第十四章內能的利用熱機熱機·知識精講·知識精講·一．內能的獲得（燃料的燃燒）1．人類在原始社會時就用燃燒燃料來取暖和煮飯，火的利用給人類帶來了進步。即使在現(xiàn)代社會中，人類使用的能量絕大部分也還是從燃料的燃燒中獲得的內能。2．燃料燃燒的實質是一種化學變化，在燃燒的過程中，燃料的化學能轉化為內能，也就是通常所說的釋放出能量。3．燃料的種類很多，如：固體燃料有木柴、煤等；液體燃料有汽油、柴油等；氣體燃料有氫氣、煤氣、天然氣等。二．內能的利用、熱機從燃料燃燒過程中獲得內能的利用有兩種：一個是為了直接加熱物體，例如煮飯、取暖等；一個就是要利用產生的能量做功，各種熱機就是利用內能做功的機器；例如汽車的發(fā)動機、電廠的發(fā)電機（電廠的發(fā)電機其實是通過內能做功轉化為機械能以后，再將機械能轉化為電能的）等等。1．熱機（1）熱機的定義：把燃料燃燒放出的內能轉化為機械能的機器叫做熱機。（2）熱機的種類：熱機的種類繁多，主要有蒸汽機、內燃機（包括汽油機、柴油機等）、汽輪機、噴氣發(fā)動機、火箭等。（3）熱機的能量轉化：所有熱機都有一個共同的特點，就是利用燃料燃燒時放出的內能，轉化為機械能對外做功。2．內燃機（1）定義：內燃機是一種動力機械，它是通過使燃料在機器內部燃燒，并將其放出的熱量直接轉換為動力的熱機。（2）組成：內燃機由汽缸、活塞、進氣門、排氣門、曲軸和連桿等組成。（3）常見的內燃機：最常見的內燃機是汽油機和柴油機，汽油機汽缸的頂部有火花塞，柴油機汽缸的頂部有噴油嘴。3．沖程：內燃機工作時，活塞在汽缸內往復運動，活塞從汽缸的一端運動到汽缸的另一端，叫一個沖程。4．四沖程內燃機四沖程內燃機的工作過程是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成的，這四個沖程叫做一個工作循環(huán)。在每個工作循環(huán)中，汽缸內的活塞往復兩次，曲軸轉動兩周。在四個沖程中，只有做功沖程是燃氣對外做功，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來完成。5．汽油機汽油機的主體是一個汽缸，汽缸內有一個活塞，活塞通過連桿與曲軸相連。汽缸上部有進汽門和排氣門，頂部有火花塞。下圖是四沖程汽油機的四個沖程示意圖：第一沖程：吸氣沖程。進氣門打開，排氣門關閉，活塞由汽缸最上端向下運動，汽油和空氣的混合物從進氣門被吸入汽缸。當活塞運動到汽缸最下端時，進汽門關閉，如圖甲；第二沖程：壓縮沖程。進氣門和排氣門都關閉，活塞由汽缸的最下端向上運動，燃料混合物被壓縮，汽缸內溫度升高，氣壓增大，如圖乙；第三沖程：做功沖程。在壓縮沖程末，火花塞點火，燃料混合物劇烈燃燒，產生高溫高壓燃氣，推動活塞向下運動，并通過連桿使曲軸轉動，如圖丙；第四沖程：排氣沖程。進氣門關閉，排氣門打開，活塞從汽缸最下端向上運動，把廢氣排出汽缸，為下一個循環(huán)做好準備，如圖丁。三．汽油機和柴油機的異同1．相同點：（1）基本構造和主要部件的作用相似；（2）每個工件循環(huán)都經歷四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程；（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，活塞往復兩次，飛輪轉動兩周，做功一次。2．不同點：（1）構造不同：汽油機汽缸頂有火花塞，而柴油機汽缸頂部有噴油嘴；（2）燃料不同：汽油機的燃料是汽油，而柴油機的燃料是柴油；（3）吸氣不同：汽油機吸進汽油和空氣的混合氣體，柴油機只吸進空氣；（4）點火不同：汽油機屬點燃式點火，柴油機屬壓燃式點火?！とc剖析·三點剖析·一．核心考點1．熱機及能量轉化★2．四沖程內燃機的工作原理★★二．重難點和易錯點利用燃料燃燒釋放出的能量做功的機械，叫做熱機。內燃機是最常見的一種熱機，其中四沖程汽油機或柴油機通過吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程循環(huán)進行工作。壓縮沖程中機械能轉化為內能；做功沖程中內能轉化為機械能。·題模精選·題模精選·題模一：熱機的概念及其分類例1.1.1熱機是一種把內能轉化為____能的機器在，請舉出一種生產生活中使用的熱機____．【答案】機械；內燃機【解析】內燃機是熱機的一種．內燃機中最常見的時汽油機和柴油機．熱機是將內能轉化為機械能的裝置．內燃機是熱機的一種．把燃料燃燒時釋放的內能轉化為機械能的裝置被稱為熱機．熱機的種類很多．燃料直接在發(fā)動機氣缸內燃燒產生動力的熱機，叫做內燃機．故答案為：機械；內燃機．例1.1.2下列機械不是利用內能做功的是（）A．電動機B．柴油機C．蒸汽機D．汽油機【答案】A【解析】本題主要考查學生對：內能的利用的了解和掌握，是一道基礎題．要解答本題需掌握：內能和機械能的相互轉化，利用內能來做功就是內能轉化為機械能．柴油機、蒸汽機、汽油機都是熱機，都是利用內能轉化為機械能來做功的．而電動機是利用電能轉化成機械能的．故選A．題模二：四沖程內燃機的工作原理例1.2.1如圖所示，在試管內裝些水，用橡皮塞塞住，加熱使水沸騰．（1）水沸騰后會出現(xiàn)的現(xiàn)象是_________．這個過程中，燃料的_________能轉化為_________能，又通過做功，把_________能轉化為_________能．（2）利用該實驗過程的原理完成工作的是_________．【答案】（1）水蒸氣會把橡皮塞沖出；化學；內；內；機械；（2）熱機【解析】水沸騰后，在密封的試管內積累到高溫高壓的水蒸氣，水蒸氣的壓強不斷增大，因此會把橡皮塞沖出，此過程的能量轉化過程為：燃料燃燒將化學能轉化為水蒸氣的內能，水蒸氣對活塞做功，又將自身的內能轉化為活塞的機械能；熱機就是根據(jù)這一原理來完成工作的。例1.2.2如下圖所示是內燃機工作的一個循環(huán)，這四個沖程依次分別是甲__________沖程、乙__________沖程、丙__________沖程、丁__________沖程【答案】壓縮沖程；吸氣沖程；排氣沖程；做功沖程【解析】解答這類試題，一定要先把每個沖程的特點把握好．吸氣沖程是活塞向下運動，進氣門開，排氣門關閉；壓縮沖程是活塞向上運動，兩個氣門全關閉；做功沖程是兩個氣門都關閉，火花塞點火，活塞向下運動；排氣沖程是活塞向上運動，進氣門關閉，排氣門開啟．甲圖活塞向上運動，兩氣門關閉，為壓縮沖程；乙圖活塞向下運動，進氣門開啟，排氣門關閉，為吸氣沖程；丙圖活塞向上運動，排氣門開啟，進氣門關閉，為排氣沖程；丁圖活塞向下運動，兩個氣門都關閉，為做功沖程．題模三：柴油機和汽油機的區(qū)別例1.3.1汽油機和柴油機的主要不同點是（）A．在構造上汽油機汽缸頂部有火花塞，而柴油機的汽缸頂部有噴油嘴B．在吸氣沖程中汽油機吸入汽缸的是汽油，柴油機吸入汽缸的是柴油C．在壓縮沖程末汽油機用點燃式點火，而柴油機采用的是壓燃式點火D．在做功過程中汽油機里的燃氣溫度和壓強比柴油機里的高【答案】AC【解析】汽油機在吸氣沖程中吸入了汽油和空氣的混合氣體，在壓縮沖程中，機械能轉化為內能，內能增大，溫度升高，汽油機氣缸頂端有個火花塞，此時火花塞噴出電火花，點燃汽油．產生高溫高壓的燃氣推動活塞做功．柴油機在吸氣沖程中吸入空氣，在壓縮沖程中，機械能轉化為內能，空氣的內能增大，溫度升高達到柴油的著火點，汽油機氣缸頂端有個噴油嘴，此時噴油嘴噴出霧狀的柴油，柴油依靠壓縮時內能增大，溫度升高，達到柴油著火點而燃燒，點燃方式是壓燃式．燃燒產生高溫高壓的燃氣推動活塞做功．柴油機的壓縮比例更大，溫度更高，做功越多，效率越高．·隨堂練習·隨堂練習·隨練1.1下列交通工具中，常用汽油機作為動力裝置的是（）A．摩托車B．載重卡車C．拖拉機D．火車【答案】A【解析】此題考查的是我們對于生活中熱機的了解．根據(jù)我們對常見交通工具的了解以及汽油機和柴油機的特點來作答．摩托車是消耗汽油的，發(fā)動機是汽油機，所以A是正確的；載重卡車、拖拉機和火車都是消耗柴油的，發(fā)動機是柴油機，柴油機提供動力大．所以B、C、D都是錯誤的．故選A．隨練1.2如圖4所示是四沖程汽油機一個工作循環(huán)中的三個沖程，缺少的一個沖程的名稱及順序，下列判斷正確的是【選項】A．吸氣沖程，應在甲圖之前B．壓縮沖程，應在甲、乙圖之間C．做功沖程，應在乙、丙圖之間D．排氣沖程，應在丙圖之后【答案】C【解析】四沖程汽油機的四個沖程分別為吸氣沖程，壓縮沖程，做功沖程，排氣沖程，甲圖中進氣門打開，活塞下移，是吸氣沖程。乙圖中活塞上移，是壓縮沖程。丙圖中排氣門打開，活塞上移，是排氣沖程。A．吸氣沖程就是甲圖所示沖程；B．壓縮沖程，就是乙圖所示沖程；C．做功沖程，應在乙、丙圖之間，即在壓縮沖程和排氣沖程之間；D．排氣沖程，就是丙圖所示沖程。隨練1.3下圖為汽油機工作過程中的一個沖程的示意圖，它應是（）A．.壓縮沖程，機械能轉化為內能B．.壓縮沖程，內能轉化為機械能C．.做功沖程，機械能轉化為內能D．.做功沖程，內能轉化為機械能【答案】D【解析】火花塞打火花是做功沖程，所以本題選D隨練1.4下列有關柴油機和汽油機的說法中，正確的是（）A．汽油機的點火方式是點燃式B．汽油機的點火方式是壓燃式C．汽油機有火花塞D．柴油機有噴油嘴【答案】ACD【解析】柴油機有火花塞，汽油機沒有。熱機效率與熱值熱機效率與熱值·知識精講·知識精講·一．熱機的效率1．爐子的效率：爐子有效利用的熱量與燃料完全燃燒時放出的熱量之比，叫做爐子的效率。2．提高爐子的效率，可以有效地利用燃料。在燃料的利用燃燒過程中，燃料燃燒不充分，以及廢氣帶走了大量的熱量是影響燃料的利用效率的主要的兩個因素。為了提高燃料的利用效率，我們應該盡可能地讓燃料充分燃燒，減少廢氣帶走的熱量（如增大爐子受熱面積等）。3．熱機的效率：在熱機中，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，叫做熱機的效率。燃料的不完全燃燒、氣缸部件吸熱后的熱量散失、廢氣帶走的熱量和克服摩擦做功而消耗的能量，都是引起能量損失的原因。因此，提高熱機效率，可提高燃料的利用率。而在熱機的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多，設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。4．汽油機的效率：20~30%；柴油機的效率：30~45%。5．熱機對環(huán)境的影響：①熱機對大氣的影響：產生有毒氣體、產生大量二氧化碳，造成溫室效應、產生粉塵；②熱機產生噪音。二．熱值1．熱值定義我們知道，燃燒相同質量的不同物質，所產生的熱量是不同的，所以我們定義了熱值來反映不同物質燃燒過程中產生熱量的本領。熱值定義：lkg的某種燃料完全燃燒時放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。熱值的單位是（J/kg）。注意：燃料燃燒時放出的熱量是由化學能轉化來的，燃料的熱值只與燃料的性質有關，與燃料的質量、燃燒情況等無關，熱值是物質的一種特性。例如：同樣情況下燃燒一千克煤產生的熱量一定小于2千克煤產生的熱量，1千克煤在不同的情況下燃燒，產生的熱量也不一樣，但是他們的熱值都是一樣的，燃料燃燒時實際產生的熱量與燃料燃燒的程度有關，燃燒得越充分，產生的熱量越多。2．熱值計算公式氣體燃料完全燃燒釋放的熱量的計算公式：Q=Vq，（Q表示熱量（J），q表示熱值(J/cm3)，V表示體積（cm3））?！とc剖析·三點剖析·一．核心考點1．熱機的效率★2．熱值概念理解★★3．熱量的計算★★二．重難點和易錯點1．熱機的效率熱機工作時，用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫做熱機的效率。2．熱值單位質量的某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做燃料的熱值，公式表達為Q=mq（Q表示熱量（J），q表示熱值(J/kg)，m表示質量（kg））。氣體燃料完全燃燒釋放的熱量的計算公式：Q=Vq，（Q表示熱量（J），q表示熱值(J/cm3)，V表示體積（cm3））?！ゎ}模精選·題模精選·題模一：熱值的定義及單位例2.1.1關于燃料的熱值，以下說法中正確的是（）A．燃料的熱值與燃料的種類有關系，與燃料的質量和燃燒狀況無關B．燃燒1千克某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值C．燃料燃燒時，質量越大，熱值越大D．燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的熱值小【答案】A【解析】A、燃料的熱值與燃料的種類有關系，與燃料的質量和燃燒狀況無關，符合題意．B、燃燒1千克某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值，必須是完全燃燒放出的熱量，才是燃料的熱值，不符合題意．C、燃料燃燒時，質量越大，熱值越大：熱值與質量無關，只與燃料種類有關，不符合題意．D、燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的熱值小，燃料不完全燃燒時放出的熱量不能稱之為熱值，不符合題意．故選A例2.1.2將一瓶酒精用去三分之一，則剩余酒精的密度、比熱容和熱值（）A．都不變B．都變?yōu)樵瓉淼娜种﨏．熱值不變，密度、比熱容變?yōu)樵瓉淼娜种﨑．熱值變?yōu)樵瓉淼娜种?，密度、比熱容不變【答案】A【解析】密度、比熱容、燃料的熱值都屬于物質的特性，它們的大小與物體的質量和體積均無關系，所以選項A正確、BCD錯．題模二：熱值的計算例2.2.1雙能源（汽油和天然氣）汽車以其經濟、污染小等優(yōu)點倍受人們青睞．（已知汽油的熱值為3.2×107J/L、天然氣的熱值為7.2×107J/m3）（1）內燃機是汽車的“心臟”，它是把內能轉化為____的機器．（2）完全燃燒9L汽油放出的熱量與完全燃燒____m3的天然氣放出的熱量相等．（3）天然氣的主要成分是甲烷．甲烷燃燒的化學方程式為：____．【解析】（1）此題主要考查了內燃機工作時的能量轉化情況；（2）學生對燃料完全燃燒放熱公式掌握和運用；（3）方程式的書寫題時，首先根據(jù)反應找出反應物、生成物和反應條件，再根據(jù)方程式的書寫規(guī)則書寫方程式．（1）內燃機是利用內能做功的機器，其在工作時有四個沖程，即吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程．其中壓縮沖程將機械能轉化為內能；做功沖程將內能轉化為機械能；（2）知道汽油體積和熱值，利用燃料完全燃燒放熱公式求放出的熱量，再根據(jù)燃料完全燃燒放熱公式求需要完全燃燒的天然氣的體積；（3）根據(jù)甲烷燃燒生成了二氧化碳和水，分析寫出反應的方程式．（1）內燃機是將內能轉化為機械能的機器；（2）9L汽油完全燃燒放出的熱量：Q放=vq汽油=9L×3.2×107J/L=2.88×108J，∵Q放=Vq天然氣，∴需要完全燃燒天然氣的體積：故答案為：（1）機械能；（2）4；例2.2.2小芳同學在研究酒精燈燒水熱效率的實驗中，用酒精燈將100g、20℃的水（C水=4.2×103J/（kg?℃）加熱到80℃，此過程完全燃燒了4.2g酒精（q酒精=3×107J/kg）．求：（1）此過程中水吸收的熱量；（2）4.2g酒精完全燃燒放出的熱量；（3）酒精燈燒水時的熱效率；（4）請你談一談導致酒精燈燒水效率低的原因（至少寫出兩點）．【答案】（1）水吸收的熱量是2.52×104J；（2）4.2g酒精完全燃燒放出的熱量是1.26×105J；（3）酒精燈燒水時的熱效率是20%；（4）酒精沒有完全燃燒，熱傳遞給水的過程中有熱量損失．【解析】（1）100g=0.1kg水吸收的熱量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg?℃）×0.1kg×（80℃﹣20℃）=2.52×104J；（2）酒精完全燃燒產生的熱量：Q放=mq=0.0042kg×3×107J/kg=1.26×105J；（3）酒精燈燒水時的熱效率：η==×100%=20%．（4）導致酒精燈燒水效率低的原因：酒精沒有完全燃燒，熱傳遞給水的過程中有熱量損失．題模三：熱機效率例2.3.1隨著生活質量的提高，轎車進入了越來越多的城市家庭，我們的生活也與轎車產生了越來越緊密的關系．下面是關于轎車的一些說法，其中正確的是____A．轎車行駛時，只要不鳴喇叭，就不會產生噪聲B．轎車靜止時沒有慣性，所以靠近靜止著的轎車是安全的C．轎車上凸下平近似流線型的設計，使它行駛時，底部比頂部受到的氣流的壓強小D．轎車發(fā)動機無論怎樣先進，都不能把燃料燃燒時釋放的內能全部轉化為機械能【答案】D【解析】對轎車應用的一些物理知識的了解是解答此題的關鍵．A、錯誤，轎車行駛時，不鳴喇叭，也會產生噪聲；B、錯誤，轎車靜止時仍然有慣性，所以靠近靜止著的轎車也不一定是安全的；C、錯誤，轎車上凸下平近似流線型的設計，使它行駛時，底部比頂部的氣流流速慢，所以底部的壓強大；D、正確，轎車發(fā)動機無論怎樣先進，本身工作也需要能量，所以不能把燃料燃燒時釋放的內能全部轉化為機械能；故選D．題模四：熱量的綜合計算例2.4.1如圖所示是一輛質量為1.2t的小汽車，以72km/h速度在一段平直公路勻速行駛了1h，油耗為6kg，它所受的阻力是車重的0.1倍（假設汽油完全燃燒，熱值q=4.6×107J/kg）．（1）這段時間內汽車牽引力做功？（2）汽車發(fā)動機的效率是多少？【答案】（1）這段時間內汽車牽引力做功為8.64×107J；（2）汽車發(fā)動機的效率是31.3%．【解析】（1）m=1.2t=1.2×103kg；G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N；汽車所受阻力：f阻=0.1G=0.1×1.2×104N=1.2×103N；因為轎車勻速行駛，所以F=f阻=1.2×103N；根據(jù)v=，汽車的路程s=vt=72km/h×1h=72km=7.2×104m，牽引力的功：W=Fs=1.2×103N×7.2×104m=8.64×107J；（2）汽油完全燃燒釋放出的熱量：Q=mq=6kg×4.6×107J/kg=2.76×108J，發(fā)動機的效率η==×100%≈31.3%．例2.4.2小芳家的太陽能熱水器，水箱容積是200L.小芳進行了一次觀察活動：某天早上她用溫度計測得自來水的溫度為22℃，然后給熱水器水箱送滿水，中午時“溫度傳感器”顯示水箱中的水溫為47℃。請你求解下列問題：【答案】（1）2.1×107J；（2）38.9%；【解析】（1）水吸收的熱量為Q=cm△t=4.2×103×200×1×103×（4722）J=2.1×107J；（2）煤氣完全燃燒的熱量為Q放=Vq=3×1.8×107J=5.4×107J；效率為n=Q吸/Q放×100%=2.1×107÷5.4×107×100%=38.9%；·隨堂練習·隨堂練習·隨練2.1據(jù)中央電視臺新聞聯(lián)播報道，2016年7月，我國將發(fā)射全球首顆量子通信衛(wèi)星．發(fā)射衛(wèi)星的火箭使用的燃料主要是液態(tài)氫，這是利用了氫燃料的（）A．熱值大B．比熱容大C．密度大D．以上說法都不正確【答案】A【解析】發(fā)射火箭采用液態(tài)氫作為火箭的燃料，原因是液態(tài)氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的氫時，可以釋放出更多的熱量，故A正確．隨練2.2已知天然氣的熱值為4.4×107J/kg，20g天然氣完全燃燒放出的熱量為____J，用天然氣將一壺水燒開，水壺中水的溫度升高的過程中，水的內能____．壺口上方的水蒸氣液化成“白氣”的過程中____（吸收/放出）熱量．【答案】8.8×105；增大；放出【解析】此題主要考查的是學生對熱值計算、內能大小和液化放熱的了解和掌握，基礎性題目．（1）根據(jù)Q=mq求出天然氣完全燃燒放出的熱量；（2）物體內能大小和物體的溫度有關，同一物體溫度升高內能增大；（3）液化的過程需要放出熱量．（1）天然氣完全燃燒放出的熱量Q=mq=0.02kg×4.4×107J/kg=8.8×105J；（2）水壺中水的溫度升高，內能增大；（3）水蒸氣液化的過程需要放出熱量．故答案為：8.8×105；增大；放出．隨練2.3普通汽車行駛時，發(fā)動機將燃料燃燒產生的內能變?yōu)闄C械能。下圖是某型號的普通汽車發(fā)動機的能量流向圖，依據(jù)圖中提供的信息，計算該汽車發(fā)動機的效率為?！敬鸢浮?0%【解析】總能量為E=2.4×109J+0.6×109J=3.0×109J能量的轉化和守恒能量的轉化和守恒·知識精講·知識精講·一．能量的轉化與守恒定律19世紀自然科學領域最重要的三大發(fā)現(xiàn)是：能量的轉化與守恒定律、細胞的發(fā)現(xiàn)和“進化論”的提出。這三大發(fā)現(xiàn)不論是對自然科學還是對人們的思想認識都具有劃時代的意義。能量的轉化與守恒是其中更帶有普遍意義的發(fā)現(xiàn)，它是經過許多科學家多年的探索，找到的各種運動形式之間的普遍聯(lián)系，確立了自然界的一個最普遍的規(guī)律。1．能量守恒定律的內容：能量既不會被消滅，也不會創(chuàng)生。能量只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。2．能量守恒定律的理解：自然界中有許多不同形式的能，如機械能、內能、電能、光能、原子能、化學能等。在一定條件下，各種形式的能可以相互轉化。如鉆木取火，就是利用機械能轉化為內能；發(fā)電機發(fā)電是將機械能轉化為電能；熱機將內能轉化為機械能等，在各種形式能的轉化過程中都遵守能量守恒定律。在一定條件下，各種形式的能都可以相互轉化在一定條件下，各種形式的能都可以相互轉化3．能的轉化，是指通過做功，能的形式發(fā)生了改變，一種形式的能轉化為另一種形式的能；能的轉移，是指同一種能從一個物體轉移到另一個物體上或者從一物體的一個部分轉移到另一部分，能的形式沒有改變，如熱傳遞?！とc剖析·三點剖析·一．核心考點1．能量守恒定律★2．能量的轉化★★★二．重難點和易錯點能量守恒定律：能量既不會憑空消失，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。常見的能量形式有機械能、內能、化學能、電能、太陽能、風能、核能等?！ゎ}模精選·題模精選·題模一：能量的轉化例3.1.1如圖所示，近年在黔東南州“一事一議”財政獎補政策的支持下，農村道路兩旁安裝有太陽能路燈，這樣改善了農村的村容村貌，燈桿頂端是太陽能電池板，它能將____能轉化為____能，并向放在燈桿中的蓄電池充電，充電時把____能轉化為____能蓄存起來，夜晚蓄電池給路燈供電．【答案】太陽；電；電；化學【解析】本題考查了太陽能電池板與蓄電池的能量轉化，是一道基礎題，知道轉化前后能量存在的形式，是正確解題的關鍵．太陽能電池板把太陽能轉化為電能，蓄電池充電時把電能轉化為化學能、放電時把化學能轉化為電能．太陽能電池板將太陽能轉化電能；蓄電池充電時將電能轉化為化學能儲存起來；在夜晚時蓄電池對路燈供電照明，將化學能轉化為電能．故答案為：太陽；電；電；化學．題模二：能量守恒定律例3.2.1關于能源的利用和節(jié)能，下面說法正確的是A．節(jié)約能源只要提高節(jié)能意識就行，與科技進步無關B．由于能量既不能消滅，也不會創(chuàng)生，所以節(jié)約能源的意義不大C．根據(jù)能量守恒定律，能源的利用率應該是100%D．在能源的利用中，總會有一部分能源未被利用而損失了【答案】D【解析】A．加強發(fā)展科技，提高能源的利用率，會更多的節(jié)約能源；B．能源若都轉化為不能利用或不易利用能源，會減少可利用資源的數(shù)量，因此應該節(jié)約能源；C．能力在利用過程中，總會有部分能量未被利用而損失掉，因此能源的利用率都會低于100%；D．在能源的利用中，總會有一部分能源未被利用而損失了，正確。例3.2.2過去幾百年來許多人一直致力于發(fā)明一種永動機，包括偉大的科學家牛頓，但都以失敗告終．近幾年來，科學家發(fā)現(xiàn)某種合金具有“形狀記憶功能”：如果在較低溫度時將它彎曲成某一形狀，然后加熱到較高溫度時再彎曲成另一形狀，那么當降低到原來較低溫度時，它就會自行恢復到低溫時的形狀．現(xiàn)用它制成如圖所示的裝置：在可繞圓心O轉動的均勻輕質圓盤上，安裝一個用形狀記憶合金做成的螺旋圈，它們在溫度低時收緊、溫度高時放松．實驗表明：當把該圓盤的下半部分浸在盛有一定量熱水的水槽中時，只要給圓盤一個起始轉動的力，圓盤就能克服摩擦和水的阻力連續(xù)轉動起來．這不就是一個可以不消耗能量的“永動機”嗎？（1）你認為上述裝置是否可以看成一個“永動機”呢？為什么？（2）根據(jù)上述形狀記憶合金的特點，發(fā)揮你的想象力，提出一個應用形狀記憶合金的設想．【答案】見解析【解析】（1）不可以，熱水不可能一直維持一定的溫度，如果要維持一定的溫度，就必須消耗其他形式的能，因此，記憶合金盤的轉動仍是由其他形式的能轉化而來．（2）用形狀記憶合金制作一個“警示鈴”，安裝在電器內易發(fā)熱的元件附近，但溫度過高時記憶合金就恢復高溫時的形狀，斷開電路；溫度降低時，恢復低溫時的形狀，接通電路．或用記憶合金制做一個“窗簾開關”．白天溫度升高時，記憶合金就恢復高溫時的形狀，拉開窗簾；夜晚溫度降低時恢復低溫時的形狀，關閉窗簾．·隨堂練習·隨堂練習·隨練3.1下列關于能量的說法中，不正確的是____A．所有能量轉化過程，都遵守能量守恒定律B．汽油機的做功沖程中，內能轉化為機械能C．電動機在工作的過程中，電能轉化為機械能的效率小于1D．物體受到平衡力的作用時，其重力勢能一定保持不變【答案】D【解析】A、所有能量轉化過程，都遵守能量守恒定律，故A正確．不符合題意．B、汽油機的做功沖程中，內能轉化為機械能，不B正確．不符合題意．C、電動機在工作的過程中，因為還存在電能轉化為內能，則電能轉化為機械能的效率小于1，故C正確．不符合題意．D、物體受到平衡力的作用時，其重力勢能受其質量和離地高度的影響，若上升高度處于變化中，則其重力勢能是變化的，故D錯誤．不符合題意．故選D．隨練3.2“怪坡”是大自然中一種奇妙現(xiàn)象，在“怪坡”上，水可以自行往高處流，人騎在自行車上無需蹬車就可以自行沖上“怪坡”的坡頂，可是要想從坡頂下來就必須得用力蹬車才行，你說這種坡怪不怪!近些年，許多旅游城市的著名景點中也相繼出現(xiàn)了“怪坡”，“怪坡”如此的神奇，無數(shù)游客慕名而來，參觀、體驗后連連稱絕，大呼不可思議！沒法用常理來解釋??！甚至有的報刊大肆宣揚“怪坡”是鬼神作祟。在圖18甲中，左側公路是廈門的文憑路，右側的上坡路就是著名的廈門“怪坡”。許多科學工作者來到這里進行實地考察，他們先排除了由于“重力異常”、“磁場干擾”的可能性，然后利用專業(yè)測量高度的儀器—水準儀，選取“怪坡”上不同位置作為研究點，反復多次測量其實際高度，對測量數(shù)據(jù)進行處理分析后，“怪坡”的神秘面紗終于被揭開了，數(shù)據(jù)顯示人們親眼看到的“怪坡”中沿“上坡”方向選取的研究點不是越來越高，而是依次降低，這個95m長的“怪坡”的坡頂比坡底還要低出1.6m，它的“上坡”其實就是個真正意義的下坡，難怪水會往高處流!原來，怪坡與文憑路之間的小山坡（如圖18乙的3D俯視效果圖所示）作為參照物，給人的眼睛造成了強烈的視覺誤差，這實際上是左氏錯覺現(xiàn)象。左氏錯覺是指人眼受周圍參照物的影響而產生不真實的視覺感受，就像圖18丙中的長線原本是平行的，但是在周圍短線出現(xiàn)后，視覺受到干擾就認為那些線不平行了。怪坡原本是向下的下坡，但是，兩條路之間的小山坡的面積快速增大，就好像是由怪坡向上和旁邊的文憑路向下延伸導致的，從而形成了錯覺，我們被自己眼睛看到的景象欺騙了。由此可見，“眼見為實”有紕漏，科學測量正乾坤。（1）圖19中，弧線A和弧線B的實際長度的大小關系為（選填“一樣長”、“A比B長”或“B比A長”)（2）在“怪坡”上，人騎在自行車上無需蹬車就可以自行沖上“怪坡”的坡頂，人和自行車的動能（選填“增大”或“減小”），如果人和自行車重力勢能也增大，則違反了定律；（3）工人師傅在鋪設地面瓷磚時，要用到氣泡水平儀。當鋪設的瓷磚水平時，放在瓷磚上的水平儀氣泡停在如圖20甲所示的位置；當氣泡停在如圖20乙所示的位置時，說明瓷磚的（選填“左”或“右”）側偏高。【答案】（1）A比B長（2）增大；能量守恒（3）右【解析】（1）由題意可知，A在B的上方，其實際要比B更長一些，如果看到B更長，是眼睛的一種錯覺；（2）“怪坡”實際上是個下坡，重力勢能轉化為動能，動能增加；如果重力勢能也增加，則違反了能量守恒定律。（3）瓷磚水平時，氣泡在水平儀的中央，當右側偏高時，水會向較低的左側流動，從而將氣泡擠向右側，故圖中的情形說明側轉的右側偏高。·課后作業(yè)·課后作業(yè)·作業(yè)1下列關于熱機和環(huán)境保護的說法中正確的是（）A．熱機的大量使用會造成環(huán)境污染B．所有的熱機都是用汽油作燃料C．汽車排出的尾氣都是有毒氣體D．熱機所產生的噪聲，可以被熱機上的消聲器完全消除【答案】A【解析】A、熱機都是靠燃燒燃料獲得能量的，汽油、柴油等燃料燃燒時都會放出有害氣體，污染環(huán)境，所以A是正確的；B、熱機中有燃燒汽油的（汽油機），有燃燒柴油的（柴油機），有燃燒液態(tài)氫的（火箭噴氣發(fā)動機），所以B是錯誤的；C、汽車排出的氣體中有二氧化碳、水蒸氣、一氧化碳、氮氫化合物等，其中二氧化碳和水蒸氣是無害的，所以C是錯誤的；D、消聲器只是減弱噪聲，而不是消除噪聲，所以D是錯誤的作業(yè)2內燃機有四個工作沖程，如圖是內燃機的____沖程，活塞下降時，燃氣內能____（選填“減少”或“增加”）．【答案】（1）做功（2）減少【解析】本題考查了學生對做功沖程特點及能量轉化的了解與掌握，屬于基礎題目．當汽油機的火花塞噴出電火花點燃燃氣時是做功沖程，這是做功沖程的特點；在做功沖程中，將燃氣的內能轉化為機械能．圖中火花塞正在噴出電火花，該沖程是內燃機的做功沖程；在做功沖程中，高溫高壓的燃氣膨脹做功，推動活塞下降，將燃氣的內能轉化為活塞的機械能，燃氣的內能減少、溫度降低．故答案為：做功；減少．作業(yè)3如圖所示，把熱水壺放在煤氣灶上燒水的過程中，下列說法正確的是（）A．煤氣的燃燒過程是內能轉化為化學能B．煤氣燃燒越充分，它的熱值越大C．水的溫度越高，水分子運動越劇烈D．燒水的過程是通過做功的方式改變水的內能【答案】C【解析】A、煤氣在燃燒過程是化學能轉化為內能，故A錯誤；B、燃料的熱值僅與燃料的種類有關，而與燃料的燃燒程度、質量都無關，故B錯誤；C、分子的運動快慢與溫度有關，水的溫度越高，水分子運動越劇烈，故C正確；D、燒水時水從火焰中吸收熱量，溫度升高，是利用熱傳遞的方式改變物體內能的，故D錯誤．作業(yè)4在比較水和煤油吸熱能力的實驗中，使用了相同的酒精燈、相同的設備，在實驗室，首先分別對質量相同的水和煤油加熱相同的時間，然后分析溫度的變化量得出結論，這種實驗探究方法叫做，該實驗是利用（選填“熱傳遞”或“做功”）的方法來改變水的內能，若被加熱水的質量為0.2kg，加熱時間長5min，溫度升高了50℃，則水吸收的熱量是，已知c水=4.2×103J/（kg?℃），若某同學測出了加熱前、后酒精燈質量的變化量為m，并利用上面測出的水吸收的熱量Q，通過公式q=計算出了酒精的熱值，則該熱值與實際酒精的熱值相比（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）．【答案】控制變量法；熱傳遞；4.2×104J；偏?。窘馕觥浚?）首先分別對質量相同的水和煤油加熱相同的時間，然后分析溫度的變化量得出結論，這種實驗探究方法叫做控制變量法；（2）水、煤油從火焰吸收熱量、溫度升高、內能增大，是利用熱傳遞的方法來改變內能；（3）水吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×0.2kg×50℃=4.2×104J；（4）由于存在熱損失，酒精完全燃燒放出的熱量不能全被水或煤油吸收，使得熱量值偏小，由q=可知測量的熱值偏?。鳂I(yè)5小彤家使用的是瓶裝液化氣，每瓶中裝入的液化氣質量為21kg，液化氣的熱值取5×107J/kg．（1）21kg的液化氣完全燃燒，釋放的熱量是多少？（2）若整瓶液化氣完全燃燒釋放熱量的40%被利用，那么可利用的熱量是多少？可以把多少質量的水溫度由20℃加熱到70℃？【答案】（1）21kg的液化氣完全燃燒釋放的熱量是1.05×109J；（2）若整瓶液化氣完全燃燒釋放熱量的40%被利用，那么可利用的熱量是4.2×108J，可以把2000kg的水溫度由20℃加熱到70℃．【解析】（1）21kg的液化氣完全燃燒釋放的熱量：Q放=mq=21kg×5×107J/kg=1.05×109J；（2）∵整瓶液化氣完全燃燒釋放熱量的40%被利用，∴可利用的熱量：Q吸=Q放η=1.05×109J×40%=4.2×108J，∵Q吸=cm（t﹣t0），∴可加熱溫度由20℃加熱到70℃水的質量：m′===2000kg．作業(yè)6當今太陽能熱水器已經在廣安城鄉(xiāng)用得非常普遍了，如圖所示．已知某太陽能熱水器在冬季有效日照時段里，能將8℃、100L水加熱到38℃．請解答：[水的比熱容為4.2×103J/（kg℃），水的密度為1.0×103kg/m3]（1）太陽能屬于________能源？（選填“一次”或“二次”）（2）熱水器中水的質量是多少？（3）在此過程中，水吸收了