初三物理第14章内能的利用导学案

详细内容

14.1 内能的利用
课前预习
一、内能的获得――燃料的燃烧：_______能转化为_________。
二、热值
1、定义：____________________________________，叫做这种燃料的热值。
2、单位：J/kg
3、关于热值的理解：
①　对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧：表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
② 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
4、公式：Q＝mq（q为热值）。 实际中，常利用Q吸＝Q放即cm(t-t0)=ηqm′联合解题。
酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：_______________________________________
煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：________________________________________
5、炉子的效率：
①　定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
②　公式：η=Q有效/ Q总= cm(t-t0)/ qm′
三、内能的利用
1、内能的利用方式：
⑴ 利用内能来加热；从能的角度看，这是________的转移过程。
⑵ 利用内能来做功；从能的角度看，这是_______转化为________。
课堂训练
1、为了提高锅炉的效率，某工厂的工人想了以下一些方法，其中正确的是（ ）。
A．把大的煤块送进炉膛，并加大送风量 B．把大的煤块送进炉膛，并减小送风量
C．把煤粉送进炉膛，并加大送风量 D．把煤粉送进炉膛，并减小送风量
2、下列例子中属于利用内能来加热的是（ ）。
A．喷气式飞机在飞行 B．用高炉熔化铁 C．燃气推动发电机转动 D．火箭点火发射
3、下列说法中错误的是（ ）
A．只要对物体做功，物体的内能就一定增大 B．做功和热传递对改变物体的内能是等效的
C．0℃的物体也具有内能 D．物体的温度升高，分子热运动加剧，具有的内能增大
4、下列说法中错误的是（ ）
A．采用暖气设备供暖，既可以提高效率，又可以改善环境卫生
B．热电站是利用热机把内能转化为机械能，再带动发电机发电
C．用高炉熔化铁是利用内能来做功的
D．热机是把内能转化为机械能的机器
5、下列关于物体内能的说法中错误的是（ ）
A．内能的多少叫做热量 B．内能可以直接用来加热物体
C．内能可以用来做功 D．温度不变，物体的内能可能不变
6、燃烧1m3的煤气大约放出3.9×107J的热量，某市管道煤气收费标准为0.87元/m3,有一户人家一个月内烧煤气消耗1.17×109J的热量，这个月应交煤气费多少元？
7、我国是垃圾生产大国，垃圾的掩埋处理将占用大量土地，并污染土壤和水源，为各种菌毒、蚊蝇提供了理想的栖息和繁衍场所．据统计，2012年某市城区生活垃圾达 1.4 ×105t．经测算1t生活垃圾中，有一半为有机可燃物，每焚烧1kg这种有机可燃物放出的热量与完全燃烧1kg干木柴相当．已知干木柴的热值 q = 1.2 ×103J／kg，水的比热容 c＝4.2 ×103 J／（kg•℃），那么
（1）若将2012年该市城区生活垃圾全部焚烧，可产生多少热量？
（2）这些热量若全部被水吸收，可将多少20℃的水烧开？
8、图2-12是一种太阳能汽车。太阳光照射到这辆车电池板上的辐射总功率为8×103 W，在晴朗的天气，电池板对着太阳时产生的电压为160V，并对车上的电动机提供10A的电流。问：
(1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大?
(2)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?
(3)你认为太阳能汽车与我们现在使用的汽车相比，有什么优点?

巩固提升
1．做功和热传递在改变物体内能上是等效的，在图中属于热传递改变物体内能的是

2．各种形式的能之间在一定的条件下可以相互转化，请按表中示例完成表格中的空白部分．

3.火柴可以点燃，也可以擦燃，前者是用 的方法使火柴燃烧起来，后者是用 的方法使火柴燃烧起来。这两种方法都可以用来改变物体的 。
4.把铁块放在炉火中烧，是用 的方法增加了铁块的内能。用铁锤多次敲打铁块后铁块温度升高，这是用 的方法增加了铁块的内能。
5.用热传递的方法来改变物体的内能，实际上是 从一个物体 到另一个物体的过程，热量只是表示热传递过程中物体内能的 。
6.用做功的方法来改变物体的内能，实际上是内能和 能的 过程。做功多少则表示在变化过程中物体能量的 。
7.甲、乙两个物体间发生热传递，甲物体温度升高，乙物体温度降低，结果甲、乙两物体温度相同，在这一过程中甲物体内能增加了100J，则（ ）
A．甲物体的热量也增加了100J B．乙物体放出100J内能，热量减少100J
C．乙物体的内能减少了100J D．热传递后，甲、乙两个物体的内能相等
8.有一功率为40KW，热机效率为25%的汽车正在一平直的公路上行驶，此时油箱中仅剩下5kg的汽油,如果不考虑热机其他的能量损失，汽车以15m/s的速度向前行驶，问还可前进多少km (汽油的热值为4.6×107J/kg)
9.太阳能是一种安全、清洁、方便的环保能源，每年6－11月某地区 lm2的面积在1h内平均接受的热量为 4× 105J． 该地区生产的自动跟踪太阳能热水器，它接受太阳能的真空镀膜管总有效面积为 15 m2．
（1）每天接收太阳能的时间以 10 h计算，则热水器每天可以接受多少太阳能？
（2）假设热水器能把接受到的太阳能的63％转化为水的内能，它每天可以把质量为150kg、初温为2O℃的水加热到多少摄氏度？[已知水的比热容为 4.2×103J／（kg•℃）]
（3）若用一台铭牌见下表的电热水器，在额定电压下将相同质量的水加热到同样的温度，需要多少时间（假设无能量损失）？

14.2热机
知识要点
1、热机：定义：_________________________。 能的转化：____转化为______
蒸气机――内燃机――喷气式发动机
2、内燃机：将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。它主要有汽油机和柴油机。
3、内燃机大概的工作过程：内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。
4、 热机的效率：热机用来做 的那部分能量和 的能量之比叫做热机的效率。
公式：η=W有用/ Q总= W有用/qm
5、提高热机效率的途径： ○1使燃料充分燃烧○2尽量减小各种热量损失○3机件间保持良好的润滑、减小摩擦。
6、汽油机和柴油机的比较：

异同汽油机柴油机
不
同
点构造：顶部有一个火花塞。顶部有一个喷油嘴。
吸气冲程吸入汽油与空气的混合气体吸入空气
点燃方式点燃式压燃式
效率低高
应用小型汽车、摩托车载重汽车、大型拖拉机
相同点冲程：活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。
一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。
例题解析
例、1用水壶烧水时，壶中水蒸气将壶盖顶起，这是消耗水蒸气的 能对外做功，水蒸气的 能转化为壶盖的 能。
例、2如图所示，在试管中装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出．在这个过程中，燃料的 能转化为 能，传给水和水蒸气。水蒸气把塞子冲出时，水蒸气的 能转化为塞子的 能。

课堂检测
一、填空题
1.用炉火烧水，是用 的方法增加水的内能。这是利用内能来 的例子。
热机是把 能转化为 能的机器。这是利用内能来 的例子。
2.常见的内燃机有 和 两种。四冲程内燃机的一个工作循环是由 、
、 和 四个冲程组成的。在一个工作循环中，曲轴转动 周，燃气对活塞做功 次。
3.在内燃机工作的四个冲程中，只有 冲程对外做功，其他三个辅助冲程要靠飞轮的 来完成。
4.在汽油机的压缩冲程中， 能转化 能；在做功冲程中， 能转化 能。
二、选择题
5.下列说法中都有一个“热”字，其中表示温度的是（ ）
A、热机B、冰块吸热会熔化 C、这杯水热得烫手D、热传递
6、下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ ）
A．汽油机与柴油机使用的燃料不同
B．柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
C．柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞
D．柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同
7、下列事例中，属于机械能转化为内能的是（ ）
A．集热箱内获得内能 B．气体膨胀对外做功
C．气体被压缩时，外界对气体做功 D．水轮机带动发电机发电
8、下列事例中，属于内能转化为机械能的是（ ）
A．子弹穿入沙袋之中 B．棒击球后，球飞向前方
C．皮球落地后，向上弹起 D．爆竹点燃后腾空升起
9、下列事例中，不是机械能转化为内能的是（ ）
A．锯子锯木头，锯子发烫 B．铅球从高处自由下落到沙坑里
C．子弹穿入沙袋中时 D．人造卫星绕地球运动
11、现在火箭中用液态氢作燃料，是因为它具有（ ）
A.较小的密度 B.较小的比热容 C.较低的沸点 D.较大的热值
三、计算题
1.汽车的诞生改变了人类的生活方式。事实上，人类很早就在探寻着更好的代步工具，法国人居纽于1769年制造了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮车。现在你看到的这幅漫画（图12-2），据说是牛顿所设计的蒸汽汽车原理图，试就该原理图回答下列问题：
(1)找出原理图中运用了哪些物理知识？（至少说出3点）
(2)该原理图中涉及到哪几种形式的能量？请简述对应的能量转化过程。
(3)使汽车向前运动的力是怎样产生的？这个力的施力物体是谁？

2.人类发明和使用热机已有几百年的历史，而实现登月计划不过几十年。人类第一个登上月球的车并不是用热机作动力机驱动的，而是用电驱动的，用热机驱动为什么不行？

3.一辆汽车，发动机的输出功率是29.4kW，热机效率为20％，它带有16kg汽油，如果车速60km/h，它能行驶多远？（汽油的热值为4.6×107J/kg）

14.3 热机效率。
一、学习目标：
1、了解热机效率。
2、知道热机工作时燃料释放能量的主要流向。
3、知道可以怎样提高热机效率。
二、课堂导学:
1、热机是内能转化成机械能的机器，它跟所有机械一样，也有效率的问题。 热机效率是热机性能的一个重要指标。
热机的效率：__________________________ ______________。
2、分析课本139页图16.4－6的热机燃料燃烧能量走向示意图讨论如何提高热机效率的效率？ 方法：_______________________________、_________________________________、_________________________________。
三、课堂训练：
1、在热机的各种能量损失中，_________带走的能量最多，设法利用_____的能量，是提高燃料利用率的主要措施。
2、为了取得和应用内能，在燃烧煤和石油等燃料是，它们排放的_____________是大气污染的主要来源。
3、目前，世界各国对控制污染、保护环境非常重视，热机工作时对环境造成的主要污染是排出 和产生 ，要尽量设法解决这一问题。
四、巩固提升：
1、柴油机工作的四个冲程中， 冲程是燃气对活塞做功，此过程是将 能转化为 能。
2、以内燃机为动力的各种机械,在人类生产生活中应用极为广泛.从轮船、火车, 到拖拉机、摩托车等,它们的动力大都来源于内燃机,它们虽然在构造上略有差异,但工作原理都是一样的.下面对内燃机的有关叙述, 错误的是 ( )
A.内燃机是内能转化为机械能的装置 B.内燃机用水冷却，是因为水的比热容大
C.它排出的废气无污染，是一种环保型的机器 D.内燃机靠产生的高温高压气体做功
3、把燃料燃烧时释放 的转化为 的装置称为热机。
4、柴油机的效率比汽油机高，这是由于[ ]
A．柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大
B．柴油的比热比汽油的比热大
C．柴油机气缸里的燃气产生的压强和温度比汽油机里高
D．柴油的密度比汽油的密度大
5．图是内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为
A． η=［（E1 ＋E2＋E3＋E4）／E］×100％
B． η=（E2／E）×100％
C． η=［（E1 ＋E3＋E4）／E］×100％
D． η=（E1／E）×100％

6、一台大型推土机的推力约为3×104N，匀速推着土总行程达10km，消耗柴油约30.3kg,求推土机上装的柴油机的热机效率。