初三物理第14章内能的利用导学案.docx
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初三物理第14章内能的利用导学案
初三物理第14章内能的利用导学案
14.1内能的利用
课前预习
一、内能的获得——燃料的燃烧:
_______能转化为_________。
二、热值
1、定义:
____________________________________,叫做这种燃料的热值。
2、单位:
J/kg
3、关于热值的理解:
①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。
②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。
4、公式:
Q=mq(q为热值)。
实际中,常利用Q吸=Q放即cm(t-t0)=ηqm′联合解题。
酒精的热值是3.0×107J/kg,它表示:
_______________________________________
煤气的热值是3.9×107J/m3,它表示:
________________________________________
5、炉子的效率:
①定义:
炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
②公式:
η=Q有效/Q总=cm(t-t0)/qm′
三、内能的利用
1、内能的利用方式:
⑴利用内能来加热;从能的角度看,这是________的转移过程。
⑵利用内能来做功;从能的角度看,这是_______转化为________。
课堂训练
1、为了提高锅炉的效率,某工厂的工人想了以下一些方法,其中正确的是()。
A.把大的煤块送进炉膛,并加大送风量B.把大的煤块送进炉膛,并减小送风量
C.把煤粉送进炉膛,并加大送风量D.把煤粉送进炉膛,并减小送风量
2、下列例子中属于利用内能来加热的是()。
A.喷气式飞机在飞行B.用高炉熔化铁C.燃气推动发电机转动D.火箭点火发射
3、下列说法中错误的是()
A.只要对物体做功,物体的内能就一定增大B.做功和热传递对改变物体的内能是等效的
C.0℃的物体也具有内能D.物体的温度升高,分子热运动加剧,具有的内能增大
4、下列说法中错误的是()
A.采用暖气设备供暖,既可以提高效率,又可以改善环境卫生
B.热电站是利用热机把内能转化为机械能,再带动发电机发电
C.用高炉熔化铁是利用内能来做功的
D.热机是把内能转化为机械能的机器
5、下列关于物体内能的说法中错误的是()
A.内能的多少叫做热量B.内能可以直接用来加热物体
C.内能可以用来做功D.温度不变,物体的内能可能不变
6、燃烧1m3的煤气大约放出3.9×107J的热量,某市管道煤气收费标准为0.87元/m3,有一户人家一个月内烧煤气消耗1.17×109J的热量,这个月应交煤气费多少元?
7、我国是垃圾生产大国,垃圾的掩埋处理将占用大量土地,并污染土壤和水源,为各种菌毒、蚊蝇提供了理想的栖息和繁衍场所.据统计,2012年某市城区生活垃圾达1.4×105t.经测算1t生活垃圾中,有一半为有机可燃物,每焚烧1kg这种有机可燃物放出的热量与完全燃烧1kg干木柴相当.已知干木柴的热值q=1.2×103J/kg,水的比热容c=4.2×103J/(kg•℃),那么
(1)若将2012年该市城区生活垃圾全部焚烧,可产生多少热量?
(2)这些热量若全部被水吸收,可将多少20℃的水烧开?
8、图2-12是一种太阳能汽车。
太阳光照射到这辆车电池板上的辐射总功率为8×103W,在晴朗的天气,电池板对着太阳时产生的电压为160V,并对车上的电动机提供10A的电流。
问:
(1)在这种情况下电动机消耗的电功率是多大?
(2)太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少?
(3)你认为太阳能汽车与我们现在使用的汽车相比,有什么优点?
巩固提升
1.做功和热传递在改变物体内能上是等效的,在图中属于热传递改变物体内能的是
2.各种形式的能之间在一定的条件下可以相互转化,请按表中示例完成表格中的空白部分.
3.火柴可以点燃,也可以擦燃,前者是用的方法使火柴燃烧起来,后者是用的方法使火柴燃烧起来。
这两种方法都可以用来改变物体的。
4.把铁块放在炉火中烧,是用的方法增加了铁块的内能。
用铁锤多次敲打铁块后铁块温度升高,这是用的方法增加了铁块的内能。
5.用热传递的方法来改变物体的内能,实际上是从一个物体到另一个物体的过程,热量只是表示热传递过程中物体内能的。
6.用做功的方法来改变物体的内能,实际上是内能和能的过程。
做功多少则表示在变化过程中物体能量的。
7.甲、乙两个物体间发生热传递,甲物体温度升高,乙物体温度降低,结果甲、乙两物体温度相同,在这一过程中甲物体内能增加了100J,则()
A.甲物体的热量也增加了100JB.乙物体放出100J内能,热量减少100J
C.乙物体的内能减少了100JD.热传递后,甲、乙两个物体的内能相等
8.有一功率为40KW,热机效率为25%的汽车正在一平直的公路上行驶,此时油箱中仅剩下5kg的汽油,如果不考虑热机其他的能量损失,汽车以15m/s的速度向前行驶,问还可前进多少km(汽油的热值为4.6×107J/kg)
9.太阳能是一种安全、清洁、方便的环保能源,每年6-11月某地区lm2的面积在1h内平均接受的热量为4×105J.该地区生产的自动跟踪太阳能热水器,它接受太阳能的真空镀膜管总有效面积为15m2.
(1)每天接收太阳能的时间以10h计算,则热水器每天可以接受多少太阳能?
(2)假设热水器能把接受到的太阳能的63%转化为水的内能,它每天可以把质量为150kg、初温为2O℃的水加热到多少摄氏度?
已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)]
(3)若用一台铭牌见下表的电热水器,在额定电压下将相同质量的水加热到同样的温度,需要多少时间(假设无能量损失)?
14.2热机
知识要点
1、热机:
定义:
_________________________。
能的转化:
____转化为______
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。
4、热机的效率:
热机用来做的那部分能量和的能量之比叫做热机的效率。
公式:
η=W有用/Q总=W有用/qm
5、提高热机效率的途径:
○1使燃料充分燃烧○2尽量减小各种热量损失○3机件间保持良好的润滑、减小摩擦。
6、汽油机和柴油机的比较:
异同汽油机柴油机
不
同
点构造:
顶部有一个火花塞。
顶部有一个喷油嘴。
吸气冲程吸入汽油与空气的混合气体吸入空气
点燃方式点燃式压燃式
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2次,曲轴和飞轮转动2周,经历四个冲程,做功1次。
例题解析
例、1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。
例、2如图所示,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。
课堂检测
一、填空题
1.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。
热机是把能转化为能的机器。
这是利用内能来的例子。
2.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。
3.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。
4.在汽油机的压缩冲程中,能转化能;在做功冲程中,能转化能。
二、选择题
5.下列说法中都有一个“热”字,其中表示温度的是()
A、热机B、冰块吸热会熔化C、这杯水热得烫手D、热传递
6、下面关于汽油机与柴油机的说法中,不正确的是()
A.汽油机与柴油机使用的燃料不同
B.柴油机采用压燃式点火,汽油机采用点燃式点火
C.柴油机气缸顶部有个喷油嘴,汽油机气缸顶部有个火花塞
D.柴油机与汽油机除使用的燃料不同外,在构造上完全相同
7、下列事例中,属于机械能转化为内能的是()
A.集热箱内获得内能B.气体膨胀对外做功
C.气体被压缩时,外界对气体做功D.水轮机带动发电机发电
8、下列事例中,属于内能转化为机械能的是()
A.子弹穿入沙袋之中B.棒击球后,球飞向前方
C.皮球落地后,向上弹起D.爆竹点燃后腾空升起
9、下列事例中,不是机械能转化为内能的是()
A.锯子锯木头,锯子发烫B.铅球从高处自由下落到沙坑里
C.子弹穿入沙袋中时D.人造卫星绕地球运动
11、现在火箭中用液态氢作燃料,是因为它具有()
A.较小的密度B.较小的比热容C.较低的沸点D.较大的热值
三、计算题
1.汽车的诞生改变了人类的生活方式。
事实上,人类很早就在探寻着更好的代步工具,法国人居纽于1769年制造了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮车。
现在你看到的这幅漫画(图12-2),据说是牛顿所设计的蒸汽汽车原理图,试就该原理图回答下列问题:
(1)找出原理图中运用了哪些物理知识?
(至少说出3点)
(2)该原理图中涉及到哪几种形式的能量?
请简述对应的能量转化过程。
(3)使汽车向前运动的力是怎样产生的?
这个力的施力物体是谁?
2.人类发明和使用热机已有几百年的历史,而实现登月计划不过几十年。
人类第一个登上月球的车并不是用热机作动力机驱动的,而是用电驱动的,用热机驱动为什么不行?
3.一辆汽车,发动机的输出功率是29.4kW,热机效率为20%,它带有16kg汽油,如果车速60km/h,它能行驶多远?
(汽油的热值为4.6×107J/kg)
14.3热机效率。
一、学习目标:
1、了解热机效率。
2、知道热机工作时燃料释放能量的主要流向。
3、知道可以怎样提高热机效率。
二、课堂导学:
1、热机是内能转化成机械能的机器,它跟所有机械一样,也有效率的问题。
热机效率是热机性能的一个重要指标。
热机的效率:
________________________________________。
2、分析课本139页图16.4-6的热机燃料燃烧能量走向示意图讨论如何提高热机效率的效率?
方法:
_______________________________、_________________________________、_________________________________。
三、课堂训练:
1、在热机的各种能量损失中,_________带走的能量最多,设法利用_____的能量,是提高燃料利用率的主要措施。
2、为了取得和应用内能,在燃烧煤和石油等燃料是,它们排放的_____________是大气污染的主要来源。
3、目前,世界各国对控制污染、保护环境非常重视,热机工作时对环境造成的主要污染是排出和产生,要尽量设法解决这一问题。
四、巩固提升:
1、柴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。
2、以内燃机为动力的各种机械,在人类生产生活中应用极为广泛.从轮船、火车,到拖拉机、摩托车等,它们的动力大都来源于内燃机,它们虽然在构造上略有差异,但工作原理都是一样的.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
3、把燃料燃烧时释放的转化为的装置称为热机。
4、柴油机的效率比汽油机高,这是由于]
A.柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大
B.柴油的比热比汽油的比热大
C.柴油机气缸里的燃气产生的压强和温度比汽油机里高
D.柴油的密度比汽油的密度大
5.图是内燃机的能流图,则内燃机的效率可表示为
A.η=[(E1+E2+E3+E4)/E]×100%
B.η=(E2/E)×100%
C.η=[(E1+E3+E4)/E]×100%
D.η=(E1/E)×100%
6、一台大型推土机的推力约为3×104N,匀速推着土总行程达10km,消耗柴油约30.3kg,求推土机上装的柴油机的热机效率。
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