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 第一节 热机 导入新课 蒸汽机带来一场革命！第一次工业革命！ 热蒸汽为我们提供了强大的推力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来。 世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于1世纪发明的汽转球，但它只不过是一个玩具而已。 　　瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一系列重大改进，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。 　　其实，瓦特观察水壶中的水烧开，推动壶盖，从而发明了蒸汽机，是一个善意的杜撰。 向瓦特致敬！ 蒸汽机的遗憾——体积太庞大 用什么来代替高温高压的水蒸气呢？那样，锅炉就可以不要啦！ 内燃机——电气时代　第二次工业革命 最早的汽车（1886年） 最快的汽车（1600km/h） 汽车中的巨无霸 （额定核载360吨） 新知探究 一、热机的原理 实验中观察到的现象有： 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 管口附近出现白气 化学 内 内 机械 蒸汽机就是利用内能做功的机器 二、热机 利用内能做功的机械叫做热机 蒸汽机车 内燃机车 F1赛车的发动机 喷气发动机 化学能 内 能 机械能 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。 内燃机是最常见的热机，汽车的动力机械（发动机）就是内燃机。 内燃机分为汽油机和柴油机两大类，它们分别以汽油和柴油作为燃料。 三、汽油机 1.汽油机的构造 火花塞 进气门 活塞 连杆 曲轴 气缸 排气门 2.汽油机的工作过程 汽油在汽缸内燃烧时产生高温高压燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。 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。 视频：汽油机的工作过程 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 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 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 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 内燃机的启动 内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后内燃机才能自己工作。 汽油机总结 1.汽油机一个工作循环：由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成。 2.能量转化： 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。 3.汽油机工作的四个冲程中,只有__________燃气对外做功,其他三个冲程都是辅助冲程,要靠安装在曲轴上飞轮的_____来完成,必须靠外力来启动。 做功冲程 惯性 4.汽油机一个工作循环包括___冲程,活塞往复___次,曲轴和飞轮转动___圈,做功___次。有___次能量转化。 4 2 2 1 2 5.判断冲程的方法： ①看活塞的运动情况； ②看气门的开闭情况。 6.补充：利用分钟转速求相关量的技巧。 ①先将内燃机的分钟转速转化成每秒的转速； ②把所求结果除以2就得到每秒内的工作循环数； ③再将所得到的每秒内的工作循环数分别乘以4、乘以2、乘以2、乘以1,就能得出每秒内的冲程数、飞轮转的圈数、活塞往复次数和做功次数。 【例题】某四冲程汽油机飞轮转速为3000r/min，该四冲程汽油机飞轮转动了5min，则( ) A．该汽油机每秒钟对外做功50次 B．该汽油机每秒钟活塞完成50个冲程 C．该汽油机飞轮每秒钟转动900000圈 D．该汽油机活塞每秒钟往复50次 D 四、柴油机 1.柴油机的构造 喷油嘴 进气门 排气门 气缸 活塞 连杆 曲轴 2.柴油机的工作过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 视频：柴油机的工作过程 3.汽油机和柴油机的优缺点 汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用至今不衰。 柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。 柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。 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。 4.柴油机和汽油机的区别与联系 相同点： （1）基本构造和主要部件的作用相似。 （2）工作循环都经历吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 （3）只有做功冲程对外做功,其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 （4）一个工作冲程中,活塞往复两次,飞轮转动两周,对外做功一次。 不同点： （1）构造不同:汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。 （2）燃料不同:汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。 （3）吸气不同:汽油机吸进汽油和空气的混合体, 柴油机只吸进空气。 （4）点火不同:汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。 课堂小结 1.利用内能做功的机械叫做热机。 2. 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。分为汽油机和柴油机。 3. 四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 4. 柴油机和汽油机的主要区别是：柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。 课堂练习 1.不依靠飞轮惯性完成的冲程是（ ） A B C D A 2.汽油机在压缩冲程工作中物质被压缩，汽缸中的（ ） A．压强增大，温度降低 B．压强减小，温度升高 C．压强增大，温度升高 D．压强减小，温度降低 C 3.汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（ ） A．柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气 B．在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的 C．在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高 D．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高 4.汽油机在某个冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，此冲程是（ ） A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程 D C 5.汽油机在某个冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，此冲程是（ ） A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程 A 6.一个工作循环有四个冲程，飞轮转动＿＿周，对外做功＿＿次，活塞往复运动＿＿次，其他冲程靠飞轮的惯性完成。在汽油机工作的四个冲程中，内能最大的冲程是＿＿＿＿＿。内能最小的冲程是＿＿＿＿＿。 两 一 两 做功冲程 吸气冲程 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $$