第十四章第1节热机讲义2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第十四章 内能的利用 ( 从滑梯上滑下，裤子会发烫 ) ( 冬天经常搓手 )14.1 热机 ★学习目标 1.认识热机四冲程工作过程中的能量转化； 2.了解四冲程热机的构造和工作原理； 3.能识别热机四冲程； 4.了解四冲程热机各冲程工作过程； 5.了解汽油机和柴油机异同。 一、热机 把由燃料燃烧产生的高温高压气体，气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。 热机工作原理 热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭等。 内燃机：燃料直接在气缸内燃烧产生动力的热机。 内燃机：汽油机、柴油机 二、汽油机 1、吸气冲程 进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。 2、压缩冲程 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。 3、做功冲程 在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。 4、排气冲程 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 3、 柴油机 柴油机示意图 1、吸气冲程 进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，空气进入气缸。 2、压缩冲程 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气的体积压缩得很小，空气的压强增大，温度升高，该冲程末，缸内空气的温度已经超过柴油的燃点。 3、做功冲程 从喷油嘴喷出雾状柴油，柴油遇到热空气立即燃烧起来，高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。 4、排气冲程 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 四、汽油机和柴油机的异同 相同点： 1、基本构造和主要部件作用相似。 2、每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 3、四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 4、一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。 不同点： 1、构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 2、燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。 3、吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。 4、点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。 【课堂练习】 1.如图所示，给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，这个过程与选项四冲程汽油机工作示意图中，哪一个冲程的能量转化过程是相同的（ ）。 2.如图是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，关于该冲程及能量转化判断正确的是（ ）。 A．做功冲程，将机械能转化为内能 B．做功冲程，将内能转化为机械能 C．压缩冲程，将机械能转化为内能 D．压缩冲程，将内能转化为机械能 3.汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，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 4.根据汽油机和柴油机的区别，下列说法正确的是（　）。 Ａ.汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴 Ｂ.汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物 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 5.一台四冲程内燃机的飞轮转速为1800 r／min，它１s完成（ ）。 A.30个冲程，做了30次功　　　　　 B.60个冲程，做了60次功 C.120个冲程，做了30次功　　　 　　D.60个冲程，做了15次功 6.为保障防疫期间特殊情况的用电，医院用柴油机发电，关于柴油机下列说法正确的是（　　) A.向柴油机汽缸内多通入空气可以提高柴油的热值 B.压缩冲程中汽缸内气体的内能增大 C.柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物 D.用水循环来降低柴油机的温度主要是利用水的比热容较小 【基础知识•过关检测】 一、选择题 1.如图所示的工具，在工作过程中使用热机的是（ ) 2.汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中错误的是（ ) A.汽油机一个工作循环正确的顺序是：丁、甲、丙、乙 B.甲冲程中气体内能增大，温度升高 C.丙冲程中存在的能量转化是：内能转化为机械能 D.依靠飞轮惯性完成的冲程是：乙、丙、丁冲程 3.景颇族的祖先曾发明了一种活塞式点火器，如图所示，以牛角作套筒，在木质推杆前端黏附艾绒。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃，随即将杆拔出，口吹立见火苗。汽油机的工作冲程中与手推推杆入筒过程能量转化相同的是（ ) A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 4.关于汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是（ ) A.汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴 B.汽油机用压燃式点火，柴油机用点燃式点火 C.吸气冲程中，汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机只吸入空气 D.小汽车、摩托车通常用汽油机作发动机，卡车、挖掘机用柴油机作发动机 5.某四冲程内燃机的飞轮转速为3 600 r/min，则在每秒内（ ) A.曲轴转 120周 B.对外做功60次 C.完成120个冲程 D.完成80个工作循环 6.（多选）某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞横截面积为30 cm²，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50 mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 ,飞轮 l min转动l 800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），下列说法中正确的是 ( ) A.汽油机每秒内完成30个冲程 B.汽油机的功率为2025 W C.做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700 N D.一个做功冲程中燃气对活塞做的功为1.35×10⁵J 7.礼花喷射器结构如图所示，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是 ( ) A.气罐内壁温度降低 B.罐内气体的内能增加 C.罐内气体通过热传递方式改变了其内能 D.该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程相同 二、填空题 1.如图所示是厨房用的蒸蛋器，在使用的过程中蒸蛋器会通过上方的小孔喷出蒸汽，小华将自制的风车放在蒸蛋器上方，成功地让风车转了起来。请你根据所学知识解释，水蒸气推动风车的能量转化与汽油机________冲程的能量转化相同。在此冲程完成过程中燃气的内能 ________（填“增加”“减小”或“不变”）。某单缸四冲程汽油机在 1 s内完成了15 个工作循环，则该汽油机工作时飞轮的转速为________r/min。 2.世界上很多的发明都是人们受到生活现象的启示而萌发的创意。比如蒸汽机和内燃机，它们工作时能量的转化情况是：________能转化为________能。图中________是内燃机的工作原理图。 题1 题2 题6 3.四冲程汽油机的压缩冲程过程中通过_______方式使气缸内燃料混合物的内能______（选填“增大”或“减小”），若其工作时，曲轴转速为2400r/min，此汽油机1s内完成______个工作循环。 4.李白在《望庐山瀑布》中写道：“日照香炉生紫烟”，这是通过________（选填“做功”或“热传递”）的方式来改变香炉的内能，四冲程热机工作过程中，将内能转化为机械能的是_______冲程，加热1千克水，使其温度上升2℃，则加热过程中水吸收的热为_______J。[] 5.我国航天事业快速发展，长征系列火箭作出了巨大贡献！火箭的发动机属于_________（选填“热机”或“电动机”）。火箭发射时，向发射塔喷射大量的水，利用水的_________较大的性质带走大量的热，防止发射塔被烧坏。 6.如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，加热水至沸腾，将会看到的现象是橡胶塞_______.此过程中燃料的_______能转化为_______能传递给水和水蒸气，水蒸气的_______能转化为橡胶塞的_______能.利用内能可以做功的原理，可以制成_____________ . 7.汽油机是热机的一种，汽油在汽缸内燃烧时的能量转化情况是________________________，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过____________的方式减少汽缸的内能.一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1 200 r/min，该汽油机每分钟内完成________个工作循环、________个冲程、活塞往返____________次、对外做功_________次. 8.某单缸四冲程汽油机在1 s内完成了15 个工作循环，则该汽油机工作时飞轮的转速为___________r/min. 学科网（北京）股份有限公司 $$