机械能和内能的相互转化

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上课用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
压缩气体产生热量的注意事项
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。

机械能和内能的转化

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。

机械能与内能的相互转化ppt课件

机械能与内能的相互转化ppt课件
――[阿萨·赫尔帕斯爵士] 115.旅行的精神在于其自由,完全能够随心所欲地去思考.去感觉.去行动的自由。――[威廉·海兹利特]
116.昨天是张退票的支票,明天是张信用卡,只有今天才是现金;要善加利用。――[凯·里昂] 117.所有的财富都是建立在健康之上。浪费金钱是愚蠢的事,浪费健康则是二级的谋杀罪。――[B·C·福比斯] 118.明知不可而为之的干劲可能会加速走向油尽灯枯的境地,努力挑战自己的极限固然是令人激奋的经验,但适度的休息绝不可少,否则迟早会崩溃。――[迈可·汉默] 119.进步不是一条笔直的过程,而是螺旋形的路径,时而前进,时而折回,停滞后又前进,有失有得,有付出也有收获。――[奥古斯汀] 120.无论那个时代,能量之所以能够带来奇迹,主要源于一股活力,而活力的核心元素乃是意志。无论何处,活力皆是所谓“人格力量”的原动力,也是让一切伟大行动得以持续的力量。――[史迈尔斯] 121.有两种人是没有什么价值可言的:一种人无法做被吩咐去做的事,另一种人只能做被吩咐去做的事。――[C·H·K·寇蒂斯] 122.对于不会利用机会的人而言,机会就像波浪般奔向茫茫的大海,或是成为不会孵化的蛋。――[乔治桑] 123.未来不是固定在那里等你趋近的,而是要靠你创造。未来的路不会静待被发现,而是需要开拓,开路的过程,便同时改变了你和未来。――[约翰·夏尔] 124.一个人的年纪就像他的鞋子的大小那样不重要。如果他对生活的兴趣不受到伤害,如果他很慈悲,如果时间使他成熟而没有了偏见。――[道格拉斯·米尔多] 125.大凡宇宙万物,都存在着正、反两面,所以要养成由后面.里面,甚至是由相反的一面,来观看事物的态度――。[老子]
汽油机和柴油机的异同表
燃料
结构


吸气冲程Βιβλιοθήκη 点 压缩冲程点火方式

机械能与内能的相互转化

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

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






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)

机械能与内能的相互转化

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

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

机械能和内能的相互转化

机械能和内能的相互转化
了解能量转化原理有助于科学合 理地开发并利用各种能源。
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。
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加强交通建设管理,确保工程建设质 量。09:32:5109:32:5109:32Saturday, October 24, 2020

安全在于心细,事故出在麻痹。20.10.2420.10.2409:32:5109:32:51October 24, 2020

踏实肯干,努力奋斗。2020年10月24日上午9时32分 20.10.2420.10.24

相信相信得力量。20.10.242020年10月 24日星 期六9时32分51秒20.10.24
谢谢大家!
度升高
• C、把搭在弓上的箭射出去 • D、冬天用热水袋取暖
2、下列过程中,将内能转化为 机械能的是 ( D ) A.流星在大气层中穿行 B.用热水泡脚.脚感觉暖和 C.汽油机的压缩冲程 D.水沸腾时水蒸气顶起水壶盖
热机的定义:
热机是热力发动机的简称。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。
由于国际原煤价格上涨,少数不法商人 把一种黑色石头掺在优质煤中高价出售, 客户为了不上当受骗,辨别煤中是否掺杂 的最恰当方法是检测下面哪一个物理量( ) A. 热值 B.内能 C. 温度 D.比热容
关于燃料和热值,以下说法正确的是( ) A 燃料的热值与燃料的燃烧情况无关 B 容易燃烧的燃料,热值一定大 C 煤的热值大于干木柴的热值, 燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴
热机的发展历程:
第一台带活塞的蒸汽机由法国工程师巴本制成, 经英国工程师纽可门和瓦特改进,在工业生产上得 到了广泛应用,使人类进入了工业时代.
瓦特改良的蒸气机模型
最早的蒸汽机车
吸气 冲程:
进气门 打开 , 排气门 关闭 , 活塞向下 运动。
压缩 冲程: 进气门 关闭 , 排气门 关闭 , 活塞向上 运动。
古人钻木取火
_水__蒸_气__对_塞_子___做功 水蒸气内能_减__少__, 温度_降__低__
内能 转化 机械能
活动12.6: 演示点火爆炸
现象:我们看到 塑料盒盖飞出去了!; 分析:盒盖的机械能如何变化?
能量是如何转化的? 燃气的内能如何变化?
结论:1. 物体对外做功自身内 能会 减少;
提示:汽油机的一个工作循环活塞 经历 4 个冲程,曲轴(飞轮)旋 转 2 圈,活塞往复运动 2 次,燃 气对外做 1 次功。
双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料, 以下说法正确的是( ) A. 燃料的热值越大,燃烧时放出的热 量越多
B. 以天然气为燃料,汽车发动机的效 率可以达到100% C. 在压缩冲程中,燃料混合物的温度 升高,内能增大
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:
2. 汽油机的一个工作循环活塞经 历__4__个冲程,曲轴旋转__2___ 圈,活塞往复运动__2___次,燃 气对外做___1___次功。
放出的热量多
D 为了提高锅炉效率,要用热值高的燃 料
一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10 min, 消耗的汽油为1.2Kg。汽车匀速行驶时受到 的牵引力F=1.2x103N,汽油的 热值q=4.6 x107J/Kg。问: (1)汽车在这段时间内消耗的功率 (即1秒时间内汽油完全燃烧放出的热量)是多少 (2)这段时间内汽车牵引力做功的功率是多少? (3)比较(1)和(2)的结果,你有什么发现? 简要分析原因(写出两条即可)。
转化
机械能:动能 +
势能
?转化
内能: 物体内所有分子作无规 则运动的动能和分子势 能的总和
12.4 机械能与内能的相互转化
将铁丝弯折几次,弯折处有何感觉?
做功是改变物体内能的另一种方式
活动12.5 研究做功能否改变物体内能
活塞 空气 棉絮
空气压缩引火仪
说一说,想一想
现象:你看到 棉絮燃烧起来了 ;
分析:所看到的现象说明了什么?
筒内空气的温度升高了 内能增大了 结论:1. 对物体做功,物体的内能 会 增加 ;
筒内空气增加的内能从何而来?能量 是如何转化?
答:活塞对空气做功,使空气内能增加, 活塞的机械能转化为空气的内能;
结论:2. 机械能可以转化为内能 3.做功改变内能的实质是能量 的转化
机械能转化为内能的应用:

树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.2420.10.24Saturday, October 24, 2020

人生得意须尽欢,莫使金樽空对月。09:32:5109:32:5109:3210/24/2020 9:32:51 AM

安全象只弓,不拉它就松,要想保安 全,常 把弓弦 绷。20.10.2409:32:5109:32Oc t-2024- Oct-20

追求至善凭技术开拓市场,凭管理增 创效益 ,凭服 务树立 形象。2020年10月24日星期 六上午9时32分 51秒09:32:5120.10.24

严格把控质量关,让生产更加有保障 。2020年10月 上午9时 32分20.10.2409:32Oc tober 24, 2020

作业标准记得牢,驾轻就熟除烦恼。2020年10月24日星期 六9时32分51秒 09:32:5124 October 2020
D.汽油与天然气相比,燃烧时汽油对 环境的污染较小
如图所示,礼仪小姐手持的广州亚运会
火炬“潮流”使用的燃料为丙烷,常温下
呈气态的丙是通过加压液化后储存在较
小的罐内。若丙烷的热值为
8.0×107J/kg,罐内装有的450g丙烷
完全燃烧可以放出的热量是
J
下列关于热机和环境保护的说法中, 正确的是( ) A.热机排出的尾气没有内能 B.热机的效率能达到100% C.热机都是利用汽油作燃料 D.热机的大量使用会造成环境污染
上是__等_效__的___。
3、有一汽油机,曲轴的转速为1800r/min 每分钟几个工作循环9_0_0___ 每分钟对外做功几次_9_0_0__ 每分钟做了多少个冲程_3_6_0_0_
4、练一练:
一台单缸四冲程汽油机的飞轮转 速1200r/min,则汽油机每秒钟内 完成 40 个冲程,做功 10 次。
பைடு நூலகம்
想一想:
3. 在汽油机的四冲程中,只有做 功冲程是燃气对外做功,那么其 他3个冲程是靠什么完成的?
飞轮的惯性
你知道吗?
练一练:
为什么打气时气筒的筒壁会发烫?
因为在打气过程中,一方 面,打气筒的活塞与筒壁上下 摩擦,机械能转化为内能,使 气筒外壁变热;另一方面,活 塞也压缩气体做功,使气体的 内能增大,温度升高,通过热 传递也使气筒外壁变热。
2. 内能可以转化为机械能
内能转化为机械能的应用:
点燃的火药燃烧时内 能转化为机械能使爆
竹腾空而起
现代的枪炮
内能转化为机械能的应用:
火药燃烧时的 内能转化为机
械能
燃料燃烧时将大量 的内能转化为机械
能推动火箭升空
1、下列过程中,通过做功改变 物体的内能的是( B )
• A、把铁片放在火上加热 • B、拉锯子锯木头使锯条的温
1、下列过程中,通过做功改变物体的内能 的是( B )
• A、把铁片放在火上加热 • B、拉锯子锯木头使锯条的温度升高 • C、把搭在弓上的箭射出去 • D、冬天用热水袋取暖
2、把两块冰相互搓擦,冰会熔化,这表明通 过__做__功___的方式可以改变物体的内能;将 冰块放在温水中也能熔化,这是通过 热__传__递___的方式改变物体的内能,实验表明 这两种方式在改变物体的内能

好的事情马上就会到来,一切都是最 好的安 排。上 午9时32分51秒 上午9时32分09:32:5120.10.24

一马当先,全员举绩,梅开二度,业 绩保底 。20.10.2420.10.2409:3209:32:5109:32:51Oc t-20

牢记安全之责,善谋安全之策,力务 安全之 实。2020年10月24日 星期六9时32分 51秒Saturday, October 24, 2020
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