14.2 热机 课件-2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

null第十四章 内能的利用 人教版（2024）九年级全一册 第2节 热机 学习目标 1.通过演示，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.知道四冲程汽油机和柴油机的构造和工作原理。 3.了解汽油机和柴油机的主要区别。 【重点】汽油机的工作原理及能的转化过程。 【难点】汽油机和柴油机的异同。 新课导入 汽车、列车、客机、舰船等在各自领域大显神威，它们是如何获得机械能的呢？ 飞驰的汽车 高速的列车 飞行的客机 航行的舰船 新知探究 知识点一 热机 [演示]不同形式能量之间的转化 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能量之间转化的情况。 [现象]塞子被试管内的热气推出，试管口有“白雾”生成。 4 新知探究 知识点一 热机 [想一想]水蒸气将塞子冲出时能量如何转化？ 水蒸气的内能 塞子的机械能 这个实验虽然简单，却基本展示了蒸汽机的工作原理。 如果把试管变成气缸，把水换成燃料，让燃料在气缸内燃烧，形成高温高压的燃气来推动活塞做功，便产生了内燃机，如左图。 5 新知探究 知识点一 热机 火箭发动机 蒸汽机车 内燃机 火电站的汽轮机 喷气发动机 热机的种类：利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 6 新知探究 知识点一 热机 1.热机：利用内能做功的机械。 2.内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 柴油机 3.内燃机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。 汽油机 7 新知探究 知识点二 汽油机 1.构造 8 新知探究 2.工作原理：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。 （1）冲程：活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程。 （2）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。 知识点二 汽油机 演示：汽油机的工作过程 9 新知探究 吸气 压缩 做功 排气 知识点二 汽油机 点火方式：点燃式 3.工作过程 10 新知探究 （1）吸气冲程： 阀门：进气门 ； 排气门 。 活塞运动方向： 。 吸入气体: 。 打开 关闭 向下 汽油和空气的混合物 知识点二 汽油机 11 活塞对燃料混合物 ，燃料内能增大，温度升高。 新知探究 知识点二 汽油机 （2）压缩冲程： 阀门：进气门 ； 排气门 。 活塞运动方向： 。 关闭 关闭 向上 燃料混合物：压强 ， 温度 。 增大 升高 能量转化： 能 能 机械 内 做功 12 新知探究 （3）做功冲程： 阀门：进气门 ；排气门 。 关闭 关闭 能量转化： 能 能 内能 机械 在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体，推动活塞 运动，带动曲轴转动，对外做功。 向下 知识点二 汽油机 新知探究 知识点二 汽油机 （4）排气冲程： 阀门：进气门 ； 排气门 。 活塞运动方向： 。 打开 关闭 向上 新知探究 工作过程 进气门 排气门 活塞 能量转化 一 个 循 环 吸气 压缩 做功 排气 关 关 开 开 关 关 关 关 向下 向下 向上 向上 机械能转化为内能 内能转化为机械能 消耗机械能 消耗机械能 4.对比 知识点二 汽油机 新知探究 2.汽油机一个工作循环包括 冲程，活塞往复 次，曲轴转动 圈，与曲轴相连的飞轮也转 圈，做功 次。有 次能量转化。 1.汽油机工作的四个冲程中，只有 燃气对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的 来完成。必须靠外力来启动。 做功冲程 飞轮的惯性 4 2 2 1 2 2 5.总结 知识点二 汽油机 新知探究 知识点三 柴油机 1.工作原理：利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压的燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.柴油机的构造： 与汽油机的区别： 气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 新知探究 知识点三 柴油机 3. 柴油机的工作过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 新知探究 知识点三 柴油机 （1） 吸气冲程 空气 进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，将空气吸进气缸。 空气和汽油的混合物 （2） 压缩冲程 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气的温度很高。在压缩冲程结束时，气缸内空气的温度已经超过柴油的燃点。机械能转化为内能。 知识点三 柴油机 新知探究 （3）做功冲程 从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即燃烧起来，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。内能转化为机械能。 知识点三 柴油机 新知探究 （4）排气冲程 燃烧后的废气 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 知识点三 柴油机 新知探究 4.汽油机和柴油机的对比： 新知探究 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 构造 工作循环 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 主要特点 主要用途 气缸顶部是火花塞 气缸顶部是喷油嘴 吸入汽油和空气的混合物 吸入纯净的空气 压缩程度较小 压缩程度较大 点燃式 压燃式 轻巧、效率较低 笨重、效率较高 小汽车和小型农业机 械、低速飞机等 载重汽车、拖拉机、 坦克、火车、轮船等 内燃机 项目 课堂小结 课堂小结 内能转化为机械能 热机 应用 分类 蒸汽机 内燃机 汽轮机 喷气发动机 包括 汽油机和柴油机 相同点 不同点 工作过程：吸气、压缩、做功、排气四个冲程 气缸顶部构造（火花塞、喷油嘴）；吸入气体（燃气混合物、空气） 课堂训练 1.图14.2-7展示的是我国传统的走马灯。点燃底部的 蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人 转动。在这一过程中，不同形式的能量是如何转化 的?这一能量转化过程与四冲程汽油机的哪个冲程相 似? 答：在这一过程中，内能转化为机械能，此过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相似。 2.除了飞机、汽车、摩托车，你还知道哪些地方用到了热机?你列举的热 机中哪些是内燃机? 答：生活中的拖拉机、轮船、火车等都是利用内能来做功的机械，都是热机，都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。（答案不唯一） 课堂训练 3.在图14.2-8中，图甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了 吸气冲程中活塞、曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图乙、 丙、丁中，分别画出压缩、做功、排气冲程中活塞、曲轴的位置和进 气门、排气门的开闭情况。 课堂训练 4.从能量转化的角度看，一台四冲程内燃机在一个循环中: （1）哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程? （2）哪个冲程存在着内能转化为机械能的过程? （3）哪个冲程具有很明显的机械能转化为内能的过程? 答：（1）只有做功冲程中燃料燃烧，而燃料燃烧将化学能转化为内能，因此做功冲程存在着化学能转化为内能过程； （2）在做功冲程中，气体推动活塞对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能； （3）在压缩冲程中，将机械能转化为内能。 课堂训练 5.某同学看到爸爸启动汽车时，转速表如图14.2-9所示。 转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。 如果汽车用的是四冲程汽油机，请根据图中信息计算此 时发动机一个气缸每分钟完成做功冲程的次数。 解：在四冲程汽油机中，完成一个工作循环，曲轴转2圈，对外做功1次。已知转速表显示0.75×1000r/min=750r/min，即每分钟曲轴转动750圈。因为每2圈对外做功1次，所以每分钟完成做功冲程的次数为750÷2=375次。 课堂训练 6.柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点?有什么不同点? 答：汽油机与柴油机的异同点： 课堂训练 项目 汽油机 柴油机 不同点 燃料 汽油 柴油 气缸、构造 气缸比较短，上方有一个火花塞 气缸比较长，上方有一个喷油嘴 吸入的物质 汽油和空气的混合物 空气 压缩比 4～6 15～18 点燃方式 点燃式 压燃式 效率 20%～30% 30%～45% 优缺点 汽油机振动小、转速高，适用于轿车和轻型车辆 柴油机功率大，经济性能好，适用于卡车和大型客车 相同点 将内能转化为机械能；燃烧化石燃料 将内能转化为机械能；燃烧化石燃料 Lavf52.77.0 $$