机械能与内能的相互转化
上课用机械能与内能的相互转化
在压缩气体时，需要注意控制压缩比和压缩速度，以避免气体温度过高引发危险。同时， 对于易燃易爆的气体，需要采取特殊的安全措施。
蒸汽机工作原理介绍
蒸汽机的基本构造：蒸汽机主要由锅 炉、汽缸、活塞、连杆、曲轴等部件 组成。锅炉用于加热水产生蒸汽，汽 缸内充满蒸汽推动活塞运动，从而通 过连杆和曲轴将活塞的往复运动转化 为旋转运动。
碰撞实验演示及数据分析
实验步骤 1. 准备两个相同质量的碰撞球，分别标记为A和B。
2. 使用测力计测量碰撞前的速度大小及方向，记录数据。
碰撞实验演示及数据分析
• 让球A以一定速度撞击静止的球B，同时测量碰撞后的速度大小及方向，记录数据。 • 在碰撞过程中，使用温度计和热量计分别测量碰撞球的温度变化和热量传递情况，记录数据。 • 分析实验数据，计算机械能向内能的转化效率，并比较不同类型碰撞的转化效率。 • 数据分析：根据实验数据，可以观察到在碰撞过程中，碰撞球的温度升高，表明机械能正在向内能转化。通过
比较不同类型碰撞的转化效率，可以发现完全弹性碰撞的转化效率最低，而完全非弹性碰撞的转化效率最高。 这表明在完全非弹性碰撞中，更多的机械能被转化为内能。
热传导实验演示及数据分析
实验目的
通过热传导实验，演示内能向机械能的转化过程，并探究不 同材料对热传导效率的影响。
实验器材
热源、不同材料制成的导热棒（如金属、塑料等）、温度计 、热量计等。
数据分析：根据实验数据，可以观察到在重物上 升过程中，滑轮组的温度升高，表明机械能正在 向内能转化。通过计算转化效率，可以评估该过 程的能量损失情况。
碰撞实验演示及数据分析
实验目的
通过碰撞实验，演示机械能向内能的转化过程，并探究不同碰撞类型对转化效率 的影响。
内能与机械能相互转化的例子
内能与机械能相互转化的例子
1. 嘿，你看汽车的发动机呀！燃料燃烧产生的内能让汽车跑起来，这可不就是内能转化成机械能嘛！就像人吃饱了饭有了力气能去干活一样，神奇吧！
2. 想想看，那蒸汽机车呜呜地跑，水被加热变成蒸汽，蒸汽推动活塞，让火车前进，这不就是内能成功转化为机械能嘛，多有意思呀！
3. 哎呀呀，发射火箭的时候，燃料燃烧的内能让火箭“嗖”地一下冲向太空，这绝对是超级震撼的内能与机械能相互转化呀！
4. 你有没有注意过水电站呀？水的势能转化为内能，然后推动发电机转化为机械能，这不就和人要先努力积累能量才能有所作为一样嘛！
5. 火炮发射的时候，火药燃烧的内能让炮弹飞出去，这就是很直观的内能转化为机械能啊，是不是很厉害呢！
6. 家里的电热水壶烧开水，电能转化为水的内能，水开了产生蒸汽顶起壶盖，这不就是部分内能又转化为了机械能嘛，生活中处处有这样的奇妙呀！
我的观点结论就是：内能与机械能的相互转化真的是无处不在，太神奇啦，给我们的生活带来了各种精彩和可能！。
机械能与内能的相互转化
§12.4 机械能与内能的相互转化
教学目标：
1．知识与技能：
（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。
2．方法与过程：
（1）通过观察和分析，知道做功是改变内能的方式之一；
（2）通过观察演示，认识热机的工作原理。
3．情感、态度、价值观：
（1）有应用科学原理解决实际问题的意识和积极性；
（2）通过探究或体验探究的过程，激发主动学习的兴趣。
教学设计思路：
本节教材主要介绍了：做功可以改变内能，机械能与内能的相互转化。
就课堂教学而言，主要分为两个活动组成：
活动一:研究做功能否改变物体的内能；
活动二:演示点火爆炸——将内能转化为机械能。
教材首先从做功能改变物体的内能入手，与上一节若传递改变物体内能的内容相呼应，有助于学生认识这两种改变物体内能方式之间的异同。
接着介绍了内能转化为机械能，为下面进行热机的教学进行了铺垫。
教学重点：做功可以改变物体的内能，内能和机械能可以相互转化。
教学难点：做功可以改变物体的内能。
教学器材：铁丝、空气压缩引火仪，点火爆炸实验演示装置等。
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。
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。
机械能和内能的相互转化
机械能和内能的相互转化引言在物理学中，机械能和内能是两个重要的概念，它们描述了系统中储存的能量以及能量的转化过程。
机械能是指系统的动能和势能之和，而内能则是指系统分子及组成部分的能量。
在一定条件下，机械能和内能可以相互转化，这在工程和科学研究中具有重要的应用价值。
本文将重点讨论机械能和内能之间的相互转化过程及其相关原理。
机械能的表示和转化机械能是指系统的动能和势能之和。
动能是物体由于运动而具有的能量，其大小与物体的质量和速度平方成正比。
势能是物体由于位置而具有的能量，其大小与物体的质量、重力加速度和高度成正比。
在任何给定的系统中，机械能的总量保持不变。
当系统中的动能增加时，势能相应减少；反之，当势能增加时，动能相应减少。
机械能可以通过各种方式进行转化，最常见的是由动能转化为势能或者由势能转化为动能。
例如，当抛出一个物体时，物体的动能随着速度的增加而增加，而势能随着高度的增加而增加。
当物体下落回到地面时，动能减少，势能转化为动能，最终化为热能散失。
机械能的转化也可以通过杠杆、滑轮等简单机械装置实现。
例如，在一个杠杆上施加力可以使一个物体随着杠杆的旋转而提高位置，从而增加物体的势能。
同样地，利用滑轮和绳子可以改变物体的高度，实现机械能的转化。
内能的表示和转化内能是指系统中分子和组成部分的能量。
它包括分子的热运动、旋转和振动以及分子之间的相互作用。
内能的大小取决于系统的温度、压力和组成成分。
内能可以通过吸热或放热的方式进行转化，也可以通过化学反应或核反应进行能量的转化。
在系统的热力学平衡状态下，内能是一个守恒量，即内能的总量保持不变。
当系统吸收热量时，内能增加；反之，当系统放出热量时，内能减少。
内能的转化可以通过传导、对流和辐射等方式进行。
例如，当我们加热水时，热能通过传导从加热源传递给水，使水分子的热运动增强，从而增加了水的内能。
机械能和内能的相互转化在一定条件下，机械能和内能可以相互转化。
最常见的情况是机械能转化为内能或内能转化为机械能。
机械能与内能的相互转化以及热学计算
机械能与内能的相互转化以及热学计算一、机械能与内能的相互转化机械能是指物体由于其位置和运动状态所具有的能量，它包括动能和势能两部分。
而内能是指物体分子和原子内部运动的能量，与物体的温度有关。
机械能与内能之间存在相互转化的现象。
当机械能转化为内能时，物体的位置和运动状态发生改变，而内能会增加，从而导致物体的温度升高。
而当内能转化为机械能时，物体的位置和运动状态发生改变，而内能会减少，从而导致物体的温度降低。
具体的机械能与内能相互转化的实例有：水在电池中的转化、风力发电等。
在电池中，电能通过化学反应转化为机械能和热能。
当电池工作时，电解液中发生的化学反应会产生热能，而这部分热能会升高电解液和电池的温度，从而增加内能。
同时，电池中的电能也会通过外部电路传递给外界，实现机械能转化。
在风力发电中，风能通过风轮转化为机械能，从而带动发电机转动，产生电能。
而这个过程中，由于机械能的转化，风轮和发电机会产生摩擦热，从而增加内能。
二、热学计算热学是研究热量与能量转化的科学，它包括热力学和热传导等研究内容。
在热学计算中，常用的一些物理量和公式有：1. 热量传递的公式：热量传递的计算公式是Q=mcΔT，其中Q代表热量，m代表物体的质量，c代表物体的比热容，ΔT代表物体的温度变化。
这个公式可以用来计算物体在热量变化时的热量传递情况。
2.热传导公式：热传导的计算公式是Q=λAΔT/d，其中Q代表传导热量，λ代表物质的导热系数，A代表传导物体的面积，ΔT代表温度差，d代表传导距离。
这个公式可以用来计算物体通过导热方式传递热量的情况。
3.热功定理：热功定理是热力学的基本定律之一，它表示系统从外界吸收的热量等于系统对外界做的功加上系统内部的热能的增加。
数学表达式为Q=W+ΔU，其中Q代表系统吸收的热量，W代表系统对外界做的功，ΔU代表系统内部能量的增加。
这个定理可以用来计算系统的热功转化情况。
在热学计算中，我们常常利用这些公式和定理，结合具体的问题，来进行能量转化和热量传递的计算，从而得到所需的结果。
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课堂练 习
1、下列现象中，是用做功的方法来减小物 、下列现象中， 体内能的是（ D 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 、 小孩从滑梯上滑下时， D、 水蒸气冲开水瓶塞子 、
课堂练 习
D D 2、用铁锤敲打铁钉，铁钉温度会升高 、用铁锤敲打铁钉，
四、机械能与内能的相互转化
热传递——改变内能的一种方法
改变物体的内能还有其他方法吗？
对物体做功 做功也可以改变物体的内能 做功
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
想一想： 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 体内能的另一种方式，做功 做功是改变物体内能的另一种方式， 做功是改变物体内能的另一种方式 改变内能，实质是是内能与机械能的相互转化。 改变内能，实质是是内能与机械能的相互转化。 2.热机是将内能转化为机械能的设备。常见 热机是将内能转化为机械能的设备。 热机是将内能转化为机械能的设备 的内燃机有汽油机和柴油机。 的内燃机有汽油机和柴油机。 3.内燃机工作一个循环包括：吸气、压缩、 内燃机工作一个循环包括： 内燃机工作一个循环包括 吸气、压缩、 做功、排气四个冲程。 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， 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。 轮的惯性完成。
热机的应用
常用的内燃机有汽油机和柴油机。 常用的内燃机有汽油机和柴油机。 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞 汽油机比较轻巧，常用在汽车、 机和小型农业机械上。柴油机的功 机和小型农业机械上。 率较大，被广泛应用于载重汽车、 率较大，被广泛应用于载重汽车、 拖拉机、坦克、火车和轮船上。 拖拉机、坦克、火车和轮船上。
课堂练 习
4.柴油机的飞轮转速是 柴油机的飞轮转速是1200r/min， 柴油机的飞轮转速是 ， 则每秒钟该柴油机完成 个工作循 个冲程， 环，做功 次，共完成 个冲程， 若每次做功为500J，则柴油机的功率 若每次做功为 ， W。 为 。
做功和热传递在改变物体的 内能上是等效 等效的 等效
做功的实质是： 能量的转化 转化 热传递的实质是：能量的转移 转移
活动：演示点火爆炸
现象： 现象：盖子飞出去 解释： 解释：酒精蒸汽燃 烧后产生的高温高 压的燃气， 压的燃气，推动盖 子做功， 内能转 子做功，将内能转 化为机械能 化为机械能
热机（热力发动机） 热机（热力发动机）
排气冲程
燃 烧 进气门关闭， 进气门关闭，排气 关闭 门打开，活塞向上运动 打开，活塞向上运动 向上 ，把废气排出气缸。 把废气排出气缸。 后 的 废 气
汽油机工作原理小结
１．汽油机完成一个循环: 汽油机完成一个循环: 活塞经历四个冲程,分别 活塞经历四个冲程, 为: 吸气冲程 压缩冲程 、________ 排气冲程 _ 做功冲程_______ 、 其中, 其中, 做功冲程 冲程时燃气 对外做功. 对外做功.
压缩冲程
进气门和排气门都关 进气门和排气门都关 闭，活塞向上运动，燃 活塞向上运动， 向上运动 料混合物被压缩，压强 料混合物被压缩， 增大，温度升高，机械 增大，温度升高， 能转化为内能
做功冲程
在压缩冲程末尾，火花 在压缩冲程末尾， 塞产生电火花， 塞产生电火花，使燃料猛烈 燃烧， 燃烧，产生高温高压的燃气 ，推动活塞向下运动，并通 推动活塞向下运动， 向下运动 过连杆带动曲轴转动,将 过连杆带动曲轴转动 将内能 转化为机械能。 转化为机械能。
２．汽油机完成一个循环: 汽油机完成一个循环: 曲轴旋转 2 圈，活塞往 复 2 次，做功 1 次。 压缩冲程中 机械 能转化 为 内 能； 做功冲程中 内 化为 机械 能 能转
热机的启动
内燃机不能自行启动。开始运转时， 内燃机不能自行启动。开始运转时， 要靠外力使飞轮和曲轴转动起来， 要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由 曲轴通过连杆带动活塞运动， 曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内 燃机才能自己工作。 燃机才能自己工作。
这是因为（ 这是因为（ ） 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 ．
课堂练 习
3、如图是汽油机的 压缩 冲 、 在此冲程中， 程。在此冲程中，气缸中的气 体体积 变小，压强 变大 。 变大” 变小” （填“变大”、“变小”或 机械 内 不变” “不变”）将 能转化为 能。
热机:将燃料燃烧后产生的高温、 热机 将燃料燃烧后产生的高温、 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
活塞从气缸的一端移动到另一端 的过程叫做冲程
吸气冲程
进气门打开，排气 进气门打开， 打开 门关闭。活塞由上端向 关闭。活塞由上端向 下端运动，汽油和空气 端运动， 组成的燃料混合物从进 气门吸入气缸。 气门吸入气缸 汽 油 和 空 气