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

第十四章內(nèi)能的利用（原卷版）01思維導(dǎo)圖01思維導(dǎo)圖0202考點(diǎn)速記【考點(diǎn)1汽油機(jī)與柴油機(jī)】（一）汽油機(jī)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?dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2.構(gòu)造（1）主要結(jié)構(gòu)：如圖所示，汽油機(jī)的主體是氣缸。氣缸上部有進(jìn)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(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程，叫做一個(gè)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?dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（3）試管實(shí)驗(yàn)與汽油機(jī)構(gòu)造比較：如上圖。3.工作過程（1）汽油機(jī)的一個(gè)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(gè)沖程的不斷循環(huán)來連續(xù)工作。（2）每完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，活塞往返兩次，對(duì)外做功一次。在四個(gè)沖程中，只有做功沖程對(duì)外做功，其他三個(gè)沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性帶動(dòng)活塞完成，周而復(fù)始，使汽油機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。（3）汽油機(jī)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(jìn)氣門打開、排氣門關(guān)閉?？繎T性運(yùn)動(dòng)，吸進(jìn)汽油與空氣的混合物2.壓縮沖程：進(jìn)氣門關(guān)閉、排氣門關(guān)閉。外界對(duì)氣體做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體溫度升高3.做功沖程：進(jìn)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(duì)外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能4.排氣沖程：進(jìn)氣門關(guān)閉、排氣門打開?？繎T性運(yùn)動(dòng)，排出廢氣（二）柴油機(jī)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?dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2.構(gòu)造：柴油機(jī)構(gòu)造和汽油機(jī)構(gòu)造相似，所不同的是柴油機(jī)氣缸頂部沒有火花塞，而有一個(gè)噴油嘴。3.工作過程：柴油機(jī)與汽油機(jī)工作過程大致相同，也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán)，在一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，活塞往復(fù)兩次，對(duì)外做功一次。見下表：1.吸氣沖程：進(jìn)氣門打開、排氣門關(guān)閉?；钊蛳逻\(yùn)動(dòng)，吸入空氣2.壓縮沖程：進(jìn)氣門關(guān)閉、排氣門關(guān)閉?；钊蛏线\(yùn)動(dòng)，壓縮空氣，氣體溫度升高，超過柴油燃點(diǎn)3.壓縮沖程：進(jìn)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(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)4.排氣沖程：進(jìn)氣門關(guān)閉、排氣門打開。活塞向上運(yùn)動(dòng)，排出廢氣4.汽油機(jī)與柴油機(jī)的異同相同點(diǎn)：（1）基本構(gòu)造和主要部件作用相似。（2）每個(gè)工作循環(huán)都一樣，有吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。（3）四個(gè)沖程中，只有做功沖程對(duì)外做功，其余三個(gè)沖程靠飛輪慣性完成。（4）一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈，飛輪轉(zhuǎn)兩圈，做功一次。不同點(diǎn)：（1）構(gòu)造不同：汽油機(jī)汽缸頂部有火花塞，而柴油機(jī)汽缸頂部有噴油嘴。（2）燃料不同：汽油機(jī)燃燒汽油，而柴油機(jī)燃燒柴油。（3）吸氣沖程不同：汽油機(jī)吸進(jìn)汽油和空氣和燃料混合物，柴油機(jī)只吸進(jìn)空氣。（4）點(diǎn)火方式不同：汽油機(jī)屬點(diǎn)燃式點(diǎn)火，柴油機(jī)屬壓燃式點(diǎn)火。【考點(diǎn)2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(shí)能量轉(zhuǎn)化：燃料在燃燒時(shí)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(shí)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(shí)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?。灰簿褪钦f，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(jī)的效率（1）燃料的有效利用：用煤氣灶、鍋爐、煤爐等燒水時(shí)，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(jī)中熱量燃燒的能量流向圖（3）熱機(jī)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(jì)算公式：，對(duì)熱機(jī)而言，其中用來做有用功的能量Q有用等于熱機(jī)對(duì)外的有用功W有用，故熱機(jī)的效率公式又可寫成：。③物理意義：熱機(jī)的效率表示使用熱機(jī)時(shí)對(duì)燃料的利用率的高低，因此熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。=4\*GB3④常見熱機(jī)效率：蒸汽機(jī)6%-15%，汽油機(jī)20%-30%，柴油機(jī)30%-45%。（4）提高熱機(jī)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(jìn)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(jī)設(shè)計(jì)和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù)；④保障良好的潤(rùn)滑，減少機(jī)械摩擦?！究键c(diǎn)3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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)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(shí)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)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c(diǎn)4能量守恒定律】1.能量守恒定律內(nèi)容：能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)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(duì)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(gè)方面。特別提醒：機(jī)械能守恒和能量守恒的區(qū)別與聯(lián)系（1）機(jī)械能守恒需要滿足一定的條件，能量守恒不需要條件。（2）機(jī)械能守恒是能量守恒的特殊情況。0303素養(yǎng)提升易錯(cuò)點(diǎn)辨析內(nèi)能的利用常考易錯(cuò)分析易錯(cuò)一：理解不清熱機(jī)轉(zhuǎn)速與沖程數(shù)及做功次數(shù)的關(guān)系易錯(cuò)？每個(gè)工作循環(huán)有吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成；四個(gè)沖程中，只有做功沖程對(duì)外做功，其余三個(gè)沖程靠飛輪慣性完成；一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈，飛輪轉(zhuǎn)兩圈，做功一次。易錯(cuò)二：對(duì)熱值的概念理解不透徹易錯(cuò)？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(shí)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(duì)于熱值的概念，要注重理解三個(gè)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(cuò)三：對(duì)能量守恒定律的理解不透徹易錯(cuò)。自然界中的能量是守恒，它既不會(huì)消滅，也不會(huì)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)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(gè)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(cuò)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(jī)，飛輪每分鐘轉(zhuǎn)2400轉(zhuǎn)，則每秒對(duì)外做功次，每次對(duì)外做功115J，該汽油機(jī)的效率為25%，則工作1小時(shí)需消耗汽油kg。為了提高汽油機(jī)的效率，需要在沖程讓燃料充分燃燒。（q汽油＝4.6×107J/kg）【例題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【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(jī)械能總量是保持不變的 C．在小球的運(yùn)動(dòng)中，有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能 D．小球最終會(huì)靜止，這說明小球具有的機(jī)械能憑空消失了舉一反三【強(qiáng)化1】（2024?遼寧鞍山鐵東區(qū)模擬）某單缸四沖程汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速是600r/min，則下列說法正確的是（）A．1min內(nèi)燃機(jī)對(duì)外做了600次功 B．1s內(nèi)完成了10個(gè)工作循環(huán) C．燃?xì)庾鲆淮喂Φ臅r(shí)間間隔是0.2s D．1s內(nèi)活塞共來回20次【強(qiáng)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(jìn)行加熱，直至杯內(nèi)水沸騰1min后停止加熱，測(cè)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(shí)間的關(guān)系如圖丙所示，若同一杯水單位時(shí)間內(nèi)吸收的熱量相同，不計(jì)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(shí)間內(nèi)吸收的熱量相同 C．整個(gè)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【強(qiáng)化3】（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004單元小結(jié)一、考點(diǎn)考向1．熱機(jī)（1）考向：了解熱機(jī)的種類；汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同。（2）常見熱機(jī)的種類有：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、氣輪機(jī)和噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油機(jī)的柴油機(jī)的區(qū)別在于：構(gòu)造不同，汽油機(jī)為火花塞，柴油機(jī)為噴油嘴；吸入物質(zhì)不同，汽油機(jī)吸入汽油和空氣的混合物，柴油機(jī)吸入的是空氣；汽油機(jī)為點(diǎn)燃式，柴油機(jī)為壓燃式；效率高低不同，汽油機(jī)效率低，比較輕巧，柴油機(jī)效率高，比較笨重。2．四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作過程和有關(guān)計(jì)算（1）考向：根據(jù)圖形判斷四個(gè)沖程中屬于哪個(gè)沖程；考查內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)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(duì)熱機(jī)工作過程中做功次數(shù)和沖程個(gè)數(shù)的考查；熱機(jī)效率的計(jì)算。（2）根據(jù)各沖程的特點(diǎn)確定是哪一個(gè)沖程，一般從2個(gè)方面突破：①看進(jìn)氣門和排氣門的開、閉，進(jìn)氣門開的為吸氣沖程，排氣門開的為排氣沖程，進(jìn)氣門和排氣門都閉合為壓縮或做功沖程；②看活塞的運(yùn)動(dòng)方向，活塞向下運(yùn)動(dòng)為吸氣或做功沖程，活塞向上運(yùn)動(dòng)為壓縮或排氣沖程。內(nèi)燃機(jī)的吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程合在一起叫內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)，內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程中只有做功沖程燃?xì)鈱?duì)外做功，其他三個(gè)沖程不做功，靠飛輪的慣性來完成，而且還要消耗做功沖程提供的機(jī)械能，內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)2周，在各沖程的相互協(xié)助下，對(duì)外做功一次。3．燃料的熱值及其計(jì)算（1）考向：考查燃料的熱值的概念、燃料完全燃燒放熱公式、吸熱公式。（2）燃料的熱值指的是1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，是燃料本身的一種特性，它與燃料的質(zhì)量以及燃燒條件無關(guān)；燃料燃燒越充分，只能說越“接近完全燃燒”，燃燒效果越好，而不能說熱值越大；只有在完全燃燒時(shí)放出的熱量才是這種燃料的熱值，如果沒有完全燃燒，放出的熱量要比熱值小。4．能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移與能量守恒定律（1）考向：自然界中能量的形式很多：內(nèi)能、機(jī)械能、化學(xué)能、熱能、電能、核能、風(fēng)能等這些能量之間的轉(zhuǎn)化是考試的