13.3 内燃机 课件-2024～2025学年物理沪科版九年级全一册

第十三章 内能与热机 第3节 内燃机 24007 汽车奔驰 列车飞驶 舰船劈波斩浪 飞机凌空穿云 火车、轮船、汽车是常见的交通运输工具，你知道它们的动力来自哪里吗？它们工作过程中能量是如何转化的吗？ 新知导入 24007 1.知道热机的概念，初步了解热机的工作原理。 2.了解汽油机的构造和工作过程。 3.了解柴油机的构造和工作过程。 学习目标 24007 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。 一、热机 新知学习 24007 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 24007 蒸汽机车 喷气发动机 火箭发动机 火电站的汽轮机 热机的发明和使用，对人类社会的发展起到了重要作用。 24007 模型图 活塞在缸内做一次单向运动叫做一个冲程。 火花塞 进气口 排气口 活塞 曲轴连杆 飞轮 飞轮转动一圈，汽油机完成两个冲程。 二、汽油机 24007 旋转的飞轮通过曲轴连杆带动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。 吸气冲程 进气门打开 排气门关闭 活塞向下运动 汽油和空气的混合物进入汽缸 汽油和空气 24007 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。 压缩冲程 进气门关闭 排气门关闭 活塞向上运动 汽缸内的燃料混合物被压缩 机械能 内能 24007 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。 做功冲程 进气门关闭 排气门关闭 活塞向下运动 对外做功 内能 点燃方式：点燃式点火 内能 机械能 24007 飞轮因为惯性继续转动使活塞上升， 排气阀打开，将燃烧后的废气排除缸外。 排气冲程 排气门打开 活塞向上运动 把废气排出汽缸 进气门关闭 24007 汽油机工作一个循环 汽油机四个冲程中，只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成 24007 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。 汽油机工作一个循环 24007 汽油机工作原理 冲程名称 进气门 排气门 活塞的运动 冲程的作用 能的转化 吸气冲程 开 闭 向下 吸入燃料和空气的混合物 —— 压缩冲程 闭 闭 向上 压缩燃料和空气的混合物，使其内能增大，温度升高 机械能转化为内能 做功冲程 闭 闭 向下 火花塞产生电火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功，通过连杆、曲轴带动飞轮转动 内能转化为机械能 排气冲程 闭 开 向上 排出废气 —— 24007 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。 三、柴油机 24007 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。 24007 柴油机工作过程示意图 24007 4. 柴油机和汽油机的异同点 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 24007 热机 热机工作原理 内能转化为机械能 内燃机 汽油机 柴油机 循环工作 吸气冲程 排气冲程 压缩冲程 做功冲程 存在能量转化 课堂小结 24007 1.近年来我国先进装备层出不穷,我们倍感自豪,如图所示装备的动力装置不是使用热机的是( ) A 随堂练习 24007 2.如图所示为汽油机工作过程的示意图,下列说法正确的是( ) A.图甲是排气冲程,依靠飞轮的惯性工作 B.图乙是压缩冲程,活塞向上运动 C.图丙是做功冲程,内能转化为机械能 D.图丁是吸气冲程,吸入的只有空气 C 24007 3.汽油机和柴油机的主要不同是(　　) A．在构造上汽油机汽缸顶部有喷油嘴，而柴油机的汽缸顶部有火花塞 B．在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油 C．汽油机采用的是点燃式点火，而柴油机采用的是压燃式点火 D．在压缩冲程中汽油机汽缸里的温度和压强比柴油机里的高 C 24007 4.如图是某水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气,当内部气体压强增大到一定程度时,会使水从水火箭中向下喷出,从而使水火箭升空。该过程能量转化方式与汽油机四冲程中的_______图相同(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”),都是将内能转化为_______。  　丙　 机械能 24007 5.如图是我国古代发明的取火器模型图,把推杆迅速推入牛角套筒时,套筒内空气被压缩,推杆前端的艾绒立刻燃烧起来,此过程中机械能转化为_______能,内燃机工作的_________冲程原理与该过程相同。  　内　 　压缩　 24007 Lavf59.27.100 $$