第四节 热机（教学课件）物理北师大版（北京）2024九年级全一册

第十二章 内能及其应用 物理九年级全一册 •北师大版（北京） 第四节 热机 学习目标 01 02 03 04 物理观念 精准阐述热机的定义，熟知热机是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能的装置，清晰列举常见热机类型，如蒸汽机、内燃机、喷气发动机等。 科学思维 通过对热机效率相关问题的分析，如计算不同工况下热机的效率、分析影响热机效率的因素等，熟练运用比值定义法和逻辑推理，提升分析和解决问题的能力。 科学探究 积极参与热机原理的探究实验，如利用简易装置模拟热机工作过程（类似用加热的气体推动物体运动来展示内能转化为机械能），熟练掌握实验操作技能，规范使用实验器材。 科学态度与责任 刻认识热机在现代社会发展中的重要作用，如在交通运输、工业生产等领域的广泛应用，同时清楚了解热机使用对环境造成的负面影响，如废气排放导致空气污染、噪声污染等，增强环保意识和社会责任感，积极关注热机技术的发展趋势，为节能减排和环境保护贡献自己的智慧 。 重点难点 教学重点 教学重点 面掌握汽油机和柴油机的基本构造和工作过程，准确区分它们在构造和工作过程中的异同点。 透彻理解热机工作过程中复杂的能量转化关系，尤其是在多个冲程中能量的传递和转化细节，以及如何减少能量损失来提高热机效率 。 18 世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有数千米每小时，而目前最快的汽车速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢？ 课堂导入 汽车奔驰、列车飞驶，一日千里！万吨巨轮劈波斩浪、远涉重洋！飞机刺破苍穹、翱翔蓝天！它们为什么能在交通运输方面大展神威呢？好，让我们一起走近热机，了解它们的工作原理吧！ 4 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。。 蒸汽机带来第一次工业革命！ 课堂导入 酒精燃烧放出热量 将热量传递给水 使水的内能增大，温度升高，产生大量的水蒸气 水蒸气的内能 软木塞的机械能 水蒸气内能减少，温度降低，液化成小水滴 内能可以对外做功 加热水至沸腾 现象： 水沸腾后，软木塞飞出，管口有“白雾”生成 知识点一 热机 气体推动木塞做功实验 探究新知 热机的种类 蒸汽机 汽轮机 喷气发动机等 内燃机 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机 汽油机 柴油机 内燃机是现代社会中最常见的一种热机。汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机。如图是一种内燃机的剖面图。 用汽油做燃料 用柴油做燃料 知识点一 热机 探究新知 关于如图所示实验的说法，正确的是（　　） A．试管口出现的白雾是水蒸气 B．该实验基本能反映热机的工作原理 C．木塞冲出的过程中机械能转化为内能 D．实验中试管内水的内能的改变仅通过做功实现 B 课堂练习 知识点二 汽油机 汽油在气缸内燃烧时，产生高温高压燃气，推动活塞做功，将内能转化为机械能，活塞移动带动曲轴转动. 探究新知 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 知识点二 汽油机 构造 探究新知 进气门          ，排气门          ， 活塞由汽缸最          向          运动，          和           的混合物从           被吸入汽缸。当活塞运动到汽缸的最下端，          关闭， 曲轴转动          圈。 打开 关闭 上端 下 汽油 空气 进气门 进气门 半 吸气冲程 探究新知 进气门和排气门          ，活塞由汽缸最          向          运动，燃料的混合物被      ，汽缸内温度       ，气压          。曲轴转动          圈。在此过程中，          转化          。 都关闭 下端 上 压缩 升高 增大 半 机械能 内能 压缩冲程 探究新知 在压缩冲程末，火花塞产生电火花 （点燃式），燃料混合物剧烈燃烧，产生               的燃气，推动活塞由汽缸向      运动，并通过连杆驱使曲轴转动，曲轴转动     圈。 高温高压 下 半 做功冲程 探究新知 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 排气冲程 探究新知 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 1. 汽油机四个冲程中，只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能， 其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成 2. 汽油机1个工作循环有4个冲程，活塞上下往复2次，曲轴转动2周， 对外做功1次， 有2次能量转化 工作过程 探究新知 如图所示为某单缸四冲程内燃机工作示意图，下列说法中正确的是（　　） A．只有甲冲程能获得动力，其他冲程都是靠惯性运转的 B．乙冲程只吸入空气 C．丙冲程中排出的废气不含任何能量 D．丁冲程是做功冲程 A 课堂练习 图中的气门均关闭,活塞下行,并且火花塞产生火花,这是做功冲程的特点;在做功冲程中,将内能转化为机械能。 17 知识点三 柴油机 构造 探究新知 汽油机轻巧灵便，但“力气”较小，有没有更“有劲”的呢？ 18 空气 进气门打开，排气门关闭。 活塞由上端向下端运动， 将空气吸进气缸。 吸气冲程 探究新知 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。 压缩冲程 探究新知 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 探究新知 进气门关闭，排气 门打开，活塞向上 运动，把废气排出 气缸。 排气冲程 探究新知 内燃机 项目 汽油机  柴油机 构造 汽缸顶部是火花塞 汽缸顶部是喷油嘴 一个工作循环 吸气冲程 吸入物质：汽油和空气的混合物 吸入物质：空气 压缩冲程 压缩程度较小，能量转化过程： 机械能→内能 压缩程度大，能量转化过程： 机械能→内能 做功冲程 点燃式，能量转化过程： 内能→机械能 压燃式，能量转化过程： 内能→机械能 排气冲程 排出废气 排出废气 主要特点 轻巧、效率较低 笨重、效率较高 适用范围 小汽车、小型农业机械、飞机等 载重汽车、拖拉机、火车、轮船等 汽油机和柴油机的区别 (多选)汽油机和柴油机的主要不同点是 (　 　 ) A.在构造上,汽油机的汽缸顶部有火花塞,柴油机的汽缸顶部有喷油嘴 B.在吸气冲程中,汽油机吸入汽缸的是汽油,柴油机吸入汽缸的是柴油 C.在压缩冲程末,汽油机用点燃式点火,而柴油机采用的是压燃式点火 D.在压缩冲程中,汽油机汽缸里的温度和压强比柴油机里的高 AC 课堂练习 该题采用对比法考查汽油机和柴油机,要求识记一些柴油机与汽油机的不同点。 24 热机 热机 内燃机 利用内能做功(把内能转化为机械能)的机械。 定义： 种类： 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机 课堂小结 1.（2024•新疆）下列运载工具中，不需要利用热机的是（　　） A．喷气式飞机 B．柴油拖拉机 C．纯电动汽车 D．长征系列火箭 C 课堂练习 全品初中 2.（2024•广元）1883年人类发明了汽油机。一台四冲程汽油机的一个冲程中，火花塞点火，燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做功，则该冲程（　　） A．是压缩冲程 B．气体对外做功，内能转化为机械能 C．活塞依靠飞轮的惯性而运动 D．气体对外做功，气体的内能增加  B 课堂练习 全品初中 3.某同学分别画出四冲程内燃机工作示意图中的吸气、压缩、做功、排气冲程。观察活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况，其中不正确的是（　　） A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气  B 课堂练习 全品初中 4.（2024•黑龙江）汽油机将内能转化为机械能的是 冲程，某单缸四冲程汽油机飞轮转速是2400r/min。则此汽油机每秒对外做功 次。 做功 20 课堂练习 全品初中 5.汽车已成为我们生活中不可缺少的交通工具，它的四冲程汽油机工作示意图如下，则图 冲程使汽车获得动力，图 排气冲程排除了汽车的废气。 C D A B C D 课堂练习 全品初中 谢谢聆听 谢谢聆听 $$