14.1 热机- 2024-2025学年人教版初中物理九年级全一册

第十四章 内能的利用 第1节 热 机 0 预习检测 1.把 能转化为 能的机器叫热机。 热机的种类有:蒸汽机、 、汽轮机、 等。 2.热机的一个循环，活塞往返 次，曲轴转动 周， 有个冲程，在压缩冲程中， 能转化为 能，在 做功冲程中， 能转化为 能。 1 学习目标 1.通过观察、分析内能转化为机械能的实验，知道热机的概念，初步了解其工作原理。 2.借助于模型、挂图和动画视频，了解汽油机和柴油机的构造和工作过程。 3.通过了解汽油机和柴油机的构造和工作过程，利用对比的方法来认识这两种内燃机的异同点。 4.通过阅读“现代汽车”，了解内能的利用对人类社会发展的重要意义。 2 导入新课 3 知识点 一 热机 实验探究：内能可以做功 3 知识点 一 热机 热机 定义：热机是利用内能做功的机械 工作原理：通过燃烧将燃料的化学能转化为内能，再通过做功 将内能转化为机械能 种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等 3 知识点 一 热机 内燃机 定义：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机 分类： 汽油机：以汽油为燃料 柴油机：以柴油为燃料 3 知识点 一 热机 例题 如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，用酒精灯加热一段时间后，会观察到的现象有：①__________________________； ②____________________.实验中的能量转化过程为：①酒精燃烧放出热量，酒精的______能转化为水的______能；②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的______能转化为瓶塞的_______能. 瓶塞被冲出来（向上跳起来） 管口附近出现白雾 化学 内 内 机械 3 知识点 二 汽油机 工作原理 汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气（化学能转化为内能），燃气推动活塞做功（内能转化为机械能）。 主要构造 火花塞 气缸 进气门 活塞 连杆 排气门 曲轴 3 知识点 二 汽油机 工作过程 活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。把这四个冲程称为发动机的一个工作循环。 3 知识点 二 汽油机 工作过程 3 知识点 二 汽油机 吸气冲程 进气门______，排气门______。活塞由______向______运动，______和空气组成的燃料混合物从_______吸入气缸。此过程中，曲轴转动____圈。 打开 关闭 上端 下端 汽油 进气门 半 3 知识点 二 汽油机 压缩冲程 进气门和排气门________，活塞由汽缸最______向____运动，燃料混合物被______，密度_____，压强增大，温度_____。曲轴转动____圈。 机械能转化为内能 都关闭 下端 上 压缩 增大 升高 半 3 知识点 二 汽油机 做功冲程 在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花（点燃式），使燃料猛烈燃烧，产生__________的燃气，推动活塞_____运动，并通过连杆带动曲轴转动，曲轴转动____圈。 内能转化为机械能 高温高压 向下 半 3 知识点 二 汽油机 排气冲程 进气门_____，排气门_____，活塞由汽缸最_____向____运动，把废气排出气缸。当活塞运动到汽缸的最上端，曲轴转动____圈。 关闭 打开 下端 上 半 3 知识点 二 汽油机 汽油机工作循环小结 A.吸气冲程：吸进汽油与空气的混合物。 B.压缩冲程：燃料混合气体被压缩，温度升高、压强增大。〔此冲程将机械能转化为内能〕 C.做功冲程：(1)点火方式：点燃式 (2)原理：混合气体猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，燃气推动活塞对外做功。 〔此冲程将内能转化为机械能〕 D.排气冲程：排出废气，为下一个工作循环做准备。 3 知识点 二 汽油机 汽油机工作循环的理解 ⑴在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其它三个冲程称为辅助冲程，要靠飞轮的惯性来完成，所以汽油机在开始工作时要靠外力带动。 ⑵把四个冲程称为一个工作循环。 ⑶一个工作循环活塞往复两次，曲轴转动两转，对外做一次功，飞轮转动两圈。 3 知识点 二 汽油机 例题 如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是 A.压缩冲程，将化学能转化成内能 B.压缩冲程，将机械能转化成内能 C.做功冲程，将内能转化成机械能 D.做功冲程，将机械能转化成内能 解析：判断内燃机工作过程属于哪一个冲程，需分两步： 一是看气门开闭状况，二是看活塞运动情况. 具体判断方法是：一气门打开，若进气为吸气冲程，若排气为排气冲程；两气门都关闭，活塞向上是压缩冲程，活塞向下为做功冲程.本题是两气门都关闭，活塞向上是压缩冲程.压缩冲程是将机械能转化为内能. 3 知识点 三 柴油机 主要构造 喷油嘴 进气门 排气门 气缸 活塞 连杆 曲轴 3 知识点 三 柴油机 工作过程 3 知识点 四 汽油机和柴油机的异同 比较 汽油机 柴油机 不同点 构造 火花塞 喷油嘴 燃料 汽油 柴油 吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 只吸入空气 点火方式 点燃式 压燃式 效率 效率低 效率高 应用 机体轻便，主要用于摩托车、小型汽车、飞机等 机体笨重，主要用于载重汽车、轮船等 3 知识点 四 汽油机和柴油机的异同 比较 汽油机 柴油机 相 同 点 1、都是燃料在汽缸内燃烧 2、都是将内能转化为机械能的机器 3、汽油机的火花塞与柴油机的喷油嘴的工作时刻都是压缩冲程末 4、都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，一个工作循环曲轴和飞轮均转两圈，对外做功一次 5、排气冲程排出废气的过程相同 6、启动时都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来 例题 下列关于汽油机和柴油机的说法中，不正确的是 A.使用的燃料不同 B.柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火 C.柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴 D.汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入汽缸的是空气 3 知识点 四 汽油机和柴油机的异同 4 随堂练习 1.关于如图所示的实验，下列说法错误的是 A、试管口出现的白雾是液化形成的 B、该实验基本能反映热机的工作原理 C、该实验可以说明做功能改变物体的内能 D、木塞冲出的过程中机械能转化为内能 4 随堂练习 2. 下列四幅图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中不是靠飞轮惯性完成的是 4 随堂练习 3.压缩空气储能的工作原理是压缩机利用多余的电能把空气压缩到密闭容器中，该过程是通过_________的方式将能量转化为气体的内能并储存的。需要时，使压缩空气膨胀推动机器转动，又将内能转化为________能，这一过程类似于四冲程汽油机的_______冲程。一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机活塞1s对外做功_______次。 4 随堂练习 4.若某型号单缸四冲程汽油机的活塞面积取S=3.0×10-3m2,活塞在汽缸中一个冲程运动的距离是0.06m。某种工作状态下做功冲程燃气对活塞的平均压强p=1.0×106Pa，工作转速n=1500r/min；活塞往复运动两次，对外做功一次。 （1）汽油机在做功冲程中燃气对活塞的平均压力是多少？ （2）汽油机在此工作状态下燃气每分钟对活塞做的功是多少？ （3）汽油机在此工作状态下做功的平均功率是多少？ 4 随堂练习 解：（1）由 可得，F=pS=1.0×106Pa×3.0×10-3m2=3000N （2）n=1500r/min，s=0.06m，t=1min=60s 一个冲程对活塞做的功为： W0=Fs=3000N×0.06m=180J 汽油机每分钟对外做功次数为： 则每分钟对活塞做的功为：W=750×W0=750×180J=1.35×105J （3） Lavf57.77.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $$