机械能与内能的相互转化
机械能和内能的转化
机械能和内能的转化1. 机械能的定义在物理学中，机械能是指物体由于其位置和运动而具有的能量形式。
它包括了物体的动能和势能两个方面。
•动能：物体由于运动而具有的能量。
动能的计算公式是$E_k = \\frac{1}{2}mv^2$，其中m为物体的质量，v为物体的速度。
动能与物体的质量和速度的平方成正比，当质量或速度增大时，动能也会增大。
•势能：物体由于其位置而具有的能量。
势能的计算公式根据不同的情况而有所不同：–重力势能：对于静止在某一高度上的物体，其重力势能可以表示为E p=mgℎ，其中m为物体的质量，g为重力加速度，ℎ为物体的高度。
重力势能与物体的质量和高度成正比，当质量或高度增大时，重力势能也会增大。
–弹性势能：对于弹簧或弹性体系，其弹性势能可以表示为$E_p = \\frac{1}{2}kx^2$，其中k为弹簧的弹性系数，x为弹簧的形变量。
弹性势能与弹簧的弹性系数和形变量的平方成正比，当弹性系数或形变量增大时，弹性势能也会增大。
机械能的守恒原理指出，在不受外力的情况下，物体的机械能保持不变。
这意味着，一个物体的动能增加时，其势能会减少；而势能增加时，动能会减少。
2. 机械能和内能的关系机械能和内能都属于能量的不同形式，但它们之间可以发生转化。
内能是指物体由于其分子之间的相互作用所具有的能量。
它包括了分子的动能和势能这两个方面，并且与物体的温度有关。
内能的计算公式可以表示为$E_{\\text{内}} = \\frac{3}{2}nkT$，其中n为物体的摩尔数，k为玻尔兹曼常量，T为物体的温度。
当机械能转化为内能时，意味着物体失去了一部分的动能和势能，并将其转化为分子间的相互作用。
这一转化过程通常发生在摩擦、碰撞等情况下，比如一个滑动的物体在与表面摩擦时会产生热量，使得物体的机械能转化为内能。
相反地，当内能转化为机械能时，意味着物体吸收了外界的热量，使得分子间的相互作用减弱，从而具有更多的动能和势能。
机械能与内能的相互转化
还有哪些事例也能说明做功可以改 变物体的内能呢？
现象：棉絮被点燃
结论： 对物体做功，可 以使物体的内能增大
此时：机械能转化为内能
.
5
.
6
想一想：要使铁丝的温度升高，你还有哪些 方法？仅凭铁丝温度升高，你能判断出是用 哪种方式改变铁丝的内能的吗？
做功和热传递在改变物体的 内能上是等效的
做功的实质是： 能量的转化
热传递的实质是：能量的转移
.
7
活动：演示点火爆炸
现象：盖子飞出去 解释：酒精蒸汽燃烧后产生的 高温高压的燃气，推动盖子做 功，将内能转化为机械能
热机（热力发动机）
.
8
热机:将燃料燃烧后产生的高温、高 压的燃气的内能转化为机械能的装置
汽
柴
油
油
机
机
蒸 汽 机
.
9
活塞从气缸的一端移动到另一端 的过程叫做冲程
，推动活塞向下运动，并通
过连杆带动曲轴转动,将内能
转化为机械能。 .
13
排气冲程
进气门关闭，排气 门打开，活塞向上运动 ，把废气排出气缸。
.
废燃 气烧
后 的
14
汽油机工作原理小结
１．汽油机完成一个循环:
活塞经历四个冲程,分别 为: 吸气、冲程_____压_缩__冲程 _ 做功冲、程______排_气冲程 其 中, 做功冲程冲程时燃气对 外做功，______内转能化为 ____机__械_能_。
3.内燃机工作一个循环包括：吸气、压缩、 做功、排气四个冲程。其中做功冲程将内能转 化为机械能对外做功，其余三个辅助冲程靠飞 轮的惯性完成。
.
17
课堂练习
1、下列现象中，是用做功的方法来减小物 体内能的是（ DD）
11 机械能与内能的相互转化教案
11 机械能与内能的相互转化-教案第一章：引言1.1 教学目标让学生了解机械能和内能的概念。
让学生了解机械能和内能之间可以相互转化。
1.2 教学内容机械能和内能的定义。
机械能和内能的相互转化现象。
1.3 教学方法讲授法：讲解机械能和内能的概念及相互转化现象。
互动法：提问学生关于机械能和内能的知识，引导学生思考。
第二章：机械能的转化2.1 教学目标让学生了解机械能可以转化为其他形式的能量。
2.2 教学内容机械能转化为其他形式的能量，如热能、电能等。
实例分析：机械能转化为内能的实例，如摩擦生热现象。
2.3 教学方法讲授法：讲解机械能转化的原理和实例。
实验法：进行摩擦生热实验，让学生观察机械能转化为内能的现象。
第三章：内能的转化3.1 教学目标让学生了解内能可以转化为机械能。
3.2 教学内容内能转化为机械能的原理和实例，如热机的工作原理。
3.3 教学方法讲授法：讲解内能转化为机械能的原理和实例。
实验法：进行热机实验，让学生观察内能转化为机械能的现象。
第四章：能量守恒定律4.1 教学目标让学生了解能量守恒定律的内容和意义。
4.2 教学内容能量守恒定律的表述和解释。
能量守恒定律在机械能和内能转化中的应用。
4.3 教学方法讲授法：讲解能量守恒定律的内容和应用。
互动法：提问学生关于能量守恒定律的知识，引导学生思考。
第五章：总结与拓展5.1 教学目标让学生总结机械能和内能相互转化的规律。
激发学生对机械能和内能相互转化的进一步探究。
5.2 教学内容回顾本章内容，总结机械能和内能相互转化的规律。
提供一些拓展阅读材料和思考题，供学生进一步学习。
5.3 教学方法讲授法：回顾本章内容，总结机械能和内能相互转化的规律。
自主学习法：学生自主阅读拓展阅读材料，完成思考题。
第六章：生活中的机械能与内能转化6.1 教学目标让学生了解机械能与内能在日常生活中的应用。
培养学生观察和分析生活中的能量转化现象。
6.2 教学内容分析日常生活中的机械能与内能转化实例，如洗衣机、汽车等。
机械能和内能的相互转化
热力学研究
机械能和内能的转化是热力学研 究的基础，有助于深入探究热力 学定律。
机械能和内能转化过程中的能量守恒
1 法则
根据能量守恒定律，能量在转化过程中不会消失或增加，只会从一种形式转化为另一种 形式。
2 公式
机械能转化为内能的公式为Q＝W＋ΔE，其中Q为热量，W为功，ΔE为内能增量。
机械能和内能转化在实际应用中的意义
工业生产
汽轮机、热机等利用能量转化实 现工业生产。
能源开发
形式
机械能一般以动能和势能的形式存在，而内能则以热能、化学能等形式存在。
转化关系
机械能和内能之间可以相互转化，但转化过程中并不完全，会有部分损失。
机械能和内能的转化关系
1
转化式
机械能可以通过摩擦、弹性碰撞等方式转化
转化比例
2
为内能。
转化过程中会有能量损失，机械能转化为内
能的比例会小于1。
3
内能转机械能
内能可以通过膨胀、变形等方式转化为机械 能，但同样会有部分能量损失。
机械能转化为内能的例子
车辆刹车
刹车过程中，机械能转化为内能，即摩擦热。
瀑布
水从高处落下时，机械能转化为内能和声能。
内能转化为机械能的例子
汽轮机
燃烧后的燃料，将水加热生成蒸汽驱动汽轮机转动，内 能转化为机械能。
弹簧
弹簧被挤压后，内能转化为机械能。
机械能和内能的相互转化
机械能和内能是物理学中非常重要的概念。本次演示将探讨这两种能量如何 相互转化，并展示转化过程中能量守恒的原理。
机械能和内能的定义
机械能
物体的机械能等于其动能和势能之和。
机械能和内能的相互转化
机械能和内能的相互转化1. 引言：能量的小秘密说到能量，大家肯定会想到吃东西的力气，或者是电灯的光亮。
不过，能量可不止这么简单哦！它就像个变魔术的家伙，在不同的状态之间跳来跳去，今天我们要聊聊机械能和内能之间的那些事儿。
听起来是不是有点深奥？别急，咱们慢慢来，肯定能让你听得懂，甚至乐在其中！2. 机械能：动起来的能量2.1 机械能的定义首先，机械能是什么呢？简单来说，就是跟运动和位置有关的能量。
比如说，想象一下你在公园里推着秋千，秋千在你手下嗖嗖地荡起来，那就是机械能在发挥作用。
你用力一推，秋千就像打了鸡血一样飞起来，这就是动能；而当秋千在最高点停住的时候，它又有了势能。
可见，机械能的世界真是有趣得很！2.2 机械能的应用说到应用，机械能可真是无处不在。
你有没有注意到，当你骑自行车的时候，转动的车轮就是机械能在起作用。
我们在家里用的电器，像洗衣机、风扇，都是在把电能转化成机械能，让我们生活得更加轻松。
如果你听说过“无功不受益”，在这里也一样，机械能的背后，是一堆努力和能量的积累。
嘿，你就把它想成是“汗水换来的动力”吧！3. 内能：静静的能量3.1 内能的定义接下来，我们聊聊内能。
内能有点像个藏在角落里的小精灵，虽然你看不见它，但它一直在默默地为你工作。
简单来说，内能就是物体内部的能量，跟物体的温度、分子运动有关。
想象一下，你手里拿着一杯热水，热水中的分子在欢快地跳舞，这时候的内能就是高的。
3.2 内能的特点内能和机械能可不一样，它的变化往往是悄无声息的。
有时候，我们做饭的时候，锅里的水慢慢变热，水的内能就在悄悄增加。
等到水开了，水蒸气腾腾而起，这又是一种能量的释放，内能转化成了动能。
就像那句老话说的“细水长流”，内能的变化是逐步的，但影响可大着呢！4. 机械能与内能的转化4.1 相互转化的过程那么，机械能和内能之间是怎么转化的呢？这就有点像是一个舞蹈，两个能量互相追逐、互相转换。
当你用力去推动一个重物时，机械能在流动，但与此同时，物体的温度也会升高，内能增加。
机械能与内能的相互转化
课堂练 习
1、下列现象中，是用做功的方法来减小物 、下列现象中， 体内能的是（ D 体内能的是（ D ） A 、钻木取火 B 、用铁锤不断地敲打铁钉 C、 小孩从滑梯上滑下时，臀部有灼热感 、 小孩从滑梯上滑下时， D、 水蒸气冲开水瓶塞子 、
课堂练 习
D D 2、用铁锤敲打铁钉，铁钉温度会升高 、用铁锤敲打铁钉，
四、机械能与内能的相互转化
热传递——改变内能的一种方法
改变物体的内能还有其他方法吗？
对物体做功 做功也可以改变物体的内能 做功
还有哪些事例也能说明做功可以改 变物体的内能呢？ 现象：棉絮被点燃 结论： 对物体做功，可 以使物体的内能增大 此时：机械能转化为内能
想一想： 想一想：要使铁丝的温度升高，你还有哪些 方法？仅凭铁丝温度升高，你能判断出是用 体内能的另一种方式，做功 做功是改变物体内能的另一种方式， 做功是改变物体内能的另一种方式 改变内能，实质是是内能与机械能的相互转化。 改变内能，实质是是内能与机械能的相互转化。 2.热机是将内能转化为机械能的设备。常见 热机是将内能转化为机械能的设备。 热机是将内能转化为机械能的设备 的内燃机有汽油机和柴油机。 的内燃机有汽油机和柴油机。 3.内燃机工作一个循环包括：吸气、压缩、 内燃机工作一个循环包括： 内燃机工作一个循环包括 吸气、压缩、 做功、排气四个冲程。 做功、排气四个冲程。其中做功冲程将内能转 化为机械能对外做功， 化为机械能对外做功，其余三个辅助冲程靠飞 轮的惯性完成。 轮的惯性完成。
热机的应用
常用的内燃机有汽油机和柴油机。 常用的内燃机有汽油机和柴油机。 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞 汽油机比较轻巧，常用在汽车、 机和小型农业机械上。柴油机的功 机和小型农业机械上。 率较大，被广泛应用于载重汽车、 率较大，被广泛应用于载重汽车、 拖拉机、坦克、火车和轮船上。 拖拉机、坦克、火车和轮船上。
机械能与内能的相互转化
机械能与内能的相互转化机械能与内能的相互转化主要涉及热机和热泵的工作原理。
1. 热机：机械能可以通过燃料的燃烧或其他能源形式的消耗转化为热能，然后通过热能的流动将部分热能转化为机械能。
例如，内燃机中，燃料燃烧产生高温高压的气体，气体膨胀驱动活塞运动，进而通过连杆和曲轴将其机械能转化为机械功。
2. 热泵：热泵则是将外界低温热源的热能转化为机械能。
热泵的工作原理类似于制冷机，通过循环工质的循环流动，从低温热源吸收热能，通过压缩提高其温度，然后释放到高温热源，同时将一部分热能转化为机械能。
在这两种情况下，机械能和热能之间的转化是通过工作物质（例如气体）的热力学循环进行的。
多数热力循环都违背了热力学第二定律，无法将完全的热能转化为机械能，一部分热能会被排放或者耗散掉，因而无法实现百分之百的能量转化效率。
在机械能与内能的相互转化中，还有其他一些现象和机制需要考虑：1. 摩擦热：当两个物体之间发生摩擦时，由于摩擦力的作用，机械能转化为内能，导致物体温度升高。
这是因为摩擦形成了微观层面的不规则运动，使得物体的内部分子或原子运动增加，从而增加了其内部能量。
2. 热传导：当热量从一个物体传导到另一个物体时，会伴随着内能的转化。
例如，当一个热源与一个冷体接触时，热量会通过热传导的方式从热源传递到冷体，导致冷体温度升高。
这种过程中，一部分机械能也转化为了内能。
总之，机械能和内能的相互转化是通过能量的传递和相互作用来实现的，其中热能的传递和热力学循环是重要的机制。
不同的情况和系统会有不同的机械能和内能转化方式，例如燃烧释放热能产生机械能，或者在热泵中通过压缩工质将热能转化为机械能。
机械能和内能的相互转化
机械能和内能的相互转化引言在物理学中，机械能和内能是两个重要的概念，它们描述了系统中储存的能量以及能量的转化过程。
机械能是指系统的动能和势能之和，而内能则是指系统分子及组成部分的能量。
在一定条件下，机械能和内能可以相互转化，这在工程和科学研究中具有重要的应用价值。
本文将重点讨论机械能和内能之间的相互转化过程及其相关原理。
机械能的表示和转化机械能是指系统的动能和势能之和。
动能是物体由于运动而具有的能量，其大小与物体的质量和速度平方成正比。
势能是物体由于位置而具有的能量，其大小与物体的质量、重力加速度和高度成正比。
在任何给定的系统中，机械能的总量保持不变。
当系统中的动能增加时，势能相应减少；反之，当势能增加时，动能相应减少。
机械能可以通过各种方式进行转化，最常见的是由动能转化为势能或者由势能转化为动能。
例如，当抛出一个物体时，物体的动能随着速度的增加而增加，而势能随着高度的增加而增加。
当物体下落回到地面时，动能减少，势能转化为动能，最终化为热能散失。
机械能的转化也可以通过杠杆、滑轮等简单机械装置实现。
例如，在一个杠杆上施加力可以使一个物体随着杠杆的旋转而提高位置，从而增加物体的势能。
同样地，利用滑轮和绳子可以改变物体的高度，实现机械能的转化。
内能的表示和转化内能是指系统中分子和组成部分的能量。
它包括分子的热运动、旋转和振动以及分子之间的相互作用。
内能的大小取决于系统的温度、压力和组成成分。
内能可以通过吸热或放热的方式进行转化，也可以通过化学反应或核反应进行能量的转化。
在系统的热力学平衡状态下，内能是一个守恒量，即内能的总量保持不变。
当系统吸收热量时，内能增加；反之，当系统放出热量时，内能减少。
内能的转化可以通过传导、对流和辐射等方式进行。
例如，当我们加热水时，热能通过传导从加热源传递给水，使水分子的热运动增强，从而增加了水的内能。
机械能和内能的相互转化在一定条件下，机械能和内能可以相互转化。
最常见的情况是机械能转化为内能或内能转化为机械能。
机械能与内能的相互转化以及热学计算
机械能与内能的相互转化以及热学计算一、机械能与内能的相互转化机械能是指物体由于其位置和运动状态所具有的能量，它包括动能和势能两部分。
而内能是指物体分子和原子内部运动的能量，与物体的温度有关。
机械能与内能之间存在相互转化的现象。
当机械能转化为内能时，物体的位置和运动状态发生改变，而内能会增加，从而导致物体的温度升高。
而当内能转化为机械能时，物体的位置和运动状态发生改变，而内能会减少，从而导致物体的温度降低。
具体的机械能与内能相互转化的实例有：水在电池中的转化、风力发电等。
在电池中，电能通过化学反应转化为机械能和热能。
当电池工作时，电解液中发生的化学反应会产生热能，而这部分热能会升高电解液和电池的温度，从而增加内能。
同时，电池中的电能也会通过外部电路传递给外界，实现机械能转化。
在风力发电中，风能通过风轮转化为机械能，从而带动发电机转动，产生电能。
而这个过程中，由于机械能的转化，风轮和发电机会产生摩擦热，从而增加内能。
二、热学计算热学是研究热量与能量转化的科学，它包括热力学和热传导等研究内容。
在热学计算中，常用的一些物理量和公式有：1. 热量传递的公式：热量传递的计算公式是Q=mcΔT，其中Q代表热量，m代表物体的质量，c代表物体的比热容，ΔT代表物体的温度变化。
这个公式可以用来计算物体在热量变化时的热量传递情况。
2.热传导公式：热传导的计算公式是Q=λAΔT/d，其中Q代表传导热量，λ代表物质的导热系数，A代表传导物体的面积，ΔT代表温度差，d代表传导距离。
这个公式可以用来计算物体通过导热方式传递热量的情况。
3.热功定理：热功定理是热力学的基本定律之一，它表示系统从外界吸收的热量等于系统对外界做的功加上系统内部的热能的增加。
数学表达式为Q=W+ΔU，其中Q代表系统吸收的热量，W代表系统对外界做的功，ΔU代表系统内部能量的增加。
这个定理可以用来计算系统的热功转化情况。
在热学计算中，我们常常利用这些公式和定理，结合具体的问题，来进行能量转化和热量传递的计算，从而得到所需的结果。
机械能和内能的相互转化
_水__蒸_气__对_塞_子___做功 水蒸气内能_减__少__， 温度_降__低__
内能 转化 机械能
活动12.6： 演示点火爆炸
现象：我们看到 塑料盒盖飞出去了！； 分析：盒盖的机械能如何变化？
能量是如何转化的？ 燃气的内能如何变化？
结论：1. 物体对外做功自身内 能会 减少；
机械能转化为内能。
做功 冲程： 进气门 关闭 ， 排气门 关闭 ， 活塞向下 运动。
内能转化为机械能。
排气 冲程：
进气门 关闭 ， 排气门 打开 ， 活塞 向上运动。
想一想：
2. 汽油机的一个工作循环活塞经 历__4__个冲程，曲轴旋转__2___ 圈，活塞往复运动__2___次，燃 气对外做___1___次功。
D．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对 环境的污染较小
如图所示，礼仪小姐手持的广州亚运会
火炬“潮流”使用的燃料为丙烷，常温下
呈气态的丙是通过加压液化后储存在较
小的罐内。若丙烷的热值为
8.0×107J/kg，罐内装有的450g丙烷
完全燃烧可以放出的热量是
J
下列关于热机和环境保护的说法中， 正确的是( ) Ａ．热机排出的尾气没有内能 Ｂ．热机的效率能达到100% Ｃ．热机都是利用汽油作燃料 Ｄ．热机的大量使用会造成环境污染
度升高
• C、把搭在弓上的箭射出去 • D、冬天用热水袋取暖
2、下列过程中，将内能转化为 机械能的是 ( D ) A．流星在大气层中穿行 B．用热水泡脚．脚感觉暖和 C．汽油机的压缩冲程 D．水沸腾时水蒸气顶起水壶盖
热机的定义：
热机是热力发动机的简称。热 机是将燃料燃烧产生的高温、高压 燃气的内能转化为机械能的装置。
12.4机械能与内能的相互转化
Q = c水m水∆t水 吸 ……
∆t = 40°C
Q放 × ____%= Q 吸
例题4:天然气是当今家庭中使用较普遍的一种能源， 例题4:天然气是当今家庭中使用较普遍的一种能源， 4:天然气是当今家庭中使用较普遍的一种能源 现用天然气烧水。 现用天然气烧水。 的水温度从20℃加热到100 （1）为使2 Kg的水温度从20℃加热到100 ℃ ， 为使2 Kg的水温度从20℃加热到 需吸收多少热量？ 需吸收多少热量？ （2）若加热过程中，天然气放出的热量只有50% 若加热过程中，天然气放出的热量只有50% 被水吸收，则需完全燃烧多少kg的天然气？ 被水吸收，则需完全燃烧多少kg的天然气？ kg的天然气 (天然气的热值为4.4×107J/kg) 天然气的热值为4.4× 4.4
Q放=mq
J/kg
Q放=vq （天然气） J/m 天然气）
3
例1.一瓶酒精，如果倒去一半，则：（ 1.一瓶酒精，如果倒去一半， 一瓶酒精
A、它的比热容变为原来的四分之一 B、它的热值变为原来的一半
）
C、它的热值和比热容都变为原来的一半 D、它的热值和比热容都不变
3kg的汽油放出的热量是多少 的汽油放出的热量是多少？ 例2. 完全燃烧 3kg的汽油放出的热量是多少？ 若要完全燃烧干木材多少kg才能放出相等的热量? 若要完全燃烧干木材多少kg才能放出相等的热量? kg才能放出相等的热量
2.想一想： 此实验的 现象发生 的物理过 程。
3打气筒打气时 为什么筒壁会热起来 打气筒打气时, 为什么筒壁会热起来? 打气筒打气时
1.活塞压缩空气做功, 1.活塞压缩空气做功,机械 活塞压缩空气做功 能转化为内能， 能转化为内能，使筒内空 气内能增加,温度升高; 气内能增加,温度升高; 活塞与筒壁间的摩擦， 2. 活塞与筒壁间的摩擦， 机械能转化为内能， 机械能转化为内能，使筒 壁内能增加，温度升高。 壁内能增加，温度升高。
机械能和内能相互转换的物理实质
机械能和内能相互转换的物理实质机械能和内能是物质的两种基本能量形式，它们之间存在着相互转换的物理实质。
本文将从机械能和内能的基本概念入手，探讨它们相互转换的物理实质。
首先介绍机械能和内能的概念，然后探讨它们之间的相互转换。
最后通过具体的例子，展示机械能和内能相互转换的物理实质。
一、机械能和内能的基本概念机械能是物体由于运动或者位置而具有的能量。
它由动能和势能两部分组成。
动能是物体由于运动而具有的能量，与物体的质量和速度有关。
动能的公式为：K=1/2mv^2，其中K为动能，m为物体的质量，v为物体的速度。
势能是物体由于位置而具有的能量，与物体的位置和外力有关。
势能的公式为：U=mgh，其中U为势能，m为物体的质量，g 为重力加速度，h为物体的高度。
内能是物体分子和原子内部的能量。
它包括了物体的热能、化学能和核能。
热能是物体由于分子和原子的热运动而具有的能量。
化学能是物体由于分子和原子之间的化学结合而具有的能量。
核能是物体由于核反应而具有的能量。
二、机械能和内能的相互转换机械能和内能之间存在着相互转换的物理实质。
这种相互转换可以通过以下几种方式实现。
1.机械能转化为内能当物体受到外力作用，发生形变或运动时，它的机械能会发生相应的变化。
这时，机械能会转化为内能。
例如，当一个物体受到外力挤压时，它的形变会使得其中的分子和原子发生热运动，从而产生热能。
这样，物体的机械能就转化为了内能。
2.内能转化为机械能反过来，内能也可以转化为机械能。
当一个物体内部的分子和原子发生热运动时，它的内能会发生相应的变化。
这时，内能会转化为机械能。
例如，蒸汽机利用水的内能产生蒸汽，蒸汽推动活塞做功，最终将内能转化为了机械能。
3.机械能和内能的相互转化在一些情况下，机械能和内能可以相互转化。
例如，在机械摩擦中，机械能会转化为内能，使得物体的温度升高；而在热机中，热能会转化为机械能，实现功的输出。
三、机械能和内能相互转换的物理实质机械能和内能相互转换的物理实质可以通过能量守恒定律来解释。
初三物理机械能和内能的相互转化教案
课 题
机械能与内能的相互转化(一)
课 型
新授课
第4课时
教
学
目
标
1.通过活动，认识到做功是改变物体内能的一种方式，是其他形式能向内能的转化过程；
2.通过观察、分析内能转化为机械能的过程，知道热机的工作原理；
3.借助模型或挂图等媒体，了解四冲程汽油机的基本结构及其工作过程；
4.通过阅读“热机的发展历程”，了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义；
探 究 内 容
教 师 活 动
学 生 活 动
设 计 意 图
一．活动：研究做功能否改变物体的内能
（1）做一做
（2）看一看
（3）议一议
二.活动：演示点火爆炸事件---将内能转化为机械能
用多媒体以图片形式展示两个实例。
提出问题：同学们采用哪些办法可以使铁丝温度升高，内能增大
对学生所提出的各种方法进行归类并进一步分析铁丝的的内能从何而来。
在教师指导下阅读课文后进行小组讨论并完成课文中“想一想”，并选派代表借助模型和多媒体动画对全班同学介绍汽油机的构造和工作过程，其它同学可作补充说明。
阅读“信息库”中关于“柴油机”的内容，了解汽油机和柴油机结构及工作过程的异同点。
阅读课文
培养学生的阅读、自学能力和语言表达、交流能力。
使学生初步了解热机发展对人类社会作出的巨大贡献，扩大学生的知识面。
学生课后思考及作业
完成《课课练》中相关内容。
教师
课后
简评
使学生认识到：热传递是内能的转移；而做功是能量的转化。
使学生进一步理解做功改变物体的内能
培养学生观察能力和用所学知识解释现象。
探 究 内 容
教 师 活 动
机械能与内能的相互转化
机械能与内能的相互转化1. 引言在物理学中，机械能和内能是两个重要的概念。
机械能是指物体在运动或位置改变过程中所具有的能量，而内能则是物体内部微观粒子（如分子和原子）的动能和势能的总和。
机械能和内能在物体的能量转化过程中相互转化，本文将详细讨论这一转化过程的原理和应用。
2. 机械能的概念和公式机械能是指物体的动能和重力势能的总和。
动能是物体由于运动而具有的能量，可以用公式表示为：$$ E_k = \\frac{1}{2} m v^2 $$其中，E k表示动能，m表示物体的质量，v表示物体的速度。
重力势能是物体由于距离地面的高度而具有的能量，可以用公式表示为：E p=mgℎ其中，E p表示重力势能，g表示重力加速度，ℎ表示物体的高度。
因此，机械能可以表示为：$$ E_m = E_k + E_p = \\frac{1}{2} m v^2 + m g h $$3. 内能的概念和公式内能是物体内部微观粒子的动能和势能的总和。
微观粒子的动能包括粒子的热运动和分子振动的能量，势能包括粒子之间的相互吸引或排斥的能量。
内能无法直接测量，但可以通过测量温度变化和转化热量来间接推算。
内能的公式可以表示为：$$ E_i = \\sum \\frac{1}{2} m_i v_i^2 + \\sum U_i $$其中，E i表示内能，m i表示微观粒子的质量，v i表示微观粒子的速度，U i表示微观粒子的势能。
4. 机械能与内能的相互转化机械能和内能之间存在相互转化的关系。
当物体发生机械运动时，其机械能将转化为内能。
例如，当一个物体从高处下落时，其重力势能逐渐减小，而速度则逐渐增大，这意味着机械能转化为了动能。
同时，由于气体分子受到挤压和碰撞等作用，分子的动能增加，内能也随之增加。
另一方面，当物体受到外部作用力时，其内能可以转化为机械能。
例如，当一个物体被拉伸或被压缩时，其内能增加，而机械能则减小。
这是因为通过外力对物体施加压力或拉力，微观粒子的势能增加，而动能减小。
机械能与内能的相互转化
§12.3 机械能与内能的相互转化
教学目标：
1．知识与技能：
（1）通过活动，认识到做功是改变物体内能的一种方式，是机械能能向内能的转化过程。
（2）通过观察、分析内能转化为机械能的过程，知道热机的工作原理。
（3）借助模型或多媒体，了解四冲程汽油机的基本结构及其工作过程。
2．方法与过程：
（1）通过观察和分析，知道做功是改变内能的方式之一。
（2）通过观察演示，认识汽油机，了解汽油机的四个冲程及能量的转化情况。
（3）体验用类比方法，加深对物理概念理解的过程，学会迁移学习。
（4）通过阅读“化石燃料的燃烧和环境保护”一文，认识燃烧排放物对环境的影响。
3．情感、态度、价值观：
（1）有应用科学原理解决实际问题的意识和积极性。
（2）通过探究或体验探究的过程，激发主动学习的兴趣。
（3）通过汽油机的学习以及阅读“热机的发展历程”，了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。
（4）通过阅读“化石燃料的燃烧和环境保护”，初步认识能源与人类生存和社会发展的关系。
教学重点：做功可以改变物体的内能，汽油机的工作原理，热值
教学难点：做功可以改变物体的内能，热值
教学器材：铁丝、空气压缩引火仪，等质量的酒精、纸片，烧杯、水、温度计、铁架台、石棉网等。
机械能与内能的相互转化知识点
机械能与内能的相互转化知识点
1. 嘿，你知道吗，摩擦生热就是机械能转化为内能的典型例子呀！就像冬天我们搓手，搓着搓着就热乎了，这就是我们通过摩擦，让手的机械能变成了热能。
2. 还有啊，汽车刹车的时候，那刹车片会变得很热，这也是机械能向内能的转化呢！想想看，那么快运动的车子突然停下，动能不就变成热能啦。
3. 压缩气体也能让机械能转化为内能哦！比如说给自行车打气，打气筒会变热，这就好像我们用力把机械能“塞”进了气体里，变成了内能，神奇吧？
4. 反过来，内能也能转化为机械能呀！蒸汽机不就是嘛。
水被加热变成蒸汽，有了很大的能量，就能推动机器转动，这就是内能变成机械能啦，就像是内在的力量爆发出来了一样。
5. 燃烧燃料也是这样，燃料的内能转化为了推动机器的机械能呢。
就像火箭发射，燃料燃烧的能量让火箭嗖地飞起来，这多厉害呀！
6. 热胀冷缩也包含着机械能与内能的转化呢。
比如一个烧热的铁球，会膨胀，这里边不就有内能让它的机械能也发生了变化嘛。
7. 哎呀呀，生活中有这么多机械能与内能相互转化的例子呢，我们天天都能看到感受到呀！
结论：机械能和内能的相互转化真的无处不在，非常有趣又很重要呢！。
11 机械能与内能的相互转化教案
11 机械能与内能的相互转化-教案第一章：引言教学目标：1. 了解机械能和内能的概念。
2. 理解机械能和内能之间的相互转化关系。
教学内容：1. 引入机械能和内能的概念，让学生初步了解两种能量的定义。
2. 讲解机械能和内能之间的相互转化关系，通过示例让学生理解转化的过程。
教学活动：1. 引导学生思考日常生活中常见的机械能和内能的例子，如滑梯、滚筒等。
2. 组织学生进行小组讨论，分享彼此对机械能和内能的理解。
第二章：机械能的转化教学目标：1. 理解机械能的转化过程。
2. 学会计算机械能的转化。
教学内容：1. 讲解机械能的转化过程，包括动能和势能的转化。
2. 介绍机械能转化的计算方法，如动能转化为势能的公式。
教学活动：1. 通过实验或图片展示，让学生观察和理解机械能的转化过程。
2. 引导学生进行计算练习，运用机械能转化的公式进行计算。
第三章：内能的转化教学目标：1. 理解内能的转化过程。
2. 学会计算内能的转化。
教学内容：1. 讲解内能的转化过程，包括热能和势能的转化。
2. 介绍内能转化的计算方法，如热能转化为势能的公式。
教学活动：1. 通过实验或图片展示，让学生观察和理解内能的转化过程。
2. 引导学生进行计算练习，运用内能转化的公式进行计算。
第四章：机械能与内能的相互转化实例教学目标：1. 了解机械能与内能相互转化的实例。
2. 学会分析实例中的能量转化过程。
教学内容：1. 介绍一些常见的机械能与内能相互转化的实例，如发动机、摩擦生热等。
2. 分析实例中的能量转化过程，让学生理解转化的原理。
教学活动：1. 让学生观察和分析一些机械能与内能相互转化的实例。
2. 组织学生进行小组讨论，分享彼此对实例中能量转化过程的理解。
第五章：总结与拓展教学目标：1. 总结机械能与内能相互转化的知识点。
2. 拓展学生对能量转化应用的认识。
教学内容：1. 总结本节课所学的机械能与内能相互转化的知识点，让学生加深记忆。
2. 介绍一些机械能与内能相互转化的应用，如汽车发动机、暖气等，让学生了解能量转化的实际应用。
机械能及内能的相互转化
2.某单缸四冲程汽油机飞轮转速为1800r/min，则在1s 内曲轴转 30 圈，活塞往复 30 次，有 15 个工 作循环，活塞对外做 15 次功，有 60 个冲程，。
飞轮1s内转
一个工作循环
对外做1次功
？
曲轴、飞轮转2圈 ？ 30圈
活塞往复2次 ？
4个冲程 ？
你知道吗？
常用的内燃机有汽油机和柴油机
例如：用锅炉来烧水
节约燃料的 措 施:
1、供氧不足，造成燃料不 1）改善燃烧的条件，
能做到完全燃烧。
使燃料尽可能充分燃烧。
2、炉壁会传走一部分热量。 3、一部分热量传递给水。 2）尽可能减少各种热量
损失。
炉子的效率：有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的
热量之比，叫做炉子的效率。
η=
Q吸 Q放
100%
热值燃料的一种物理属性。只与燃料的种类有关，与燃 料的质量、体积、是否完全燃烧无关。
4、燃料完全燃烧放热计算公式：
Q放= m q（或Q放= Vq）
例题： 1、500 g 的汽油完全燃烧时，可以放出多少热量？
2、完全燃烧10千克的焦碳所放出的热量相当于完全 燃烧多少千克的干木材放出的热量？
5、影响燃料的有效利用因素:
物体对—外— 做功内能减小 内能转化为机械能
实质:内能和机械能（其他形式的能）的相 互转化 内能转化的量度：做多少功
改变物体内能的两种方式 做功 和 热传递。
热传递的实质： 是内能的转移. 内能改变多少的量度： 吸收或放出的热量多少
做功的实质： 是内能的转化。
内能改变多少的量度： 做功的多少
思考：如果仅凭铁丝温度升高、内能增大这一 现象，能否断定是通过热传递方式还是做功方 式来实现的？ 表明：做功和热传递在改变内能上是等效的。
机械能与内能的相互转化
实验：烧开的水冲开软木塞
现象： 软木塞被冲开， 管口有白气。 水蒸气的内能 木塞的机械能
一、做功——改变物体内能的另一种方式 １、实质： 机械能与内能的相互转化 ２、外界对物体做功，物体的内能增大。 物体对外界做功，物体的内能减小。
zxxkw
３、举例： ①擦火柴 ②钻木取火 ③钻木板时，锯条发热 ④神六返回舱下落时，舱体与空气摩擦热
机械能与内能的相互转化
看一看
（视频）
空气压缩引火仪
现象：你看到 棉絮燃烧起来了
分析： 1、这个现象说明了什么?
答:筒内空气的温度升高了
；
筒内空气内能增大了
2、筒内空气增加的内能从何而来？ 答：活塞对空气做了功,使空气的内能增加.
活塞对空气做功 空气的内能 棉絮燃烧 空气的温度
达到棉絮的着火点
３、能量是如何转化？ 机械能转化为内能
机械能转化为内能。
做功 冲程： 进气门 关闭 ， 排气门 关闭 ， 活塞 向下 运动。 内能转化为机械能。
排气 冲程： 进气门 关闭 ， 排气门 打开 ， 活塞 向上 运动。
想一想：
1. 压缩冲程和做功冲程中的能量是怎样转化的？ 压缩冲程：机械能转化为内能
做功冲程：内能转化为机械能
4 个冲程，曲 2. 汽油机的一个工作循环活塞经历____ 2 圈，活塞往复运动_____ 2 次，燃气对外 轴旋转_____ 1 次功。 做______
⑤给自行车车胎打气，筒壁发烫
⑥流星雨
流星雨的产生是流星 体与地球大气层相摩擦 的结果。
⑦用水壶烧水，水蒸 气将壶盖顶起
⑧燃放鞭炮
⑨古代火箭
火药燃烧时的内能转化为机械能 ⑩蒸汽机 点燃的火药燃烧 时内能转化为机械能 使爆竹腾空而起 蒸汽机
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
白春洋
弯折铁丝
实验中,铁丝的温度是否发生变化? 实验中,铁丝的温度是否发生变化? 实验中铁丝的内能变高了吗? 实验中铁丝的内能变高了吗? 增加的内能是哪里来的? 增加的内能是哪里来的?
自主活动
活动要求： 活动要求：用所给 器材或自选器材设 计实验， 计实验，改变物体 的内能。 的内能。
1、俗话说：“石头碰石头，一碰就发火”， 俗话说： 石头碰石头，一碰就发火” 其中蕴含的物理知识是什么？ 其中蕴含的物理知识是什么？ 2、根据图示情景， 根据图示情景， 提出问题并解答： 提出问题并解答：
如图所示，在试管里装入一些水， ３、 如图所示，在试管里装入一些水， 用软木塞塞住，加热使水沸腾， 用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会 把软木塞冲开．在这一过程中， 把软木塞冲开．在这一过程中，水蒸气膨 胀时对软木塞 做功 ，消耗了水蒸气的一 部分 内 能，转化为软木塞的 机械 能．
开 机 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 关 机
吸气冲程
在吸气冲程中，进 气门打开，排气门关 闭，活塞由上端向下 运动，此时，汽油和 空气组成的燃塞由 下向上运动，燃料 混合物被压缩，混 合气体的压强增大， 温度升高。
做功冲程
4、四冲程汽油机的工作过程由( 、四冲程汽油机的工作过程由 ). ( )四个冲程组成的 四个冲程组成的. 四个冲程组成的
).(
).( )冲程 冲程, 冲程 ).柴 柴 ).
四冲程汽油机,由机械能转化为内能的是 四冲程汽油机 由机械能转化为内能的是( 由机械能转化为内能的是 做功冲程是( )能转化为 能转化为( )能. 做功冲程是 能转化为 能 汽油机吸入汽缸的是( 汽油机吸入汽缸的是 油机吸入汽缸的是( 油机吸入汽缸的是 ),点火方式是 点火方式是( 点火方式是 ),点火方式是 点火方式是( 点火方式是
归纳与总结
改 变 物 体 内 能 的 方 式 做功 (能量的转化 能量的转化) 能量的转化 热传递 (内能的转移 内能的转移) 内能的转移
吸热——内能增加 内能增加 吸热 放热——内能减小 内能减小 放热 对物体做功—— 对物体做功 内能增大 物体对外做功—— 物体对外做功 内能减小
热机
构造 柴油机 工作原理 构造 汽油机 工作原理
注意安全
讨论与交流
观察与思考 空 气 压 缩 引 火 仪
老爷爷站在雪 地里手冻的冷， 地里手冻的冷， 请你给老爷爷想 一想办法， 一想办法，怎样 做可以使手暖和 些？说出两种办 法来， 法来，并说明这 样做的道理。
点火爆炸
你观察到什么现象? 你观察到什么现象? 在此过程中， 在此过程中，酒精燃烧后的燃气对外做 能减少， 功，燃气的 内 能减少，转化为 机械 能
某四冲程汽油机飞轮的转速是3600R/min,则它每秒 则它每秒 某四冲程汽油机飞轮的转速是 钟对外做功( )次. 钟对外做功 次 四冲程汽油机的三个辅助冲程靠飞轮的( 四冲程汽油机的三个辅助冲程靠飞轮的 成. )来完 来完
在压缩冲程末尾 时，火花塞产生电火 花，使燃料猛烈燃烧， 产生高温高压的燃气， 高温高压的燃气推动 活塞向下运动，并通 过连杆带动曲轴转动。
排气冲程
进气门关闭， 排气门打开，活塞 由下向上运动，把 废气排出气缸。活 塞又向下运动，开 始下一个工作循环。
重点难点解析 汽油机的四个冲程中只有做功 汽油机的四个冲程中只有做功 冲程对活塞做功，其它三个冲程 冲程对活塞做功，其它三个冲程 要靠飞轮的惯性来完成。汽油机 完成四个冲程叫一个工作循环， 完成一个工作循环，曲轴转二周， 完成一个工作循环，曲轴转二周， 对外做功一次。
内燃机
把内能转化为机械能的机器叫热机。
内燃机是热机的一种。 汽油机 内燃机 柴油机
利用柴油作燃料的机器。 利用汽油作燃料的机器。
1、 汽 油 机 进气门 活塞 的 基 气缸 本 结 构
火花塞
排气门
连杆 曲轴
2、汽油机的工作过程
汽油机是在气缸内燃烧汽油，生 成高温高压的燃气，使燃气推动活塞 做功。汽油机是利用四个冲程循环工 作的。