14.1热机+导学案（知识清单+典型例题+巩固提升） ---2024-2025学年人教版物理九年级上学期

人教版九年级物理 14.1 热机 讲·学·练 导学案 知识结构 考点清单 1.教材的实验，其实验现象是胶塞被冲出，试管口出现大量白雾。 ①现象产生的原因是试管内气体对瓶塞做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低，水蒸气放热，液化为小水滴，形成白雾。 ②这个实验说明的问题是：内能可以转化为机械能。 2.热机：利用内能做功的机械。 3.热机的种类有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机。 4.内燃机包括汽油机、柴油机。 5.内燃机的一个工作循环包括4个冲程。分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。内燃机除了做功冲程外，其他三个冲程是依靠飞轮的惯性协助完成的。大飞轮转动一周，活塞往复运动 两次 ，完成 2 个冲程。 6.热机中的能量转化是：①压缩冲程：机械能转化为内能；②做功冲程：先化学能转化为内能后内能转化为机械能。 8.汽油机和柴油机的不同点有： ①汽油机气缸顶部有 火花塞 ，柴油机是 喷油嘴； ②吸气冲程，汽油机吸入的是汽油与空气混合物，柴油机吸入的是 空气； ③压缩冲程末，汽油机的点火方式是 点燃式，柴油机是压燃式； ④柴油机气缸壁比较厚，压缩冲程末燃气温度特别高、压强更大。 9.柴油机比汽油机笨重的原因：由于柴油机工作的过程中压强较大，要求各有关零件具有较高的结构强度，因此柴油机比较笨重。 10.柴油机的应用有：载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船、带动发电机等重型机械。 11.汽油机的应用有：汽车、摩托车、轿车等较小型车辆。 12.普通内燃机中的数据关系（很重要）：11224 1个工作循环=1次对外做功=飞轮转2周=活塞往复运动2次=4个冲程 13. 根据图片判断冲程：①看两个气门的开关状态；②看活塞的运动方向；③看飞轮的转动方向和连杆的位置；④看火花塞。 典例讲解 【例1】汽油机的一个工作循环包括四个冲程，其中将机械能转化为内能的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【详解】汽油机共有四个冲程，其中只有压缩冲程和做功冲程存在能量转化，即压缩冲程中将机械能转化为内能、做功冲程中将内能转化为机械能。 故选B。 【例2】关于汽油机和柴油机描述正确的是（　　） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入汽缸 C．做功冲程中，燃料释放的能量100%转化为机械能 A． D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的大部分能量 【答案】D 【详解】A．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A错误； B．柴油机在吸气冲程中，将空气吸入汽缸（没有吸入柴油），故B错误； C．在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误； D．在排气冲程中，排出的废气温度仍很高，废气带走了燃料释放的大部分能量，故D正确。 故选D。 基础训练 1、 选择题 1．单缸四冲程汽油机铭牌上标有“3000r/min”，则它1s内对外做功的次数是（　　） A．3000次 B．1500次 C．50次 D．25次 2．人类最早发明的热机是（　　） A．蒸汽机 B．内燃机 C．喷气发动机 D．火箭发动机 3．如图为汽油机工作过程中某冲程的示意图，此冲程是（　　）    A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 4．关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（　　） A．在做功冲程中，是机械能转化为内能 B．在做功冲程中，是内能转化为机械能 C．一个工作循环中，只有一个冲程发生能量转化 D．汽油机和柴油机的点火方式相同 5．今年4月17美国太空探索技术公司第一次尝试发射“星舰”火箭，火箭升空3分钟后，因发动机故障发射最终导致火箭飞行姿态发生变化。关于火箭下列说法正确的是（　　）    A．火箭飞行姿态改变说明力可以改变物体运动状态 B．火箭发射前静止不动，说明火箭没到受到力的作用 C．火箭上升过程中所受重力保持不变 D．火箭升空过程中机械能转化为化学能 6．下列四个现象中，属于机械能转化为内能的是（　　） A．  压缩点燃棉花 B．  蒸汽顶起壶盖 C．  冬天哈气取暖 D．  燃气推动活塞 7．关于热机，下列说法正确的是（　　） A．汽油吸气冲程吸入汽缸的是汽油 B．汽油机的做功冲程是将机械能转化为内能 C．汽油机的曲轴转动两圈做功一次完成四个冲程 D．汽油机工作时，对环境没有污染 8．关于热学知识，下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧得越充分，它的热值越大 B．煤油用掉一半后热值减小 C．热机是将燃料燃烧的内能转化为机械能的装置 D．热机可分为汽油机与柴油机 二、填空题 9．在汽油机的压缩冲程中， 能转化为 能；在做功冲程中， 能转化为 能。 10．生活中的“热”字表示“热量、内能或温度”不同的含义；如“热胀冷缩”中的“热”表示 ；“热机”中的“热”表示 。 11．内燃机是将 能转化机械能的装置。内燃机的一个工作循环是由 个冲程组成的。其中压缩冲程是把 能转化为 能。 素养提升 三、简答题 12．美国《大众科学》杂志曾评出一个奇思妙想的发明——“六冲程引擎”。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。其中第五冲程相当于四冲程汽油机的哪个冲程？在第六冲程中发生了什么物态变化？请你指出该“六冲程引擎”的优点。 4、 实验题 13．小明在学习热机过程中,对发动机工作过程进行了深入的探究,通过查资料得出四缸发动机工作原理是:内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上,并使各汽缸的做功过程错开,在飞轮转动的每半周里,都有一个汽缸在做功,其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作.如图所示:   (1)由此小明得出:发动机在做功冲程里,高温、高压的燃气推动活塞向下运动,对外做功,同时将　　　　能转化为　　　　能.  (2)接着小明对其性能指标进行研究,得出其主要技术指标如表所示.其中排量等于四个汽缸工作容积的总和,汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积,又称单缸排量,它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长).转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数. 排量 2.0 L 输出功率 120 kW 转速 6000 r/min  ①该发动机在1 s内做功　　　　J,单缸排量V=　　　　L.   ②在每个做功冲程里,发动机做功W=　　　　J.  (3)在做功冲程里,燃气对活塞所做的功可表示为W=pV,式中p表示燃气对活塞的压强,则p=　　　　Pa.(1 L=10-3m3)  反思总结 通过学习，请根据自己的理解，画出本节课的思维导图： 这节课我学会了： 这节课我的困惑： 参考答案 1．D 【详解】 飞轮转速为 因为一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，完成4个冲程，所以该汽油机1s完成25个工作循环，100个冲程，对外做功25次，活塞往复50次。故D符合题意，ABC不符合题意。 2．A 【详解】热机是指各种利用内能做功的机械，17世纪人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机；内燃机、喷气发动机、火箭发动机都是19实际后期发明出来的，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．B 【详解】由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，因此是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能。 故选B。 4．B 【详解】AB．在做功冲程中，燃气膨胀对活塞做功将内能转化为机械能，故A错误、B正确； C．汽油机在一个工作循环中，在做功冲程中，将内能转化为机械能；压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能，故C错误； D．汽油机和柴油机的点火方式不相同，汽油机是火花塞点火，柴油机是柴油和空气的混合气体达到着火点自然，故D错误。 故选B。 5．A 【详解】A．火箭飞行姿态改变，运动方向或速度大小发生了改变，说明力可以改变物体的运动状态，故A正确； B．火箭发射前静止不动，受到重力和支持力的一对平衡力的作用，故B错误； C．火箭上升过程中所受地球引力略有减弱，重力略有变小，故C错误； D．火箭升空的过程中，燃料燃烧将化学能转化为内能，再将内能转化为机械能，故D错误。 故选A。 6．A 【详解】A．压缩点燃棉花，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，棉花燃烧，故A符合题意；     B．蒸汽顶起壶盖，内能转化为机械能，故B不符合题意； C．冬天哈气取暖，是热传递的过程，发生了内能的转移，不是能量的转化，故C不符合题意； D．燃气推动活塞，内能转化为机械能，故D不符合题意。 故选A。 7．C 【详解】A．汽油机吸气冲程吸进的是汽油和空气的燃料混合物，故A错误； B．汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，故B错误； C．汽油机的曲轴转动两圈完成一个工作循环，包括四个冲程，只有做功冲程对外做功一次，故C正确； D．汽油机排放出的尾气中含有SO2，污染环境还会形成酸雨，故D错误。 故选C。 8．C 【详解】AB．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料燃烧得是否充分和质量等因素无关，故AB错误； C．热机是利用燃料燃烧释放的内能来做功的，热机是将燃料燃烧的内能转化为机械能的装置，故C正确； D．在热机中，热机包括内燃机和蒸汽机等，柴油机和汽油机都属于内燃机，故D错误。 故选C。 9. 机械 内 内 机械 【详解】[1][2]在汽油机的压缩冲程中，靠飞轮的惯性活塞对气体压缩做功，将机械能转化为内能。 [3][4]在做功冲程中，高温高压的燃气膨胀，对外做功将内能转化为机械能。 10. 温度 内能 【详解】[1]“热胀冷缩”指的是物体在温度高时膨胀，温度低时收缩，因此“热胀冷缩”中的“热”表示的是温度高。 [2]“热机”是利用内能对外做功的，所以“热”指内能。 11.内 四 机械 内 【详解】[1][2][3][4]内燃机是依靠燃料燃烧将内能转化为机械能的装置，内燃机的一个工作循环有四个冲程，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在压缩冲程中，活塞由上向下压缩汽缸内的空气，即对空气做功，使得空气的内能增加，温度升高，将机械能转化为内能。 12.见解析 【详解】（1）做功冲程是高温高压的燃气推动活塞对其做功，将内能转化为机械能:六冲程引擎中的第五冲程，是水变为水蒸气推动活塞做功，从而为汽车提供动力，所以相当于四冲程内燃机的做功冲程。 （2）第六冲程中水蒸气变为水，所以属于液化，液化放出热量。 （3）“六冲程引擎”发动机五、六冲程充分利用了前面四个冲程发动机自身吸收的能量，提高了热机的效率；两个冲程利用水做介质，不会产生污染物，因此它的优点是：环保、效率高。 13.(1) 【答案】内;机械;  【解析】发动机通过燃气膨胀产生的高温高压来推动活塞做功,并将燃气的内能转化为机械能.  (2) 【答案】①1.2×105;0.5;②600;  【解析】①利用功率公式P=计算发动机在1 s内做功;从表格数据中得出四个缸总排量,可以求单缸排量;②发动机有四个缸同时工作,可求出发动机的每个缸在1 s内做功,已知发动机转速(每分钟曲轴或飞轮所转的周数)为6 000 r/min,而四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次,可知1 min内做功3 000次,得出1 s内做功50次,可以求每个做功冲程里发动机做功多少.  (3) 【答案】1.2×106.  【解析】根据求出的在每个做功冲程里,燃气对活塞所做的功的大小,以及单缸排量V,利用W=pV求燃气对活塞的压强. 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$