山東省煙臺(tái)20中九年級(jí)物理 《第五節(jié) 熱機(jī)》學(xué)案（無(wú)答案）

第五節(jié)熱機(jī)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解可以利用內(nèi)能來(lái)做功，了解四沖程汽油機(jī)的基本工作原理。2、了解內(nèi)能的利用在人類發(fā)展史上的重要意義，了解汽車的一些常識(shí)。3、通過(guò)能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，了解燃料的熱值和熱機(jī)的效率。4、學(xué)會(huì)用物理圖分析問(wèn)題的能力，提高聯(lián)系實(shí)際思考問(wèn)題的能力二、學(xué)習(xí)內(nèi)容內(nèi)燃機(jī)預(yù)習(xí)形成一1、熱機(jī)：定義：利用燃料的燃燒來(lái)做功的裝置。能的轉(zhuǎn)化：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能蒸氣機(jī)內(nèi)燃機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)2、內(nèi)燃機(jī)：將燃料燃燒移至機(jī)器內(nèi)部燃燒，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能且利用內(nèi)能來(lái)做功的機(jī)器叫內(nèi)燃機(jī)。它主要有汽油機(jī)和柴油機(jī)。3、內(nèi)燃機(jī)大概的工作過(guò)程：內(nèi)燃機(jī)的每一個(gè)工作循環(huán)分為四個(gè)階段：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在這四個(gè)階段，吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程是依靠飛輪的慣性來(lái)完成的，而做功沖程是內(nèi)燃機(jī)中唯一對(duì)外做功的沖程，是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。另外壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。合作展示一通過(guò)看圖討論吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程的各自特點(diǎn)燃料的熱值預(yù)習(xí)形成二1內(nèi)能的獲得燃料的燃燒燃料燃燒：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2、定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。3、單位：J/kg4、關(guān)于熱值的理解：對(duì)于熱值的概念，要注重理解三個(gè)關(guān)鍵詞“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是針對(duì)燃料的質(zhì)量而言，如果燃料的質(zhì)量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不是熱值。某種燃料：說(shuō)明熱值與燃料的種類有關(guān)。完全燃燒：表明要完全燒盡，否則1kg燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。 熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時(shí)反映出不同燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大小，也就是說(shuō)，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無(wú)關(guān)。5、公式：Qmq（q為熱值）。實(shí)際中，常利用Q吸Q放即cm(t-t0)=qm聯(lián)合解題。6、酒精的熱值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107J。煤氣的熱值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J。7、火箭常用液態(tài)氫做燃料，是因?yàn)椋阂簯B(tài)氫的熱值大，體積小便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸合作展示二· 1為什么熱機(jī)的效率比較低？答：根據(jù)熱機(jī)效率的定義可知，熱機(jī)的效率比較低，說(shuō)明熱機(jī)中燃料完全燃燒放出的能量中用來(lái)做有用功的部分比較少為什么會(huì)比較少呢？要回答這個(gè)問(wèn)題，先要弄清熱機(jī)工作過(guò)程中有哪些損失能量的原因，歸納起來(lái)應(yīng)該有以下幾個(gè)原因：（1）燃料并未完全燃燒，使部分能量白白浪費(fèi)掉了例如，一輛汽車從身邊駛過(guò)，有時(shí)我們從汽車排出的氣體中嗅到了汽油味，這說(shuō)明汽油機(jī)中的汽油未完全燃燒（2）熱機(jī)工作的排氣沖程要將廢氣排出，而排出的氣體中還具有內(nèi)能，另外汽缸壁等也會(huì)傳走一部分內(nèi)能（3）由于熱機(jī)各零部件之間有摩擦，需要克服做功而消耗部分能量（4）曲軸獲得的機(jī)械能也未完全用來(lái)對(duì)外做功，而有一部分傳給飛輪以維持其繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這部分雖然是機(jī)械能，但不能稱之為有用功據(jù)上所述，熱機(jī)中能量損失的原因這么多，所以熱機(jī)的效率一般都比較低2在熱機(jī)的整個(gè)工作過(guò)程中，哪些方面可能造成熱量損失？燃料的不完全燃燒;熱機(jī)部件散熱;克服摩擦做功消耗能量;廢氣帶走一部分熱量.3我們經(jīng)?？梢钥吹狡噰姾跓煹那榫?，其主要原因是汽油燃燒不充分.試分析這對(duì)熱機(jī)的效率有何影響？汽油燃燒不充分,降低了熱機(jī)的效率4問(wèn)：怎樣從熱機(jī)的效率來(lái)理解提高燃料的利用率？答：我們知道，熱機(jī)的效率= ，其中，燃料完全燃燒放出的能量即為熱機(jī)的燃?xì)鈨?nèi)能，燃?xì)鈨?nèi)能=散熱損失能量+機(jī)械損失能量（克服摩擦）+有用機(jī)械能從上面的等式中可看出，要提高熱機(jī)效率可盡量減少各種能量損失，其中減少燃?xì)獾膬?nèi)能損失是有效措施就是重新利用燃?xì)鈨?nèi)能（如熱電站），這樣可提高燃料利用率當(dāng)然，現(xiàn)代化的新型熱機(jī)（比如課本P117介紹的現(xiàn)代汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)利用微電腦控制）的噴油系統(tǒng)，可提高燃油在汽車中的燃燒效率，從而業(yè)可提高燃料的利用率作為當(dāng)今石油等能源物質(zhì)的嚴(yán)重匱乏而又必須面臨的嚴(yán)峻事實(shí)，提高燃料的利用率的問(wèn)題就顯得尤為重要我們作為新世紀(jì)祖國(guó)建設(shè)的接班人，在這個(gè)問(wèn)題上有著很廣闊的探索空間，我們希望有更多的同學(xué)將來(lái)在汽車工業(yè)、能源開發(fā)遇利用等方面做一個(gè)科技型的節(jié)能專家三、檢測(cè)反饋1內(nèi)能的重要應(yīng)用：一是可以用它 ，二是可以用它 。2用水壺?zé)畷r(shí)，壺中水蒸氣將壺蓋頂起，這是消耗水蒸氣的 能對(duì)外做功，水蒸氣的 能轉(zhuǎn)化為壺蓋的 能。3用爐火燒水，是用 的方法增加水的內(nèi)能。這是利用內(nèi)能來(lái) 的例子。4熱機(jī)是把 能轉(zhuǎn)化為 能的機(jī)器。這是利用內(nèi)能來(lái) 的例子。5常見(jiàn)的內(nèi)燃機(jī)有 和 兩種。四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由 、 、 和 四個(gè)沖程組成的。在一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng) 周，燃?xì)鈱?duì)活塞做功 次。6在內(nèi)燃機(jī)工作的四個(gè)沖程中，只有 沖程對(duì)外做功，其他三個(gè)輔助沖程要靠飛輪的 來(lái)完成。圖12-37在汽油機(jī)的壓縮沖程中， 能轉(zhuǎn)化 能；在做功沖程中， 能轉(zhuǎn)化 能。8如圖12-3所示，在試管中裝些水，用軟木塞塞住，加熱使水沸騰，水蒸氣會(huì)把軟木塞沖出在這個(gè)過(guò)程中，燃料的 能轉(zhuǎn)化為 能，傳給水和水蒸氣。水蒸氣把塞子沖出時(shí)，水蒸氣的能轉(zhuǎn)化為塞子的 能。9試用能量的角度分析，一壺水放在火上燒，過(guò)一會(huì)兒水燒開了，水蒸氣將壺蓋頂起的整個(gè)過(guò)程。燃料的燃燒是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一壺水放在火上燒是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移；水開了是內(nèi)能從壺底轉(zhuǎn)移到水，使水沸騰；水沸騰劇烈汽化是內(nèi)能從水轉(zhuǎn)移到水蒸氣，水蒸氣將壺蓋頂起，是水蒸氣做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能四、學(xué)習(xí)小結(jié)親愛(ài)的同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)你一定收獲很多，寫出來(lái)我們一起分享吧