第十四章內(nèi)能的利用（原卷版）

課時14.4第十四章內(nèi)能的利用復(fù)習(xí)總結(jié)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

2022年課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)

3.3.1從能量轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識燃料的熱值。

物理觀念：了解四沖程熱機(jī)的構(gòu)造和工作原理。知道

3.3.3了解熱機(jī)的工作原理。知道內(nèi)能的利用在

熱值的概念；認(rèn)識生活中常見的能量。

人類社會發(fā)展史中的重要意義。

科學(xué)思維：認(rèn)識熱機(jī)四沖程工作過程中的能量轉(zhuǎn)化：

3.5.1知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量

能識別熱機(jī)四沖程。會進(jìn)行熱值的簡單計算。具有用

守恒實例。

能量守恒的觀點分析物理現(xiàn)象的意識。

3.5.2從能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度認(rèn)識效率。

科學(xué)探究：了解各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的。

3.5.3列舉能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向的實例。

知識梳理

思維導(dǎo)圖

內(nèi)能做為的機(jī)械

吸氣沖程：進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運動

壓縮沖程：進(jìn)氣門、排氣門關(guān)閉，活塞向上運動，氣體內(nèi)能增加

汽油機(jī)的工作原理做功沖程：火花塞產(chǎn)生電火花，燃料猛烈燃燒,高溫高壓氣體

推動活塞向下運動，帶動曲軸轉(zhuǎn)動，對外做功

熱機(jī)＜

排氣沖程:進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向下運動，排除廢氣

工作過程與汽油機(jī)一樣

不同點：1）吸氣沖程：汽油機(jī)吸進(jìn)的是汽油和空氣的混合

汽油機(jī)與柴油機(jī)的異同物，柴油機(jī)吸進(jìn)的儀儀是空氣：2）壓縮沖程：汽油機(jī)壓縮

的是汽油和空氣的混合物，汽油機(jī)壓縮的僅僅是空氣：3）

做功沖程：汽油機(jī)用火花塞點火，柴油機(jī)用噴油嘴噴油。

1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫熱值：熱值單位是：J/kg,

熱值____

林料然燒放出熱量:QM=qm

熱機(jī)效率用來做有用功的那部分能量和嬤料完全燃燒放出的能量之比

I熱機(jī)效率，［燃料禾元全病燒（元全燃燒條件：充足空飛，馬

磨成細(xì)衷粒）：②廢氣推出帶走能量（廢氣的利

用）：③克服磨擦,消耗能量（使用潤滑劑?減小

影響熱機(jī)效率的因素摩擦）.

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，能氣的總fit保

持不變。

能量轉(zhuǎn)化與守恒能量守恒定律是自然界最重要、最普速的基本定律

問題探究

問題一：內(nèi)燃機(jī)沖程及其能量轉(zhuǎn)化情況

※專題概述

（1）四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作過程分為吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程：

（2）四個沖程組成一個工作循環(huán)。一個工作循環(huán)活塞往返兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次；

（3）壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣缸內(nèi)的氣體體積減小T內(nèi)能增加一溫度升高T壓強增?。鹤?/p>

功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，氣缸內(nèi)氣體體枳增小一內(nèi)能減少一溫度降低一壓強減小。

【典例1】（2023?廣東?。┤鐖D為四沖程汽油機(jī)工作過程中的某沖程示意圖，該沖程為（）。

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【典例2］（23-24九年級上?山東濰坊?期末）在學(xué)習(xí)完《熱機(jī)》后，某同學(xué)設(shè)計了實驗來演示熱

機(jī)狗工作原理，如圖所示，用酒精燈加熱試管使水沸騰，水蒸氣驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動，下列關(guān)于該實驗分析正確

的是（）。

A.加熱試管使水沸騰，是通過熱傳遞的方式改變水的內(nèi)能

B.葉輪轉(zhuǎn)動時，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為葉輪的機(jī)械能

C.加熱過程中，酒精燈中的酒精內(nèi)能不變，熱值變小

D.增小酒精燈的火焰，可提高該裝置的效率

【典例3）（2023齊齊哈爾）加圖所示是單缸四沖程汽油機(jī)某一沖程工作示意圖，該沖程是

沖程。若該汽油機(jī)1s對外做功15次，則汽油機(jī)的飛輪速度為___________r/min。

【典例4】（2023?綏化）下圖是四沖程汽油機(jī)的工作示意圖。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為

內(nèi)能的沖程是（)O

問題二：內(nèi)能的利用與能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移分析

※專題概述

人們利用內(nèi)能的形式主要有兩種：一是利用內(nèi)能做功，典型的例子就是內(nèi)燃機(jī)；二是利用內(nèi)能加熱，

常見的與煤氣灶、鍋爐、天然氣灶等。

1.利用內(nèi)能做功的過程是內(nèi)能的轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。做拉力多少功，有就多少內(nèi)能發(fā)生的轉(zhuǎn)化,

轉(zhuǎn)化前后能量是守恒的。

2.利用內(nèi)能加熱是能量的轉(zhuǎn)移過程。例如，?杯熱水?杯冷水混合，不考慮能量損失時，熱水降溫減

少了多少內(nèi)能，冷水變熱就增加多少內(nèi)能，轉(zhuǎn)移前后能量是守恒的。

自然界中除了內(nèi)能口J以同其他形式的能發(fā)生.轉(zhuǎn)化外，其他各種形式的能量之間也可以發(fā)生相轉(zhuǎn)化。

在分析能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，要明確研究對象和所研究的過程，注意分析物體的起始狀態(tài)和最終狀態(tài)所

具有的能的形式。

【典例1]（2024?甘肅蘭州-一模）下列有關(guān)能源及能的轉(zhuǎn)化中說法錯誤的是（）。

A.綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.泥石流流速快，流量小，因此泥石流的重力勢能小

C.燃燒化石能源產(chǎn)生酸性氣體形成的酸雨，可以腐蝕成分為碳酸鈣或金屬的建筑物

D.鐵條燃燒發(fā)出耀眼的白光，此過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能

【典例2】（2021?遼寧鐵嶺?三模）如圖是種能爬墻的機(jī)器人，它的四只腳上各有?個吸盤，讓它

能在爬墻時如履平地。請你回答下列問題：

（1）吸盤能吸住墻的原因是什么；

（2）機(jī)器人向下爬墻時所受摩擦力的方向向哪個方向；

（3）機(jī)器人在使用前需要充，充時能量是如何轉(zhuǎn)化的？

【典例3]（2024?江蘇南京?二模）以卜四個事例中能量轉(zhuǎn)化過程與其他不相同的是（)O

■

【典例4】（2024?江蘇連云港?二模）下列四個實驗中，其能量轉(zhuǎn)化方式與圖示汽油機(jī)對應(yīng)沖程類

問題三：燃燒放熱與“三率”的計算

※專題概述

1.燃料燃燒時放出的熱量：。放二Q〃或。放=4V。

2.“三率”的區(qū)分與計算

熱機(jī)效率燃料的利用率能量的轉(zhuǎn)化率

轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的那部分能量與燃料完被水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出在能量轉(zhuǎn)化時，的得到的新能量與被

全燃燒放出的熱量之比的熱量之比轉(zhuǎn)化的總能量之比

求解效率問題的通法：得到的那部分能量（有用能量）和消耗掉的能量（總能量）之比?？山y(tǒng)一記為〃二迎理源1）％

總能量

3.解答計算熱量與“三率”問題一般有以下兩種思路：

（1）分析題目所給的已知條件，思考根據(jù)這些條件能求出什么量，再根據(jù)求出的物理量思考還能求

出什么量，逐步由前往后推導(dǎo)，直至推出題目所要求的量;

（2）分析題目所問的問題，思考求解這些問題需要哪些物理量，要得到這些物理量，又需要什么，

逐步由前往后推導(dǎo)。

【典例1］（23-24九年級下?陜西西安?階段練習(xí)）某款混合動力汽車由一臺內(nèi)燃機(jī)和一臺機(jī)組成,

對其性能進(jìn)行測試，其部分參數(shù)如表所示：

純能22kW?h/144.5kW

池容量

耗00km,h

燃油7.5L/100k單位質(zhì)量池所包含的178W?

能耗m能量h/kg

（1）該混合動力汽車的內(nèi)燃機(jī)是四沖程汽油機(jī)，如圖所示是汽油機(jī)的沖程；

（2）從表中提供信息計算出該動汽車配備的池質(zhì)量是kg：

（3）該混合動力汽車以純油驅(qū)動勻速直線行駛100km,若該汽車工作時內(nèi)燃機(jī)的熱效率為40樂汽車

所受阻力為700N,剩余能量全部用干池充?則能為池充的量為L（汽油密度?。?.?X103kg/m3,

汽油熱值取4.6X107j/kg）

【典例2】（2024?河南周口?模擬預(yù)測）如圖所示的重型貨車自重8.5噸，額定載重9噸，車輪與

水平地面接觸的總面積為0.35m2。貨車滿載物資勻速直線行駛400公里消耗柴油70L,已知柴油的密度為

0.8X10:,kg/m3,熱值為4.0X10'J/kg,g取10N/kg。求：

（1）該重型貨車滿載時對水平地面的壓強是多少？

（2）此段路程中柴油完全燃燒放熱多少？

（3）若此車熱機(jī)效率為40$,則勻速直線行駛時貨車受到的阻力多小？

【典例3】（2023?南京）使用天然氣有助于碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)，天然氣燃燒過程中，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化

為一能，用天然氣灶將質(zhì)量為2.2kg,初溫為25℃的水加熱到75℃,水吸收的熱量是_____J；若燒

水的效率為42%,此過程中完全燃燒天然氣______kgo［水的比熱容為4.2X1O：'J/（kg-°C）；天然氣熱值

為4.4Xl（fj/kg］

【典例4］（21-22九年級上?江蘇鎮(zhèn)江?期中）如圖所示，用甲、乙兩種燃料分別對質(zhì)量和初溫相

同治水進(jìn)行加熱，兩圖裝置均相同。燃料的質(zhì)量用m表示，燃料充分燃盡時水升高的溫度用△1表示（水

未沸騰），則下列說法中正確的是（)O

—甲燃料乙燃料

A.實驗中勿必須相同，否則無法E比較燃料的熱值

B.實驗中八七越小，說明燃料的熱值一定越小

c.若：的值越小，燃料的熱值越小

D.若名的值越小，燃料的熱值越小

m

問題四；能量的轉(zhuǎn)化與守恒

※專題概述

解答此類問題的關(guān)鍵是：

（1）根據(jù)能量守恒定律準(zhǔn)確把握能量之間的關(guān)系：

（2）觀察物體運動過程中能量轉(zhuǎn)化的形式以及量的關(guān)系。

【典例1】學(xué)習(xí)了能量的轉(zhuǎn)化和守恒后，同學(xué)們在一起梳理知識時根據(jù)生活經(jīng)驗，交流了以下想法，

你認(rèn)為正確的是（）。

A.各種形式的能在?定條件下都可以相互轉(zhuǎn)化

B.一個單擺擺動多次后最終停了下來，說明能量的總量逐漸減小

C.空調(diào)既可以制熱也可以制冷，說明能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有方向性

D.用蒸鍋蒸煮醫(yī)療器械，將能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

【典例2】（2024?山東濟(jì)南?一模）2023年9月21日，新晉“太空教師”景海鵬、朱楊柱、桂海

潮為廣小青少年帶來一場精彩的太空科普課，這是中國航天員首次在夢天實驗艙內(nèi)進(jìn)行授課，也是“天宮

課堂”的第四次課。宇宙浩瀚，探索無限，四次“天宮課堂”給我們展示了奇妙的太空世界。下列說法正

確的是（）。

B.圖乙所示把乒乓球壓入水中后，乒乓球有浮起，而是停留在了水中，說明浮力消失了

C.圖丙所示的水球變“懶”實驗，金屬球遇到水球后靜止，說明力能改變物體的運動狀態(tài)

D.圖丁所示的“又見陀螺”實驗，陀螺離開手后仍不停旋轉(zhuǎn)，此過程不遵循能量守恒定律

【典例3】關(guān)于能量守恒定律的下列說法中。正確的是（）。

A.能量既可以憑空消失

B.能量也可以憑空產(chǎn)生

C.熱機(jī)的工作過程不遵循能量守恒定律

D.能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變

【典例4】下列說法中正確的是（）。

A.“能源危機(jī)”的說法與“能量守恒定律”是矛盾的，所以是錯誤的

B.太陽能不斷地輻射到地球上，使地球不斷吸熱，溫度不斷升高，使全球“變暖”

C.地球上存儲的石油、煤、天然氣等燃料是有限的，但能量的來源是無限的

D.只有在地球范圍內(nèi)，能審守恒定律才能成立

強化訓(xùn)練

1.（2024?廣東廣州?一模）汽車行駛過程中，發(fā)動機(jī)（汽油機(jī)）的冷卻水溫度升高，油箱里的油減

少，則（）。

A.油箱里的油熱值不變

B.汽油機(jī)在圖示沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

C.某零件傳熱給冷卻水，說明此零件內(nèi)能小于冷卻水

D.用水冷卻是因為水比熱容小，吸熱時內(nèi)能保持不變

2.（2024?陜西西安?一模）如圖所示是用航空鋁打造的太陽能雙副環(huán)懸浮香薰車載擺件，在光的

照射下太陽能池板提供能使雙環(huán)旋轉(zhuǎn)，下關(guān)于它的說法正確的是（）。

A.雙浮環(huán)在太陽光的照射下將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.底部凸凹不平的花紋是為了增加接觸面的粗糙程度來增小摩擦力

C.搜件對擺臺的壓力和搜臺對它的支持力是?對平衡力

D.雙浮環(huán)在旋轉(zhuǎn)的過程中處于平衡狀態(tài)

3.（23-24九年級上?陜西西安?期末）2023年10月26日神舟十七號載人飛船發(fā)射成功，火箭上

升過程中不斷消耗燃料。下列說法不正確的是（）。

A.燃料燃燒推動火箭升空過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

B.進(jìn)入太空后，匕船表面溫度不斷降低，但內(nèi)能不會為零

C.火箭在上升過程中外殼與空氣摩擦溫度升高，這是通過做功改變內(nèi)能的

D.當(dāng)燃料不完全燃燒時，燃料的熱值變小

4.（2024?廣西桂林?一模）關(guān)于如圖所示的實驗，說法正確的是（）。

A.圖甲中水蒸氣對瓶塞做功，水蒸氣的內(nèi)能不變

B.圖乙過程中能量的轉(zhuǎn)化與四沖程汽油機(jī)的壓縮沖程相同

C.用圖丙所示裝置（除了燃料種類不同外，其他條件均相同）比較燃料1和燃料2的熱值時，是通

過比較水升高的溫度來得出結(jié)論的

D.圖丁是水沸騰時的情形

5.（2024?江蘇揚州-二模）利用礦泉水瓶做幾個小實驗

圖1圖2圖3

（1）如圖1透過裝水的瓶子可以看到商標(biāo)背面的文字被放小了，此時裝水的瓶子相對于一個凸透鏡,

成正立、放小的（實/虛）像;

（2）如圖2將剛喝完的礦泉水瓶蓋上蓋子扭轉(zhuǎn)加壓，然后比誰的瓶蓋飛得遠(yuǎn)。瓶蓋飛出時會有“白

氣”從瓶口冒出，扭轉(zhuǎn)瓶身的目的是對（填“瓶身”或“瓶內(nèi)氣體”）做功，它的內(nèi)能會增加，其

能量轉(zhuǎn)化情況與單缸四沖程汽油機(jī)的沖程相同；

（3）如圖3,將礦泉水瓶注滿水并擰緊瓶蓋，用圓規(guī)的針在瓶身上月處開個小孔，則小孔內(nèi)（會

/不會）有水噴出。

6.如圖為“太陽花”擺件。當(dāng)陽光照射到花盆上的太陽能池板時，葉子和花就會擺動，此時光能最終

轉(zhuǎn)化為_______能；月球車上的太陽能池板能把太陽能轉(zhuǎn)變成貯存起來，從而保障了月球車的能量

需求。

7.如圖是一位“發(fā)明家”設(shè)計的一種永動機(jī)。設(shè)想“利用上水池的水使水輪發(fā)機(jī)發(fā)，然后，利用發(fā)機(jī)

發(fā)出的能驅(qū)動抽水機(jī)把下水池的水再抽回上水池（一部分能供用器使用）。這樣不斷循環(huán)下去，就可以制

成一個永動機(jī)”。這個永動機(jī)（選填“能”或“不能”）持續(xù)運轉(zhuǎn)。實際中，抽水機(jī)和發(fā)機(jī)工作時

會發(fā)熱，有一部分能量轉(zhuǎn)化為______能。一段時間內(nèi)，抽水機(jī)向上的抽水量______（選填“小于”“等于"

或“小于”）經(jīng)水輪發(fā)機(jī)流下來的水量。

8.（2024?廣東廣州-一模）初三3班的小莊同學(xué)帶領(lǐng)他的實驗小組完成“探究水沸騰實驗”。在

實檢過程中，小莊同學(xué)和他的組員遇到了幾個實驗問題，請你幫小莊同學(xué)解決：

（1）小莊在實驗前提醒組員必須關(guān)注溫度計的正確放置，請你在圖A中選出正確的溫度計放置的圖

片代碼（）;

（2）組裝好實驗裝置后，小莊同學(xué)變開始點燃酒精燈開始實驗并每隔Imin記錄下水的溫度，實驗過

程中，細(xì)心地小莊發(fā)現(xiàn)組員們正在第2min是溫度有記下，他馬上拿出手機(jī)拍下了當(dāng)時的實驗裝置和溫度

標(biāo)準(zhǔn)小氣壓；

（4）小莊同學(xué)在觀察水沸騰時，燒杯口的蓋子會跳動，杯口的位置有少量水滴黏在玻璃上，這是因

為水蒸氣的變成了杯蓋的機(jī)械能，該過程與圖D中的熱機(jī)的沖程（填代碼）相似。

損失能量的水蒸氣會發(fā)生（填物態(tài)變化），變成液態(tài)的水；

（5）實驗的最后小莊還想測算酒精燈的熱效率.，于是他想出了以下的步驟，請你幫小莊完成空白的

步驟冰補充適當(dāng)?shù)奈锢砹孔帜福?/p>

①用子天平稱量實驗前酒精燈的質(zhì)量M、燒杯中水的質(zhì)量機(jī);

②用溫度計測量實驗前水的溫度，記作九;

③加熱一段時間后用溫度計測量水的溫度，記作Z：

④,計算消耗的酒精質(zhì)量；

小莊查的實驗用酒精的熱值為S水的比熱容為。，以上出現(xiàn)的物理量均可看做已知數(shù)值，請你利用

上述的物理量字母，寫出酒精燈然效率的表達(dá)式C

9.（2024陜西省咸陽市部分學(xué)校中考模擬預(yù)測物理試題）為了直觀地了解火箭的發(fā)射原理，模擬火

箭的發(fā)射方式，老師帶領(lǐng)同學(xué)們制作了水火箭，水火箭是一種簡易的火箭系統(tǒng)，通常由塑料汽水瓶作為火

箭的箭身，并把水當(dāng)作噴射劑。我們向水火箭內(nèi)加水并用打氣筒打氣加壓，汽水瓶內(nèi)能承受的壓力為小氣

壓強的三倍，打開水火箭的排氣發(fā)射鈕。巨小的氣壓差將瓶內(nèi)的水向后噴射排出，產(chǎn)生了較小的反作用力,

將水火箭向前快速推進(jìn)。（夕水=LOxl（fkg/m3,g取10N/kg）

（1）在制作過程中，向汽水瓶中加入了質(zhì)量不等的水，測得上升高度記錄如表所示。

水量占瓶身總體積的百分

比/%5050

（2）將一個汽水瓶制成了一個簡易水火箭，其凈重為120g,到達(dá)最高點距離地面75m,此時瓶內(nèi)

的水全部排盡，在其下落過程中簡易水火箭重力做功為多少？_

（3）①查:閱資料可知，水火箭起飛過程中做加速直線運動，具初始質(zhì)量和起飛速度的乘枳與將水排

盡后的質(zhì)量和此時速度的乘積相等。一個質(zhì)量為120g的水火箭中加入總?cè)莘e:的水，其瓶底噴出水流的

流量0穩(wěn)定為2xl0Tm）s,1.5s全部噴出，水火箭的起飛速度為8m/s,求當(dāng)水火箭中的水排盡時，水

火箭的速度為多少？—

②水火箭發(fā)射速度很快，受空氣阻力影響，潑水火箭上升到最高點所需的能量相當(dāng)于燃燒0.08g的

汽油，水火箭上升到最高點時消耗的能量為多少？（縱油=4.7K10\j/kg）

10.（23-24九年級下?湖北宜昌?階段練習(xí)）2024年2月，湖北省出現(xiàn)小范圍低溫雨雪天氣，為了

清除路上的積雪，湖北交投集團(tuán)引進(jìn)了除雪破冰“神器”--一吹雪車，該車“心臟”為退役飛機(jī)“殲七”

“殲八”的發(fā)動機(jī)改造而成，該左每小時耗油2噸，吹出來的熱風(fēng)相當(dāng)于12級臺風(fēng)的動力，溫度約80C,

能快速吹化積雪、吹干結(jié)冰路面，使高速公路較快達(dá)到通行條件。

（1）按照我國道路交通標(biāo)準(zhǔn)，載重汽車的輪胎對地面的壓強不得超過7xlO*a,如果該吹雪車的車

輪與地面的總接觸而枳為5OOOcn?,則該吹雪車對地面的壓力不會超過多少？（設(shè)輪胎與地面的接觸面積

不變）

（2）若該吹雪車工作1個小時的過程中，發(fā)動機(jī)的熱效率（是指發(fā)動機(jī)獲得的機(jī)械能與燃料完全燃

燒土生的內(nèi)能之比）為40%,燃油熱值4取5xl（）7j/kg,2t燃油完全燃燒釋放的熱量是多少？此過程中發(fā)

動機(jī)獲得的機(jī)械能是多少？

（3）若發(fā)動機(jī)獲得的機(jī)械能有45%用于吹地面的積雪，則對積雪做功的功率是多少？

第十四章內(nèi)能的利用（解析版）

課時14.4第十四章內(nèi)能的利用復(fù)習(xí)總結(jié)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

2022年課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)

3.3.1從能量轉(zhuǎn)化角度認(rèn)識燃料的熱值。

物理觀念：了解四沖程熱機(jī)的構(gòu)造和工作原理。知道

3.3.3了解熱機(jī)的工作原理。知道內(nèi)能的利用在

熱值的概念：認(rèn)識生活中常見的能量。

人類社會發(fā)展史中的重要意義。

科學(xué)思維：認(rèn)識熱機(jī)四沖程工作過程中的能量轉(zhuǎn)化：

3.5.1知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量

能識別熱機(jī)四沖程。會進(jìn)行熱值的簡單計算。具有用

守恒實例。

能量守恒的觀點分析物理現(xiàn)象的意識。

3.5.2從能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度認(rèn)識效率。

科學(xué)探究：了解各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的。

3.5.3列舉能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向的實例。

知識梳理

思維導(dǎo)圖

內(nèi)能做4的機(jī)械

吸氣沖程：進(jìn)氣門打開，掉氣門關(guān)閉,活塞向下運動

壓縮沖程：進(jìn)氣門、排氣門關(guān)閉，活塞向上運動，氣體內(nèi)能增加

汽油機(jī)的工作原理做功沖程：火花塞產(chǎn)生電火花，燃料猛笈燃燒，高溫高壓氣體

推動活塞向下運動，帶動曲軸轉(zhuǎn)動，對外做功

熱機(jī)＜

排氣沖程:送氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向下運動，排除廢氣

工作過程與汽油機(jī)一樣

不同點：1）吸氣沖程：汽油機(jī)吸進(jìn)的是汽油和空氣的混合

汽油機(jī)與柴油機(jī)的異同物，柴油機(jī)吸進(jìn)的僅僅是空氣；2）壓縮沖程：汽油機(jī)壓縮

的是汽泊和空氣的混合物，汽油機(jī)壓縮的僅僅是空氣；3）

做功沖程：汽油機(jī)用火花塞點火，柒油機(jī)用噴油喟噴油.

1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫熱位：熱值單位是：j/kg.

熱值

內(nèi)能的利用燃料燃燒放出攔量?

熱機(jī)效率用來做有用功的那部分能量和照料完全燃燒放出的能量之比

熱機(jī)效率①燃料未完全燃燒（完全就燒條件：充足空氣，研

磨成細(xì)顆粒）：②廢氣推出帶走能量（廢氣的利

用）：③克服磨擦，消耗能量（使用潤滑劑，減小

影響熱機(jī)效率的因素摩擦）.

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

持不至

能量轉(zhuǎn)化與守恒能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律

問題探究

問題一：內(nèi)燃機(jī)沖程及其能量轉(zhuǎn)化情況

※專題概述

（1）四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作過程分為吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程；

（2）四個沖程組成一個工作循環(huán)。一個工作循環(huán)活塞往返兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次；

（3）壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣缸內(nèi)的氣體體積減小T內(nèi)能增加一溫度升高T壓強增??；做

功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，氣缸內(nèi)氣體體積增小—內(nèi)能減少一溫度降低T壓強減小。

【典例1】（2023?廣東?。┤鐖D為四沖程汽油機(jī)工作過程中的某沖程示意圖，該沖程為（）。

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【答案】Ao

【解析】觀察圖可知，進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉?；钊缮隙讼蛳露诉\動，汽油和空氣組成的燃料混

合物從進(jìn)氣門吸入氣缸，是吸氣沖程。

故選Ao

【典例2］（23-24九年級上?山東濰坊?期末）在學(xué)習(xí)完《熱機(jī)》后，某同學(xué)設(shè)計了實驗來演示熱

機(jī)的工作原理」如圖所示，用酒精燈加熱試管使水沸騰，水蒸氣驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動，下列關(guān)于該實驗分析正確

的是（）。

A.加熱試管使水沸騰，是通過熱傳遞的方式改變水的內(nèi)能

B.葉輪轉(zhuǎn)動時，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為葉輪的機(jī)械能

C.加熱過程中，酒精燈中的酒精內(nèi)能不變，熱值變小

D.增小酒精燈的火焰，可提高該裝置的效率

【答案】AB0

【解析】A.泗精燈加熱試管時，水吸收熱量，溫度升高到沸騰，是通過熱傳遞改變水的內(nèi)能，故A

正確；

B.葉輪轉(zhuǎn)動，是上升的水蒸氣將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B正確；

C.酒精燈加熱過程，質(zhì)量變小，組成物質(zhì)的分子變少，其內(nèi)能減少，但熱值與質(zhì)量無關(guān)，熱值不變,

故c錯誤；

D.增小酒精燈的火焰，可增小酒精燈放出的熱量，水吸收的熱量也增多，升溫加快，熱散失也增多,

但水吸收的熱量占酒精燈放出的總熱量的比例不變，所以效率不提高，故D錯誤。

故選ABo

【典例31（2023齊齊哈爾）如圖所示是單缸四沖程汽油機(jī)某一沖程工作示意圖，該沖程是___________

沖程。若該汽油機(jī)1s對外做功15次，則汽油機(jī)的飛輪速度為r/mino

【答案】①.壓縮；②.1800。

【解析】口］圖中的進(jìn)氣門和排氣門關(guān)閉，活塞向上運動，所以是壓縮沖程。

［2］四沖程汽油機(jī)在1s內(nèi)對外做功15次，則汽油機(jī)Imin做功900次，由于汽油機(jī)一個工作循環(huán)完成

4個沖程，飛輪和曲軸轉(zhuǎn)2圈，對外做功1次，所以汽油機(jī)的飛輪Imin內(nèi)飛輪轉(zhuǎn)1800次，即該汽油機(jī)工

作時飛輪的轉(zhuǎn)速為］800r/mino

【典例4】（2023?綏化）下圖是四沖程汽油機(jī)的工作示意圖。從能量轉(zhuǎn)化的角度看，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為

內(nèi)能的沖程是（）。

【答案】Ao

【解析】A.圖中的沖程兩氣閥關(guān)閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A符合

題意；

B.圖中的沖程進(jìn)氣閥開啟，排氣閥關(guān)閉，活塞向下運動，是吸氣沖程，有能量轉(zhuǎn)化，故B不符合題

意；

C.圖中的沖程進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥開啟，活塞向上運動，是排氣沖程，有能量轉(zhuǎn)化，故C不符合題

后、；

D.圖中的沖程兩氣閥關(guān)閉，活塞向下運動，火花塞點火，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D

不符合題意。故選A。

問題二：內(nèi)能的利用與能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移分析

※專題概述

人們利用內(nèi)能的形式主要有兩種：一是利用內(nèi)能做功，典型的例子就是內(nèi)燃機(jī)；二是利用內(nèi)能加熱，

常見的與煤氣灶、鍋爐、天然氣灶等。

1.利用內(nèi)能做功的過程是內(nèi)能的轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程。做拉力多少功，有就多少內(nèi)能發(fā)生的轉(zhuǎn)化,

轉(zhuǎn)化前后能量是守恒的。

2.利用內(nèi)能加熱是能量的轉(zhuǎn)移過程。例如，一杯熱水一杯冷水混合，不考慮能量損失時，熱水降溫減

少了多少內(nèi)能，冷水變熱就增加多少內(nèi)能，轉(zhuǎn)移前后能量是守恒的。

自然界中除了內(nèi)能可以同其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化外，其他各種形式的能量之間也可以發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。

在分析能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，要明確研究對■象和所研究的過程，注意分析物體的起始狀態(tài)和最終狀態(tài)所

具有的能的形式。

【典例1]（2024-甘肅蘭州-一模）下列有關(guān)能源及能的轉(zhuǎn)化中說法錯誤的是（）。

A.綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B.泥石流流速快，流量小，因此泥石流的重力勢能小

C.燃燒化石能源產(chǎn)生酸性氣體形成的酸雨，可以腐蝕成分為碳酸鈣或金屬的建筑物

D.鎂條燃燒發(fā)出耀眼的白光，此過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能

【答案】Ao

【解析】A.能量轉(zhuǎn)化是指各種能量之間在一定條件下互相轉(zhuǎn)化過程，綠色植物通過光合作用將太陽

能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A正確，不符合題意；

B.石流流速快，流量小，因此泥石流的動能小，動能小重力勢能不一定小，故B錯誤，符合題意；

C.能量轉(zhuǎn)化是指各種能量之間在一定條件下互相轉(zhuǎn)化過程，燃燒化石能源產(chǎn)生酸性氣體形成的酸雨，

可以腐蝕成分為碳酸鈣或金屬的建筑物，故C正確，不符合題意；

D.能量轉(zhuǎn)化是指各種能量之間在一定條件下互相轉(zhuǎn)化過程，鎂條燃燒發(fā)出耀眼的白光，此過程中化

學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能，故D正確，不符合題意。

故選Bo

【典例2】（2021?遼寧鐵嶺?三模）如圖是種能爬墻的機(jī)器人，它的四只腳上各有一個吸盤，讓它

能在爬墻時如履平地。請你回答下列問題：

（1）吸盤能吸住墻的原因是什么；

（2）機(jī)器人向下爬墻時所受摩擦力的方向向哪個方向；

（3）機(jī)器人在使用前需要充，充時能量是如何轉(zhuǎn)化的？

【答案】（1）小氣壓強；（2）豎直向上：（3）能轉(zhuǎn)化學(xué)能。

【解析】（1）吸盤內(nèi)氣壓小于外界小氣壓，在小氣壓的的作用下吸盤能吸住墻。

（2）機(jī)器人向下爬墻時，因機(jī)器人受到豎直向下的重力而向下滑動，所以在接觸面上會產(chǎn)生阻礙它

滑動的摩擦力，則機(jī)器人所受摩擦力的方向豎直向上。

（3）機(jī)器人充時，將能儲存起來，故能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

【典例3】（2024?江蘇南京?二模）以下四個事例中能量轉(zhuǎn)化過程與其他不相同的是（）。

【答案】A。

【解析】A.瓶塞沖出，試管內(nèi)氣體對塞了做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；

B.搓手取暖，雙手克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；

C.壓縮沖程，活塞壓縮缸內(nèi)氣體，對氣體做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；

D.鉆木取火，鉆頭克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；

綜上所述，能量轉(zhuǎn)化過程與其他不相同的是瓶塞沖出，故A符合題意，BCD不符合題意。

故選A。

【典例4】（2024?江蘇連云港?二模）下列四個實驗中，其能量轉(zhuǎn)化方式與圖示汽油機(jī)對應(yīng)沖程類

似的是（）。

【答案】ADo

【解析】A.圖中汽油機(jī)兩個氣門關(guān)閉，活塞下行，是做功沖程，此沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；火花

發(fā)生器點火后將盒蓋頂出，此時燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為盒蓋的機(jī)械能，與汽油機(jī)的能量轉(zhuǎn)化方式相同，故A符

合題意；

B.滾擺向下運動，重力勢能減小，動能增加，所以是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程，故B不符合題意;

C.向下壓縮空氣引火儀，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為瓶內(nèi)空氣的內(nèi)能，故C不符合題意；

D.酒精燈加熱杯中冷水后將盒蓋頂出，水的內(nèi)能增小，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與汽油機(jī)的能量轉(zhuǎn)化方

式相同，故D符合題意。故選AD。

問題三：燃燒放熱與“三率”的計算

※專題概述

1.燃料燃燒時放出的熱量：Q&=qm或Q次=qV。

2.“三率”的區(qū)分與計算

熱機(jī)效率燃料的利用率能量的轉(zhuǎn)化率

轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的那部分能量與燃料完被水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出在能量轉(zhuǎn)化時，的得到的新能量與被

全燃燒放出的熱量之比的熱量之比轉(zhuǎn)化的總能量之比

求解效率問題的通法：得到的那部分能量（有用能量）和消耗掉的能量（總能量）之比。可統(tǒng)一記為〃=曳他逞X100%

總能量

3.解答計算熱量與“三率”問題一般有以下兩種思路：

（1）分析題目所給的己知條件，思考根據(jù)這些條件能求出什么量，再根據(jù)求出的物理量思考還能求

出什么量，逐步由前往后推導(dǎo)，直至推出題目所要求的量；

（2）分析題目所問的問題，思考求解這些問題需要哪些物理量，要得到這些物理量，又需要什么，

逐步由前往后推導(dǎo)。

【典例1］（23-24九年級下?陜西西安?階段練習(xí)）某款混合動力汽車由一臺內(nèi)燃機(jī)和一臺機(jī)組成,

對其性能進(jìn)行測試，其部分參數(shù)如表所示：

純能22kW?h/1池容量44.5kW

耗00km,h

燃油7.5L/100k單位質(zhì)量池所包含的178W-

能耗m能量h/kg

（1）該混合動力汽車的內(nèi)燃機(jī)是四沖程汽油機(jī)，如圖所示是汽油機(jī)的沖程；

（2）從表中提供信息計算出該動汽車配備的池質(zhì)量是kg；

（3）該混合動力汽車以純油驅(qū)動勻速直線行駛100km,若該汽車工作時內(nèi)燃機(jī)的熱效率為40%,汽車

所受阻力為700N,剩余能量全部用于池充，則能為池充的量為Jo（汽油密度取（0.?Xl（r'kg/m3,

汽油熱值取4.6X107J/kg）

【答案】壓縮；250；2.66X107。

【解析】（1）［1］由圖可知，兩個氣門都關(guān)閉，活塞向上，是壓縮沖程。

（2）［2］由題意可知，池容量為44.5kW?h,單位質(zhì)量池所包含的能量為178W?h/kg,所以該動汽車

44.5kWh44.5xltfWh

配備的池質(zhì)量是川==250kg

178Wh/kg178Wh/kg

（3）［3］由題意知，燃油能耗7.5L/100km,所以汽車以純油驅(qū)動勻速直線行駛100km,消耗汽油7.5L

即7.5X10W,消耗汽油的質(zhì)量為m穴滬P汽滄^0.7X103kg/m3X7.5X1O'W=5.25kg

汽油完全燃燒放出的熱量為Q后m汽油Q汽題5.25kgX4.6X107J/kg=2.415X10sJ

內(nèi)燃機(jī)的熱效率為40%,則轉(zhuǎn)化的能量為聆〃。折40%X2.415X10HJ=9.66X107J

汽車所受阻力為700N,勻速行駛處于平衡狀態(tài)，牽引力等于阻力，因此汽車所做機(jī)械功為

/統(tǒng)M/^OONX100X103np7X10J

為池充的量為監(jiān)戶心后9.66X107J-7X107J=2.66X10J

答：（1）該混合動力汽車的內(nèi)燃機(jī)是四沖程汽油機(jī)，如圖所不是汽油機(jī)的壓縮沖程；（2）從表中提

供信息計算出該動汽車配備的池質(zhì)量是250kg；（3）能為池充的量為2.66X10;J.

【典例2】（2024?河南周口?模擬預(yù)測）如圖所示的重型貨車自重8.5噸，額定載重9噸，車輪與

水平地面接觸的總面積為0.35nl2。貨車滿載物資勻速直線行駛400公里消耗柴油70L,已知柴油的密度為

0.8X103kg/m3,熱值為4.（）X10'J/kg,g取10N/kg。求：

（1）該重型貨車滿載時對水平地面的壓強是多少？

（2）此段路程中柴油完全燃燒放熱多少？

(3)若此車熱機(jī)效率為40樂則勻速直線行駛時貨車受到的阻力多小?

【答案】(1)SxltfPa：(2)2.24x10。；(3)2.24xl03No

【解析】(1)該重型貨車滿載時對水平地面的壓強是

33

_F_G_m午g+m優(yōu)g_8.5x10kgx1ON/kg+9x10kgx1ON/kg_5x?p(l

P~~S~~S~S-0.35m2-Xa

(2)此段路程中柴油完全燃燒放熱為

Q=qm=^V=4.0xl07J/kgx0.8xl03kg/m3x70xl0-3m3=2.24xl09J

(3)若此車熱機(jī)效率為40%,發(fā)動機(jī)對外做的有用功為W=〃Q=40%X2.24X1()9J=8.96X10XJ

貨車受到的牽引力為人=>=8.96xI,J=2.24x10、N

5400x101

貨車做勻速直線行駛時，貨車受到的阻力和牽引力是一對平衡力，小小相等，阻力小小為

/=F=2.24X103N

答：(1)該重型貨車滿載時對水平地面的壓強是5M105pa：(2)此段路程中柴油完全燃燒放熱

2.24X109J：(3)若此車熱機(jī)效率為40%,則勻速直線行駛時貨車受到的阻力為2.24X1()3N。

【典例3】(2023?南京)使用天然氣有助于碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)，天然氣燃燒過程中，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化

為能，用天然氣灶將質(zhì)量為2.2kg,初溫為25℃的水加熱到75℃,水吸收的熱量是J；若燒

水的效率為42%,此過程中完全燃燒天然氣kgo［水的比熱容為4.2X1O：'J/(kg-℃)；天然氣熱值

為4.4Xl(rj/kg］

【答案】①.內(nèi)；②.4.62X105；③.0.025。

【解析】［1］天然氣燃燒過程中，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

［2］由、=<：地1知道，水吸收的熱量是

Q吸=C水加水4=0%(/-%)=4.2X1o3J/(kg?℃)X2.2kgx(75℃-25℃)=4.62xlO5J

［3］由知道，天然氣完全燃燒放出熱量為Q放="=J=1.1x1。6J

Q放742%

由。放=〃叫知道，此過程中完全燃燒天然氣〃7二"二,弋)」=0.025kg。

q4.4x10J/kg

【典例4］(21-22九年級上?江蘇鎮(zhèn)江?期中)如圖所示，用甲、乙兩種燃料分別對質(zhì)量和初溫相

同的水進(jìn)行加熱，兩圖裝置均相同。燃料的質(zhì)量用m表示，燃料充分燃盡時水升高的溫度用At表示(水

未沸騰)，則下列說法中正確的是()。

甲燃料*乙燃料

IQE1fMM4

A.實驗中加必須相同，否則無法比較燃料的熱值

B.實驗中△￡越小，說明燃料的熱值一定越小

c.若r的值越小，燃料的熱值越小

D.若B的值越小，燃料的熱值越小

m

【答案】ADo

【解析】燃料的熱值小小不能直接測晨，需要通過水吸收熱晶的多少來體現(xiàn)燃料燃燒放出熱量的多少,

而水吸收熱量的多少跟水的質(zhì)量卻升高的溫度有關(guān)，因此為了比較熱值小小可以利用。聲。放

而Q后c水m水卜t,Q后mq

BPc水m水卜t=mq

解得〃生.

m

A.由q=2自可知，比較兩種燃料的熱值小小時，需要控制兩種燃料的質(zhì)量相同，故A正確；

m

B.若小￡相同，勿越小，由=2生可知，燃料的熱值越小，故B錯誤；