14.1 热机 2024-2025学年人教版九年级全一册物理

第1节 热机 第十四章 内能的利用 1 内能的利用 　 火，能驱散寒冷和黑暗，带来温暖和光明。钻木取火，人类第一次学会使用自然的力量；而古老的热机——蒸汽机的发明则给人类带来了巨大的动力。 　 现代的热机广泛使用在汽车、火车、轮船、飞机、火箭上。热机 到底是怎样将内能转化成我们需要的能量的？ 这一章我们就来学习内能的利用。 关于蒸汽机 　 世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于公元1世纪发明的汽转球，但那时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，蒸汽机的工作原理，可以通过观察水壶中的水烧开时推动壶盖加以理解。 在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞住管口，对试管加热一段时间。 认识蒸汽机的原理 观察到的现象有： ①___________________________。 ②___________________________。 水沸腾一会儿后，橡胶塞被冲出 试管口附近出现白雾 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，气体膨胀推动瓶塞做功，气体的 能转化为瓶塞的 能。 化学 内 内 机械 将内能转化为机械能→利用内能做功 将内能转化为机械能→利用内能做功 PPT模板：/moban/ PPT素材：/sucai/ PPT背景：/beijing/ PPT图表：/tubiao/ PPT下载：/xiazai/ PPT教程： /powerpoint/ 资料下载：/ziliao/ 范文下载：/fanwen/ 试卷下载：/shiti/ 教案下载：/jiaoan/ PPT论坛：www.1ppt.cn PPT课件：/kejian/ 语文课件：/kejian/yuwen/ 数学课件：/kejian/shuxue/ 英语课件：/kejian/yingyu/ 美术课件：/kejian/meishu/ 科学课件：/kejian/kexue/ 物理课件：/kejian/wuli/ 化学课件：/kejian/huaxue/ 生物课件：/kejian/shengwu/ 地理课件：/kejian/dili/ 历史课件：/kejian/lishi/ 蒸汽机的不足——体积太庞大 锅炉：加热水产生高温高压的水蒸气， 蒸汽膨胀的同时推动活塞做功。 水蒸气的内能→机器的机械能 蒸汽机 经过不断改进后，如今更常见的是内燃机。 PPT模板：/moban/ PPT素材：/sucai/ PPT背景：/beijing/ PPT图表：/tubiao/ PPT下载：/xiazai/ PPT教程： /powerpoint/ 资料下载：/ziliao/ 范文下载：/fanwen/ 试卷下载：/shiti/ 教案下载：/jiaoan/ PPT论坛：www.1ppt.cn PPT课件：/kejian/ 语文课件：/kejian/yuwen/ 数学课件：/kejian/shuxue/ 英语课件：/kejian/yingyu/ 美术课件：/kejian/meishu/ 科学课件：/kejian/kexue/ 物理课件：/kejian/wuli/ 化学课件：/kejian/huaxue/ 生物课件：/kejian/shengwu/ 地理课件：/kejian/dili/ 历史课件：/kejian/lishi/ 5 　 人们发现内能可以做功，因此制造了各种利用内能做功的机器，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。热机的发明及广泛使用使人类迈入了工业社会，对社会发展起着重要作用。 蒸汽机车 喷气发动机 火箭发动机 火电站的汽轮机 一、热机——利用内能做功的机械 燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。 内燃机是当今社会最常见的一种热机，例如常见的汽车动力机械就是内燃机。 内燃机分为汽油机和柴油机两种，它们分别使用汽油和柴油作为燃料。 1．构造：由汽缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。 一、汽油机　 火花塞 汽缸 进气门 活塞 连杆 排气门 曲轴 工作原理：汽油在汽缸中燃烧时产生 高温高压的燃气，推动活塞做功，带动曲轴转动，从而获得机械能。 汽缸上部两侧有进气门和排气门，顶部有火花塞，汽缸下部有上下移动的活塞，活塞用连杆与曲轴相连。 2．工作过程（汽油机连续工作，是通过多个冲程的活塞往复运动完成的） 每一次做功总共包括四个冲程。 活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 （1）吸气冲程 吸气冲程 进气门打开，排气门关闭。活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸。 汽油和空气 （2）压缩冲程 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。 △_____能转化为____能。 活塞对上方的气体混合物做功 机械 内 类似过程： 向下压缩空气， 硝化棉燃烧起来 （3）做功冲程 做功冲程 在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料燃烧, 产生高温高压的气体。高温高压的气体向下推动活塞 做功，并通过连杆带动曲轴转动，对外做功。 高温高压的气体对活塞做功，带动曲轴对外做功 △_____能转化为_____能。 机械 内 燃料燃烧时：化学能转化为内能 （4）排气冲程 排气冲程 进气门关闭，排气门打开， 活塞向上运动，把废气排出气缸。 燃烧后的废气 排气冲程 吸气冲程 这四个冲程称为发动机的一个工作循环。 压缩冲程 做功冲程 四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余为三个辅助冲程，靠飞轮的惯性完成。 一个工作循环（一次做功）有___个冲程，曲轴、飞轮转动___周，活塞往复___次。 4 2 2 1.在四冲程汽油机的四个冲程中，压缩冲程和做功冲程 各发生了怎样的能量转化？ 2.哪个冲程使汽车获得动力？ 3.哪个冲程排出了汽车的废气？ 压缩冲程：机械能转化为内能 做功冲程：内能转化为机械能 排气冲程 做功冲程 课本P19想想议议 构造和汽油机不同的是： 用喷油嘴代替了火花塞 喷油嘴 1.吸气冲程：只吸入空气 2.压缩冲程：空气体积被压缩得非常小，因此温度很高 3.做功冲程：喷油嘴喷出的雾状柴油遇高温空气 立刻燃烧，推动活塞对外做功 4.排气冲程：排出燃烧后的废气 对空气的压缩程度比汽油机更高 汽油机：点火式 柴油机：压燃式 二、柴油机　 柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，因此汽缸顶部没有火花塞，而是喷油嘴。 内燃机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 构造 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 主要特点 主要用途 火花塞 喷油嘴 汽油和空气的混合物 空气 压缩程度小 压缩程度大 点火式 压燃式 轻巧、效率较低 笨重、功率大、效率较高 小汽车和小型农业机 械、低速飞机等 载重汽车、 拖拉机、火车、轮船等 比较柴油机和汽油机的异同 相同点：都是把内能转化成机械能，都包括四个冲程 1．老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？ 2．现代汽车里的“马达”起什么作用？ 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先转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，再靠飞轮的惯性完成后面的工作循环。 汽车的马达作用就是先带动曲轴旋转，启动发动机。 拓展延伸 现代汽车 科学世界 发动机：内能→机械能 四缸或六缸等多缸发动机，多个汽缸交替做功，发动机更平稳 电子燃油喷射系统——更精确控制燃油数量和时机 技术发展→更节能安全更环保 1.用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木塞被冲出试管口的 过程中，下列说法正确的是（ ） A.水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大 B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能 C.能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同 D.软木塞的机械能不变 随堂练习 B 2.单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如下，其中不是依靠飞轮惯性 完成的冲程是（ ） C A D B C 3.如图表示的是汽油机工作时的( ) A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 4. 如图是内燃机工作过程中的两个冲程的示意图,从图中可看出( ) A. 甲是排气冲程，乙是做功冲程 B. 甲是吸气冲程，乙是压缩冲程 C. 甲是压缩冲程，乙是排气冲程 D. 甲是做功冲程，乙是吸气冲程 C B 5.单缸四冲程内燃机某次运作完成40个冲程，关于做功和飞轮转动的情况， 下列说法正确的是( ) A. 做功10次，飞轮转40周 B. 做功40次，飞轮转20周 C. 做功10次，飞轮转20周 D. 做功20次，飞轮转10周 C 6.如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图____是将内能转化为机械能的 冲程。现有一台四冲程汽油机，如果这台汽油机每秒做功30次，则飞轮的转速 为_____r/min。  丙 3600 1.某四冲程汽油机，曲轴转速1200r/min，则该汽油机每秒做功____次， 有_____个冲程, 飞轮转_____周。 10 40 20 2.某四冲程汽油机，曲轴转速50r/s，则该汽油机10s做功_____次。 250 3.转速为1800r/min的四冲程内燃机，每秒钟完成____个冲程，做功_____次； 若该内燃机的功率是9000 W，则一次做功为______J。 60 15 600 由每秒钟做功15次可知一次做功时间t为_____s， 再由公式可得一次做功W=Pt=9000W×s=600J 课作： Lavf52.77.0 $$