第十四章 內(nèi)能的利用-初中物理知識(shí)清單（初中全階段）【涂考點(diǎn)】

第十四章內(nèi)能的利用第1節(jié)熱機(jī)一、熱機(jī)1.定義：利用燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能做功的機(jī)械叫做熱機(jī).2.工作原理：2.熱機(jī)的種類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等.注意：注意：所有熱機(jī)在工作時(shí)能量轉(zhuǎn)化的過程是相同的，即燃料燃燒使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后通過做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.3.內(nèi)燃機(jī)（1）定義：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)叫做內(nèi)燃機(jī).如汽車的動(dòng)力機(jī)械.（2）分類：內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類.它們分別用汽油和柴油作為燃料.示例1：以下機(jī)械不屬于熱機(jī)的是（）A．火箭發(fā)動(dòng)機(jī)B．柴油機(jī)C．蒸汽機(jī)D．洗衣機(jī)解：火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)、蒸汽機(jī)都是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置，屬于熱機(jī)，故ABC不合題意；洗衣機(jī)是利用電動(dòng)機(jī)工作的，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，不屬于熱機(jī)，故D符合題意.答案：D方法總結(jié)：判斷一個(gè)設(shè)備是不是利用熱機(jī)工作，先要看它有沒有燃料燃燒.示例：關(guān)于熱機(jī)中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，下列說法中正確的是（）A．熱機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機(jī)器B．熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器C．熱機(jī)是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器D．熱機(jī)是利用化學(xué)能來做功，它是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能解析：A.熱機(jī)是利用內(nèi)能來工作的機(jī)器，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故A錯(cuò)誤；B.熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，正確；C.熱機(jī)是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，并不是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C錯(cuò)誤；D.熱機(jī)是利用內(nèi)能來做功的機(jī)器，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D錯(cuò)誤.答案：B二、汽油機(jī)1.工作原理：利用汽油在氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞做功的熱機(jī).2.主要構(gòu)造：由氣缸、活塞、進(jìn)氣門、排氣門、曲軸、連桿、火花塞等組成.3.工作過程：要使汽油機(jī)連續(xù)工作，活塞必須能夠在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng).活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程，叫做一個(gè)沖程.多數(shù)汽油機(jī)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的.曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)外做功一次.在四個(gè)沖程中只有做功沖程是燃?xì)鈱?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來完成.在開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要靠外力先使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來，由曲軸通過連桿帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，以后，汽油機(jī)才能自己工作．在開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要靠外力先使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來，由曲軸通過連桿帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，以后，汽油機(jī)才能自己工作．4.四沖程汽油機(jī)的工作示意圖及能量轉(zhuǎn)化.工作沖程吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程示意圖進(jìn)氣門打開關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉排氣門關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉打開活塞運(yùn)動(dòng)方向向下向上向下向上能量的轉(zhuǎn)化/機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能/示例1：下面是汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程，其中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是（）A．吸氣沖程B．壓縮沖程C．做功沖程D．排氣沖程解析：四沖程內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程依次是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程；其中做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.答案：C示例2：如圖所示是內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)中的四個(gè)沖程，其中圖甲是（）A．吸氣沖程B．壓縮沖程C．做功沖程壓縮沖程中，活塞向上運(yùn)動(dòng)對(duì)氣缸內(nèi)的空氣和燃?xì)膺M(jìn)行壓縮，因此活塞一定是向上的，且進(jìn)氣門和排氣門都是關(guān)閉的；做功沖程中，燃料燃燒產(chǎn)生的高壓高溫氣體推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)進(jìn)氣門和排氣門都是關(guān)閉的.壓縮沖程中，活塞向上運(yùn)動(dòng)對(duì)氣缸內(nèi)的空氣和燃?xì)膺M(jìn)行壓縮，因此活塞一定是向上的，且進(jìn)氣門和排氣門都是關(guān)閉的；做功沖程中，燃料燃燒產(chǎn)生的高壓高溫氣體推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)進(jìn)氣門和排氣門都是關(guān)閉的.解析：甲圖中的氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)行，氣缸容積減小，是壓縮沖程；乙圖中的進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是吸氣沖程；丙圖中的排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，氣缸容積減小，是排氣沖程；丁圖中的氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是做功沖程.方法總結(jié)：根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷活塞的運(yùn)行方向，再根據(jù)氣門的關(guān)閉情況就可以確定是哪一個(gè)沖程.三、柴油機(jī)1.構(gòu)造：與汽油機(jī)相似，區(qū)別在于柴油機(jī)頂部沒有火花塞，而有一個(gè)噴油嘴．2.工作原理：與汽油機(jī)相同．3.工作過程：與汽油機(jī)相似．4.特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)：柴油比汽油便宜，但柴油機(jī)比較笨重．應(yīng)用：載重汽車、拖拉機(jī)、坦克、火車、輪船以及發(fā)電機(jī)柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)也要靠外力使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來．．柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)也要靠外力使飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來．5.柴油機(jī)與汽油機(jī)的區(qū)別：汽油機(jī)柴油機(jī)構(gòu)造不同氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴燃料不同汽油柴油吸氣沖程吸入的是汽油和空氣的混合物只吸入空氣點(diǎn)火方式壓縮沖程結(jié)束時(shí)，火花塞產(chǎn)生電火花點(diǎn)燃燃料，稱為點(diǎn)燃式壓縮沖程結(jié)束時(shí)，噴油嘴向氣缸內(nèi)噴出的霧狀柴油遇到溫度超過柴油燃點(diǎn)的空氣便立刻燃燒，稱為壓燃式效率效率低20%～30%效率高30%～45%應(yīng)用輕便，主要應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、摩托車等機(jī)體笨重，主要用于載重汽車、火車、輪船等示例：下列關(guān)于四沖程內(nèi)燃機(jī)的說法中正確的是（）A．做功沖程中汽油機(jī)的輸岀功率大于柴油機(jī)B．燃料燃燒時(shí)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．一個(gè)工作循環(huán)對(duì)外做功一次D．壓縮沖程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能解析：A.因?yàn)椴裼蜋C(jī)的壓縮沖程壓縮程度大，汽缸內(nèi)部壓強(qiáng)更大，所以柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)高，故A錯(cuò)誤；B.燃料燃燒時(shí)是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯(cuò)誤；C.汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)沖程，只有做功沖程對(duì)外做功，因此一個(gè)工作循環(huán)做功一次，故C正確；D.汽油機(jī)在壓縮沖程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯(cuò)誤.答案：C示例2：柴油機(jī)工作時(shí)的一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程，其中______沖程是活塞對(duì)外做功，若飛輪轉(zhuǎn)速為2400r/min，則每秒做功次_______.解析：柴油機(jī)工作時(shí)的一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程，其中做功沖程是活塞對(duì)外做功，做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.若飛輪轉(zhuǎn)速是2400r/min=40r/s，表示每秒飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)40圈，要經(jīng)過80個(gè)沖程，對(duì)外做功20次.答案：做功20方法總結(jié)：熱機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)，要經(jīng)過4個(gè)沖程，燃?xì)鈱?duì)外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周，根據(jù)這個(gè)比例關(guān)系可以求出答案.第2節(jié)熱機(jī)的效率一、燃料的熱值1.定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值.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.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.2.計(jì)算公式：.3.單位：焦每千克，符號(hào)是J/kg.4.熱值的物理意義：熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量.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5.特點(diǎn)：與燃料的形狀、體積、質(zhì)量無關(guān)，只與燃料的種類有關(guān).6.氣體燃料完全燃燒放出的熱量計(jì)算：（表示燃料的體積，單位為；表示燃料的熱值，單位為J/kg；表示燃料完全燃燒放出的熱量單位為J）.示例1：下列關(guān)于熱值的說法正確的是（）A．燃料燃燒不完時(shí)熱值變小B．燃料的質(zhì)量越大，熱值越大C．燃料熱值越大，燃燒放出的熱量越多D．燃料的熱值是燃料本身的一種特性，與其他因素?zé)o關(guān)解析：A.1kg某種燃料完全燃燒放出的能量，叫做這種燃料的熱值，燃燒燃料不完時(shí)，放出的熱量少，熱值不變，故A錯(cuò)誤；B.燃料的熱值與質(zhì)量無關(guān)，因此2kg煤和1kg煤的熱值一樣大，故B錯(cuò)誤；C.由于不確定燃料的質(zhì)量，不能計(jì)算煤放出的熱量，故C錯(cuò)誤；D.燃料的熱值是燃料本身的一種特性，與燃料的質(zhì)量無關(guān)，不同的物質(zhì)熱值一般不同，故D正確.答案：D方法總結(jié)：牢記熱值的概念，熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、燃燒程度等均無關(guān).示例2：HYPERLINK一個(gè)成年人參加一次長(zhǎng)跑，身體消耗的能量為8.4×106J，這能量相當(dāng)于完全燃燒0.7kg的干木柴才能得到.

（1）則干木柴的熱值為多少焦/千克？

（2）如果這些能量全部被質(zhì)量為40kg初溫為25℃的水吸收，可以使這些水溫度升高多少攝氏度？解題思路：（1）因?yàn)楦赡静裢耆紵懦龅臒崃康扔谏眢w消耗的能量，知道完全燃燒干木柴的質(zhì)量，可以利用公式求干木柴的熱值；（2）由熱量公式計(jì)算水升高的溫度.解：（1）由可得，干木柴的熱值.

（2）如果這些能量全部被水吸收，即，根據(jù)可得，水升高的溫度.二、熱機(jī)的效率1.定義：熱機(jī)工作時(shí)，用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機(jī)的效率.能量流向：能量流向：2.計(jì)算公式：.解題時(shí)要分清哪部分是用來作為有效利用的能量，利用公式結(jié)合以上公式求解相關(guān)物理量解題時(shí)要分清哪部分是用來作為有效利用的能量，利用公式結(jié)合以上公式求解相關(guān)物理量.3.物理意義：熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo).熱機(jī)的效率高，在做功同樣多的情況下，就消耗更少的燃料，從而節(jié)約能源，減少污染.4.汽油機(jī)的效率與柴油機(jī)的效率：（1）汽油機(jī)的效率為20%～30%；（2）柴油機(jī)的效率為30%～45%.5.提高燃料利用率的措施：（1）讓燃料燃燒更充分；（2）在設(shè)計(jì)和制造過程中，不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，以減少各種能量的損失；（3）設(shè)法利用廢氣的能量；（4）保持良好的潤(rùn)滑，減小機(jī)械摩擦.五一期間，小明和爸爸開車回奶奶家，小汽車以120km/h速度行駛了2h，從油量指示表上估計(jì)出消耗汽油約16L（汽油密度，熱值）.小明從物理書上了解到汽油機(jī)的效率約為30%．求：（1）16L汽油完全燃燒放出的熱量；（2）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有用功；（3）汽車勻速行駛過程中所受的阻力.解題思路：（1）知道此時(shí)汽油的密度和汽油的體積，據(jù)密度公式計(jì)算出汽油的質(zhì)量即可；根據(jù)算出放出的熱量；（2）據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率計(jì)算出有用功；（3）根據(jù)算出汽車行駛的距離，再據(jù)公式可以計(jì)算出牽引力F，根據(jù)平衡力的知識(shí)算出阻力.解：（1）汽車消耗的汽油是16L，即16=0.016.根據(jù)可知，.此時(shí)燃燒12kg汽油所釋放的熱量.（2）汽根據(jù)得，車行駛的路程為s=vt=120km/h×2h=240km=240000m，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為30%，所以據(jù)可得，.（3）據(jù)可知，.因?yàn)槠噭蛩傩旭?，所?75N.第3節(jié)能量的轉(zhuǎn)化和守恒一、能量的轉(zhuǎn)化1.能量的形式：在自然界和生活中，能量以多種形式存在，主要有機(jī)械能、內(nèi)能、電磁能、化學(xué)能、核能等常見的能：（1）常見的能：（1）機(jī)械能：分動(dòng)能和勢(shì)能兩類，機(jī)械能是物體所具有的動(dòng)能和勢(shì)能的和.（2）內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和勢(shì)能的和叫內(nèi)能，與物體的溫度、質(zhì)量等因素有系.（3）化學(xué)能：燃料燃燒產(chǎn)生的光和熱，以及蓄電池、干電池產(chǎn)生的電都是來源于燃料和蓄電池里儲(chǔ)存的化學(xué)能.食物也具有化學(xué)能.2.能量的轉(zhuǎn)移：能量不經(jīng)過變化直接由一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體.例如圍著火爐烤火時(shí)，內(nèi)能從火爐轉(zhuǎn)移到人體.3.能量的轉(zhuǎn)化（1）定義：在一定條件下，一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化成另一種形式的能量，這種現(xiàn)象即為能量的轉(zhuǎn)化.（2）常見的能量轉(zhuǎn)化形式有：①電燈發(fā)光時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能；②植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在體內(nèi)；③人對(duì)機(jī)械做功，將人體的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；④摩擦生熱，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；⑤水電站里水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；⑥電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把水送到高處，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；⑦燃料燃燒時(shí)發(fā)熱，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.示例：下列四種現(xiàn)象中，只發(fā)生能的轉(zhuǎn)移而不發(fā)生能的轉(zhuǎn)化的是（）A．用暖水袋暖手，感到暖和B．停止用力，秋千會(huì)越擺越低C．燒水時(shí)，水蒸氣頂起壺蓋D．用鋸條鋸木頭，鋸條溫度升高解：A.用暖水袋暖手，感到暖和，此時(shí)是熱傳遞改變了物體的內(nèi)能，是能量的轉(zhuǎn)移過程，故A正確；B.停止用力，秋千會(huì)越擺越低，是克服阻力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯(cuò)誤；C.水蒸氣頂起壺蓋是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是能的轉(zhuǎn)化過程，故C錯(cuò)誤；D.用鋸條鋸木頭，鋸條溫度升高，是通過摩擦做功改變內(nèi)能的，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯(cuò)誤.答案：A方法總結(jié)：能量的轉(zhuǎn)移是同一種能量從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一種物體或從同一物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，能量的形式不變；能量的轉(zhuǎn)化則是能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，能量的形式發(fā)生了改變.二、能量守恒定律1.內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變.2.能量守恒的普遍性：能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的基本定律之一.大到天體，小到原子核，所有能量轉(zhuǎn)化的過程，都遵循能量守恒定律.注意：注意：能量守恒定律不同于機(jī)械能守恒定律．所有的能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程，都遵循能量守恒定律，而機(jī)械能守恒是有一定條件的．示例：根據(jù)能量守恒定律，下列情形可能發(fā)生的是（）A．隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和