14.3 热机 -2025-2026学年物理沪科版（2024）九年级全一册

该初中物理课件聚焦“热机”核心内容，系统梳理热机概念、内燃机工作原理、汽油机四冲程及汽油机与柴油机的异同，通过“问题导思”（如汽车动力冲程来源）导入，衔接内能转化知识，为后续学习搭建清晰支架。 其亮点在于以表格对比建构汽油机柴油机模型（科学思维），结合典例（电动自行车动力辨析、走马灯能量转化）深化能量观念，综合拓展联系四缸发动机技术应用（科学态度）。学生能直观理解抽象原理，教师可通过分层练习提升教学效率。

第十四章 内能与热机 第三节 热机 1 第三节 热机 新知预习 导学 2 知识梳理 1.热机 (1)概念:能将燃料燃烧时释放的_能转变为_能的发动机。 (2)内燃机:燃料直接在发动机气缸内燃烧产生_的热机。 内 机械 动力 2.汽油机 (1)使用燃料:_。 汽油 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 3 (2)工作过程 冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 图示 _ _ _ _ 气阀 进气阀 _,排气 阀关闭 进气阀和排气阀均_ 进气阀关闭, 排气阀_ 打开 关闭 打开 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 4 冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 活塞 向下 _ _ 向上 能的转化 无 _能 _能 _能 _能 无 向上 向下 机械 内 内 机械 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 5 3.柴油机和汽油机的比较 比较 汽油机 柴油机 不 同 点 构造 气缸顶部有一个_ 气缸顶部有一个_ 燃料 汽油 柴油 吸气冲程 吸入汽油与空气的混合气体 吸入_ 压缩冲程 冲程末火花塞点火 冲程末喷油嘴喷油雾 点火方式 点燃式 压燃式 优缺点 轻便,动力小 笨重,动力大 火花塞 喷油嘴 空气 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 6 相同点 都是由四个冲程构成一个工作循环,一个工作循环中活 塞往复运动_次,曲轴和飞轮转动2周,对外做功_ 次 1 续表 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 7 问题导思 在汽车发动机工作的四个冲程中,只有哪一个冲程使汽车获得动力?其 他三个冲程要靠什么来完成的? 答:在做功冲程中,将燃料燃烧产生的内能转化为机械能,燃气膨胀推 动活塞运动,从而输出动力。其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 8 第三节 热机 重点直击 导析 9 典例精析 知识点1 热机 例1 下列交通或运输工具中,不以热机为动力设备的是( )。 A.C919客机 B.载重汽车 C.电动自行车 D.远洋货轮 小锦囊 热机主要有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等,它们工 作时的能量转化是燃烧的化学能 内能 机械能。判断机械是否为热 机,主要从能量转化的角度来判断。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 10 【解析】热机工作时将燃料燃烧时释放的内能转化为机械能, 客机、 载重汽车、远洋轮船都是要使用化石能源作燃料,是以热机为动力设备的。 电动自行车是以电动机为动力设备的,电动机工作时电能转化为机械能。 【答案】C 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 11 针对训练 图14-3-1 1.2025年4月24日,搭载“神舟二十号”载人飞船的运载 火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。火箭点火时的情 景如图14-3-1所示,底部向下喷射出炙热的气体,其发 动机是_(选填“电动机”或“热机”),工作时主要 将_能再转化为_能。 热机 内 机械 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 12 知识点2 内燃机的工作过程 图14-3-2 例2 图14-3-2是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图, 下列说法正确的是( )。 A.该冲程是做功冲程 B.该冲程中气缸内混合气体的内能增加 C.该冲程中内能转化为机械能 D.该冲程能给外界提供动力 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 13 小锦囊 判断工作冲程的方法:先观察气阀,进气阀打开的是吸气冲 程,排气阀打开的是排气冲程,进气阀和排气阀均关闭时则再看活塞 运动方向,活塞上行的是压缩冲程,活塞下行的是做功冲程 (此时火花塞产生电火花)。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 14 图14-3-2 【解析】由题图可知,汽油机的两个气阀都关闭,活 塞向上运动,则该冲程是压缩冲程,此冲程中气缸内 汽油与空气的混合气体被压缩,活塞对其做功,故其 内能增大,温度升高,机械能转化为内能,故A、C错 误,B正确。给外界提供动力的是做功冲程,故D错误。 【答案】B 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 15 针对训练 图14-3-3 2.走马灯(图14-3-3)是我国一种特色工艺品,它属于 灯笼的一种。灯内点上蜡烛时,空气受热向上运动, 带动叶轮转动,使挂在轴上的剪纸随之转动,烛光将 剪纸的影子投在灯笼壁上,产生动画效果。该过程中 的能量转化情况是_能转化为_能,与四冲程 汽油机的_冲程相似。 内 机械 做功 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 16 第三节 热机 素养达标 导练 17 基础巩固 1.下列动力机械不属于热机的是( )。 A A.高铁列车的异步牵引电动机 B.导弹驱逐舰的燃气轮机 C.歼的涡扇 煤油发动机 D.“长征五号”火箭的液氢液氧发动机 2.当水壶烧水至沸腾时,水蒸气会顶开壶盖,其能量转化过程相当于内 燃机的( )。 C A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 18 3.在压缩冲程中,活塞上推,压缩气缸内的气体,此时气缸内气体的内 能和温度变化情况是( )。 D 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 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 19 图14-3-4 4.图14-3-4 是汽油机的四个冲程示意图, 在一个工作循环中,四个冲程的顺序排列 正确的是( )。 C A.甲乙丙丁 B.丙甲丁乙 C.丁丙乙甲 D.丙乙甲丁 【解析】题图甲表示排气冲程,题图乙表示做功冲程,题图丙表示压缩 冲程,题图丁表示吸气冲程。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 20 5.大型轮船通常使用的是大功率的柴油机,它的效率比汽油机高,柴油 机工作时除了_冲程提供动力,其他三个冲程是靠飞轮的_来 完成的。 做功 惯性 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 21 图14-3-5 6.下页图14-3-5是汽油机一个工作循环的四 个冲程示意图,其中图_是将内能转化 为机械能的冲程。现有一台四冲程汽油机, 飞轮的转速为 ,这台汽油机每 秒钟内完成_个冲程,对外做了_次功。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 22 【解析】飞轮的转速为 ,在一个工作循环 中,完成四个冲程,飞轮转动2周,对外做功1次,所以此汽油机每秒钟 内完成80个冲程,对外做功20次。 图14-3-5 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 23 图14-3-5 6.下页图14-3-5是汽油机一个工作循环的四 个冲程示意图,其中图_是将内能转化 为机械能的冲程。现有一台四冲程汽油机, 飞轮的转速为 ,这台汽油机每 丙 80 20 秒钟内完成_个冲程,对外做了_次功。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 24 能力提升 7.(多选)关于内燃机,下列说法正确的是( )。 A.四个冲程中,只有一个冲程发生内能与机械能的相互转化 B.压缩冲程中,主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能 C.汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 D.汽油机的一个工作循环活塞往复运动2次 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 25 【解析】在压缩冲程中,活塞向上运动,对气体做功,将机械能转化为 内能;在做功冲程中,高温高压燃气推动活塞向下运动,将内能转化为 机械能,故A错误,B正确。汽油机是通过火花塞点火,而柴油机采用 压燃式点火,即喷油嘴喷出的雾状柴油被压燃,故C错误。汽油机一个 工作循环包括四个冲程,活塞往复运动2次,故D正确。 【答案】BD 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 26 8.如图14-3-6甲所示,气球内的气体喷出时,球内气体的内能将_ (选填“增大”“减小”或“不变”)。该过程的能量转化过程与图14-3-6_ (选填“乙”或“丙”)所示的热机工作冲程相同。 减小 丙 图14-3-6 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 27 综合拓展 图14-3-7 9.四缸发动机的工作原理如图14-3-7甲所示, 内燃机通过连杆把四个气缸的活塞连在一根 曲轴上,并使各气缸的做功过程错开,在飞 轮转动的每半周里,都有一个气缸在做功, 其他三个气缸分别在做吸气、压缩和排气工 作。 (1)某气缸在压缩冲程里,曲轴带动活塞向上运动,压缩气体,对气 体做功,同时将_能转化为_能。 机械 内 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 28 (2)一台四缸内燃机的主要技术指标如下表所示,其中排量等于四个 气缸工作容积的总和,气缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的 容积,又称单缸排量,它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离 (即冲程长),转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。 排量 输出功率 转速 图14-3-7 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 29 图14-3-7 ①该发动机在内做功_ ,单缸 排量_ 。 0.5 【解析】由得该发动机在 内做的 功 ;由表中信息可知四缸的总排量为 ,则单缸排量 。 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 30 ②在每个做功冲程里,发动机做功 _ 。 750 【解析】四冲程内燃机的每个气缸每个工 作循环曲轴转2周、做功1次,而曲轴的转 速为,则发动机在 内做功的 次数 次,在每个做功冲 程里,发动机做的功 。 图14-3-7 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 31 图14-3-7 (3)在做功冲程里,燃气对活塞所做的功 可表示为 ,图14-3-7乙为发动机在做 功冲程中的示意图。请将下面推导公式 的过程补充完整:设活塞的面积为 , 冲程长为,燃气对活塞的压强为(看作恒压),则燃气对活塞的压力 _,燃气对活塞所做的功 _,又根据数学知识可知发动机的单 缸排量_,故。(各表达式均用、或 表示) 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 32 $$