10.4 热机.课件- 2025-2026学年物理北师大版九年级上册

第十章 机械能、内能及其转化 第四节 热机 学习目标-新课导入-新知探究-课堂小结-课堂训练 北师版-物理-九年级上册 学习目标 1.知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种 2.了解四冲程汽油机和柴油机的构造 3.能用文字或口头表述内燃机各冲程的工作状态和能量转化 【重点】汽油机的工作原理及能量的转化过程 【难点】内燃机的工作原理 新课导入 汽车、列车、客机、舰船等在各自领域大显神威，它们是如何获得机械能的呢？ 飞驰的汽车 高速的列车 飞行的客机 航行的舰船 新知探究 知识点一 热机 [演示实验]在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，用酒精灯将水加热，观察现 象，该过程中涉及到哪些形式的能量之间的转化和转移？ [现象]塞子被试管内的热气推出，试管口有“白雾”生成。 4 新知探究 [现象和分析]酒精燃烧时化学能转化为内能，传递给水，使水的内能增大， 温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气把塞子冲出去，水蒸气的内能转化为塞子 的机械能。 [结论]内能可以做功。 知识点一 热机 5 新知探究 1.定义：将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为机械能的机器。 2.种类：热机的种类有很多，如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 知识点一 热机 新知探究 3.内燃机：燃料在机器内部燃烧把内能转化为机械能，通常包括汽油机和柴油机两大类。 汽油机 柴油机 知识点一 热机 新知探究 1.汽油机的构造 知识点二 汽油机 2.工作原理：汽油在汽缸里面燃烧 时生成高温高压的燃气，推动活塞 做功。活塞移动带动曲轴转动。 （1）冲程：活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程。 （2）工作过程：汽油机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作。 新知探究 演示：汽油机的工作过程： 知识点二 汽油机 新知探究 3.工作过程：汽油机的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。 吸气 压缩 做功 排气 知识点二 汽油机 新知探究 （1）吸气冲程： 阀门：进气门 ； 排气门 。 活塞运动方向： 。 吸入气体: 。 打开 关闭 向下 汽油和空气的燃料混合物 知识点二 汽油机 新知探究 （2）压缩冲程： 阀门：进气门 ； 排气门 。 活塞运动方向： 。 关闭 关闭 向上 燃料混合物：压强 ， 温度 。 增大 升高 活塞对燃料混合物做功，燃料内能增大，温度升高。 能量转化： 能 能 机械 内 知识点二 汽油机 新知探究 （3）做功冲程： 阀门：进气门 ；排气门 。 关闭 关闭 能量转化： 能 能 内能 机械 在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞_____运动，并通过连杆带动曲轴转动。 向下 知识点二 汽油机 新知探究 （4）排气冲程： 阀门：进气门 ； 排气门 。 活塞运动方向： 。 打开 关闭 向上 知识点二 汽油机 新知探究 工作过程 进气门 排气门 活塞 说明 一 个 循 环 吸气 压缩 做功 排气 关 关 开 开 关 关 关 关 向下 向下 向上 向上 机械能转化为内能 内能转化为机械能 吸进空气和汽油的混合物 消耗机械能 4.对比 知识点二 汽油机 新知探究 2.汽油机一个工作循环包括____冲程，活塞往复____次，曲轴转动____圈，与曲轴 相连的飞轮也转____圈，做功____次。有___次能量转化。 1.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，要靠安装在曲轴上的____________来完成。必须靠外力来启动。 做功冲程 飞轮的惯性 4 2 2 1 2 2 5.总结 知识点二 汽油机 新知探究 知识点三 柴油机 1.工作原理:利用柴油在汽缸内燃烧所产生的高温高压的燃气 来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.柴油机的构造： 与汽油机的区别： 汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 3.柴油机的工作过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 新知探究 知识点三 柴油机 （1） 吸气冲程 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。 新知探究 空气和汽油的混合物 知识点三 柴油机 （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着火点。机械能转化为内能。 新知探究 知识点三 柴油机 （3）做功冲程 从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即猛烈燃烧，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。 新知探究 知识点三 柴油机 （4）排气冲程 燃烧后的废气 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。 新知探究 知识点三 柴油机 新知探究 汽油机和柴油机的对比： 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 知识点三 柴油机 1.汽油机的特点和应用： （1）特点：轻巧、效率较低 （2）应用：常用在汽车、飞机和小型农业机械等。 2.柴油机的特点和应用 （1）特点：笨重、效率较高 （2）应用：主要用在载重汽车、拖拉机、坦克等。 新知探究 知识点三 柴油机 1.液体燃料火箭喷气发动机主要由：燃料箱、氧化剂箱、输送装置、燃烧室和喷口组成。 新知探究 火箭的结构 知识点四 火箭 新知探究 知识点四 火箭 2.液体燃料火箭的工作原理：输送装置按时按量地把燃料和氧化剂输送到燃烧室中， 经过电火花点燃，进入燃烧室的燃料和氧化剂可以自行燃烧。燃烧产生的气体以很大的速度从喷口喷出，同时对火箭产生强大的反冲推力，使火箭前进。 课堂小结 课堂小结 内能转化为机械能 热机 应用 分类 蒸汽机 内燃机 汽轮机 喷气发动机 包括 汽油机和柴油机 相同点 不同点 工作过程：吸气、压缩、做功、排气四个冲程 汽缸顶部构造（火花塞、喷油嘴）；吸入气体（燃气混合物、空气） 包括 火箭 课堂训练 1.热机是利用内能工作的机器。四冲程汽油机在工作过程中，获得动力的过程是在 冲程中发生的，获得动力时把 能转化为 能。 做功 内 机械 2.柴油机和汽油机在构造上有什么不同？在点火方式上又有什么不同？ 汽油机汽缸顶部有火花塞；柴油机汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。汽油机点火方式是点燃式；柴油机是压燃式。 3.如图所示为四冲程汽油机工作过程中的一个状态，由图可知此时它正处于 冲程，该冲程将 能转化为 能。若该汽油机飞轮的转速是3600转/分，则汽油机每秒对外做功 次。 压缩 课堂训练 机械 内 30 4.据报道，有人提出了一个奇妙的发明——“六冲程引擎”。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。其中第五冲程相当于四冲程汽油机的哪个冲程？在第六冲程中发生了什么物态变化？请你指出该“六冲程引擎”的优点。 课堂训练 做功冲程，第六冲程中发生液化现象。 六冲程发动机利用了部分散发的热能去制造蒸汽，以回收部分本来会损失的能量，从而提高了能量利用率。 Lavf52.77.0 $$