14.2 热机- 2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

14.2 热机 人教版 九年级全一册 第十四章 内能的利用 1.了解可以利用内能来做功，知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种。 2.了解四冲程汽油机和柴油机的构造。 3.了解内燃机各冲程的工作状态和能量转化。 学习目标 很多人在谈论汽车时，不在乎汽车的外形有多酷，汽车的价格有多少，而看重的是这辆车跑得有多快。你知道汽车是如何获得机械能的吗？ 热机 知识点一 实验探究：内能与机械能的转化 在一个试管中装一些水，用软木塞塞住。对试管加热使水沸腾，会看到什么现象？你想到了什么？ 现象：塞子被试管内的热气推出，试管口有“白雾”生成。 能量转化：在这个实验中，燃料燃烧时，化学能转化为内能；软木塞冲出时 ，内能转化为机械能。 热机：利用内能做功的机械。 蒸汽机车 火箭发动机 内燃机车 火电站的汽轮机 喷气发动机 热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 常见的内燃机： 汽油机 柴油机 汽油机 知识点二 1.构造 气缸 火花塞 进气门 排气门 连杆 活塞 曲轴 （1）冲程：活塞在气缸内往复运动时,从气缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。 2.工作过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 （2）工作循环：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。 示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他 吸 气 冲 程 进气门打开 排气门关闭 由上端向下运动 无 气缸中气体体积增大，压强变小，大气压将汽油和空气组成的燃料混合物从进气门压入气缸 10 示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他 压 缩 冲 程 进气门和排气门都关闭 从下向上运动 机械能转化为内能 燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高 示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他 做 功 冲 程 进气门和排气门都关闭 由上端向下运动 燃气内能转化为机械能 在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气 示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其它 排 气 冲 程 进气门关闭，排气门打开 从下向上运动 无 气缸内气体的体积减小，气压变大，当气缸内气压大于大气压时，把废气排出气缸。为新的吸气冲程做准备 思考： 1. 在四个冲程中，哪些冲程发生能量的转化？ 压缩冲程： 机械能 内能 做功冲程： 机械能 内能 2. 哪个冲程获得动力？ 做功冲程 3.一个工作循环由四个冲程组成，每个工作循环活塞往复运动二次，曲轴和飞轮转动二周，对外做一次功。 柴油机 知识点三 1.构造 气缸 2.工作过程 柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 3.汽油机和柴油机的异同点比较 种类 汽油机 柴油机 相同点 都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程 不 同 点 构 造 火花塞 喷油嘴 燃 料 汽油 汽油 吸入气体 汽油和空气混合物 空气 点火方式 点燃式 压燃式 （2）柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。 （1）汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。 4.汽油机和柴油机的优缺点 课堂小结 热机 热机 原理：将燃料的化学能转化为内能再转化为机械能 种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等 内燃机分为汽油机和柴油机 汽油机 四个冲程：吸气、压缩、做功、排气 能量变化：压缩冲程由机械能转化为内能，做功冲程由内能转化为机械能 柴油机 没有火花塞，而有一个喷油嘴 点火方式为压燃式 　　1． 关于热机中的能量转化关系，下列说法中正确的是（　B　） A． 热机是将机械能转化为内能的机器 B． 热机是将内能转化为机械能的机器 C． 热机是将燃料的化学能转化为机械能的机器 D． 热机是将燃料的化学能转化为内能的机器 B 随堂练习 　　2． [物理观念]热机在人类生活中发挥着重要的作用，现代化的工 业、农业、军事、交通工具等都靠它提供动力。我国已将发动机研发列 为国家重大科技专项，目前已取得重大突破。下列我国“陆、海、空、 天”装备中动力机械不属于热机的是（　D　） A． 长征系列火箭使用的液氢液氧发动机 B． 055大型导弹驱逐舰使用的燃气轮机 C． 歼20战机使用的涡扇15煤油发动机 D． 中国高铁使用的交流异步牵引电动机 D 　　3． 关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（　C　） A． 吸气冲程：只吸入空气 B． 压缩冲程：气缸内气体温度降低 C． 做功冲程：气体推动活塞做功 D． 排气冲程：内能转化为机械能 C 　　4． 科技小组的同学在做空气动力的实验。如图所示，在气球口插 入一根塑料管扎紧，再将气球充满空气，放手后空气向后喷出，气球向 前运动，与该过程中的能量转化情况相同的是汽油机的（　C　） A． 吸气冲程 B． 压缩冲程 C． 做功冲程 D． 排气冲程 C 　　5． 如图是四冲程汽油机的工作原理图，关于汽油机的说法正确的 是（　B　） A． 一个工作循环的顺序是甲乙丙丁 B． 丁图是机械能转化为内能 C． 获得动力的是乙图所示的冲程 D． 丙图所示冲程对外提供动力 B 　　6． 在柴油机压缩冲程中，空气被压缩， 气缸中的（　C　） A． 压强减小， 温度升高 B． 压强增大， 温度不变 C． 内能增大， 温度升高 D． 内能增大， 温度不变 　　7. [易混题]关于汽油机与柴油机，下列说法中正确的是（　D　） A． 汽油机的顶部是喷油嘴，柴油机顶部是火花塞 B． 汽油机和柴油机在吸气冲程中，吸入气缸的都是空气 C． 进气门和排气门都关闭的冲程，是吸气冲程和做功冲程 D． 汽油机和柴油机在压缩冲程中都是将机械能转化为内能 C D 　　8． 四冲程汽油机在某冲程中， 进气门和排气门都关闭，活塞向上 运动， 此冲程是（　B　） A． 吸气冲程 B． 压缩冲程 C． 做功冲程 D． 排气冲程 B 　　9． 如图为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内 达到起飞速度。蒸汽弹射器的气缸内充满高温、高压的气体，在弹射飞 机时，高温、高压的气体推动活塞快速向外运动， ⁠能转化 为 能，相当于内燃机的 ⁠冲程；飞机起飞后，气缸内 气体的温度 ，内能 ⁠。 内 机械 做功 降低 减小 　　10． 汽油机是热机的一种，图1正处在 ⁠冲程，其能量转化 情况与 (选填“图2”或“图3”)相同；如果此汽油机每秒对外 做功30次，则汽油机每秒完成 个冲程，飞轮的转速为 ⁠r/min。 做功 图2 120 3600 　　11． 如图甲为四冲程内燃机在某冲程时的示意图，图中画出了活 塞、连杆、曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况，则： 　　(1)图甲中内燃机处于 ⁠冲程； 　　(2)请在图乙和图丙中分别画出：压缩冲程和做功冲程中活塞运动 方向、曲轴、连杆的位置和进气门、排气门的开闭情况。 吸气 　　12． “六冲程发动机”是内燃机的一项新发展。在普通四冲程发 动机的四个冲程工作后，把水喷进炽热的气缸里面，水马上就变成了高 温的水蒸气，这属于 (填物态变化)现象，气缸内水蒸气的内 能 (选填“增大”“减小”或“不变”)，体积急剧膨胀1 600 倍，推动活塞再次做功，产生第五冲程。如此一来，每6个冲程中就出 现 ⁠个做功冲程。 汽化 增大 2 $$