九年级物理上册 12.4 热机与社会发展习题课件 （新版）粤教沪版.ppt

物理 第十二章内能与热机 12 4热机与社会发展 知识梳理 随堂检测 课堂导学 导学目标 课后作业 导学目标 导学目标1 知道热机工作过程中的能量转化过程 2 了解汽油机的工作原理和工作过程 提高读图能力 3 通过对热机效率和热机与环境等问题的分析和讨论 树立效率意识和环保意识 核心考点 内燃机的四个冲程 1 热机是把能转化为能的机器 常见的热机有 2 汽油机的四个冲程包括 3 汽油机在压缩冲程中 将能转化能 在做功冲程将能转化能 4 热机效率是指用来做的能量与燃料的能量之比 知识梳理 内 机械 蒸汽机 汽油机 柴油机 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 机械 内 内 机械 有用功 完全燃烧放出 知识点1热机1 热机 车 船和飞机的发动机是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置 这种装置被称为热机 所有热机在工作时能量转化的过程都是相同的 即将燃料的能通过燃烧转化为能 然后通过做功 把能转化为能 化学 课堂导学 内 内 机械 例1 2017 乌鲁木齐 目前我国已将发动机研发列为国家重大科技专项 下列我国 陆 海 空 天 装备中动力机械不属于热机 利用内能做功的机械 的是 a 中国高铁交流异步牵引电动机b 052d型导弹驱逐舰燃气轮机c 歼20战机涡扇15煤油发动机d 长征五号火箭液氢液氧发动机 a 课堂导学 思路点拨 热机是把内能转化成机械能的装置 分析各选项能量转化 找出符合要求的答案 2 实验探究 热机是如何实现从内能向机械能转化的 如图所示 在试管内装一些水 用软木塞塞住试管口 放到酒精灯上加热 使水沸腾起来 可观察到 课堂导学 水蒸气把软木塞冲出 探究归纳 上面的装置就是一个简单原始的热机 其工作过程是 能量转化是 燃料燃烧 化学能转化为内能 内能通过热传递的方式传递给工作物质 工作物质的内能增加 温度升高 推动活塞对外做功 把内能转化为机械能 课堂导学 内能转化为机械能 例2 下列关于热机的说法中 正确的是 a 热机是把机械能转化为内能的装置b 热机是把内能转化为机械能的装置c 只要对内燃机不断进行革新 它可以把气体的内能全部转化为机械能d 即使没有漏气 也没有摩擦 内燃机能把内能全部转化为机械能 b 课堂导学 思路点拨 明确热机的工作原理 知道热机的效率不可能达到100 3 热机的种类有蒸汽机 汽油机 柴油机等 4 燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机 叫做内燃机 常见的内燃机有汽油机和柴油机 课堂导学 知识点2汽油机阅读课本p37 38页 研究汽油机的工作原理 回答下列问题 由图所示 汽油机的主要构造有 进气门 火花塞 排气门 气缸 活塞 连杆 曲轴等 课堂导学 2 汽油机 是利用气缸内燃烧的汽油产生的燃气来推动活塞的热机 3 工作过程 多数汽油机的工作循环过程是由四个冲程组成的 分别是吸气冲程 压缩冲程 做功冲程和排气冲程 其工作过程如下表 高温 课堂导学 做功 例3 单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如下图所示 下列关于这种内燃机一个工作循环中四个冲程的顺序排列正确的是 a 丙 丁 乙 甲b 乙 丁 甲 丙c 乙 甲 丁 丙d 甲 乙 丙 丁 b 课堂导学 思路点拨 四冲程内燃机一个工作循环包括吸气 压缩 做功 排气四个冲程 根据两个气门的开关 活塞的运动方向以及火花塞是否点火可以确定每个冲程 从而排列出正确的顺序 课堂导学 变式拓展1 2017 杭州 如图为汽油机工作过程中某一冲程的示意图 此冲程的名称及能量转化是 a 压缩冲程 机械能转化为内能b 压缩冲程 内能转化为机械能c 做功冲程 机械能转化为内能d 做功冲程 内能转化为机械能 a 课堂导学 知识点3汽油机与柴油机的比较阅读课本p38 39页信息浏览部分内容 归纳出汽油机与柴油机的异同 例4 下列关于汽油机和柴油机的区别中 错误的是 a 柴油机的气缸顶部是喷油嘴b 柴油机的飞轮大 比汽油机笨重c 柴油机的效率比汽油机高d 柴油机用点燃式完成做功 d 课堂导学 变式拓展2 关于汽油机和柴油机 下列说法错误的是 a 汽油机气缸顶部有火花塞 而柴油机的气缸顶部是喷油嘴b 在吸气冲程中 汽油机吸入的是汽油和空气的混合气体 而柴油机吸入的是空气c 汽油机效率比柴油机效率低 是因为汽油的热值比柴油的热值小d 汽油机是点燃式 而柴油机是压燃式 c 课堂导学 知识点4热机效率 热机与环境1 热机效率 1 热机效率 热机工作时 与燃料完全燃烧放出的之比叫热机的效率 用公式可表示为 汽油机的效率一般为20 30 柴油机的效率可达45 做有用功的能量 课堂导学 能量 2 讨论热机能量的损失有哪些 燃料很难完全燃烧 燃料的化学能没有全部释放出来 有一部分损失掉了 排放出去的尾气温度很高 带走相当多的能量 由于热传递 机械要向外传热 又损失一部分能量 机械在传动过程中存在摩擦 要克服摩擦做功 又消耗一部分能量 课堂导学 3 提高热机效率的主要途径有哪些 使燃料充分燃烧 尽量减少各种热量损失 在热机的设计和制造上 采用先进的技术 使用时 注意保养 保证良好的润滑 合理调整运动零件之间的间隙 减小因克服摩擦阻力而额外消耗的功 课堂导学 例5 2017 枣庄 如图是某内燃机工作时的能量流向图 该内燃机的热机效率是 a 25 b 35 c 40 d 75 b 课堂导学 思路点拨 燃料燃烧的内能减去机械自身消耗能量和废气带走能量的百分比 即为获得有用机械能的百分比 也就是该内燃机的热机效率 变式拓展3 2017 益阳 为了节约能源 需要提高热机的效率 下列措施不能提高热机效率的是 a 让燃料与空气混合充分 使燃料燃烧得比较完全b 在设计与制造热机时要不断改进与创新 以减少能量的损失c 尽量减少热机内部各部件间的摩擦d 尽量增加热机的工作时间 d 课堂导学 2 热机与环境 1 环境污染主要有污染和污染 2 小组讨论减少环境污染的措施有哪些 空气 课堂导学 噪音 出台严格的汽车尾气排放标准 提高汽油 柴油的品质 安装电子控制燃油喷射发动机 efi系统 等等 随堂检测 1 下列说法正确的是 a 内燃机是利用电能做功的机械b 内燃机在做功冲程把内能转化为机械能c 内燃机在压缩冲程把内能转化为机械能d 随着技术的进步 内燃机的效率能达到100 b 随堂检测 2 四冲程汽油机工作时与图中能量转化相同的冲程是 a 吸气冲程b 压缩冲程c 做功冲程d 排气冲程 c 随堂检测 3 2017 义乌市 如图所示是某轿车发动机的四冲程汽油机的一个工作循环示意图 表示做功冲程的是 c 随堂检测 4 在如图所示的四幅图中 甲 乙是两个演示实验示意图 丙 丁是四冲程汽油机关工作过程中的两个冲程示意图 与压缩冲程原理相同的是图所示的演示实验 汽油机利用内能来做功的冲程是图 乙 丙 随堂检测 5 2017 哈尔滨 如图所示是四冲程汽油机工作时的压缩冲程 此过程中通过方式使汽缸内燃料混合物的内能 选填 增大 或 减小 做功 增大 随堂检测 6 某汽车尾部上标有 2 0t 的字样 其中 t 就是 涡轮增压 是利用高温 高压的废气去冲击 废气涡轮 高速旋转 来带动同轴的 进气涡轮 也高速旋转 从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压 使汽油燃烧更充分 燃气压强更大 同时也减少了废气中的有害物质 达到提高发动机效率和减少废气污染的目的 这辆汽车的最低油耗可达0 2kg kw h 已知汽油的热值为4 6 107j kg 温馨提示 最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量 随堂检测 0 2kg kw h 表示获得1kw h能量消耗0 2kg油 求 1 0 2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少 2 该汽车发动机的效率最高可达多少 结果保留整数 课后作业 1 2017 湘潭 下列所示的工具工作过程中使用热机的是 b 课后作业 2 2017 广西 使汽车获得动力的冲程是 a 吸气冲程b 压缩冲程c 做功冲程d 排气冲程 c 课后作业 3 2017 黑龙江 下面是汽油机工作时的各个冲程示意图 其中将机械能转化为内能的是 b 课后作业 4 2017 河北 下列说法正确的是 a 热机消耗的燃料越多 效率就越低b 热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体c 同一物体 温度降低的越多 放出热量就越多d 人体内水的比例很高 有助于调节体温 以免温度变化太快对身体造成危害 d 课后作业 5 2017 岳阳 随着人们的生活水平的提高 汽车走进千家万户 关于小汽车涉及的知识说法正确的是 a 用甘油做发动机的冷却剂b 发动机做功冲程将内能转化为机械能c 精心保养可使发电机的效率达到100 d 排出的尾气对环境没有任何污染 b 课后作业 二 填空题6 汽油机工作的四个冲程中 只有做功冲程是燃气对外做功 其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成 7 四冲程汽油机的一个工作循环包括四个冲程 如图所示是汽油机的冲程 在设计制造时 汽缸外有一个水套 让汽缸被水包围着 用水来冷却汽缸是因为水的较大 做功 惯性 做功 比热容 课后作业 8 如图甲是一台单杠四冲程汽油机工作状态示意图 由图甲可以看出 它此时正处在冲程 其能量转化情况与 选填 乙 或 丙 图相同 如果此汽油机每秒对外做功20次 则汽油机每秒内完成个冲程 飞轮的转速为r min 做功 丙 80 2400 课后作业 9 如图所示为汽油机工作过程中某一冲程的示意图 此图是冲程 有一种单缸汽油机在原有四冲程的基础上增加两个冲程 成为六冲程汽油机 也就是在原有四冲程汽油机完成排气冲程后向气缸内喷水 水在气缸内汽化成水蒸气 水蒸气膨胀对外做功 这种汽油机一个工作循环有六个冲程 做功次 这种汽油机这样设计的目的是 压缩 2 提高热机的效率 节约能源 课后作业 10 小婷同学阅读了汽车发动机的说明书后 将内燃机的能量流向制成如图所示的图表 请根据给出的信息 计算该汽油机的效率为 用这台汽油机工作时 完全燃烧2千克的汽油可输出有用功j 请你写出一条提高汽油机效率的措施 q汽油 4 6 107j kg 30 2 76 107 让汽油燃烧更充分 课后作业 三 计算题11 泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地 该厂某型号专用车在车型测试中 在一段平直的公路上匀速行驶5 6km 受到的阻力是3 0 103n 消耗燃油1 5 10 3m3 假设燃油完全燃烧 若燃油的密度 0 8 103kg m3 热值q 4 107j kg 求 1 专用车牵引力所做的功 解 1 因为专用车匀速行驶 所以牵引力f f 3 0 103n牵引力做的功w fs 3 0 103n 5 6 103m 1 68 107j 课后作业 2 已知热机效率 w q w 式中w为热机在某段时间内对外所做的功 q为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量 则该专用车的热机效率是多少 消耗燃油的质量 m v 0 8 103kg m3 1 5 10 3m3 1 2kg燃油完全燃烧所产生的热量 q mq 1 2kg 4 107j kg 4 8 107j热机效率 w q 100 1 68 107j 4 8 107j 35 课后作业 三 综合能力题12 请仔细阅读下文 并回答文后问题 汽车的尾气汽车为人类文明作出了巨大的贡献 同时对自然生态环境的恶化 负有难以推卸的责任 某些城市交通发达 车辆川流不息 行驶的汽车大量排放含氮氧化物 一氧化碳 碳氧化合物等废气 在强烈的日光作用下 这些排放特发生光化学反应 生成二次污染物 这是一种浅蓝色 有刺激性的烟雾 光化学烟雾 课后作业 自20世纪50年代以来 光化学烟雾在世界上许多大城市都发生过 它造成庄稼等植物大面积受害 建筑物被腐蚀 大气的能见度降底等 我国政府为了减少汽车尾气带给人们的