14.2 热机 学案-2025-2026学年人教版物理九年级上学期

该初中物理学案聚焦热机核心知识点，涵盖内燃机构造、四冲程工作过程及能量转化。通过试管加热水使橡胶塞飞出的实验导入，衔接内能利用知识，以四冲程对比表格、汽油机柴油机异同辨析及冲程判断口诀为学习支架。 资料通过实验探究（如水蒸气做功实验）培养科学探究能力，跨学科习题（社会发展、日常生活案例）提升科学思维，强调热机意义渗透科学态度与责任。分层习题搭配易错点解析，助力学生巩固知识，提升应用能力。

第14章 内能的利用 第2节 热机 课标导学 2022版课程标准 1. 了解热机的工作原理。 2. 知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。 课时学习目标 1. 初步了解四冲程汽油机的构造和工作过程。 2.了解柴油机与汽油机的异同点。 3.知道汽油机和柴油机工作过程中的能量转化。 概念梳理 1.热机：利用 内 能做功的机械。热机的种类很多，例如：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。热机是把燃料燃烧时释放的 内 能转变为 机械 能的装置。 2.内燃机： （1）原理：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。 （2）分类：内燃分为 汽油 机和 柴油机 两大类，它们分别用 汽油 和 柴油 作为燃料。 3.完成下表：内燃机的工作过程： 冲程 进气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 活塞运动方向 向下 向 上 向 下 向上 能量转化 机械 能转化 内 能 内 能转化为 机械 能 （1）要使汽油机连续工作，活塞必须在 汽缸 内往复运动。活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。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。 （2）汽油机的压缩冲程将 机械 能转化为 内 能，做功冲程将 内 能转化为 机械 能. （3）汽油机的一个工作循环中，曲轴旋转 2 周，活塞往复运动 2 次，对外做功 1 次. （4）汽油机和柴油机的异同. 内燃机种类 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 顶部结构 火花塞 喷油嘴 吸气冲程吸入的物质 汽油和空气的混合物 柴油 点火方式 点燃式 压燃式 注：（1）在汽油机的一个工作循环中，活塞往复运动 2 次，曲轴转动两周，气缸内的燃油燃烧爆发 1 次，对外做功 1 次。 （2）工作效率不同，柴油机工作效率 高 ，汽油机工作效率 低 。 （3）在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他冲程都是依靠 曲轴惯性 来完成的。 【概念辨析】 判断下列说法，正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）汽油机的做功冲程将机械能转化成了内能。（×） （2）汽油机的四个冲程都是依靠飞轮惯性才能完成的。（×） （3）汽油机的飞轮转动4圈，完成4个冲程，对外做功1次。（×） （4）内燃机工作时候的能量转化只存在于做功冲程，其余冲程没有发生能量的转化。（×） （5）汽油机在吸气冲程中，把汽油和空气的混合物吸入汽缸。（ √ ） 一阶 新知练基础 知识点1 热机 典例1.如图所示，在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,用酒精灯对试管中的水进行加热。请回答下列问题： （1） 将水加热一段时间，可以观察到的实验现象是① 橡胶塞飞出 、② 试管口有白雾产生 。由此可得实验结论是 气体膨胀对外做功,内能减小 。 （2） 实验中，酒精燃烧时将 化学 能转化为 内 能,通过 热传递 将一部分内能转移给水,水的内能增加,温度 升高 ,产生大量水蒸气。 （3） 随着水蒸气越来越多，水蒸气对橡胶塞的压力越来越大,最后水蒸气对橡胶塞做功，将 内 能转化为 机械 能。 （4） 这个实验基本展示了 蒸汽机 （选填“蒸汽机”或“内燃机”）的工作原理。 变式1. (跨学科·社会发展)近年来我国重大装备层出不穷,国人倍感自豪,下列机械的动力装置不是使用热机的是（ A ） A.玉兔号月球车 B.山东号航母 C.C919客机 D.长征五号火箭 变式2.下面关于内燃机的说法错误的是（ B ） A.汽油机是将汽油燃烧的内能转化为机械能的机器 B.汽油机是内燃机，柴油机是蒸汽机 C.柴油机使用的燃料为柴油 D.内燃机一般在燃料燃烧的同时对外做功 知识点2 汽油机 典例2.（教材素材引导）如图所示是四冲程汽油机的剖面图,关于其四个冲程的描述正确( A ) A.吸气冲程中，汽油和空气的混台物进入汽缸 B.压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小 C.做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能 D.排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分 变式1.（教材图片引导）如图所示为内燃机四冲程工作示意图,下列说法正确的是（ A ） A.一个工作循环的正确顺序是:乙甲丁丙 B.乙、丙、丁图是靠飞轮惯性完成的冲程 C.甲图是对外输出动力的冲程 D.乙图冲程将内能转化为机械能 变式2.在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞向下运动做功，燃气自身的温度 降低 ，内能 变大 ，而在压缩冲程中，活塞向上运动，压缩混合气做功，混合气的温度 升高 ，内能 减小 。(均选填“升高”“降低”或“增加” “减少”) 变式3.如图表示四冲程汽油机处于 　排气　冲程。汽车尾气带走的能量 　不能　（选填“能”或“不能”）自动汇集回来转化成燃料的化学能，这反映了能量的转化具有 　方向性　。 【方法归纳】：对汽油机工作过程的理解 【思路点拨】在判断汽油机属于哪一冲程时，可根据气门开闭情况进行判断。判断的口诀：一门打开，上排下吸；两门关闭，上压下做。期中“上”“下”指的是活塞的运动方向。 知识点3 汽油机和柴油机的区别 典例3.关于柴油机和汽油机，下列说法中正确的是( C ) 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汽缸 C.四冲程汽油机,进、排气门同时关闭且活塞往下的冲程是做功冲程 D.在柴油机的压缩冲程中，内能转化为机械能 变式1.如图是四冲程柴油机的工作示意图，下列说法错误的是（　A　） A.乙冲程中吸入的是柴油和空气的混合物 B.这四个冲程的正确顺序是乙→甲→丁→丙 C.甲冲程结束时，汽缸内的温度已经超过了柴油的燃点 D.靠惯性完成的冲程是甲、乙、丙 变式2.如图是 柴油机 (选填“汽油机”或“柴油机”)的构造示意图，它在吸气冲程吸入气缸的物质是 空气 ，该热机此时处于 压缩 冲程，该冲程的能量转化是 机械 能转化为 内 能。 易错易混 飞轮转速与做功次数的关系 例.一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min，飞轮每秒转 　60　圈，完成 　120　个冲程，该汽油机每秒对外做功 　30　次。 易错指引：活塞往复运动两次，完成一个循环，对外做功1此；内燃机转速为Nr/min，活塞美秒往复运动次数为N/60，汽油机美秒对外做功次数为N/120. 二阶 巩固练能力 1.汽车上的热机工作时，使汽车获得动力的冲程是（　C　） A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 2.（教材素材引导）如图为四冲程汽油机的某个冲程的示意图，此过程中汽缸内气体的内能和温度变化情况是（ A ） A.内能减少， 温度降低 B.内能减少，温度升高 C.内能增加，温度降低 D.内能增加，温度升高 3.（跨学科·日常生活）喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（　B　） A.吸气冲程和压缩冲程 B.压缩冲程和做功冲程 C.做功冲程和排气冲程 D.压缩冲程和排气冲程 4.（跨学科·工程实践）礼花喷射器结构如图所示，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时，转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。下列分析正确的是（　B　） A.罐内气体的内能增加 B.该过程能量转化方式与汽油机做功冲程相同 C.气罐内壁温度升高 D.罐内气体通过热传递方式改变了其内能 5.（2022新课标·活动建议）如图所示为古代的“走马灯”，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来。热空气上升驱动扇叶转动的能量转化方式为　内能转化为机械能　，这与四冲程汽油机的　做功　冲程相同。 学科网（北京）股份有限公司 $$