10.4 热机-【教材解读】2023秋九年级全一册初三物理（北师大版)

物理　九年级　上册 ４０　 四、热　机 内能可以用来加 热 物 体 或做功. *"') 形形色色的热机 (１)汽轮机:一种用水蒸 气驱动叶轮转动的热机,它通 过固定喷嘴喷射加速的气流 到叶片上,使装有叶片排的转 轴旋转,同 时 对 外 做 功.(如 图所示) (２)火箭发动机:火箭本 身就是一部热机,工作时燃料 和氧化剂在燃烧室内混合、燃 烧,产生高温气体,高温气体 通过喷管高速喷出,对火箭产 生推力,把火箭发射出去. 知识点一　热机 １．探究:内能做功过程中的能量转化 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 过程:用酒精灯加热至水沸腾. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 现象:水沸腾后,软木塞飞出,管 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 口有“白气”产生. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 结论:酒精燃烧,化学能转化为水 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 和水蒸气的内能,水蒸气对软木 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 塞做功,又将内能转化为机械能. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 ２．热机 (１)概念:将由燃料燃烧产生的高温高压气体的内能 转化为机械能的机器,统称为热机. (２)分类:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等. (３)热机工作时的能量转化 ３．内燃机 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机,叫作 内燃机.内燃机分为汽油机和柴油机两大类. 知识点二　汽油机 １．构造 汽油机所用的燃料是汽油,下图是四冲程汽油机的实 物剖面图和结构示意图. 　　 第十章　机械能、内能及其转化 ４１　 ２．工作原理 汽油在汽缸里面燃烧产生高温高压的燃气,燃气推动 活塞做功.活塞移动带动曲轴转动. ３．工作过程 (１)冲程:活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程. (２)工作过程 过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 图示 气门 进 气 门 打 开,排 气 门 关闭 进 气 门、排 气门均关闭 进气门、排气 门均关闭 进气门关 闭,排 气 门打开 活塞 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动 作用 吸入汽油和 空 气 的 混 合物 压缩汽油和 空 气 的 混 合物 在压缩冲程结 束时,火花塞产 生电火花点燃 燃料,产生高温 高压的气体推 动活塞向下运 动,带动曲轴转 动,对外做功 把废气排 出汽缸 ４．对汽油机工作过程的理解 解题模型———判断汽油机的工作过程 １．模型特点:(１)看 气 门:进 气 门 打 开,排 气 门 关 闭———吸气冲程;进气门关闭,排气门打开———排 气冲程;进气门和排气门均关闭———压缩冲程或做 功冲程.(２)两气门关闭,看顶部火花塞:火花塞点 火———做功冲程;火花塞未点火———压缩冲程. ２．模型应用:凡是辨析汽油机工作循环各冲程的都可 以套用本模型. @ 汽油机的工作过程 进开排关塞下吸, 进关排关塞上压. 双关有火为做功, 进关排开塞上排. 吸压做排一循环, 往复两次曲两圈. 活塞做功只一次, 吸压排靠轮惯性. 压缩机械转内能, 做功内转机械能. > M  A *"') 现代汽车发动机 现代汽车多数 采 用 四 缸 或六缸等多缸发动机,每个汽 缸都进行这种四冲程循环. 物理　九年级　上册 ４２　 'F 柴油 机 的 一 个 工 作 循环,也是由四个冲程组 成的,每完成一个工作循 环,曲 轴 和 飞 轮 转 动 两 周,对 外 做 功 一 次,活 塞 往复 运 动 两 次.除 做 功 冲程外的其他三个冲程, 也是 靠 安 装 在 曲 轴 上 的 飞轮的惯性来完成的. @ 汽油机和柴油机 汽油柴油机不同, 关键先看汽缸顶. 汽油机用火花塞, 柴油机用喷油嘴. 汽油压末塞点火, 柴油压末喷油雾. 汽油机轻效率低, 用于飞机小农机. 柴油机重效率高, 轮船火车拖拉机. 【拓展】 六冲程发动机 在普通四冲程发动机的四个冲程之后,第五个冲程开 始的时候,把水喷进炽热的汽缸里面,水马上就变成 了高温的蒸汽,体积急剧膨胀,同时汽缸内压强急剧 增大,推动活塞再次做功,使每六个冲程中就出现两 个做功冲程,而消耗的燃油却没有变化. 知识点三　柴油机 １．结构 ２．工作原理 利用汽缸内柴油燃烧所产生的高温高压的气体推动 活塞做功. ３．工作过程———和汽油机相似 第十章　机械能、内能及其转化 ４３　 柴油机和汽油机的对比分析 项目 柴油机 汽油机 构造 汽缸顶部有喷油嘴 汽缸顶部有火花塞 吸气 吸入的是空气 吸入的是汽油和空气的 混合物 压缩 压缩气体的温度高,超 过柴油的燃点,压缩冲 程末,喷油嘴