12.4 热机与社会发展-【学海风暴】2025-2026学年新教材九年级上册物理同步备课（沪粤版2024）

12.4 热机 巴课前预习导航 一、热机与内燃机 1.热机：把丙能转化为机械能的机器。 2.内燃机是热机的一种。它分为浅油机 和禁油机两种。 (1)工作原理：燃料在气缸内燃烧，产生高 温高压的燃气，把化学能转化为内能：然后燃 气推动活塞做功，把内能转化为机械能。 (2)工作过程：内燃机每个工作循环都由 吸气、压缩、做功和锥气四个冲程组成，四个冲 程往复循环，使内燃机不停地工作 (3)能量转化：压缩冲程中，机械能转化为 内能；做功冲程中，内能转化为机械能。 3.汽油机和柴油机的异同 内燃机 汽油机 柴油机 气缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排 构 相同 气门、飞轮 造 不同 火花塞 喷油嘴 吸进汽油和空气 吸气不同 混合物 吸进空气 冲程 相同 进气门开启，排气门关闭 燃科混合物被压 空气被压缩的程 工/ 压缩不同 够，压强增大，温 度更大，压强更 作 冲程 度升高 大，温度更高 过 相同 机械能·内能，两气门均关闭 程 火花塞产生电火喷油嘴喷出雾状 做功不同 花，使燃料燃烧 柴油，逼热空气燃 冲程 (点燃式) 烧（压燃式） 相同 内能→机械能，两气门均关闭 排气冲程 进气门关闭，排气门打开排出废气 用于载重汽车，坦 用于汽车、飞机 应用 克、拖拉机、火车 小型农用机械等 轮船等 与社会发展 名师恩曙 在内燃机（汽油机和柴油机）的四个冲 程中，做功冲程是内燃机中唯一对外做功的 冲程，其他三个冲程是辅助冲程，要依靠飞 轮的惯性来完成。 二、热机的效率 1.定义：热机工作时，用来做有用功的能量 与燃料完全燃烧时放出的能量之比，叫做热机的 效率。 2.计算公式：0 Q -×100% 三、热机与环境 提高热机效率的方法 (1)尽可能使燃料充分燃烧。 (2)尽量减少各种热量损失。 (3)保持良好的润滑，尽量减少因克服摩 擦而额外消耗的能量。 (4)用更先进的技术制造热机等。 已经典例题剖析 【例1】(2024临沂)2024年4月20日，我 国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴 油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机 热效率的世界纪录。下列图片所示内燃机的 四个冲程，气缸内气体的内能最小的是( D 【解题点拨】吸气冲程中，汽油机吸入空气和 汽油的混合物，气体温度较低：在压缩冲程中，活 塞压编汽油与空气形成的燃料混合物，活塞对气 体做功，使气缸内气体的内能增加：在傲功冲程 中，高温高压气体对活塞做功，内能转化为机械 上阳第十二章 能；排气冲程中，气缸内的废气排出。相比而言， 吸气冲程中的气体温度较低，内能最小。 【例2】右图所示的是新农村 建设中广泛使用的一种小型单缸 四冲程农用柴油机，铭牌部分信 息如下表所示，其中活塞行程是 指一个冲程中活塞移动的距离。正常工作 1min,柴油机输出的有用功为 J,消耗 柴油 kg:做功冲程中，燃气对活塞的平 均压力为 N。(q柴指=4.0×102J/kg) 型号 XXX 活塞行程 100mm 转速 2 400 r/min 输出功率 8kw 效率 40% 【解题点拨】已知输出功率P和工作时间 ,根据W一P1可计算出柴油机输出的有用功， 根据效率公式 W ×100%计算出燃料完全 Q数 燃烧放出的热量，再利用公式Q=mq计算出 清耗粜油的质量：由于飞轮每转两周对外做功 一次，可计算出飞轮转2400周对外做功的次 数，根据有用功和做功的次数可计算出一个做 功冲程中燃气对活塞做的功，再由公式W一Fs 算出做功冲程中燃气对活塞的平均压力。 参考答案0【例1】D【例2】4.8×10 0.034000 已课内基础闯关 考点①热机与内燃机 1.汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分， 大部分汽车里的发动机是以汽油为燃料的 内燃机。气缸里吸进空气和汽油混合物的 是 冲程，使汽车获得动力的是 冲程。 2.如下图所示，加热使水沸腾，盖在试管口上的塞 子会因受到水蒸气的压力而冲出，该过程与图 (选填“甲”或“乙”)所示的冲程原理 相同，这个冲程将 能转化为机械能。 38 九年级物理HY版 3.(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 4.下列图片所示的是小普同学跟爷爷学习气功时 做的四个基本动作。由此他联想到热机的四个 冲程。以下与做功冲程最相似的是 A.鼻孔吸气 B.气沉丹田 88 C.排山倒海 D.打完收工 考点②热机的效率 5.一台柴油机的热机效率为25%，这表示的意 义是：柴油机用来做 的那部 分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比为 。用这台柴油机工作时，完全 燃烧2kg的柴油可做有用功 J。(柴油的热值为4.3×10J/kg) 6.有甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，说明 () A.在相同的时间内，甲比乙做功多 B.工作相同的时间，甲比乙消耗的汽油少 C.做相同的功，甲比乙消耗的汽油多 D.消耗同样多的汽油，甲比乙做的有用功多 色课外拓展提高 一、填空题 1.(2025景德镇期未)现代社会中汽车是一种 重要的交通工具，很多汽车使用的发动机是 四冲程汽油机。在四冲程汽油机的工作过 程中， 冲程将内能转化为机械 能。一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速是 1200r/min,则该汽油机每秒钟对外做功 次。 2.下图所示的是汽油机的能量流向图，根据图 中给出的信息可知，该汽油机的效率为 若按此工作效率计算，当汽油完 全燃烧放出的热量为2.3×10J时，汽车获 得的机械能是 J 68 燃料完全燃烧释放的热量(100%) 废气(33%) 出 冷却水(30%】 摩擦与辐射(7%) 用 功 3.某种国产汽车，当它在平直公路上以20m/s 的速度匀速行驶时，每百公里的油耗为6L。 汽车行驶500s,消耗的汽油是 假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是 495N,则汽油机的效率是 %。 (已知汽油的热值是3.3×10J/L) 二、选择题 4.(2024广元，有改动)一一台四冲程汽油机的一一 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 5.(多选)某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路 上匀速行驶6.9km,用时5min45s,消耗燃油 1.5kg.已知汽车的牵引力是2000N,燃油 的热值为4.6×10J/kg,假设燃油完全燃烧。 通过计算可知，下列结果正确的是 ( A.汽车行驶速度是20km/h B.消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9× 10J C.汽车牵引力做功的功率是30kW D.汽车发动机的效率是20% 三、计算题 6.一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了 108km,所用时间为1h,消耗汽油10kg,汽 车在行驶过程中所受阻力恒为1380N。(汽 油的热值q汽溢=4,6×10J/kg)求： (1)汽车行驶的速度. (2)牵引力做功的功率。 (3)汽车发动机的效率。 色核心素养提升 科学思维汽车是现代生活中常见的一种交通 工具，图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量 流向图。下列有关说法正确的是 克服摩擦机械散热废气带走 耗能6%耗能30%热量36% 分 燃料完全燃烧 释放的能量100% 机能 A.图甲是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做 功，气体的温度升高 B.由图乙可知，该汽油机的效率是30% C.汽车尾气中的“汽油味”越浓，燃料燃烧得 越不充分，这会降低燃料的热值 D.为了节能，冬天汽车都会利用尾气中的余热 给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值 上阳第十二章 39企巴B层提升练 1.增大增大2.6002.75 3.4324.10080 5.D 6.AC 7.(1)玉力势距离(2)惯性摩擦力(3) (4)甲丙(5)速度 第十二章 内能与热机 12.1内能 西课内基础闯关 1.小不变 2.D 3.增大做功 4.A5.D 圈课外拓展提高 1.增大做功 2.热传递做功 3.做功减少 4.A5.D6.D 圈核心素养提升 (1)无规则运动(2)B温度不定 12.2热量与热值 园课内基础闯关 1.温度内能热量 2.C3.热值内 4.1kg燃料油完全燃烧放出的热量是4×10J4× 5.1.43×1027.15 6.C 课外拓展提高 1.2.8×102不变2.内热值 3.4.5×10°15 4.D 5.C 6.A 7.A 8.BCD 圈核心素养提升 天然气9×10 12.3物质的比热容 第1课时比热容 巴课内基础闯关 1.(1)质量秒表(2)加热时问转换法(3)沙 水水 2.2.1×10不变 3.D4.B 圈课外拓展提高 1.热量受热均匀水 2.0.46×103不变 3.A4.B1D 核心素养提升 (1)大平乙(2)水水(3) 第2课时比热容的应用与热量的计算 形课内基础闯关 1.比热容多2.B 3.热传递3.4×10 4.1.68×10不变 5.4.2×1020 6.2.268×107.56 课外拓展提高 1.比热容4.2×10 2.405不变 3.5.04×1024×10 4.人大内陆 5.8.4×103.36×10°4.2×10 6.B7.D8.C9.BC 10.解：(1)水放出的热量Q=cm:△*=4.2× 102J/(kg·℃)×1kg×(60℃-40℃)=8.4×10J (2)牛奶吸收的热量Qa=Qx=30%×8.1×10J= 2.52×104J (3)由Q=cm△6可知，牛奶的质苹+海= Q级 c历△4n 2.52×10J 2.5X10J/kg·℃)X(40℃20C0.504kg 罗核心素养提升 b煤油2.52×10 12.4热机与社会发展 10 ®课内基础闯关 1.吸气做功2.乙内 3.C4.C 5.有用功25%2.15×10 6.D) 四课外拓展提高 1.做功10 2.3056.9×10 3.0.625 4.B 5.BD 6.解：1)汽车行驶的速度0-三-108km-108km/h (2)汽车匀速行驶，受力平衡，则汽车受到的牵引力 F=f=1380N 牵引力做的功W-F3一1380X×108×10m一 1.4904×105J 牵引力做功的功率P=罗=L.4904X10」=.11× 3600s 103W (3)光油完全燃烧放出的热量Q一mq气一10kg× 4.6×10J/kg=4.6×10'J 汽车发动机的教率？一”×100%=0 4.6×10丁 ×100次=32.4% 上册爹苦答案 167 圈核心素养提升 A 阶段训练（二） 1.热传递无规则运动 2.减小热传递3.较人热值 4.3×103×10 5.做功26.废气带走15 7.D8.D9.1D10.B11.A12.A13.BD 专题二热量的相关计算 1.解：(1)供制品放出的热量 Qg一C铁m按△袋一0.46×10J/(kg·℃)X20X 101kg×(820℃一20℃)-7360J (2)不考虑周用环境的影响和热损失，液体吸收的热 量Qa=Qr=7360J HQ复一c△1可知，该液体的比热容 Qe 7360J 微-mk△=368X10kgX(20℃10C=2× 10J/(kg·℃) 2.解：(1)3kg木炭完全燃烧放山的热量 Qa-mg-3kg×2.8×10'J/kg-8.4×10J (2)上述的热量全部被水吸收，则Q=Q=8.4X 10J 水的质量 Qr 8.4×10J c*△i ,2X103J/(kg·℃)×(80℃-30℃) =400kg 3.解：(1)水吸收的热量 Q段一c*5△1-4.2X103J/(kg·℃)×2.5kg× 80℃-8.4×10J ×100%可得，煤完企燃烧放出的热量 (2)山厂Q Q-2e-6.1X10」-6.4×10*j 10% 山Q:一mg可得，需要煤的质量 会--08a me= 4.解：(1)金属球的质量m全一 Q c坐d1丝 1.26×103J 0.42x102J/kg·C)X108G-18C-0.0防kg =50g 《2)根据Q:一Q一c(1一t)可得该液休的比热容 Q 1.26×10J C= n1-4)=0.1kg×(48C-45C=4,2× 10J/(g·℃) 所以该液体是水。 (3)若该液体再吸收2.52×10J的热量，则该液体升 高的温度 168 九三级畅但HY版 2.52×10*J ==4.2X10J/(kg,℃)X0.15g=60℃2 该液休的木温tg一48℃+60℃一108℃ 因为在1个标准大气压下，水的沸点为100℃，所以 该液体的末温为100℃。 5.480032% 6.解：(1)汽车对地面的压力 F-(G第=mgg=(13000kg+3000kg)×10N/kg 1.6×10°N 汽布对地面的压强 -E=1.6X10N-1×10Pa 0.4m (2)汽车的牵引方 F'-/-0.01Gs-0.01×1.s×10N-1600N 汽车的牵引力做功 W=Fs=1600N×400m=6.4×103J 汽车的功*P-W-6.4X10」-1.6×10W 40s (3)天然气完金燃烧放出的热量 Qa-mq-0.023kg×6.4X10J/kg=1.6×10J 汽布发动机的效率 9×10%=18X1x10%=40% W 1.6×10J 7.(1)5.4×10J (2)1.08×10J (3)3.6×10N 8.解：(1)发动机所做的功W=P1=20×102W×2300s =4.6×10J (②)消耗的汽消完余燃烧放出的热压Q-罗 4.6×101-1.84×10°J 25% 消托汽油的质量m=Q=1.84X10」 =4kg 94.6×10J/kg 本章培优方案 图重点图片在线 ①做功②增加③升高④做功⑤化学⑥内 内⑧机械③收气@生缩①做功排气 像做功④惯性B两一 恩易错易混赏析 易错辨析 (1)×(2)×(3)×(1)×(5)×(6)× (7)×(8)√ 恩A层基础训练 1.做功比热容2.3530 3.125032.6% 4.C 5.ABD 6.解：()完全燃烧一瓶燃气放出的热量 Q=g*ge4=0.25kg×9×10'J/kg=2.25×10”J (2)0.007kg的燃气完金燃烧放出的热量