭，活塞由汽缸最上端向下运动，汽缸内温度
降低，气压减少，内能转化为机械能；
（4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞由汽缸最下端向上运动。
汽油机与柴油机的区别：（1）构造：在汽缸顶部汽油机是火花塞，柴油机是喷油嘴；
（2）吸气冲程：汽油机吸入的是汽油与空气的混合物，柴油机吸入
的是空气；
（3）点火方式：汽油机是点燃式，柴油机是压燃式（柴油机将空气
吸入汽缸后，在压缩冲程将空气压缩成高温（温度超过柴油的可燃
点）高压的气体，再将柴油通过喷油嘴喷入汽缸，柴油遇到高温气
体发生自燃）。
（4）柴油机比汽油机笨重、效率高、功率大；柴油机一般应用于需要
较大动力的机器中，如拖拉机、坦克、轮船、载重汽车等；汽油机
一般应用于小型轿车、摩托车等。
数量关系：冲程数=2倍曲轴转数=2倍飞轮转数=4倍工作循环=4倍做功次数
4.火箭：结构：火箭主要由燃料箱、氧化剂箱、输送装置、燃烧室和尾部喷口。
原理：火箭使用的是喷气式发动机，喷气式发动机的燃料在燃烧室内燃烧产生高温、高压的气
体，这种气体从发动机尾部以极高的速度喷出，同时产生很大的反冲推力，推动机身向前
运动。
喷气式发动机种类：（1）空气喷气发动机：只携带燃料，利用外界空气助燃；
（2）火箭喷气发动机：本身携带燃料和氧化剂，不需外界空气助燃。
5.效率：用来做有用功的那部分能量Q有用与燃料完全燃烧所放出的热量Q放之比叫做热机的效率η= Q
有用
×100%
Q
放
6.燃料缺点：煤、石油、天然气等燃料燃烧后会产生二氧化碳、二氧化硫等废气，大气中的二氧化碳含
量增加，会加剧温室效应，使地球变暖，二氧化硫是产生酸雨的主要原因。