第十四章 內(nèi)能的利用（教師版） 2024-2025學(xué)年九年級物理全一冊單元速記巧練（廣東專用人教版）

第十四章內(nèi)能的利用01思維導(dǎo)圖01思維導(dǎo)圖0202考點速記【考點1汽油機與柴油機】（一）汽油機1.工作原理：利用氣缸內(nèi)汽油燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈦硗苿踊钊龉?，將?nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。2.構(gòu)造（1）主要結(jié)構(gòu)：如圖所示，汽油機的主體是氣缸。氣缸上部有進氣門和排氣門，頂部有火花塞，下部有活塞，活塞通過連桿與曲軸相連。（2）沖程：活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。利用氣缸內(nèi)汽油燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈦硗苿踊钊龉?，將?nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。（3）試管實驗與汽油機構(gòu)造比較：如上圖。3.工作過程（1）汽油機的一個工作循環(huán)：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。通過四個沖程的不斷循環(huán)來連續(xù)工作。（2）每完成一個工作循環(huán)，曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)動兩周，活塞往返兩次，對外做功一次。在四個沖程中，只有做功沖程對外做功，其他三個沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性帶動活塞完成，周而復(fù)始，使汽油機連續(xù)轉(zhuǎn)動。（3）汽油機工作過程如下：吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程1.吸氣沖程：進氣門打開、排氣門關(guān)閉?？繎T性運動，吸進汽油與空氣的混合物2.壓縮沖程：進氣門關(guān)閉、排氣門關(guān)閉。外界對氣體做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體溫度升高3.做功沖程：進氣門關(guān)閉、排氣門關(guān)閉?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體溫度升高，氣體對外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能4.排氣沖程：進氣門關(guān)閉、排氣門打開?？繎T性運動，排出廢氣（二）柴油機1.工作原理：利用柴油在氣缸內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈦硗苿踊钊龉?，將?nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。2.構(gòu)造：柴油機構(gòu)造和汽油機構(gòu)造相似，所不同的是柴油機氣缸頂部沒有火花塞，而有一個噴油嘴。3.工作過程：柴油機與汽油機工作過程大致相同，也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構(gòu)成一個工作循環(huán)，在一個工作循環(huán)中，曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動兩周，活塞往復(fù)兩次，對外做功一次。見下表：1.吸氣沖程：進氣門打開、排氣門關(guān)閉?；钊蛳逻\動，吸入空氣2.壓縮沖程：進氣門關(guān)閉、排氣門關(guān)閉。活塞向上運動，壓縮空氣，氣體溫度升高，超過柴油燃點3.壓縮沖程：進氣門和排氣門關(guān)閉。噴油嘴噴出霧狀柴油，遇到熱空氣立即猛烈燃燒，差高溫高壓氣體，推動活塞向下運動4.排氣沖程：進氣門關(guān)閉、排氣門打開。活塞向上運動，排出廢氣4.汽油機與柴油機的異同相同點：（1）基本構(gòu)造和主要部件作用相似。（2）每個工作循環(huán)都一樣，有吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。（3）四個沖程中，只有做功沖程對外做功，其余三個沖程靠飛輪慣性完成。（4）一個工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩圈，飛輪轉(zhuǎn)兩圈，做功一次。不同點：（1）構(gòu)造不同：汽油機汽缸頂部有火花塞，而柴油機汽缸頂部有噴油嘴。（2）燃料不同：汽油機燃燒汽油，而柴油機燃燒柴油。（3）吸氣沖程不同：汽油機吸進汽油和空氣和燃料混合物，柴油機只吸進空氣。（4）點火方式不同：汽油機屬點燃式點火，柴油機屬壓燃式點火?！究键c2燃料的熱值】1.燃料（1）燃料的種類燃料是指可燃燒的物質(zhì)，根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)，燃料可分為不同的種類，最常見的是按其物理狀態(tài)分類。（2）燃料燃燒時能量轉(zhuǎn)化：燃料在燃燒時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2.燃料的熱值燃料種類很多，由于其燃燒成分不同，相同質(zhì)量的不同燃料完全燃燒時放出的熱量不同，在物理學(xué)上用“熱值”來表示燃料燃燒的放熱本領(lǐng)。（1）熱值：某種燃料完全燃燒放出的熱量，與其質(zhì)量的比值叫這種燃料的熱值；用“q”表示；（2）熱值單位：J/kg。（3）熱值的物理意義①1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量就等于該燃料的熱值；②熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大??；也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關(guān)。（4）燃料燃燒放出的熱量：3.熱機的效率（1）燃料的有效利用：用煤氣灶、鍋爐、煤爐等燒水時，燃料不能完全燃燒利用，具體原因是多樣的。如圖所示：（2）內(nèi)燃機中熱量燃燒的能量流向圖（3）熱機效率：①定義：用來做有用功的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值。②計算公式：，對熱機而言，其中用來做有用功的能量Q有用等于熱機對外的有用功W有用，故熱機的效率公式又可寫成：。③物理意義：熱機的效率表示使用熱機時對燃料的利用率的高低，因此熱機的效率是熱機性能的一個重要指標(biāo)。=4\*GB3④常見熱機效率：蒸汽機6%-15%，汽油機20%-30%，柴油機30%-45%。（4）提高熱機效率的主要途徑①改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒（將煤磨成煤粉，用空氣吹進爐膛，使之更充分燃燒）；②減少各種熱量損失（I.加大受熱面積，以減少煙塵廢氣帶走的熱量；II.使用較好的保溫材料，減少熱損失）；③在熱機設(shè)計和制造上，采用先進的技術(shù)；④保障良好的潤滑，減少機械摩擦?！究键c3能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移】1.能量的存在形式2.能量的轉(zhuǎn)化：在一定條件下，能量可以從一種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量，這種現(xiàn)象叫能量的轉(zhuǎn)化。自然界轉(zhuǎn)化各種形式的能，在一定條件下都可以相互轉(zhuǎn)化。如圖為能量轉(zhuǎn)化示意圖。3.能量的轉(zhuǎn)移能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。如，在熱傳遞過程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，或從物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分，這屬于能量的轉(zhuǎn)移。特別提醒：能量的“轉(zhuǎn)化”和“轉(zhuǎn)移”的區(qū)別（1）能量的轉(zhuǎn)化：能量的轉(zhuǎn)化時能的形式發(fā)生了改變。在能量轉(zhuǎn)化過程中，一種形式的能量增加了，必然其他形式的能量減少了。（2）能量的轉(zhuǎn)移：能量的轉(zhuǎn)移是指能量從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，能量的形式?jīng)]有改變?！究键c4能量守恒定律】1.能量守恒定律內(nèi)容：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。2.對能量守恒定律的理解：（1）能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天體，小到原子核，也無論是物理學(xué)問題還是化學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)的問題，所有能量轉(zhuǎn)化的過程，都遵從能量守恒定律。（2）能量守恒定律包括“能量轉(zhuǎn)化”和“能量轉(zhuǎn)移”兩個方面。特別提醒：機械能守恒和能量守恒的區(qū)別與聯(lián)系（1）機械能守恒需要滿足一定的條件，能量守恒不需要條件。（2）機械能守恒是能量守恒的特殊情況。0303素養(yǎng)提升易錯點辨析內(nèi)能的利用?？家族e分析易錯一：理解不清熱機轉(zhuǎn)速與沖程數(shù)及做功次數(shù)的關(guān)系易錯？每個工作循環(huán)有吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成；四個沖程中，只有做功沖程對外做功，其余三個沖程靠飛輪慣性完成；一個工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩圈，飛輪轉(zhuǎn)兩圈，做功一次。易錯二：對熱值的概念理解不透徹易錯？某種燃料完全燃燒放出的熱量，與其質(zhì)量的比值叫這種燃料的熱值；用“q”表示。熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大??；也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關(guān)。1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量就等于該燃料的熱值；對于熱值的概念，要注重理解三個關(guān)鍵詞：“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是指燃料的質(zhì)量，如果燃料的質(zhì)量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不等于熱值的數(shù)值；某種燃料是指熱值與燃料的種類有關(guān)；完全燃燒意思是燃料要完全燒盡，否則1kg燃料燃燒過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。易錯三：對能量守恒定律的理解不透徹易錯。自然界中的能量是守恒，它既不會消滅，也不會創(chuàng)生，能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變；能量可以從某一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中能量的總量保持不變，能量轉(zhuǎn)化具有方向性。具體到某個物體，要看它的能量與其它物體的能量之間是否發(fā)生轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移。錯題糾正【例題1】（2023秋?江蘇南京玄武區(qū)期末）某單缸四沖程汽油機，飛輪每分鐘轉(zhuǎn)2400轉(zhuǎn)，則每秒對外做功次，每次對外做功115J，該汽油機的效率為25%，則工作1小時需消耗汽油kg。為了提高汽油機的效率，需要在沖程讓燃料充分燃燒。（q汽油＝4.6×107J/kg）【答案】20；0.72；做功?！痉治觥浚?）四沖程汽油機1個工作循環(huán)完成4個沖程，飛輪和曲軸轉(zhuǎn)2圈，對外做功1次；（2）根據(jù)題意求出汽油機1小時對外所做的功，根據(jù)效率公式求出汽油完全燃燒放出的熱量，根據(jù)Q放＝mq求出消耗汽油的質(zhì)量；（3）做功沖程中，燃料燃燒膨脹做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能?！窘馕觥克臎_程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速：2400r/min＝40r/s，即汽油機飛輪每秒轉(zhuǎn)40圈，由于四沖程汽油機1個工作循環(huán)完成4個沖程，飛輪和曲軸轉(zhuǎn)2圈，對外做功1次，所以該汽油機每秒對外做功20次；汽油機1小時對外所做的功：W＝3600×20×115J＝8.28×106J，由η＝可知，汽油完全燃燒放出的熱量：Q放＝＝＝3.312×107J，由Q放＝mq可知，消耗汽油的質(zhì)量：m＝＝＝0.72kg；提高熱機效率可以讓其在做功沖程燃料充分燃燒?！纠}2】（2024?連云港中考）下列關(guān)于燃料的熱值說法正確的是（）A．燃料燃燒越充分，其熱值越大 B．燃料的熱值越小，完全燃燒放出的熱量越少 C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的熱值將減小 D．焦炭的熱值是3.0×107J/kg，完全燃燒1kg焦炭能放出3.0×107J的熱量【答案】D【分析】（1）熱值是燃料的特性，其大小僅與燃料的種類有關(guān)，而與燃料的質(zhì)量和燃燒程度無關(guān)；（2）根據(jù)Q放＝mq分析解答；（3）知道焦炭的熱值和質(zhì)量，根據(jù)Q放＝mq求出焦炭放出的熱量。【解析】AC、熱值是燃料的特性，其大小僅與燃料的種類有關(guān)，而與燃料的質(zhì)量和燃燒程度無關(guān)，故AC錯誤；B、根據(jù)Q放＝mq知在質(zhì)量相同時，燃料的熱值越小，完全燃燒放出的熱量越少，故B錯誤；D、焦炭放出的熱量：Q放＝mq＝1kg×3.0×107J/kg＝3.0×107J，故D正確。故選：D。【例題3】（2024?河北趙縣期末）如圖是小球在地面彈跳的頻閃照片，下列說法中正確的是（）A．小球彈起的高度越來越小，說明在此過程中能量不守恒 B．根據(jù)能量守恒定律，在此過程中小球的機械能總量是保持不變的 C．在小球的運動中，有一部分機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能 D．小球最終會靜止，這說明小球具有的機械能憑空消失了【答案】C【分析】（1）物體由于運動而具有的能叫做動能，影響動能大小的因素是質(zhì)量和速度；物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢能，影響重力勢能大小的因素是質(zhì)量和高度，機械能包括動能和勢能；在一定條件下，不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，但總量保持不變；（2）小球克服摩擦做功，使部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但在能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能的總量保持不變?！窘馕觥緼D、由圖可知，小球運動過程中彈起的高度越來越小，說明重力勢能越來越小，同時速度越來越慢，也就是動能越來越小，所以小球的機械能減少；機械能減少的原因是克服與空氣摩擦做功，與地面撞擊做功，小球的機械能沒有消失，而是將機械能轉(zhuǎn)化成了部分內(nèi)能，但能量的總量是守恒的，故AD錯誤；B、在小球的運動中，與空氣摩擦做功或與地面撞擊做功，有一部分機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，所以小球的機械能總量會減小，故B錯誤；C、在小球的運動中，與空氣摩擦做功或與地面撞擊做功，有一部分機械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，故C正確。故選：C。舉一反三【強化1】（2024?遼寧鞍山鐵東區(qū)模擬）某單缸四沖程汽油機的轉(zhuǎn)速是600r/min，則下列說法正確的是（）A．1min內(nèi)燃機對外做了600次功 B．1s內(nèi)完成了10個工作循環(huán) C．燃?xì)庾鲆淮喂Φ臅r間間隔是0.2s D．1s內(nèi)活塞共來回20次【答案】C【分析】內(nèi)燃機一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次，完成4個沖程?！窘馕觥匡w輪轉(zhuǎn)速為600R/min＝10R/s，因一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次，完成4個沖程，每秒鐘可以完成5個工作循環(huán)，做功5次，活塞往復(fù)10次，故BD錯誤；1min內(nèi)燃機對外做5×60s＝300次，故A錯誤；每秒鐘做功5次，則燃?xì)庾鲆淮喂Φ臅r間間隔為0.2s，故C正確。故選：C。【強化2】（2023秋?江蘇南京建鄴區(qū)期末）如圖甲、乙所示，相同燒杯裝有質(zhì)量相等的水，分別用a、b兩種燃料進行加熱，直至杯內(nèi)水沸騰1min后停止加熱，測得消耗a、b的質(zhì)量分別為ma、mb，且ma＞mb。甲、乙燒杯中水的溫度與加熱時間的關(guān)系如圖丙所示，若同一杯水單位時間內(nèi)吸收的熱量相同，不計熱量損失和水的質(zhì)量變化，a、b兩種燃料的熱值分別為qa、qb，則下列說法正確的是（）A．沸騰前，乙杯中的水吸收的熱量更多 B．甲、乙兩杯水單位時間內(nèi)吸收的熱量相同 C．整個過程，甲杯中的水吸收的熱量更多 D．a(chǎn)燃料的熱值qa一定大于b燃料的熱值qb【答案】C【分析】（1）由題意，由于甲、乙兩燒杯各裝水的質(zhì)量相等，水的初始溫度相同，根據(jù)Q吸＝cmΔt可求出水沸騰前兩杯水吸收的熱量相等；且同一杯水沸騰前后單位時間內(nèi)吸收的熱量相等，則可分別計算出甲、乙兩杯水整個過程所吸收的熱量；（2）根據(jù)Q＝qm可分析出燃料的熱值?！窘馕觥緼BC、由題意，由于甲、乙兩燒杯各裝水的質(zhì)量相等，水的初始溫度相同，根據(jù)Q吸＝cmΔt可知水沸騰前，兩杯水吸收的熱量相等；所用時間不同，所以甲、乙兩杯水單位時間內(nèi)吸收的熱量不同；且同一杯水沸騰前后單位時間內(nèi)吸收的熱量相等，則整個過程甲、乙兩杯水所吸收的熱量分別為：Q甲＝，Q乙＝，所以整個過程，甲杯中的水吸收的熱量更多，故A錯誤，B錯誤，C正確；D、整個過程，甲杯中的水吸收的熱量更多，a燃料放出的熱量多，由于ma＞mb，a燃料的熱值不一定大于b的，故D錯誤。故選：C?！緩娀?】（2024春?江西九江永修縣期末）下列關(guān)于內(nèi)能和能量守恒定律的說法中，正確的是（）A．物體的溫度越高，含有的熱量越多 B．能量既可以憑空消失，也可以憑空產(chǎn)生 C．0℃的冰熔化成0℃的水，它的內(nèi)能沒有變化 D．能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變【答案】D【分析】（1）熱量是一個過程量，不能說“某物體含有或具有多少熱量”；（2）一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能，內(nèi)能的大小跟質(zhì)量、溫度、狀態(tài)有關(guān)；（3）能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量不變，這就是能量守恒定律。【解析】A、由于熱量是一個過程量，所以不能說物體含有多少熱量，故A錯誤；B、根據(jù)能量守恒定律可知，能量不可以憑空產(chǎn)生、也不會憑空消失，故B錯誤；C、冰熔化過程要吸熱，因此0℃的冰熔化成0℃的水，它的內(nèi)能變大，故C錯誤；D、根據(jù)能量守恒定律可知，能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變，D正確。故選：D。004單元小結(jié)一、考點考向1．熱機（1）考向：了解熱機的種類；汽油機和柴油機的異同。（2）常見熱機的種類有：蒸汽機、內(nèi)燃機、氣輪機和噴氣式發(fā)動機。汽油機的柴油機的區(qū)別在于：構(gòu)造不同，汽油機為火花塞，柴油機為噴油嘴；吸入物質(zhì)不同，汽油機吸入汽油和空氣的混合物，柴油機吸入的是空氣；汽油機為點燃式，柴油機為壓燃式；效率高低不同，汽油機效率低，比較輕巧，柴油機效率高，比較笨重。2．四沖程內(nèi)燃機的工作過程和有關(guān)計算（1）考向：根據(jù)圖形判斷四個沖程中屬于哪個沖程；考查內(nèi)燃機的四個沖程以及沖程中壓縮沖程和做功沖程的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系；對熱機工作過程中做功次數(shù)和沖程個數(shù)的考查；熱機效率的計算。（2）根據(jù)各沖程的特點確定是哪一個沖程，一般從2個方面突破：①看進氣門和排氣門的開、閉，進氣門開的為吸