人教版九年级物理上册 第十四章 内能的利用 自学学案.docx

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人教版九年级物理上册第十四章内能的利用自学学案

第十四章内能的利用自学学案

第1节热机

学习目标

1、知道热机的概念，了解内燃机是热机的一种。

复述热机的定义，解释热机中能量的转化列举热机的种类。

2、了解汽油机、柴油机的构造。

通过实验探究，发现汽油机、柴油机冲程的工作状态和能量转化。

能表述汽油机、柴油机冲程各冲程的工作状态和能量转化。

3、区分汽油机和柴油机。

预习检测

1.物体内部所有分子热运动的___________能与分子___________能的总和，叫作物体的内能。

⑵一切物体都有内能，内能的单位是___________，用字母___________表示。

2．物体分子的无规则运动剧烈程度与温度有关，温度越高，物体内分子运动速度越大，分子动能就越___________，物体内能也就越___________。

例如：

同一物体温度越高，内能越___________。

共同探究

★学生活动一：

阅读p135内容回答下列问题：

1、图16.4-1的实验观察并思考酒精灯对试管中水加热时，水的内能变化。

思考；

（1）看到什么现象？

___________________________

（2）木塞被顶开，是谁对它做了功？

___________________________

（3）水蒸气既然能够对木塞做功，说明水蒸气具有能，它具有的是什么能？

___________________________

（4）在加热过程中水蒸气内能的变化情况是怎样的？

___________________________

（5）在这个过程中，有没有不同形式能量的相互转化？

______________________

2、热机是指把燃料燃烧时释放的____________转变为___________的装置。

热机应用历史上从蒸汽机到内燃机，内燃机有___________及___________等

3、内燃机：

燃料直接在发动机___________燃烧产生动力的热机。

最常见

的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫作___________和___________

4、汽油机

★学生活动二：

阅读教材，依据图自学并填写、汇报：

（1）汽油机是利用______________________作燃料来工作的。

（2）构造：

。

（3）工作过程：

工作过程以一个循环为一个单元，一个循环有_________________个冲程。

包括：

___________、___________、___________、___________四个冲程

第一冲程：

吸气冲程中吸入的是什么？

汽缸中活塞由哪端向哪端运动？

进气门和排气门的打___________开和关闭情况？

_____________________________________________________________________

第二冲程：

压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物的过程中，是什么能向什么能转化？

__________________________________________________________________压缩冲程末产生什么结果？

____________________________________________汽油机是利用什么方式

点火的？

__________________________________________________________________

第三冲程：

做功冲程为什么能做功？

是什么能向什么能转化？

_________________________________________________________________

第四冲程：

排气冲程有什

么作用？

__________________________________________________________________

5、柴油机（对比汽油机学习）

（1）柴油机是利用___________作燃料来工作的。

（2）构造：

（3）工作过程：

工作过程以一个循环为一个单元，一个循环有______个冲程。

包括：

_______、________、_______、________四个冲程

第一冲程：

吸气冲程中吸入的是什么？

汽缸中活塞由哪端向哪端运动？

________________________________________________________________

第二冲程：

压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物是什么能向什么能转化？

_______________________________________________________

压缩冲程末产生什么结果？

_________________________________柴油机是利用什么方式点火的？

_________________________________第三冲程：

做功冲程为什么能做功？

是什么能向什么能转化？

____________________________________________第四冲程：

排气冲程有什么作用？

__________________________________________________________________

【归纳整理】

一个工作循环有___________个冲程，飞轮转动___________周，对外做功___________次，活塞往复___________次，其他冲程靠飞轮的___________完成。

汽油机和柴油机的主要区分：

不

同

点

汽油机

柴油机

构造

燃料

吸气冲程吸进的物质

压缩冲程末汽缸内的温度

点火方式

做功冲程燃气的压强

优缺点

应用

相

同

点

都有___________、___________、___________、___________、___________、___________。

都分为___________、___________、___________、___________四个冲程

拓展练习

1．摩托车上的热机工作时提供动力的是  （ 　）

A．吸气冲程    B．压缩冲程C．做功冲程  　D．排气冲程

2．我们知道：

多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来连续工作的．关于压缩冲程的作用，下列说法正确的是 （ ）

A．将废气排出缸外 B．完成对外做功

C．吸进汽油和空气的混合物   D．压缩燃料和空气的混合物

3．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，下图16.4－1中表示做功冲程的是（）

 A. 甲       B. 乙      C. 丙      D.丁

4．汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，其中在压缩冲程中，气体的温度升高，是通过___________方式增加内能的。

为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过热传递的方式减少汽缸内能的，用水来包围汽缸是因为水的___________。

5.汽油机工作四个冲程中,冲程是燃气对活塞做功，此过程将___________能转化为___________能。

6、汽油机吸入汽缸的物质是（）

A.汽油B.空气C.汽油与空气混合物D.燃气

7、柴油机的构造跟汽油机相似，主要不同点是柴油机的汽缸顶部有一个_____，没有__________。

8、汽油机的一个工作循环是排气,吸气,压缩,_______这四个冲程,其中能将机械能转化为内能的冲程是_________冲程。

9、如图是内燃机的某一个冲程的工作情况，可以断定是___________冲程，它将____能转化成_______能。

10、在四冲程内燃机的工作过程中，压缩冲程将___________能转化成___________能。

11、关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法（）

①在做功冲程中，是机械能转化为内能②在做功冲程中，是内能转化为机械能

③只有做功冲程是燃气对外做功④汽油机和柴油机的点火方式相同

以上说法中正确的是

A．只有②③B．只有①③

C．只有②④D．只有①④

12、汽油机的一个工

作循环的由四个冲程组成，其中在压缩冲程中，气体的温度声高，是通过______方式增加内能的，在压缩冲程结束时，火花塞产生点火花，是燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞做功，为了降低汽

缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，是汽缸被水包围，这是通过______的方式减少汽缸体的内能的，用水包围汽缸是因为水的______________。

第2节热机的效率

学习目标

1.从能量转化的角度认识热值，并能进行相关的计算。

2.通过能量的转化与转移，认识效率，能计算热机的效率。

3.通过探究活

动，培养学生严谨求实的科学态度和团结协作的科学精神。

自主学习

1、某种燃料完全

燃烧所放出的________与_____

_______之比，叫作这种燃料的热值。

2、热值的单位由______与________的单位组合而成，在国

际单位制中，热量的单位是焦耳，质量的单位是千克，所以热值的单位是焦每千克，符号是_________________。

3、酒精的热值是3.0×107J/kg，物理意义是：

____________________________。

4、对于热机而言，燃料释放的能量一部分用来做功，一部分散失了。

用来做______的那一部分能量与燃料______________放出的热量之比，叫热机效率。

5、蒸汽机的效率只有__________，汽油

机的效率可以达到__________，柴油机的效率可以达到_____________。

6、设法利用_______________带走的热量，是提高燃料利用率的重要措施。

共同探究

★学生活动一：

燃料热值的理解及计算

问题展示：

1.你知道的燃料有哪些？

2

.我们要烧开同一壶水，现有三种燃料：

干草、木柴、煤炭，用哪种燃料用量最少？

小组讨论，交流，展示

请学生学习课本P23“一些燃料的热值”部分，回答下列问题：

（1）燃料的热值是燃料的一种___________性。

（2）________________________________________叫作这种燃料的热值；单位_________。

（3）汽油的热值是___________，表示_________________________________

★学生活动二：

热机的效率

3.问题展示：

用煤气烧开水时，燃烧放出的热量都被水吸收了吗？

到哪儿去了？

小组讨论，交流，展示

观察课本23图1，小组讨论“在内燃机中，燃料燃烧放出的热量到哪儿去了？

”

展示：

引入热机效率

归纳整理

（一）　燃料的热

值

1、定义：

2、单位：

___________（固体、液体

），___________（气体）

3、公式：

Q＝mq（或Q＝Vq）

4、计算：

（二）热机效率

1、定义：

热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量的比值称为热机效率。

用η表示。

2、公式：

η＝Q有/Q总×100％

3、提高热机效率的主要途径：

减少热机各种

能量损失

拓展练习

1.将一

瓶酒倒去一半，剩余酒精的（）

A.密度不变，比热容和热值减半

B.质量、比热容、热值都为原来的一半

C.比热容不变，热值和密度减半

D.比热容、密度、热值都不变，质量为原来的一半

2.少数不法商贩将煤矸石粉碎后掺在优质煤中高价销售，客户为了不上当，最恰当的方法是检测下列物理量中的（）

A.温度B.比热容C.热

值D.质量

3.汽油机的效率往往比柴油机低，这说明（）

A.汽油机的功率比柴油机小

B.汽油机做的功比柴油机少

C.柴油机消耗柴油多

D.柴油机的内能转化为机械能的百分比大

4.用煤炉给水壶中的水加热，2kg的无烟煤完全燃烧产生的热量是___________J。

水壶里的水吸热后，水的内能___________（选填“增加”“不变”或“减少”）。

当水沸腾后，水壶内的水蒸气将壶盖顶起，这一现象表明，水蒸气的内能转化成了壶盖的_______________能（无烟煤的热值为3.2×107J/kg）。

5.热值为3.0×107J/kg的焦炭70g完全燃烧时放出的热量为2.1×106J，这些热量若被50kg的某液体完全吸收，其温度由28℃升高到38℃，则此液体比热容为______________________。

第3节能量的转化和守恒

学习目标

1.知道能量守恒定律。

2.能举出日常生活中能量守恒的实例。

3.有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。

共同探究

★学生活动一小组讨论完成课本“想想做做”中的问题：

来回迅速摩擦双手，会感到手变热，说明机械运动现象和___________现象有联系，在这个过程中，___________能转化为___________能。

（2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下，一段时间后，温度计的示数会上升，说明光现象和___________现象有联系，在这个过程中，___________能转化为___________能。

（3）将连在小电扇上的太阳电池对着阳光，小电扇会转动，说明光现象与电现象、现象之间有联系。

在这个过程中，先是___________转化为___________能，然后___________能转为___________能。

（4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片，纸片会被吸起，表明钢笔杆带了电，这个实验说明了力现象与___________现象有联系，在这个过程

中，___________能转化为___________能。

1.从上面的例子可以看出自然

界中的各种现象都是互相联系的，可以从能量的角度反映这种联系。

你还能指出一些例子说明力现象与热现象、电现象、光现象有联系吗？

①______________________________________________________________________

②_______________________________________________________________________

③_________________________________________________________________________

2.在一定条件下，各种形式的能都可以相互转化：

①摩擦生热，___________能转化为___________能。

②水电站里水轮机带动发电机发电，___________能转化为___________能。

③电动机带动水泵把水送到高处，___________能转化为___________能。

④植物吸收太阳光进行光合作用，___________能转化为___________能。

⑤燃料燃烧时发热，___________能转化为___________能。

★小组讨论完成课本图中的能量转化。

★讨论“想想议议”中的问题：

①荡秋千时，停止用力，秋千为什么会越摆越低？

②掉在地上的弹性小球会跳起，但是为什么会越跳越低？

分析：

荡秋千时，秋千在往复运动时，___________能和___________能在不断的相互转化，秋千越摆越低，说明秋千的___________能在减少，这是因为秋千在运动过程中还要克服摩擦、空气阻力等，这些都需要消耗能量，而这些能量只能从秋千的___________能中获得，所以秋千的___________能会减少。

因此它越摆越低。

同样，掉在地上的弹性小球在不断上升、下落的运动过程中，___________能和___________能在不断地相互转化，小球越跳越低，说明小球的___________能在减少，这是因为小球在运动过程中要克服空气阻力消耗能量，而这些能量只能从小球的___________能中获得，所以小球的___________能会减少，因此它越跳越低。

从上面的两个问题我们可以看出：

能量不会凭空消灭，也不会凭空产生，一种能量减少了，必然伴随另一种能量增加。

★学生活动二：

阅读课本“能量守恒定律”部分，回答下面的问题：

能量守恒定律的内容是：

________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中

，能的总量是___________的。

所有能量转化的过程，都服从______________________。

归纳整理

1.自然界中各种现象都是相互联系的，在一定条件下，各种形式的能都可以相互转化。

2.能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只

会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。

3.所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。

拓展训练

1.从能量的转化和守恒的观点来看，用热传递来改变物体的内能，实际上是___________的过程，用做功方法来改变物体的内能，实际上是___________的过程。

2．英国物理学家法拉第经过10年不懈努力，终于在1831年发现了___________现象，导致发电机的发明，实现了电能的大规模生产。

我国兴建的长江三峡发电机组，是通过能转化为电能。

我市即将兴建的垃圾焚烧电厂，是将垃圾焚烧后获得的___________能。

最终转化为电能。

3．当水壶中的水烧开时，壶盖会被顶起，从能量转化的观点看，这是水蒸气的_________能转化为壶盖的___________能。

4.下列说法中错误的是（）

A．能量的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化

B．只要有能量的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律

C．能量的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器

D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量是保持不变

5.《深圳商报》2004年3月11日报道：

近日一种新型太阳能公共卫生间落户北京东郊民巷，该卫生间的能源全部由位于顶部的太阳能电池板提供，它还能将多余的能量储存在蓄电池里。

这种能量转化和储存的方式是    （    ）

A. 太阳能转化为内能，再转化为电能    B．太阳能转化为电能，再转化为化学能

C. 太阳能转化为内能，再转化为化学能    D．大阳能转化为电能．再转化为光能