13.3 内燃机（教学课件）-【上好课】九年级物理全一册同步高效课堂（沪科版）

第十三章  内能与热机 上海科学技术出版社 义务教育物理课程标准实验教科书编写组  编著 致老师、同学 说明 ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约80MB. ppt共有41张、2段视频，可根据需要选择点播. ppt使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放. 视频 资源 （1）视频演示—《汽油机的工作过程》 （2）课堂总结—《热机》 免责 声明 ppt中的部分视频来源于自有媒体，其版权归原作者所有，如涉及版权问题，请及时联系我们删除。 第三节 内燃机 第十三章  内能与热机 学习目标 1 体会现代交通工具对人们生活的巨大影响。（科学思维） 2 初步认识发动机的作用，知道热机的概念，了解内燃机是热机的一种。（物理观念） 3 通过模型了解汽油机和柴油机的构造、工作原理、工作过程及异同点。（物理观念、科学思维） 4 知道内燃机各冲程的工作状态和能量转化。（物理观念） 5 知道内燃机工作时有废气污染，树立环保意识。（科学态度与责任） 学习新课 01 课堂总结 02 课后作业全解 03 综合提升训练 04 目录导航 导入新课 想一想 汽车奔驰，列车飞驶，舰船劈波斩浪，飞机凌空穿云。人们日行千里的愿望已成现实。 车、船和飞机之所以能大展神威，就因为有了发动机。发动机工作的原理是什么？ 超音速汽车 轮船 第三节 内燃机 01 学习新课 知识一 热机 1. 实验:探究内能做功过程中的能量转化 进行实验：在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧；然后对试管加热使水沸腾，观察现象。 实验现象：瓶塞被冲出来；管口附近出现“白雾”。 实验分析：酒精燃烧放出热量，酒精的化学能转化为水和水蒸气的机械能； 水蒸气对瓶塞做功，内能转化为瓶塞的机械能。 实验结论：利用内能可以做功。 知识一 热机 2. 热机 （1）热机：是把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。 （2）热机的能量转化：燃料的化学能（燃烧）→内能（做功）→机械能 （3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。常见的内燃机有汽油机和柴油机两类。 世界上第一辆以汽油为动力的车开始只有三个轮子，这就是德国人卡尔•本茨于1885年制造出的“奔驰一号”。 柴油机 【例题1】如图所示实验，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是（　　） A．试管口出现的“白雾”是气体 B．水蒸气对外做功，内能增加 C．水蒸气对外做功，温度升高 D．这个实验基本展示了热机的工作原理 A．试管口出现的“白雾”是小液滴，即水蒸气遇冷液化而成的小液滴，故A错误；BC．水蒸气对外做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低，故BC错误；D．蒸汽机的工作原理，是把内能转化为机械能。试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的机械能，与做功冲程相同，故该实验基本展示了热机的工作原理，故D正确。 D 知识一 热机 知识二 汽油机 1. 汽油机 利用汽油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功的内燃机。 2. 汽油机的构造 汽油机主要由气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮和火花塞组成。 知识二 汽油机 3. 工作过程 （1）汽油机工作时，活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个冲程（或行程 )。 （2）四个冲程 汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 多数汽油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 知识二 汽油机 ①吸气冲程 旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞，使活塞从气缸上部向下运动，进气阀开启，空气和汽油的混合气体通过进气道进入缸内。 知识二 汽油机 ②压缩冲程 两个气阀关闭，活塞在飞轮带动下，从气缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内能，因此，内能增加、温度升高、压强增大。 知识二 汽油机 ③做功冲程 压缩冲程结束后做功冲程开始时，气缸顶部的火花塞发出电火花，缸内气体爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀，使活塞向下运动，内能转化为机械能。 知识二 汽油机 ④排气冲程 飞轮因为惯性继续转动使活塞上升，排气阀打开，将燃烧后的废气排出缸外。 对外做功1次 飞轮转动2周 活塞往复2次 有4个冲程 一个工作 循环 在这个四个冲程中，利用曲轴的惯性来完成的是吸气、压缩和排气冲程。 发生能量转化的有两个冲程：压缩和做功冲程。 （3）汽油机一个工作循环情况总结 知识二 汽油机 知识二 汽油机 视频演示——《汽油机的工作过程》 【例题2】汽油机有四个工作冲程，如图所示是内燃机的_______冲程，活塞上升时，汽缸内气体的内能______（选填“减少”或“增加”），_______能转化为________能。 从图中可以看出进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，所以是压缩冲程。压缩冲程活塞向上运动，压缩气体，使气体的体积减小、温度升高、机械能转化为内能。 知识二 汽油机 压缩 增加 机械 内 【例题3】汽油机的一个工作循环由_____ 、_____ 、_____ 、______四个冲程组成。一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮速度是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功___次。 一个工作循环包括四个冲程，曲轴转动二周，对外做功一次。汽油机的飞轮速度是 = 汽油机每秒钟对外做功 =10 （次） 知识二 汽油机 吸气 压缩 做功 排气 10 1. 柴油机 利用柴油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功的内燃机。 2. 构造 它与汽油机在结构上的主要不同是气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴。 知识三 柴油机 3. 工作过程 柴油机的一个工作循环与汽油机相类似，也是由四个冲程组成的。每完成一个工作循环曲轴和飞轮均转两周，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，是靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成的。 柴油机吸入气缸内的物质只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。 知识三 柴油机 柴油机工作过程示意图 知识三 柴油机 4. 柴油机和汽油机的异同点 知识三 柴油机 项目 汽油机 柴油机 构造 气缸顶部有一个火花塞 气缸顶部有一个喷油嘴 燃料 汽油 柴油 吸气冲程 吸入汽油与空气的混合物 只吸入空气 压缩冲程 压缩程度较小 压缩程度较大 做功冲程 点燃式，内能转化为机械能 压燃式，内能转化为机械能 排气冲程 排出废气 特点与 适用范围 轻巧、功率小；小汽车、摩托车等 笨重、功率大；载重汽车、轮船等 相同点 一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次； 压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能 知识三 柴油机 【例题4】关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（　　） A．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴 B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油 C．汽油机与柴油机的工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程 D．汽油机与柴油机使用的燃料不同 A．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞，A错误. B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，采用压燃式，B正确. C．柴油机和汽油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故C正确. D．汽油机与柴油机使用的燃料不同，汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油，故D正确. 故选A. A 02 课堂总结 第三节 内燃机 课堂总结（1） ①把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。 ②热机工作时的能量转化： 燃料的化学能（燃烧）→内能（做功）→机械能 ①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机. ②内燃机工作的四冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程. ③能量转化：压缩冲程中，机械能转化为内能； 做功冲程中，内能转化为机械能. ④柴油机与汽油机的区别： 柴油机吸气冲程进入气缸中的只有空气；压缩冲程中，缸内气体被压缩的程度比汽油机更大； 压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火。 内燃机 热 机 内燃机 课堂总结（2） 视频总结——《热机》 03 课后作业全解 第三节 内燃机 课后作业全解 1．内燃机的工作过程由 ___________、___________、__________、___________ 四个冲程组成，其中，将机械能转化为内能的是 _______ 冲程，将内能转化为机械能的是 _________ 冲程。 内燃机的工作过程由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成，其中，将机械能转化为内能的是 压缩冲程，将内能转化为机械能的是 做功冲程。 做功冲程 压缩冲程 吸气冲程 排气冲程 做功冲程 压缩冲程 课后作业全解 2．在内燃机工作的四个冲程中，发生内能和机械能相互转化的是（   ）。 A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．排气冲程和吸气冲程 在压缩冲程中将机械能转化为内能，在做功冲程中将内能转化为机械能。 D 课后作业全解 3．四冲程汽油机工作时，活塞向上运动，并依靠飞轮的惯性来完成运转的冲程是（   ）。 A．吸气冲程和做功冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程 四冲程汽油机工作过程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的，而吸气冲程活塞向下运动，压缩冲程和排气冲程活塞向上运动。 D 课后作业全解 4．在表格中填入汽油机和柴油机的区别： 喷油嘴 火花塞 空气 空气和汽油 的混合气体 压燃式 点燃式 拖拉机、载重汽车等 小汽车、 低速飞机 课后作业全解 1. 柴油机为何不用火花塞点火？ 答：柴油的燃点较低，而柴油发动机压缩后的气体温度已经超过了柴油的燃点，混合后柴油能实现自燃，不需要火花塞的点火。 2. 示例：如何启动内燃机? 答:内燃机要自主工作需要用外力帮助其至少完成一个工作循环，可以手动启动，如手拉式柴油机，还可以电力启动，如小汽车。 04 综合提升训练 第三节 内燃机 综合提升训练 1. 如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于________冲程，该冲程将________能转化为机械能，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功_______次。 如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放电，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。 热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功10次，飞轮转动20周。 做功 内 10 综合提升训练 2. 如图是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知： （1）这种内燃机是______机； （2）它表示的是______冲程； （3）在这个冲程中______能转化为______能； （4）完成这一冲程，曲轴和飞轮转______转。 柴油 （1）由图可知，内燃机的顶端是喷油嘴，所以该内燃机是柴油机。 （2）图中的气门闭合、活塞上行，所以是压缩冲程； （3）压缩冲程活塞对缸内气体做功，是机械能转化为内能的冲程。 （4）曲轴转一圈可以完成2个冲程，故完成一个压缩冲程时曲轴转动半圈。 内 压缩 机械 半 综合提升训练 3. 如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在乙图中画出压缩冲程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。 在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动；如图所示： 甲 乙 综合提升训练 4. 根据汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是（　　） A．汽油机气缸顶部有一个火花塞，柴油机气缸顶部是一个喷油嘴 B．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物 C．做功冲程是内能转化为机械能 D．压缩冲程是机械能转化为内能 A．汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴，故A正确，不符合题意； B．工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故B错误，符合题意； C．做功冲程将内能转化为机械能，故C正确，不符合题意； D．压缩冲程将机械能转化为内能，故D正确，不符合题意。 B 所以选B 5. 如图甲所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一小团干燥的硝化棉，用力把活塞迅速压下，该过程中是通过 _____的方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与图____（选填“乙”或“丙”）所示汽油机冲程中的能量转化情况是一致的。 图甲，用力把活塞压下，玻璃筒中的硝化棉会燃烧起来，是活塞向下过程中，对玻璃筒内空气做功，空气内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点。 图甲中活塞下压的过程是机械能转化为内能的过程。图乙是汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能，图丙是汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能，所以图甲与图乙的能量转化情况一致。 综合提升训练 做功 乙 6. 如图A、B、C、D为四冲程内燃机工作示意图，其中图A表示的是_______冲程，图________ 表示中表示的做功冲程，图E、F中能量转化情况与做功冲程相同的是图_______ 。 图A，进气门打开，排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程。图B，进气门关闭，排气门打开，活塞上行，是排气冲程；图C，两气门关闭，活塞上行，是压缩冲程；图D两气门关闭，活塞下行，是做功冲程。 图E中，向下压活塞，对筒内气体做功，将机械能转化为内能；图F中，气球内的气体喷出，对外做功，将内能转化为机械能；做功冲程中，缸内高温高压的气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，所以，图E、F中能量转化情况与做功冲程相同的是图F。 综合提升训练 F 吸气 D Lavf59.27.100 Lavf58.45.100 $$