山东省烟台20中九年级物理 《第五节 热机》学案（无答案）

第五节热机一、学习目标1、了解可以利用内能来做功，了解四冲程汽油机的基本工作原理。2、了解内能的利用在人类发展史上的重要意义，了解汽车的一些常识。3、通过能量的转化和转移，了解燃料的热值和热机的效率。4、学会用物理图分析问题的能力，提高联系实际思考问题的能力二、学习内容内燃机预习形成一1、热机：定义：利用燃料的燃烧来做功的装置。能的转化：内能转化为机械能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。合作展示一通过看图讨论吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程的各自特点燃料的热值预习形成二1内能的获得燃料的燃烧燃料燃烧：化学能转化为内能。2、定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。3、单位：J/kg4、关于热值的理解：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。 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。5、公式：Qmq（q为热值）。实际中，常利用Q吸Q放即cm(t-t0)=qm联合解题。6、酒精的热值是3.0107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0107J。煤气的热值是3.9107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9107J。7、火箭常用液态氢做燃料，是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输合作展示二 1为什么热机的效率比较低？答：根据热机效率的定义可知，热机的效率比较低，说明热机中燃料完全燃烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少为什么会比较少呢？要回答这个问题，先要弄清热机工作过程中有哪些损失能量的原因，归纳起来应该有以下几个原因：（1）燃料并未完全燃烧，使部分能量白白浪费掉了例如，一辆汽车从身边驶过，有时我们从汽车排出的气体中嗅到了汽油味，这说明汽油机中的汽油未完全燃烧（2）热机工作的排气冲程要将废气排出，而排出的气体中还具有内能，另外汽缸壁等也会传走一部分内能（3）由于热机各零部件之间有摩擦，需要克服做功而消耗部分能量（4）曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功，而有一部分传给飞轮以维持其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功据上所述，热机中能量损失的原因这么多，所以热机的效率一般都比较低2在热机的整个工作过程中，哪些方面可能造成热量损失？燃料的不完全燃烧;热机部件散热;克服摩擦做功消耗能量;废气带走一部分热量.3我们经常可以看到汽车喷黑烟的情景，其主要原因是汽油燃烧不充分.试分析这对热机的效率有何影响？汽油燃烧不充分,降低了热机的效率4问：怎样从热机的效率来理解提高燃料的利用率？答：我们知道，热机的效率= ，其中，燃料完全燃烧放出的能量即为热机的燃气内能，燃气内能=散热损失能量+机械损失能量（克服摩擦）+有用机械能从上面的等式中可看出，要提高热机效率可尽量减少各种能量损失，其中减少燃气的内能损失是有效措施就是重新利用燃气内能（如热电站），这样可提高燃料利用率当然，现代化的新型热机（比如课本P117介绍的现代汽车的发动机利用微电脑控制）的喷油系统，可提高燃油在汽车中的燃烧效率，从而业可提高燃料的利用率作为当今石油等能源物质的严重匮乏而又必须面临的严峻事实，提高燃料的利用率的问题就显得尤为重要我们作为新世纪祖国建设的接班人，在这个问题上有着很广阔的探索空间，我们希望有更多的同学将来在汽车工业、能源开发遇利用等方面做一个科技型的节能专家三、检测反馈1内能的重要应用：一是可以用它 ，二是可以用它 。2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。3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。4热机是把 能转化为 能的机器。这是利用内能来 的例子。5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。6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。图12-37在汽油机的压缩冲程中， 能转化 能；在做功冲程中， 能转化 能。8如图12-3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。9试用能量的角度分析，一壶水放在火上烧，过一会儿水烧开了，水蒸气将壶盖顶起的整个过程。燃料的燃烧是化学能转化为内能，一壶水放在火上烧是内能的转移；水开了是内能从壶底转移到水，使水沸腾；水沸腾剧烈汽化是内能从水转移到水蒸气，水蒸气将壶盖顶起，是水蒸气做功，内能转化为机械能四、学习小结亲爱的同学们，通过这节课的学习你一定收获很多，写出来我们一起分享吧