第2节 热机（教学课件）物理人教版2024九年级全一册

物理九年级全一册 •人教版2024 第2节 热机 第十四章 内能的利用 学习目标 01 02 03 04 物理观念 理解热机的基本概念，知道热机是特内能转化为机械能的装置;能识别常见热机类型及其在生活中的应用。 科学思维 通过分析热机工作过程，培养逻辑推理能力和能量转化观念，理解热机工作中能量转化过程。 科学探究 通过观察、讨论和模拟实验，探究利用内能来做功，提高实验设计和问题解决能力。 科学态度与责任 通过对热机、汽油机的结构以及工作过程的学习，感受到人类对美好事物孜孜不倦的追求，逐步培养学生崇尚科学、爱科学、学科学的兴趣。 重点难点 教学重点 教学重点 ①了解热机的概念、工作原理、种类。 ①四冲程汽油机的基本工作原理。 ②热机在工作过程中的能量转化。 ②知道压缩冲程和做功冲程中的能量转化。 ③汽油机和柴油机的主要区别。 课堂引入 现在的汽车能爬山能涉水力大无穷，请问他是如何做到的呢？ 热机 ——各种利用内能做功的机械叫做热机。 【实验】不同形式能量之间的转化 演示实验 　　在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察现象。 讨论这个过程中不同形式能量之间转化的情况。 加热试管中的水 实验现象： 内能转化为机械能 一段时间后，观察到橡胶塞突然被推出 燃料燃烧产生的热量传给水和水蒸气，塞子受到水蒸气压力而冲出去，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能。 能量转化： 探究新知 1.定义：通过长期的经验积累，人们发现内能可以做功，由此制造了各种利用内能做功的机械——热机。 热机 2.工作原理： 热机利用内能做功，将内能转化为机械能。 3.种类： 蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 探究新知 关于热机，下列说法正确的是（　　） A.蒸汽机不属于热机 B.柴油机的效率能达到100% C.汽油机会散发出汽油味属于扩散现象 D.内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能 解：A、蒸汽机属于热机，故A错误； B、因为额外功和热量散失是不可避免的，所以无论怎样改良，柴油机的效率也不可能达到100%，故B错误； C、汽油机工作时，会闻到汽油味，属于扩散现象，故C正确； D、内燃机的压缩冲程，将机械能转化为内能，故D错误。故选：C。 【学习任务一】热机的定义与种类 C 探究新知 4.内燃机 ①定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫作内燃机。 内燃机是现代社会中最常见的一种热机。 ②分类：汽油机和柴油机 汽油机以汽油为燃料 柴油机以柴油为燃料 一种内燃机的剖面图 探究新知 利用汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气, 燃气推动活塞做功。 1.工作原理 2.汽油机的构造 由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆等组成。 汽油机 化学能转化为内能 内能转化为机械能 四冲程汽油机剖面图 探究新知 3.汽油机的工作过程 ①冲程： 活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程。 ②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。 要使汽油机连续工作，活塞必须能在气缸内往复运动。 探究新知 汽油机 汽车的发动机常用水做冷却剂，这是因为水的_________较大，冷却效果好；汽油机是把内能转化为_______能的动力设备。 解：①与其它液体相比较，水的比热容较大，在质量和升高的温度相同时，水吸收的热量最多，冷却效果最好； ②在内燃机的四个冲程中做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；热机是将内能转化为机械能的机器。 故答案为：比热容；机械。 【学习任务二】汽油机 机械 比热容 ③汽油机的工作过程分析 【吸气冲程】 · 进气门 ，排气门 。 · 活塞 运动。 · 汽缸内气体的体积 ，气压 。 · 汽油和空气的混合物从进气门进入 。 · 曲轴转动： 圈。 打开 关闭 向下 汽缸 半 增大 减小 探究新知 【压缩冲程】 · 进气门 ，排气门 。 · 活塞 运动。 · 汽缸内气体的体积 ，温度 。 · 活塞的 能转化为燃料混合物的 能。 · 曲轴转动： 圈。 关闭 关闭 向上 机械 半 压缩 升高 内 探究新知 【做功冲程】 · 进气门 ，排气门 。 · 火花塞产生电火花点燃燃料，使燃料猛烈燃烧， 产生高温高压的燃气。 · 燃气推动活塞 运动，带动曲轴转动，对外做功。 · 燃气的 能转化为活塞的 能。 · 曲轴转动： 圈。 关闭 关闭 向下 内 机械 半 探究新知 【排气冲程】 · 进气门 ，排气门 。 · 活塞 运动，将废气排出汽缸。 · 由于安装在曲轴上的飞轮转动具有的动能，可以带动活塞继续运动，再次进入到吸气冲程，这样汽油机就实现了连续工作。 · 曲轴转动： 圈。 打开 关闭 半 向上 探究新知 想想议议 1. 在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化？ 在压缩冲程中，是机械能转化为内能，做功冲程中，是内能转化为机械能。 在汽油机的一个工作循环中，在做功冲程中，是燃料燃烧产生的内能转化为机械能，使汽车获得动力。 3. 哪个冲程排出了气缸的废气？ 2. 哪个冲程使汽车获得动力？ 在排气冲程中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出汽缸。 探究新知 汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 该工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动2周，对外做功1次。 只有做功冲程燃气推动活塞做功，其他三个冲程靠飞轮转动的动能来完成。 【归纳总结】 探究新知 通过压缩空气直接点燃柴油，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。 1.工作原理 2.柴油机的构造 与汽油机大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 柴油机 排气门 喷油嘴 进气门 活塞 连杆 汽缸 曲轴 探究新知 3.柴油机的工作过程 柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。 吸气冲程 吸进气缸的 只有空气 压缩冲程 活塞把空气的体积压缩得很小，空气温度升高，在压缩冲程结束时，温度超过柴油燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。 做功冲程 燃烧放出的热使得气体的温度急剧升高 、压强急剧增大 ，从而推动活塞对外做功。 柴油机的工作过程 探究新知 若让一台正在正常开动的柴油机停止转动，一般应对它进行的操作是（　　） A.断开它的电路，停止给它供电 B.关停它的油路，停止给它供油 C.以上两种方法都可以 D.以上两种方法都不行 解：在压缩冲程末尾，喷油嘴会喷出雾状柴油，柴油燃烧，然后内能转化为机械能，对外做功，要想让一台正在正常开动的柴油机停止转动，需要停止供油即可，断开它的电路，停止给它供电，柴油机也可以工作，不能停止转动，故ACD错误，B正确。 故选：B。 【学习任务三】柴油机 B 探究新知 如图，某一台单缸四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．甲图冲程汽油和空气的混合物进入汽缸 B．乙图冲程能获得动力 C．丙图冲程有明显机械能转化为内能的过程 D．丁图冲程存在内能转化为机械能的过程 解：A、甲图，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，汽油机吸气冲程，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A正确。 B、乙图，两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能，故B错误。 C、丙图，两气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能，故C错误。 D、丁图，排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，此冲程没有能量转化，故D错误。故选：A。 【学习任务四】四冲程的能量转化 A 探究新知 项目 汽油机 柴油机 燃料 构造 吸气冲程 点火方式 效 率 主要应用 汽油 汽缸顶部有火花塞 吸入汽油和空气的混合物 点燃式点火 26%-40% 小汽车、低速飞机等 柴油 汽缸顶部有喷油嘴 只吸入空气 压燃式点火 34%-45% 载重汽车、火车等 汽油机和柴油机的区别 探究新知 柴油机与汽油机的区别，下列叙述错误的是（　　） A.构造，柴油机汽缸顶端有一个喷油嘴而没有火花塞 B.柴油机吸气冲程中吸入汽缸中的是柴油和空气的混合物 C.柴油机效率比汽油机高 D.使用柴油机比汽油机经济，但是比较笨重 解：A、汽油机与柴油机的结构上不同：汽油机顶部是个火花塞，柴油机的顶部是和喷油嘴，故A项正确； B、柴油机吸入气缸的是空气，汽油机吸入气缸的是空气和汽油的混合物，故B项说法错误； C、由于柴油机和汽油机的结构和点燃方式不同，使得柴油机的效率比汽油机的效率高，此项说法正确； D、柴油机比汽油机的效率高，但不如汽油机轻便，故此项说法正确； 故选：B。 【学习任务五】汽油机与柴油机的异同 B 探究新知 科学世界 现代汽车 汽车的动力系统 　　在现代生活中汽车已经成了不可缺少的一部分。 　　燃油汽车由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分组成。 　　发动机把燃料燃烧产生的内能变为机械能，再通过底盘上的传动机构，将动力传给车轮，使汽车行驶。电气设备的作用主要是产生电火花以点燃气缸中的可燃气体、启动发动机时用电机带动飞轮旋转、提供照明等 。 　　燃油汽车一般采用三缸、四缸或六缸等多缸发动机，每个气缸都进行四冲程循环，由于各个气缸交替做功，所以发动机运转比较平稳 。 探究新知 课堂小结 热机 热机 定义：把内能转化为机械能的机器叫热机。 制造原理：利用内能做功，将内能转化为机械能。 工作原理： 种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 内燃机 内燃机是现代社会中最常见的一种热机。 分类：汽油机和柴油机 定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 汽油机 利用汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动活塞做功。 汽油机的构造 工作过程： 吸气、压缩、做功、排气冲程 工作原理： 柴油机 通过压缩空气直接点燃柴油，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。 柴油机的构造 工作过程： 吸气、压缩、做功、排气冲程 1. （2021•百色）用酒精灯给试管内的水加热至一定程度，发现在试管口的木塞被冲出，如图所示。下列描述正确的是（　　） A．试管中的水是靠做功的方式增加内能的 B．水蒸气对木塞做功，把机械能转化为内能 C．水蒸气对木塞做功，与汽油机做功冲程的原理相同 D．水蒸气对木塞做功，水蒸气内能增加 C 课堂练习 解：A、用酒精灯加热水的过程中，水从酒精灯火焰吸收热量，是通过热传递的方式使水的内能增加的，故A错误； BCD、木塞冲出试管口时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，水蒸气的内能减少，同汽油机的做功冲程原理，故BD错误，C正确。故选：C。 点评：本题考查了做功与热传递，以及有关热机的知识，难度不大。 2. （2024秋•丰南区期中）关于汽油机，下列说法正确的是（　　） A．汽油机工作时，在压缩冲程，气缸内的工作物质内能减小 B．汽油机在做功冲程用来做功的能量，主要是来自于压缩冲程中压缩气体产生的内能 C．用来冷却汽车的发动机，水的冷却效果比冰块更好 D．柴油机的效率比汽油机高，是因为柴油的热值比汽油的热值大 C 课堂练习 解：A、汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能，气缸内的工作物质内能增大；故A错误； B、汽油机在做功冲程用来做功的能量，主要是来自高温高压的燃气产生的能量；故B错误； C、因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以发动机中用水做冷却剂冷却效果最好；故C正确； D、柴油机的效率比汽油机高，是因为柴油机用来做有用功的能量占燃料完全燃烧释放的总能量的比值大，与燃料本身的热值无关，故D错误。故选：C。 点评：本题考查了我们对比热容、热机的效率、热机工作中各冲程的特点的理解与判断。 3. （2023秋•涵江区期末）热机包括内燃机，柴油机和汽油机都属于内燃机，关于热机的下列说法中正确的是（　　） 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将柴油和空气的混合气吸入气缸 C．四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程 D．在柴油机的压缩冲程中，内能转化为机械能 C 课堂练习 解：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，故A错误； B、工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故B错误； C、四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程，故C正确； D、柴油机的压缩冲程中，机械能转化为空气的内能，故D错误。 故选：C。 点评：此题考查的是汽油机和柴油机的结构区别及吸入物质区别、工作过程中的能量转化，属于热机部分的重点内容，需要熟练掌握。 4. （2021•百色）用酒精灯给试管内的水加热至一定程度，发现在试管口的木塞被冲出，如图所示。下列描述正确的是（　　） A．试管中的水是靠做功的方式增加内能的 B．水蒸气对木塞做功，把机械能转化为内能 C．水蒸气对木塞做功，与汽油机做功冲程的原理相同 D．水蒸气对木塞做功，水蒸气内能增加 C 课堂练习 解：A、用酒精灯加热水的过程中，水从酒精灯火焰吸收热量，是通过热传递的方式使水的内能增加的，故A错误； BCD、木塞冲出试管口时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，水蒸气的内能减少，同汽油机的做功冲程原理，故BD错误，C正确。故选：C。 点评：本题考查了做功与热传递，以及有关热机的知识，难度不大。 5. （2024秋•汕头校级期中）如图，是四冲程汽油机的剖面图，以下说法正确的是（　　） A．吸气冲程，活塞向上运动 B．压缩冲程，汽缸内气体内能减少 C．做功冲程，内能转化为机械能 D．排气冲程，活塞向下运动 C 课堂练习 解：A．汽油机在吸气冲程中，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A不符合题意； B．在压缩冲程中，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，内能变大，此过程是机械能转化为内能的过程，故B不符合题意； C．在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，故C符合题意； D．在排气冲程中，活塞向上运动将废气排出，故D不符合题意。故选：C。 点评：本题考查了汽油机的四个冲程，要求学生对每个冲程的特点、能量转化等情况十分熟悉才能顺利解答。 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业：查阅资料，了解汽车驱动装置的发展。 自汽车诞生以来，其动力装置有：电动机、蒸汽机、汽油机、柴油机、喷气机等。 思路指导 　　1834年，美国制造出第一辆直流电机驱动电动车。1881年，世界上第一辆铅酸电池三轮电动汽车诞生。 　　1920-1990阶段：随着石油的开发和内燃机技术提高，市场逐步被内燃机驱动的汽车所取代，电动汽车发展开始停滞不前。汽油机和柴油机驱动的汽车相继出现。 　　1990-至今：随着石油资源减少、大气环境污染，让人们重新开始关注电动汽车。 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $