14.2 热机 课件-2025-2026学年人教版物理九年级上册

初中物理鹿老师 第2节 热机 第十四章 内能的利用 初中物理鹿老师 素养目标 物理观念：知道热机的概念，知道热机是将内能转化为机械能的装置；知道内燃机是热机的一种；了解四冲程内燃机的构造及工作过程。 科学思维：通过分析热机工作的过程，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的过程，体会内能的利用对人类发展的重要作用。 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；通过阅读“科学世界——现代汽车”扩展学生的知识面。 初中物理鹿老师 重、难点 教学重点：了解热机的概念、工作原理、种类；知道压缩冲程和做功冲程中的能量转化；汽油机和柴油机的主要区别。 教学难点：热机的基本工作原理；热机在工作过程中的能量转化。 18世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有几千米每小时，而目前最快汽车的速度已经超过了声速（如右图）。 汽车时如何获得机械能的呢？ 14.2 初中物理鹿老师 热机 不同形式能量之间的转化 如图所示，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。 14.2 初中物理鹿老师 热机 【实验现象】橡胶塞被弹出 【实验分析】酒精燃烧放出热量，酒精的化学能转化为内能； 内能从酒精灯转移到水和水蒸气； 水蒸气的内能转化为塞子的机械能。 【实验结论】利用内能可以对外做功。 热机 14.2 初中物理鹿老师 热机 1.定义：利用内能做功的机械——热机。 2.工作原理：利用内能做功，将内能转化为机械能。 3.种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 热机 14.2 初中物理鹿老师 热机 1.定义：利用内能做功的机械——热机。 2.工作原理：利用内能做功，将内能转化为机械能。 3.种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 4.内燃机： ①燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 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。 热机 14.2 初中物理鹿老师 热机 1.构造：气缸、进气门、排气门、火花塞、活塞、连杆、曲轴。 2.工作原理：汽油在气缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。 3.工作过程：要使汽油机连续工作，活塞必须能在气缸内往复运动。 ①活塞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。 汽油机 气缸 进气门 排气门 火花塞 活塞 连杆 曲轴 14.2 初中物理鹿老师 热机 ③工作过程分析 【吸气冲程】 进气门 ，排气门 。 活塞 运动。 从进气门进入气缸。 曲轴转动 圈。 打开 关闭 向下 汽油和空气的混合物 半 汽油机 14.2 初中物理鹿老师 热机 ③工作过程分析 【压缩冲程】 进气门 ，排气门 。 活塞 运动。 汽油和空气的混合物在气缸内被 。 曲轴转动 圈。 关闭 关闭 向上 压缩 半 压缩冲程：机械能转化为内能 汽油机 14.2 初中物理鹿老师 热机 ③工作过程分析 【做功冲程】 进气门 ，排气门 。 火花塞产生 ，产生高温高压气体。 高温高压气体推动活塞 运动。 曲轴转动 圈。 关闭 关闭 电火花 向下 半 做功冲程：内能转化为机械能 汽油机 14.2 初中物理鹿老师 热机 ③工作过程分析 【排气冲程】 进气门 ，排气门 。 活塞 运动。 从排气门排出气缸。 曲轴转动 圈。 关闭 打开 向上 废气 半 汽油机 14.2 初中物理鹿老师 热机 ③工作过程分析 对外做功1次 曲轴转动2圈 活塞往复2次 有4个冲程 一个工作 循环 吸气冲程 排气冲程 压缩冲程 做功冲程 汽油机 柴油机 14.2 初中物理鹿老师 热机 1.构造：气缸、进气门、排气门、喷油嘴、活塞、连杆、曲轴。 2.工作原理：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。 3.工作过程： ①柴油机也是通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 气缸 进气门 排气门 喷油嘴 活塞 连杆 曲轴 汽油机 14.2 初中物理鹿老师 热机 项目 异同点 汽油机 柴油机 燃料 异 构造 异 吸气冲程 同 异 压缩冲程 同 异 做功冲程 同 异 排气冲程 同 特点与应用 异 总结 同 汽油 气缸顶部有一个火花塞 柴油 气缸顶部有一个喷油嘴 进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，曲轴转动半圈 吸入汽油和空气的混合物 吸入空气 进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，曲轴转动半圈，机械能转化为内能 压缩程度较小 压缩程度较大 进气门关闭、排气门关闭、活塞向下运动、曲轴转动半圈，内能转化为机械能 火花塞产生电火花（点燃式） 喷油嘴喷出雾状柴油（压燃式） 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出气缸 轻巧、功率小； 小汽车、摩托车等 笨重、功率大； 载重汽车、坦克、轮船等 一个工作循环，四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴转动两圈，对外做功一次。 初中物理鹿老师 14.2 热机 现代汽车 汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分。 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。 随着电子技术的发展，许多燃油汽车已经采用了电子燃油喷射系统。微电脑可以根据内燃机的工作状态和空气的温度等多种因素精确控制喷油的数量和时机，以提高燃烧效率，减少有害气体的排放，降低燃料的消耗，同时提高发动机的功率。电子技术的应用，使燃油汽车有了更广阔的发展空间。此外，利用电能、氢能等的各种新能源汽车也在快速发展。未来的汽车将更加节能、安全，对环境的影响会更小。 初中物理鹿老师 课堂小结 14.2 热机 热机 热机 内燃机 定义：利用内能做功的机械 工作原理：利用内能做功，将内能转化为机械能 种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等 定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机 内燃机是现代社会中最常见的一种热机 分类 汽油机 柴油机 1.如图所示展示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。在这一过程中，不同形式的能量是如何转化的？这一能量转化过程与四冲程汽油机的哪个冲程相似？ 初中物理鹿老师 练习与应用 解： 点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动，这个过程将内能转化为机械能。 汽油机中的压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程中是将内能转化为机械能。 所以此过程与四冲程汽油机的做功冲程相似。 14.2 热机 初中物理鹿老师 练习与应用 2.除了飞机、汽车、摩托车，你还知道哪些地方用到了热机？你列举的热机中哪些是内燃机？ 解： 轮船、拖拉机、收割机、推土机、压路机、坦克等都使用了热机，这些热机都是内燃机。 火车可分为电力机车、内燃机车和蒸汽机车，其中内燃机车使用的是内燃机。 14.2 热机 初中物理鹿老师 练习与应用 3.如图所示，图甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞、曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图乙、丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中活塞、曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。 14.2 热机 初中物理鹿老师 练习与应用 4.从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中： （1）哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程？ （2）哪个冲程存在着内能转化为机械能的过程？ （3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程？ 解： （1）做功冲程中，燃料燃烧，化学能转化为内能； （2）做功冲程中，高温高压气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能； （3）压缩冲程中，活塞向上运动压缩气体，机械能转化为内能。 14.2 热机 初中物理鹿老师 练习与应用 5.某同学看到爸爸启动汽车时，转速表如图所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。如果汽车用的是四冲程汽油机，请根据图中信息计算此时发动机一个气缸每分钟完成做功冲程的次数。 解： 有图可知，该汽油发动机的转速为每分钟转动750次。 根据“一个工作循环包含四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴转两圈，对外做功一次”可知，对外做功的次数是曲轴转动圈数的一半。 因此每分钟完成做功冲程的次数为750÷2=375次。 14.2 热机 初中物理鹿老师 练习与应用 6.柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点？有什么不同点？ 14.2 热机 初中物理鹿老师 谢 谢 $$