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1、第十四章 内能的利用 导学案 第一节 热机【学习目标】了解四冲程汽油机的基本工作原理。了解内能的利用在人类发展史上的重要意义。【重点难点】重点是汽油机的工作原理及能的转化过程。难点是热机中的能量转化。【导学指导】二、内能的利用1.内能的利用方式：利用内能来 ；从能的角度看，这是 的过程。,除了这种方式外内能还有哪些利用呢？2.观察右图所示（课本17页）的实验，回答: （1）水沸腾后会看到现象是 （2）木塞被顶开，是 对木塞做了功。 （3） 既然能够对木塞做功，说明水蒸气具有能，它具有的是 能。（4）在加热过程中水蒸气内能的变化情况是 。（5）在这个过程中，能量的相互转化情况是 上面的装置就是一
2、个简单原始的热机。热机利用内能来做功的机器，是把利用燃料获得的 能转化为 能的机器热机的种类很多，如：蒸汽机，内燃机，汽轮机，喷气发动机等。3.汽油机（1）汽油机是利用 作燃料来工作的。（2）构造： 。（3）工作过程：学生依据课本中的结构图自学，交流、填写。第一冲程：吸气冲程中燃气为什么会进入汽缸？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？ 汽油机是利用什么方式点火的？ 第三冲程：做功冲程中为什么能做功？是什么能向什么能转化？第四冲程：排气冲程有什么作用？排除废气的温度如何？4.汽油机的工作过程：（1）冲程：活塞在往复运动
3、中从汽缸的一端运动到另一端。（2）汽油机的每一个工作循环分为四个冲程： 冲程、 冲程、 冲程、 冲程。在这四个阶段，只有 冲程对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，是依靠飞轮的 来完成的。获得动力的冲程是 （3）吸气冲程靠 吸入燃气。（4） 冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由 能转化为 能。（5） 冲程将机械能转化为内能。（6）完成一个工作循环活塞往返 次，曲轴转动 周；飞轮转动 周，活塞对外做功 次。5.柴油机（学生对比学习）汽油机柴油机不同点构造：顶部有一个 。顶部有一个 。吸气冲程燃料是 燃料是 吸入的是 吸入的是 压缩冲程冲程末气缸内的温度冲程末气缸内的温度能量转化做功冲程能量转化能
4、量转化点火方式 式 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 次，曲轴和飞轮转动 周，经历 冲程、 冲程、 冲程、 冲程，对外做功 次。针对性训练1柴油机在压缩冲程中，汽缸中的气体温度会升高，这是用_的方法来增加气体的内能的。2.汽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。3.汽油机与柴油机有以下不同点:(1)吸气冲程, 汽油机吸入 , 柴油机吸入 。(2)在压缩冲程中,活塞能把燃料气体混合物的体积或空气的体积压缩得更小, 使气体压强更大, 温度更高, 做功更多,效率更高的是柴
5、油机。(3)汽油机和柴油机在构造上相比，汽油机顶部有一个_，柴油机顶部有一个_。(4)点火方式, 柴油机为 汽油机为 。4在汽油机的四个冲程中， 冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动。在这个过程中把 能转化为 能； 冲程燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，把 能转化为 能。5一台四冲程的汽油机每分钟完成300个冲程，则1 min完成_个工作循环，活塞来回_次，做_次功。7.如图是内燃机的某一个冲程的工作情况，可以断定是（ ） A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程8.在内燃机工作的过程中，四个冲程中发生内能和机械能相互转化的冲程是（ ）A、吸气冲程和压缩冲程 B、压
6、缩冲程和做功冲程C、做功冲程和排气冲程 D、排气冲程和吸气冲程9.汽油机工作时，气缸内的温度最高的是（ ）A、吸气冲程结束时 B、做功冲程结束时C、压缩冲程结束、火花塞点火的瞬间 D、压缩冲程结束、火花塞点火后的瞬间6.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10.柴油机在压缩冲程中，气缸内的空气温度、内能、和体积的变化情况是（ ）A、温度升高，内能增大，体积减小 B、温度升高，内能增大，体积增大C、温度降低，内能减小，体积减小 D、温度降低
7、，内能减小，体积增大11.关于热机，下列说法是正确的（ ）A、汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞。B、柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸。C、汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开。D、汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能。12一台柴油机飞轮的转速为2400 r/min，则每s做功的次数为（ ）A.10次 B.20次 C.30次 D.40次13汽油机在压缩过程中工作物质被压缩，气缸中的燃料混合物的压强和温度会 （ ）A压强变大，温度降低 B压强变大，温度升高C压强变小，温度升高 D压强变小，温度降低14图中所示为某汽油机四个冲程的示意图，下列排列顺序正确的是（ ） A甲
8、乙丙丁 B。乙甲丁丙 C。甲乙丁丙 D。丁乙甲丙 第二节 热机的效率 1.燃料的热值(1)燃料燃烧时把 能转化为 能。 燃烧相同质量的不同燃料,放出的热量是 同的.(2)我们把 之比，叫做这种燃料的热值。常用符号 来表示，(3) 对于固体燃料，热值指的是 , 热值的单位是 ，符号是 。对于气体燃料，热值指的是 ，单位是 ，符号是 。(4)干木柴的燃烧值是1.2l07J/kg, 其物理意义是 。(5)热值是物质本身的一种属性。它与物体的质量、形状、体积、位置、温度,吸收或放出热量多少等因素都无关。(6)一些燃料的热值(7)提高燃料利用率的途径有:让燃料完全燃烧;如把煤磨成煤粉,从而加大与氧气的接
9、触面积,再把空气吹进炉膛.会比煤块燃烧更充分.再有尽量减少热损失. 设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。(8) 热值是反映燃料优劣的重要指标.2燃料燃烧放热公式 Q=mq.式中Q代表 ，其单位是 ；m代表 ，其单位是 ；q代表 ，其单位是 。 例题：计算4kg柴油完全燃烧释放的热量。解析：从热值表中查得柴油的热值是q ，由题意可知m= 根据燃料燃烧放热公式 可计算出柴油完全燃烧释放的热量为 。3热机效率(1)分析热机燃料燃烧能量走向示意图,引出热机效率的定义(2) 热机效率的定义： 之比叫热机的效率。(3) 热机效率的公式：(4) 如何提高热机的效率:a。使燃料 ；b减少 ；c。保
10、持良好的润滑。(5) 热机效率是热机性能的重要指标.例：一铝壶中装有3kg的水，放在煤气灶上加热，将水从20加热至沸腾(在1标准大气压下)，煤气灶共燃烧了48g煤气，在此过程中（1）铝壶中的水吸收了多少热量？水的比热c = 4.2103J/(kg)（2）完全燃烧48g煤气可以放出多少热量？（煤气的热值q = 4.2107J/kg）（3）如果认为铝壶中的水吸收了煤气灶放出的全部热量，则该煤气灶的效率是多少？ （4）实际加热过程中，铝壶也会吸热并向外界散热，那么该煤气灶的实际效率比你在（3）中求到的效率是高还是低？为什么？针对性训练1.一瓶酒精倒掉一半，剩下的半瓶酒精的质量 、体积 、密度 、内能 、比热容 、热值 、凝固点 、沸点 。（选“变大”或“变小” “不变”）2.在燃料燃烧的过程中，燃料的 能转化为 能。燃料的燃烧是一种 变化。3.木炭热值为3.4107J/kg，表示 ，若完全燃烧0.5 kg木炭，则放出 的热量。4.生产中常用水来作为机器的冷却剂，这是因为水的 大；火箭的燃料要用液氢，这是因为液氢的 大。5.氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点氢气的热值为14.3107Jkg，完全燃烧05 kg的氢气可放出 J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值 (大于等于小于)
