2.内能的利用讲义（教师逐字稿）

内能的利用讲义（教师逐字稿）一、课程简介PPT（第1页）：本节课我们主要学习：1、内能的利用的知识层次体系构建；2、如何解题。这章承接上一章的内能，这一章是讲内能的利用，诚如名字所说，就是讲对内能的利用啦。准备好了么？Let'sgo!二、本节内容知识特点PPT（第2页）：先来了解一下内能的利用的知识特点。“偏向工程”这四个字的意思是说，我们在这章中，会认识到很多在工程中的机械。换句话来说，就是我们需要从内能的理论知识中，认识到我们在实际生活中，是如何用各种机械对内能进行利用的。三、正式进入学习PPT（第3页）：现在我们正式进入内能的利用知识。先认识一下内能的利用的本质。内能的利用关注两个方面，热机本身的构造，基于热机构造的计算。换句话来说，结构决定功能，我们需要分别学习结构和功能两个方面。我们需要首先认识什么是热机，热机的结构。然后利用热机，去计算内能的各种物理量，例如效率，热值，功率这些。PPT（第4页）：接下来，让我们来看看内能的利用的题目到底都在求些什么，考试需要我们会写什么东西。总体来讲，在初中物理考试的范畴内，我们主要关注这几个方面的考点：.燃料燃烧放热的计算.燃料的利用率.汽油机和柴油机的工作过程中各个冲程的特点.生活中的能量转化及能量守恒分析物理实例中的能量转化情况，用能量守恒定律解释一些物理现象，是能量守恒的两个命题点。总体来说，我们在内能的利用这一章主要考察以上的内容，希望同学们能够细致掌握四、构建知识层次体系PPT（第5页）：我们这节课就是要构建出内能的利用的知识层次体系，并且看几道利用知识层次体系来解决的经典例题。PPT（第6页）：现在这棵知识树的内能部分要伸出更远的枝丫啦。PPT（第7页）：先来把知识层次体系构建好吧。PPT（第8页）：首先我们概览一下全局，看一下这节课我们要学习哪几个部分的内容。总共有两个大部分知识我们需要掌握，分别是内能的利用的概念,和内能的利用的方法，也就是我们在方法论中说明的Conception和Methodo在内能的利用的概念中，我们先从热机开始，然后介绍热机的效率，接着是能量的转化和守恒。内能的利用的方法中，我们需要掌握如何计算机械效率，热效率,热机效率等等。以上就是我们这节课要掌握的内容。接下来我们就先从conception开始，突破内能的利用的重点和难点吧。PPT（第9页）：首先我们从热机开始说起。我们上一章说了内能，那么，我们应该怎么利用内能呢？其方法就是利用热机。我们希望能够利用内能加热物体，利用内能做功。而热机，就是将燃料时释放的内能，转换成机械能的机器。其原理就是将燃料的化学能，通过燃烧转换成内能，通过做功转换成机械能。在我们的生活中，热机的种类主要有蒸汽机，蒸汽轮机，汽油机,柴油机，燃气轮机等。其核心部件就是内燃机，是指燃料直接在气缸内燃烧产生动力的热机。一般来说是指汽油机和柴油机两个大类。其特点是，燃料在气缸内燃烧，从而使得燃料燃烧的更充分，热损失更小，热效率较高，内能利用率较大。我们先从汽油机说起。它的做功是通过冲程实现的，活塞在气缸内反复运动的时候，从气缸的一端运动到另一端的过程。其本质是一个四冲程内燃机。四冲程内燃机的工作过程是吸气，压缩，做功，排气四个冲程组成的，四个冲程组成一个工作循环，在一个循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，四冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。在这个循环中，压缩过程，机械能转化为内能，做功过程，内能转化为机械能。然后是柴油机。柴油机的结构和汽油机类似，也是四冲程内燃机。只不过柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。接下来我们讨论下汽油机和柴油机的区别：1、燃料不同汽油机以汽油为燃料，柴油机以柴油为燃料。2、点火方式不同汽油机一般是火花塞点燃，柴油机一般是压燃式。3、压缩比不同汽油机压缩比（发动机混合气体被压缩的程度,用压缩前的气缸总容积与压缩后的气缸容积（即燃烧室容积）之比来表示）一般小于等于10,柴油机压缩比一般在16-22之间。4、热效率不同汽油机热效率一般在35%左右，柴油机一般在45%左右。5、应用不同汽油机一般用于载客汽车、轿车，柴油机一般用于大中型载货汽车。总体来说，汽油机负荷较小，各部间隙配合较为精密；柴油机负荷大,热效率高，对机油的要求也更高。PPT（第10页）：然后是热机的效率。我们先从燃料的热值说起，我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。其表示一定质量的燃料在完全燃烧时放出的热量是多少。其单位在国际单位制中是焦每千克，符号是j/kg。值得说明的是，热值是燃料本身的一种特性，燃料的热值和燃料的种类有关，每种燃料都有一定的热值，不同的燃料的热值一般不同。同种燃料的热值不随是否燃烧而改变，也不随燃料的质量的大小而改变。我们有公式q二Q/m，q表示燃料的热值，Q表示燃料完全燃烧放出的热量，in表示燃料的质量。那么，我们应该如何利用燃料呢？主要是两个部分，一是要使燃料完全燃烧，二是要完全收集燃料燃烧发出的热量。从这个方面来说，提高热量利用率的方法可以把固体磨成粉末吹进炉膛进行燃烧，或者加大风量，加大受热面积。接下来我们要讨论热机的效率。我们把有用功比总热量的比值叫做热机的效率。根据其定义，我们可以获得效率计算的公式n=Q有/Q总。从这个公式我们可以看到，因为有用功总是小于总热量，所以n总是会小于1的。从物理上来说，燃料未完全燃烧，废气会带走内能,散热损失，都会导致有用功小于总热量。那么，我们应该怎么提高热机的效率呢？.使燃料充分燃烧.减少热量损失.采用更先进的热机.注意保养上油，减少摩擦PPT（第11页）：然后就是能量的转化和守恒。首先我们要从能量的形式说起，比如机械能，内能，电能，光能,化学能，核能等等。我们把不同形式的能，在一定的条件下相互转化的情况，称之为能量的转化，例如摩擦生热，太阳能发电，燃料燃烧。另外，能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。比如热量的传递。而能量守恒指的是，能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，他只会从一个形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。从物理和化学的方面上来说，能量守恒是自然界最普遍，最重要的基本定律，不管是宇宙天体还是微观粒子，只要有能量转化，就一定服从能从能量守恒。PPT（第12页）：最后，我们来讨论一下内能的利用中的方法。首先是如何区分汽油机和柴油机。汽油机是火花塞，柴油机是喷油嘴。然后是如何区分四冲程内燃机的四个冲程。其主要判断依据是气门的开闭状态和活塞的活动方向。.两个气门都关闭的时候，活塞向上是压缩冲程，活塞向下运动是做功冲程。.只有一个气门打开，活塞向下运动是吸气冲程，活塞向上运动是排气冲程。接着是机械效率，热效率和热机效率的计算方法。我们直接用公式来描述啦！机械效率：n=（W有用八丫总）100%。其中w有用是指有用功，即对人们有用的功，W总是指利用机械做的总功。热效率：n=（Q有用/E）100%,其中Q有用指有效利用的热量,E指总能量，如果是燃烧的热量，这里的£=、总=叫，等于燃烧得到的总热量。热机的效率，。=（印有用小总）100%,其中W有用指用来做有用功的那部分能量，Q总指燃料完全燃烧释放的能量。最后是能量转化和转移的判断方法。发生能量转移时，能量的形式没有改变，只是从一个物体转移到另一个物体或者从物体的一部分转移到另一部分。物体间发生能量转化时，能的形式发生改变。确定能量转化的方向时，可以从消耗了什么形式，得到什么形式的能进行比较来判断。一般来说，物理过程包含了多个能量转化的过程，分步讨论可以很容易的将过程解释清楚。五、解题技巧PPT（第13页）：0K,知识层次体系构建结束。让我们来一起看一下如何运用知识层次体系来解题吧！（务必看视频，学霸不必过多讲解）。PPT（第14-15页）:第1题和答案。PPT（第16-17页）：第2题和答案。PPT（第18-19页）：