山東省煙臺20中九年級物理 《第五節(jié) 熱機》學案（無答案）

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1、第五節(jié)熱機 一、學習目標 1、了解可以利用內(nèi)能來做功，了解四沖程汽油機的基本工作原理。 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。 3、通過能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，了解燃料的熱值和熱機的效率。 4、學會用物理圖分析問題的能力，提高聯(lián)系實際思考問題的能力 二、學習內(nèi)容 內(nèi)燃機 預習形成一 1、熱機：定義：利用燃料的燃燒來做功的裝置。 能的轉(zhuǎn)化：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 蒸氣機——內(nèi)燃機——噴氣式發(fā)動機 2、內(nèi)燃機：將燃料燃燒移至機器內(nèi)部燃燒，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能且利用內(nèi)能來做功的機器叫內(nèi)燃機。它主要有汽油機和柴油機。 3、內(nèi)燃機大概的工作過程：內(nèi)燃機的每一個工作循環(huán)分為四

2、個階段：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在這四個階段，吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程是依靠飛輪的慣性來完成的，而做功沖程是內(nèi)燃機中唯一對外做功的沖程，是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。另外壓縮沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 合作展示一 通過看圖討論吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程的各自特點 燃料的熱值 預習形成二 1內(nèi)能的獲得——燃料的燃燒 燃料燃燒：化學能轉(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/kg 4、關于熱值的理解： ①　對于熱值的概念，要注重理解三個關鍵詞“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是針對燃料的質(zhì)量而

3、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：說明熱值與燃料的種類有關。完全燃燒：表明要完全燒盡，否則1kg燃料化學能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。 ② 熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領大小，也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關。 5、公式：Q＝mq（q為熱值）。 實際中，常利用Q吸＝Q放即cm(t-t0)=ηqm′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

4、×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，是因為：液態(tài)氫的熱值大，體積小便于儲存和運輸 合作展示二 · 1為什么熱機的效率比較低？答：根據(jù)熱機效率的定義可知，熱機的效率比較低，說明熱機中燃料完全燃燒放出的能量中用來做有用功的部分比較少．為什么會比較少呢？要回答這個問題，先要弄清熱機工作過程中有哪些損失能量的原因，歸納起來應該有以下幾個原因： （1）燃料并未完全燃燒，使部分能量白白浪費掉了．例如，一輛汽車從身邊駛過，有時我們從汽車排出的氣體中嗅到了汽油味，這說明汽油機中的汽油未完全燃燒． （2）熱機工作的排氣沖程要將廢氣排出，

5、而排出的氣體中還具有內(nèi)能，另外汽缸壁等也會傳走一部分內(nèi)能． （3）由于熱機各零部件之間有摩擦，需要克服做功而消耗部分能量． （4）曲軸獲得的機械能也未完全用來對外做功，而有一部分傳給飛輪以維持其繼續(xù)轉(zhuǎn)動，這部分雖然是機械能，但不能稱之為有用功．據(jù)上所述，熱機中能量損失的原因這么多，所以熱機的效率一般都比較低． 2在熱機的整個工作過程中，哪些方面可能造成熱量損失？燃料的不完全燃燒;熱機部件散熱;克服摩擦做功消耗能量;廢氣帶走一部分熱量. 3我們經(jīng)常可以看到汽車噴黑煙的情景，其主要原因是汽油燃燒不充分.試分析這對熱機的效率有何影響？汽油燃燒不充分,降低了熱機的效率 4問：怎樣從熱機的效率

6、來理解提高燃料的利用率？答：我們知道，熱機的效率= ，其中，燃料完全燃燒放出的能量即為熱機的燃氣內(nèi)能，燃氣內(nèi)能=散熱損失能量+機械損失能量（克服摩擦）+有用機械能． 從上面的等式中可看出，要提高熱機效率可盡量減少各種能量損失，其中減少燃氣的內(nèi)能損失是有效措施就是重新利用燃氣內(nèi)能（如熱電站），這樣可提高燃料利用率．當然，現(xiàn)代化的新型熱機（比如課本P117介紹的現(xiàn)代汽車的發(fā)動機利用微電腦控制）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． 作為當今石油等能源物質(zhì)的嚴重匱乏而又必須面臨的嚴峻事實，提高燃料的利用率的問題就顯得尤為重要．我們作為新世紀祖國建

7、設的接班人，在這個問題上有著很廣闊的探索空間，我們希望有更多的同學將來在汽車工業(yè)、能源開發(fā)遇利用等方面做一個科技型的節(jié)能專家． 三、檢測反饋 1．內(nèi)能的重要應用：一是可以用它 ，二是可以用它 。 2．用水壺燒水時，壺中水蒸氣將壺蓋頂起，這是消耗水蒸氣的 能對外做功，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 的例子。 4．熱機是把 能轉(zhuǎn)化為 能的機器。這是利用內(nèi)能來 的例子。 5．常見的內(nèi)燃機有

8、 和 兩種。四沖程內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)是由 、 、 和 四個沖程組成的。在一個工作循環(huán)中，曲軸轉(zhuǎn)動 周，燃氣對活塞做功 次。 6．在內(nèi)燃機工作的四個沖程中，只有 沖程對外做功，其他三個輔助沖程要靠飛輪的 來完成。 圖12-3 7．在汽油機的壓縮沖程中， 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，水蒸氣會把軟木塞沖出．在這個過 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，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，過一會兒水燒開了，水蒸氣將壺蓋頂起的整個過程。 燃料的燃燒是化學能轉(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)化為機械能． 四、學習小結(jié) 親愛的同學們，通過這節(jié)課的學習你一定收獲很多，寫出來我們一起分享吧