14.2热机 ----2025-2026学年人教版物理九年级上学期

14.2 热机 一、学习目标 1. 知道热机的概念，能列举常见热机类型（蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机）。 2. 掌握内燃机（汽油机、柴油机）的基本构造和工作原理，重点理解四冲程工作循环（吸气、压缩、做功、排气）。 3. 明确各冲程中的能量转化（压缩冲程：机械能→内能；做功冲程：内能→机械能）。 4. 区分汽油机与柴油机在构造、吸气物质、压缩程度、点火方式、效率和应用上的不同点。 二、知识梳理 知识点1：热机概述与能量转化 定义：利用燃料燃烧释放的内能来做功，从而将内能转化为机械能的机器。 能量转化核心：燃料化学能 → 内能 → 机械能。 常见类型：蒸汽机、内燃机（燃料在汽缸内燃烧）：汽油机、柴油机（最常见）、汽轮机、喷气发动机。 知识点2：四冲程内燃机工作原理 冲程：活塞从汽缸一端运动到另一端的过程。 一个工作循环：包含四个冲程，活塞往复运动2次，曲轴（飞轮）转动2周，对外做功1次。 四冲程详解（以汽油机为例）： 冲程名称 进气门 排气门 活塞运动方向 能量转化 作用依赖 吸气 开 关 向下 无 飞轮惯性 压缩 关 关 向上 机械能 → 内能 飞轮惯性 做功 关 关 向下 内能 → 机械能 (唯一动力来源) 燃气推力 排气 关 开 向上 无 飞轮惯性 柴油机与汽油机主要区别： 特征 汽油机 柴油机 构造顶部 火花塞 喷油嘴 吸气物质 汽油和空气的混合物 空气 压缩程度 较小 较大（压强更大，温度更高） 点火方式 点燃式（火花塞点火） 压燃式（空气温度超柴油燃点） 效率 较低 (20%~30%) 较高 (30%~45%) 例题1如图为某单缸四冲程汽油机工作时的示意图，活塞向下运动，两气门关闭，火花塞产生电火花。此冲程是（ ），该冲程的能量转化是（ ）。 A. 压缩冲程，机械能转化为内能 B. 做功冲程，内能转化为机械能 C. 吸气冲程，无能量转化 D. 排气冲程，无能量转化 变式训练1-1 某四冲程汽油机飞轮转速为1200r/min，则该汽油机每秒完成的工作循环次数是______，对外做功______次。 变式训练1-2 关于柴油机，下列说法正确的是（ ）。 A. 吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物 B. 压缩冲程末，汽缸内空气温度低于柴油燃点 C. 喷油嘴在压缩冲程末喷出雾状柴油 D. 点火方式称为点燃式 三、课堂练习 1. 下列机器中，属于热机的是（ ）。 A. 电动自行车 B. 柴油发电机 C. 脚踏式打气筒 D. 洗衣机 2. 四冲程内燃机工作时，将内能转化为机械能的冲程是（ ）。 A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 3. 汽油机与柴油机结构上主要区别是汽油机汽缸顶部有（ ）。 A. 喷油嘴 B. 火花塞 C. 进气门 D. 排气门 4. 柴油机在压缩冲程中，汽缸内被压缩的是（ ）。 A. 空气 B. 柴油和空气混合物 C. 柴油蒸气 D. 雾状柴油 5. 汽油机工作时需要靠飞轮的惯性来完成的冲程是（ ）。 A. 只有吸气冲程和压缩冲程 B. 只有压缩冲程和排气冲程 C. 只有吸气、压缩和排气冲程 D. 四个冲程都需要 6. 如图为内燃机某冲程示意图，活塞向上运动，两气门关闭。此冲程是（ ）。 A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 7. 柴油机效率高于汽油机，主要原因之一是（ ）。 A. 柴油价格便宜 B. 柴油燃值高 C. 压缩程度高，燃气温度高 D. 体积大散热慢 8. 某汽油机飞轮转速为1800r/min，则1秒内该汽油机经历做功冲程的次数为（ ）。 A. 15次 B. 30次 C. 900次 D. 60次 9. 热机工作时将燃料的________能最终转化为________能。汽油机的一个工作循环包括________、________、________、________四个冲程。 10. 在压缩冲程中，汽油机将________能转化为________能；在做功冲程中，柴油机将________能转化为________能。 11. 简述汽油机与柴油机在工作过程中的主要区别（至少两点）。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 14.2 热机 一、学习目标 1. 知道热机的概念，能列举常见热机类型（蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机）。 2. 掌握内燃机（汽油机、柴油机）的基本构造和工作原理，重点理解四冲程工作循环（吸气、压缩、做功、排气）。 3. 明确各冲程中的能量转化（压缩冲程：机械能→内能；做功冲程：内能→机械能）。 4. 区分汽油机与柴油机在构造、吸气物质、压缩程度、点火方式、效率和应用上的不同点。 二、知识梳理 知识点1：热机概述与能量转化 定义：利用燃料燃烧释放的内能来做功，从而将内能转化为机械能的机器。 能量转化核心：燃料化学能 → 内能 → 机械能。 常见类型：蒸汽机、内燃机（燃料在汽缸内燃烧）：汽油机、柴油机（最常见）、汽轮机、喷气发动机。 知识点2：四冲程内燃机工作原理 冲程：活塞从汽缸一端运动到另一端的过程。 一个工作循环：包含四个冲程，活塞往复运动2次，曲轴（飞轮）转动2周，对外做功1次。 四冲程详解（以汽油机为例）： 冲程名称 进气门 排气门 活塞运动方向 能量转化 作用依赖 吸气 开 关 向下 无 飞轮惯性 压缩 关 关 向上 机械能 → 内能 飞轮惯性 做功 关 关 向下 内能 → 机械能 (唯一动力来源) 燃气推力 排气 关 开 向上 无 飞轮惯性 柴油机与汽油机主要区别： 特征 汽油机 柴油机 构造顶部 火花塞 喷油嘴 吸气物质 汽油和空气的混合物 空气 压缩程度 较小 较大（压强更大，温度更高） 点火方式 点燃式（火花塞点火） 压燃式（空气温度超柴油燃点） 效率 较低 (20%~30%) 较高 (30%~45%) 例题1如图为某单缸四冲程汽油机工作时的示意图，活塞向下运动，两气门关闭，火花塞产生电火花。此冲程是（ ），该冲程的能量转化是（ ）。 A. 压缩冲程，机械能转化为内能 B. 做功冲程，内能转化为机械能 C. 吸气冲程，无能量转化 D. 排气冲程，无能量转化 答案与解析： 答案：B 解析：关键信息“活塞向下运动，两气门关闭，火花塞点火”符合做功冲程特征。在做功冲程中，燃气燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动做功，将内能转化为机械能。 变式训练1-1 某四冲程汽油机飞轮转速为1200r/min，则该汽油机每秒完成的工作循环次数是______，对外做功______次。 答案：10， 10 解析：飞轮转速1200r/min = 20r/s。一个工作循环飞轮转2周（2r），故每秒完成循环次数 = 20r/s ÷ 2r/循环 = 10次/秒。一个工作循环对外做功1次，故每秒做功10次。 变式训练1-2 关于柴油机，下列说法正确的是（ ）。 A. 吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物 B. 压缩冲程末，汽缸内空气温度低于柴油燃点 C. 喷油嘴在压缩冲程末喷出雾状柴油 D. 点火方式称为点燃式 答案：C 解析：(A)柴油机吸气冲程只吸入空气。(B)压缩冲程末，空气被压缩程度大，温度远高于柴油燃点。(C)正确，喷油嘴在压缩冲程末喷油。(D)柴油机是压燃式，无火花塞。 三、课堂练习 1. 下列机器中，属于热机的是（ ）。 A. 电动自行车 B. 柴油发电机 C. 脚踏式打气筒 D. 洗衣机 答案：B 解析：热机利用内能做功。柴油发电机通过柴油机（内燃机）将内能转化为机械能再发电。A、C、D未利用内能做功。 2. 四冲程内燃机工作时，将内能转化为机械能的冲程是（ ）。 A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 答案：C 解析：做功冲程燃气推动活塞做功，内能→机械能。压缩冲程是机械能→内能。 3. 汽油机与柴油机结构上主要区别是汽油机汽缸顶部有（ ）。 A. 喷油嘴 B. 火花塞 C. 进气门 D. 排气门 答案：B 解析：汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部是喷油嘴。 4. 柴油机在压缩冲程中，汽缸内被压缩的是（ ）。 A. 空气 B. 柴油和空气混合物 C. 柴油蒸气 D. 雾状柴油 答案：A 解析：柴油机吸气冲程只吸入空气，压缩的也是空气。喷油发生在压缩冲程末。 5. 汽油机工作时需要靠飞轮的惯性来完成的冲程是（ ）。 A. 只有吸气冲程和压缩冲程 B. 只有压缩冲程和排气冲程 C. 只有吸气、压缩和排气冲程 D. 四个冲程都需要 答案：C 解析：除做功冲程靠燃气推力外，其余三个冲程（吸气、压缩、排气）均依靠飞轮储存的惯性完成。 6. 如图为内燃机某冲程示意图，活塞向上运动，两气门关闭。此冲程是（ ）。 A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 答案：B 解析：活塞向上运动+两气门关闭→压缩冲程（若活塞向下+两气门关闭+火花塞点火则为做功）。 7. 柴油机效率高于汽油机，主要原因之一是（ ）。 A. 柴油价格便宜 B. 柴油燃值高 C. 压缩程度高，燃气温度高 D. 体积大散热慢 答案：C 解析：柴油机压缩比高，燃气膨胀更充分，能量转化效率更高。 8. 某汽油机飞轮转速为1800r/min，则1秒内该汽油机经历做功冲程的次数为（ ）。 A. 15次 B. 30次 C. 900次 D. 60次 答案：A 解析：飞轮转速1800r/min = 30r/s。每2转（1个工作循环）做功1次。每秒做功次数 = 30r/s ÷ 2r/循环 = 15次/秒。 9. 热机工作时将燃料的________能最终转化为________能。汽油机的一个工作循环包括________、________、________、________四个冲程。 答案：化学， 机械， 吸气， 压缩， 做功， 排气 解析：考查热机能量转化及四冲程名称。 10. 在压缩冲程中，汽油机将________能转化为________能；在做功冲程中，柴油机将________能转化为________能。 答案：机械， 内， 内， 机械 解析：压缩冲程（通用）：机械能→内能；做功冲程（通用）：内能→机械能。 11. 简述汽油机与柴油机在工作过程中的主要区别（至少两点）。 参考答案： ① 吸气物质：汽油机吸入汽油与空气的混合气体；柴油机只吸入空气。 ② 点火方式：汽油机在压缩冲程末由火花塞点燃（点燃式）；柴油机在压缩冲程末喷入柴油遇高温空气自燃（压燃式）。 ③ 压缩程度：柴油机压缩程度更高，压强更大，温度更高。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$