14.1热机- 2024-2025学年人教版初中物理九年级上册

第一节 热 机 第十四章 内能的利用 汽车奔驰 列车飞驶 飞机凌空飞去 舰船劈波斩浪 你知道它们为什么能大展神威吗？ 观察与思考 1.知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，体会内能的利用对人类发展的重要意义 2.了解汽油机和柴油机的构造和工作过程 3.了解柴油机和柴油机的构造和工作过程 学习目标 重难点 热机 在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，给试管加热，加热一段时间后，会发生什么现象呢？产生这种现象的原因是什么 ？ 1.热机的原理 现象： 木塞被弹出，试管口有“白雾”出现。 原因： 燃料燃烧产生的热量传给水和水蒸气，水蒸气对木塞做功，内能减少，温度降低，水蒸气液化成小水珠。 能量转化： 燃料的 化学能 水和水蒸气的 内能 塞子的 机械能（动能） 热机 5 热机 2. 定义： 3.种类： 我们把这种利用内能做功的机械称为热机 热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 最常见的一种热机 火箭发动机 蒸汽机车 喷气发动机 发电站的汽轮机 热机的发明和使用，对人类社会的发展起到了重要作用。 汽缸 锅炉 蒸汽机车的锅炉与汽缸是分离的，是“外燃机” 缺点： 体积庞大、车身笨重、热量损失大、效率低 汽缸 优点： 体积小、重量轻、启动快、效率高 最早的内燃机汽车 奔驰一号 由于蒸汽机较多的缺点，已经逐渐不满足社会发展的需要，于是在科学家的研制下，内燃机登上了历史的舞台 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。 内燃机 汽油机：使用汽油作为燃料 柴油机：使用柴油作为燃料 内燃机中最常见的是汽油机和柴油机。(燃料的种类不同) 小汽车常用汽油机 载重汽车常用柴油机 汽油机与柴油机是怎样工作的呢? 观看课本图14.1-3,认识汽油机的构造 火花塞 排气门 连杆 曲轴 活塞 进气门 汽缸 汽油机剖面图 汽油机的构造 汽油在汽缸内燃烧 产生高温高压燃气 推动活塞做功 带动曲轴转动 一个冲程： 活塞从汽缸 的一端运动 到另一端的 过程 汽油机的构造 吸气 压缩 做功 排气 汽油机一个工作循环有四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 汽油机的工作过程 吸入气体: 。 吸气冲程 活塞运动方向： 。 汽油和空气的燃料混合物 阀门：进气门 ； 排气门 。 打开 关闭 向下 当活塞运动到汽缸的最下端, 关闭, 曲轴转动 圈。 进气门 半 压缩冲程 燃料混合物：压强 ， 温度 。 阀门：进气门 ； 排气门 。 活塞运动方向： 。 关闭 关闭 增大 向上 升高 能量转化： 能 能 机械 内 活塞对燃料混合物做功，燃料内能增大，温度升高。 做功冲程 在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花(点燃式),使燃料猛烈燃烧,产生 的气体,推动活塞向 运动,带动曲轴转动,对外做功.在此过程, 转化为 . 高温高压 下 内能 机械能 排气冲程 进气门          ，排气门          ， 活塞由汽缸最          向        运动， 把废气排出汽缸。当活塞运动到汽缸的最上端，          关闭，曲轴转动      圈。 关闭 打开 下端 上 排气门 半 吸气 压缩 做功 排气 机械能转化为内能 内能转化为机械能 获得动力 排 出 尾 气 做功冲程使汽车获得动力，其余三个冲程依靠飞轮的惯性来完成 空气和汽油 一个工作循环 汽油机工作过程 例如：某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成___个工作循环，活塞往复运动 次，对外做功 次，完成 个冲程 20 40 20 80 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。 一个工作循环有四个冲程: 吸气、 压缩、 做功、 排气 活塞往复 次，曲轴转动 周，飞轮转动 圈，对外做功 次。 两 两 两 一 1．在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？ 2．哪个冲程使汽车获得动力？ 3．哪个冲程排出了汽车的尾气？ 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。 做功冲程 排气冲程 针对练习 图1 做功冲程 图2 排气冲程 图3 吸气冲程 图4 压缩冲程 3 4 1 2 你能写出对应冲程的名称吗？ 如图所示是四冲程汽油机工作时四个冲程的示意图，属于压缩冲程的是（　　） D A D B C 例题 柴油机 柴油机 空气 进气门打开，排气门关闭。 活塞由上端向下端运动， 将空气吸进汽缸。 吸气冲程 压缩冲程 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的燃点。 机械能转化为内能。 柴油机 在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。 内能转化为机械能。 做功冲程 排气冲程 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。 种类 汽油机 柴油机 相同点 不 同 点 构 造 燃 料 吸入气体 点火方式 都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程 火花塞 喷油嘴 汽油 柴油 汽油和空气 空气 点燃式 压燃式 请同学们自主学习，并通过填表比较柴油机和汽油机在构造和工作原理上有何异同 2. 柴油机 优点：热效率高，单位功率的重量小，柴油机没有点火系统，故障较少，保养容易等；主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面 缺点：转速较低，质量大，制造和维修费用高，噪声大，启动困难等 1. 汽油机 优点:汽油机转速高，适应性好，工作平稳，操作方便省力，质量轻，噪声小，造价低，容易启动等；常用在汽车、飞机和小型农业机械上 缺点:燃料消耗率较高，经济性较差，排气净化指标低 汽油机和柴油机各有什么优缺点呢？ 课堂小结 热机 内能转化为机械能 热机工作原理 内燃机 汽油机 柴油机 工作过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 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。内燃机在一个循环中，活塞往复运动_____次，气缸内的燃油燃烧爆发_____次，对外做功_____次。 压缩冲程 吸气冲程 做功冲程 排气冲程 压缩 做功 2 1 1 针对训练 2.如图是汽油机的_____冲程，它将 ____________________吸入汽缸，在汽油机启动后吸气冲程依靠飞轮的 __________来完成；若该汽油机飞轮的转速为 1 800 r/min，那么该内燃机 1 s 对外做功 _____次，完成 _____个冲程。 汽油和空气混合物 惯性 15 60 吸气 3.下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法正确的是（ ） A. 柴油机汽缸顶部有喷油嘴，汽油机汽缸顶部有火花塞 B. 柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气 C. 吸气冲程是内能转化为机械能 D. 压缩冲程是内能转化为机械能 A 4.如图所示为中国古代二级火箭—“火龙”．发射时，先点燃龙身下部的4个火箭(药)筒，推进火龙向前飞行．当火药烧完后，龙身内的火箭被点燃飞出．火箭飞行时通过燃烧火药，把内能转化为______能为火箭的飞行提供了动力，汽油机的______冲程与此有着相同的能量转化． 做功 机械 1．如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，根据图中提供的信息回答下列问题。 （1）塞子冲出试管后，因为　 　继续向前运动； （2）塞子被推出的过程中，　 　能转化成　 　能，这个过程中能量转化与热机中的　 　冲程相同。 随堂训练 惯性 内 机械 做功 A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲 C．甲、丁、乙、丙 D．甲、丙、乙、丁 2．如图表示四冲程内燃机工作时的示意图，一个工作循环的正确顺序为（　　） 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．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高 D．在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高 C $$