14.2 热机 教学课件-2025-2026学年物理人教版(2024)九年级全一册

第2节 热机 在之前的学习中，我们发现，在一定的密闭空间里，只要想办法增加空间内气体的内能，当内能达到一定程度时，内能就会从薄弱的位置（活塞）处喷出，此时气体对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能。 回顾这两个视频 热机 一 演 示 不同形式能量之间的转化 如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口。将水加热一段时间，观察现象。讨论这个过程中不同形式的能量之间转化的情况。 热机——利用内能做功的机械 你能说出这个过程中能量转化的情况吗？ 水蒸气把塞子冲出去，内能转化为塞子的机械能。 一、什么是热机 燃料燃烧时化学能转化为内能，传给水和水蒸气； 有没有什么办法把这个动力利用起来呢？ 刚才可以看到，活塞在被喷出时很有力道。所以可以用来制作气枪 违法的，不要接触 木工的气钉枪打钉 蒸汽锤 以上这些都是将内能转化为动能的装置 特点是瞬间释放，且只做一次功 内能增大 这就是最简单的往复机械结构， 能够使活塞做往复运动，曲轴在此的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴轴心的旋转运动。 于是你就可以在曲轴轴心装上轮子，让轮子转动起来。聪明的你发明了蒸汽机汽车。 蒸汽机火车 能不能想个办法，使这个内能持续转换为机械能呢？ 内能转换为机械能，表现为木塞受到推力而运动，木塞被喷出，内能开始释放，若需要第二次喷出，需要重新塞紧木塞，重新加热使内能达到一定值再次推动。 有没有一个装置能够简化这些操作过程，达到机械自动化呢？ 你想到把木塞变成活塞，就可以来回移动 内能增大 你想到加一个曲轴，连接活塞，就能够做到让活塞做往复运动 烧火 泄压 一、热机 蒸汽机的工作原理：将内能转化为机械能 因为蒸汽机的锅炉与汽缸分离，是一种“外燃机”。 缺点： 体积庞大 车身笨重 热损失大 效率很低 标志着开始进入工业时代 如：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等 1.蒸汽机 利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、燃气轮机、喷气发动机、火箭发动机等。 热机的种类 蒸汽机车 火电站的汽轮机 内燃机车 喷气发动机 火箭发动机 蒸汽机 蒸汽机是最早应用于工业生产的热机。利用蒸汽做功，可追溯到古希腊时期。但直到1769年，瓦特(James Watt，1736-1819)改进、完善了蒸汽机，才使蒸汽机广泛成为带动其他机器运转的动力装置。 瓦特改进的蒸汽机具有划时代的意义，这也成为了第一次工业革命的标志。 后人为了纪念这位伟大的发明家，把功率的 单位定为“瓦特”。 锅炉 气缸 早期的蒸汽机汽车，车身笨重，效率很低。 　　 下图是蒸汽机的原理图，汽缸内活塞的左右移动由滑块阀门来控制。请和同学研究图中的机械结构，说明蒸汽是如何进入汽缸，推动活塞运动，带动轮子转动的。 蒸汽机的构造和工作原理 蒸汽机的工作原理 蒸汽机 连杆 曲轴 汽油机的结构 活塞从汽缸一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程 汽油机 二 连杆 一般汽油机是由吸气、压缩、 做功、排气四个冲程不断循环 来连续工作的。 汽油机 二 进气门          排气门            活塞向 运动  吸入___________________ 进气门__________ 排气门 活塞向     运动 ______能转化为_____能 吸气冲程 压缩冲程 打开 关闭 关闭 关闭 下 上 空气和汽油混合物 机械 内 汽油机的 四个冲程 汽油机 二 做功冲程 进气门          排气门            活塞 运动  排出废气（尾气） 排气冲程 进气门__________ 排气门 活塞向     运动 ______能转化为_____能 打开 关闭 下 机械 内 关闭 关闭 上 汽油机的 四个冲程 汽油机 二 2. 汽油机1个工作循环有 个冲程，活塞上下往复 次，曲轴转动 圈，对外做功 次。 1. 汽油机四个冲程中，只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 4 2 2 1 认识汽油机的构造 汽缸 火花塞 进气门 排气门 活塞 连杆 曲轴 图14.2-4是四冲程汽油机的剖面图。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆跟曲轴相连。汽油在气缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞运动带动曲轴转动。 柴油机 三 理解汽油机的工作原理 冲程--活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸一端运动到另一端的过程。 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工作的。 四个冲程为一个循环 吸气冲程 进气门打开，排气门关闭 活塞向下运动 汽油和空气混合物进入汽缸 进气门和排气门都关闭 活塞向上运动 汽油和空气混合物被压缩 机械能转化为内能 压缩冲程 进气门和排气门都关闭 火花塞产生电火花 燃料猛烈燃烧，产生高温高压燃气 高温高压燃气推动活塞向下运动（对外做功） 燃气的内能转化为活塞的机械能 进气门关闭，排气门打开 活塞向上运动 废弃排出汽缸 做功冲程 排气冲程 说说一下四张图分别对应的冲程，并能说出能量之间的转化 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 机械能转化为内能 内能转化为机械能 吸入混合气体 排出气体 （动力来源） 柴油机 三 回答下面问题： 1.柴油机与汽油机构造上的区别； 2.柴油机的工作循环与汽油机的区别。 区别 汽油机 柴油机 构造 火花塞 喷油嘴 吸入物质 空气和汽油混合物 空气 点火方式 点燃式 压燃式 课堂小结 练习与应用 做功冲程（燃料燃烧） 做功冲程 压缩冲程 由图可知每分钟转速：750r/min 课堂习题 1.世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是 　 　，图中 　 　（选填“甲”或“乙”）是汽油机的工作原理图。一台四冲程内燃机飞轮转速为3600r/min，在1秒钟内内燃机的活塞做了 　 　次功。 内能转化为机械能 乙 30 课堂习题 2.如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲程是 冲程．若该汽油机1 s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为  r/min. 压缩　 1 800　 课堂习题 3.如图所示为四冲程汽油机的工作示意图，一个工作循环的正确顺序： ⁠，图 冲程能获得动力，图丁冲程将 能转化为 能，若这台汽油机飞轮的转速为2 400 r/min，则在1 s内，柴油机完成  ⁠个冲程，对外做功 次． 乙丁甲丙　 甲　 机械　 内　 80　 20　 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $$