人教版九年级物理上册第十四章学案

第十四章内能的利用

第1节热机

【学习目标】

1、知道热机的概念，了解内燃机是热机的一种。复述热机的定义，解释热机

中能量的转化列举热机的种类。

2、了解汽油机、柴油机的构造。通过实验探究，发现汽油机、柴油机冲程的

工作状态和能量转化。能表述汽油机、柴油机冲程各冲程的工作状态和能量转化。

3、区分汽油机和柴油机。

【学习重点】

汽油机各冲程的工作状态和能量转化。

【预习检测】

●温故而知新

1.物体内部所有分子热运动的能与分子能的总和，叫作物体的内

能。⑵一切物体都有内能，内能的单位是，用字母表示。

2．物体分子的无规则运动剧烈程度与温度有关，温度越高，物体内分子运动速

度越大，分子动能就越，物体内能也就越。例如：同一物体温度越高，

内能越。

【共同探究】

★学生活动一：阅读p135内容回答下列问题：

1、图16.4-1的实验观察并思考酒精灯对试管中水加热时，水的内能变化。

思考；

（1）看到什么现象？________________ （2）木塞被顶开，是谁对它做了功？________________ （3）水蒸气既然能够对木塞做功，说明水蒸气具有能，它具有的是什么能？

________________

（4）在加热过程中水蒸气内能的变化情况是怎样的？________________

（5）在这个过程中，有没有不同形式能量的相互转化？___________ 2、热机是指把燃料燃烧时释放的__________转变为_________的装置。热机应用

历史上从蒸汽机到内燃机，内燃机有________及________等

3、内燃机：燃料直接在发动机________燃烧产生动力的热机。最常见的内燃机，

以汽油或柴油为燃料，分别叫作______和_______

4、汽油机

★学生活动二：阅读教材，依据图自学并填写、汇报：

（1）汽油机是利用作燃料来工作的。

（2）构造：。

（3）工作过程：工作过程以一个循环为一个单元，一个循环有______个冲程。

包括：

_______ 、 ________ 、 _______ 、 ________四个冲程

第一冲程：吸气冲程中吸入的是什么？汽缸中活塞由哪端向哪端运动？进气门和

排气门的打开和关闭情况？

第二冲程：压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物的过程中，是什么能向什么能转化？

压缩冲程末产生什么结果？

汽油机是利用什么方式点火的？

第三冲程：做功冲程为什么能做功？是什么能向什么能转化？

第四冲程：排气冲程有什么作用？

5、柴油机（对比汽油机学习）

（1）柴油机是利用作燃料来工作的。

（2）构造：

（3）工作过程：工作过程以一个循环为一个单元，一个循环有______个冲程。

包括：

_______ 、 ________ 、 _______ 、 ________四个冲程

第一冲程：吸气冲程中吸入的是什么？汽缸中活塞由哪端向哪端运动？

第二冲程：压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物是什么能向什么能转化？

压缩冲程末产生什么结果？

柴油机是利用什么方式点火的？

第三冲程：做功冲程为什么能做功？是什么能向什么能转化？

第四冲程：排气冲程有什么作用？

【归纳整理】

一个工作循环有个冲程，飞轮转动周，对外做功次，活塞往复次，其他冲程靠飞轮的完成。

汽油机和柴油机的主要区分：

相 同 点 1、都有 、 、 、 、 、 2、都分为 、 、 、 四个冲程

【拓展练习】

1．摩托车上的热机工作时提供动力的是 ( )

A ．吸气冲程

B ．压缩冲程

C ．做功冲程

D ．排气冲程

2．我们知道：多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来连续工作的．关于压缩冲程的作用，下列说法正确的是 （ ） A ．将废气排出缸外 B ．完成对外做功

C ．吸进汽油和空气的混合物

D ．压缩燃料和空气的混合物

3．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，下图16.4－1中表示做功冲程的是（ ）

A. 甲

B. 乙

C. 丙

D.丁

图16.4－1

4．汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，其中在压缩冲程中，气体的温度升高，是通过方式增加内能的。为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过热传递的方式减少汽缸内能的，用水来包围汽缸是因为水的。

5.汽油机工作四个冲程中, 冲程是燃气对活塞做功，此过程将能转化为能。

6、汽油机吸入汽缸的物质是 ( )

A.汽油

B.空气

C.汽油与空气混合物

D.燃气

7、柴油机的构造跟汽油机相似，主要不同点是柴油机的汽缸顶部有一个_____，没有__________。

8、汽油机的一个工作循环是排气,吸气,压缩,_______这四个冲程,其中能将机械能转化为内能的冲程是_________冲程。

9、如图是内燃机的某一个冲程的工作情况，可以断定是冲程，

它将____能转化成_______能。

10、在四冲程内燃机的工作过程中，压缩冲程将能转化成能。

11、关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法（）

①在做功冲程中，是机械能转化为内能②在做功冲程中，是内能转化为机械能③只有做功冲程是燃气对外做功④汽油机和柴油机的点火方式相同

以上说法中正确的是

A．只有②③ B．只有①③

C．只有②④ D．只有①④

12、汽油机的一个工作循环的由四个冲程组成，其中在压缩冲程中，气体的温度声高，是通过______方式增加内能的，在压缩冲程结束时，火花塞产生点火花，是燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞做功，为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，是汽缸被水包围，这是通过______的方式减少汽缸体的内能的，用水包围汽缸是因为水的______________。

第2节热机的效率

【学习目标】

1.从能量转化的角度认识热值，并能进行相关的计算。

2.通过能量的转化与转移，认识效率，能计算热机的效率。

3.通过探究活动，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。

【学习重难点】认识热值，利用热值计算物质燃烧放出的热量。认识热机的效率，能计算热机的效率。

【学习过程】

【问题引领】

热机的工作原理是什么呢？

【自主学习】

1、某种燃料完全燃烧所放出的________与____________之比，叫作这种燃料的热值。

2、热值的单位由______与________的单位组合而成，在国际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，所以热值的单位是焦每千克，符号是___________。

3、酒精的热值是3.0×107J/kg，物理意义是：____________________________。

4、对于热机而言，燃料释放的能量一部分用来做功，一部分散失了。用来做______的那一部分能量与燃料______________放出的热量之比，叫热机效率。

5、蒸汽机的效率只有__________，汽油机的效率可以达到__________，柴油机的效率可以达到_____________。

6、设法利用_______________带走的热量，是提高燃料利用率的重要措施。

【共同探究】

★学生活动一：燃料热值的理解及计算

问题展示：

1.你知道的燃料有哪些？

2.我们要烧开同一壶水，现有三种燃料：干草、木柴、煤炭，用哪种燃料用量最少？

小组讨论，交流，展示

请学生学习课本P23“一些燃料的热值”部分，回答下列问题：

(1)燃料的热值是燃料的一种性。

(2) 叫作这种燃料的热值；单位。

(3)汽油的热值是，表示

★学生活动二：热机的效率

3.问题展示：用煤气烧开水时，燃烧放出的热量都被水吸收了吗？到哪儿去了？

小组讨论，交流，展示

观察课本23图1，小组讨论“在内燃机中，燃料燃烧放出的热量到哪儿去了？”展示：

引入热机效率

【归纳整理】

(一) 燃料的热值

1、定义：

2、单位：（固体、液体），（气体）

3、公式：Q＝mq（或Q＝Vq）

4、计算：

（二）热机效率

1、定义：热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的

比值称为热机效率。用η表示。

2、公式：η＝Q有/Q总×100％

3、提高热机效率的主要途径：减少热机各种能量损失

【拓展练习】

1.将一瓶酒倒去一半，剩余酒精的（）

A.密度不变，比热容和热值减半

B.质量、比热容、热值都为原来的一半

C.比热容不变，热值和密度减半

D.比热容、密度、热值都不变，质量为原来的一半

2.少数不法商贩将煤矸石粉碎后掺在优质煤中高价销售，客户为了不上当，最恰当的方法是检测下列物理量中的（）

A.温度

B.比热容

C.热值

D.质量

3.汽油机的效率往往比柴油机低，这说明（）

A.汽油机的功率比柴油机小

B.汽油机做的功比柴油机少

C.柴油机消耗柴油多

D.柴油机的内能转化为机械能的百分比大

4.用煤炉给水壶中的水加热，2kg的无烟煤完全燃烧产生的热量是 J。水壶里的水吸热后，水的内能（选填“增加”“不变”或“减少”）。当水沸腾后，水壶内的水蒸气将壶盖顶起，这一现象表明，水蒸气的内能转化成了壶盖的能（无烟煤的热值为3.2×107J/kg）。

5.热值为3.0×107J/kg的焦炭70g完全燃烧时放出的热量为2.1×106J，这些热量若被50kg的某液体完全吸收，其温度由28℃升高到38℃，则此液体比热容为。

第3节能量的转化和守恒

【学习目标】

1.知道能量守恒定律。

2.能举出日常生活中能量守恒的实例。

3.有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。

【重点难点】

1.重点是能量的转化和守恒定律，强调能量的转化和守恒定律是自然科学中最基本的定律。

2.难点是应用能量的转化和守恒原理计算一些物理习题；运用能量的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析，说明能量是怎样转化的。

【共同探究】

★学生活动一小组讨论完成课本“想想做做”中的问题：

（1）来回迅速摩擦双手，会感到手变热，说明机械运动现象和

现象有联系，在这个过程中，能转化为能。

（2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下，一段时间后，温度计的示数会上升，说明光现象和现象有联系，在这个过程中，能转化为能。

（3）将连在小电扇上的太阳电池对着阳光，小电扇会转动，说明光现象与电现象、现象之间有联系。在这个过程中，先是转化为能，然后能转为能。

（4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片，纸片会被吸起，表明钢笔杆带了电，这个实验说明了力现象与现象有联系，在

这个过程中，能转化为能。

1.从上面的例子可以看出自然界中的各种现象都是互相联系的，可以从能量的角度反映这种联系。你还能指出一些例子说明力现象与热现象、电现象、光现象有联系吗？

①

②

③

2.在一定条件下，各种形式的能都可以相互转化：

①摩擦生热，能转化为能。

②水电站里水轮机带动发电机发电，能转化为能。

③电动机带动水泵把水送到高处，能转化为能。

④植物吸收太阳光进行光合作用，能转化为能。

⑤燃料燃烧时发热，能转化为能。

★小组讨论完成课本图中的能量转化。

★讨论“想想议议”中的问题：

①荡秋千时，停止用力，秋千为什么会越摆越低？

②掉在地上的弹性小球会跳起，但是为什么会越跳越低？

分析：荡秋千时，秋千在往复运动时，能和能在不断的

相互转化，秋千越摆越低，说明秋千的能在减少，这是因为秋

千在运动过程中还要克服摩擦、空气阻力等，这些都需要消耗能量，而这些能量只能从秋千的能中获得，所以秋千的能会减

少。因此它越摆越低。同样，掉在地上的弹性小球在不断上升、下落的运动过程中，能和能在不断地相互转化，小球越跳越低，说明小球的能在减少，这是因为小球在运动过程中要克服空气阻力消耗能量，而这些能量只能从小球的能中获得，所以小球的能会减少，因此它越跳越低。

从上面的两个问题我们可以看出：能量不会凭空消灭，也不会凭空产生，一种能量减少了，必然伴随另一种能量增加。

★学生活动二：阅读课本“能量守恒定律”部分，回答下面的问题：

1.能量守恒定律的内容是：

2.任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，能的总量是

的。所有能量转化的过程，都服从。

【归纳整理】

1.自然界中各种现象都是相互联系的，在一定条件下，各种形式的能都可以相互转化。

2.能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。

3.所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。

【拓展训练】

1.从能量的转化和守恒的观点来看，用热传递来改变物体的内能，实际上是

的过程，用做功方法来改变物体的内能，实际上是的过程。

2．英国物理学家法拉第经过10年不懈努力，终于在1831年发现了

现象，导致发电机的发明，实现了电能的大规模生产。我国兴建的长江三峡发电机组，是通过能转化为电能。我市即将兴建的垃圾焚烧电厂，是将垃圾焚烧后获得的能。最终转化为电能。

3．当水壶中的水烧开时，壶盖会被顶起，从能量转化的观点看，这是水蒸气的_________能转化为壶盖的能。

4.下列说法中错误的是（）

A．能量的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化

B．只要有能量的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律

C．能量的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器

D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量是保持不变

5.《深圳商报》2004年3月11日报道：近日一种新型太阳能公共卫生间落户

北京东郊民巷，该卫生间的能源全部由位于顶部的太阳能电池板提供，它还能将多余的能量储存在蓄电池里。这种能量转化和储存的方式是 ( )

A. 太阳能转化为内能，再转化为电能 B．太阳能转化为电能，再转化为化学能

C. 太阳能转化为内能，再转化为化学能 D．大阳能转化为电能．再转化为光能