12.4 热机与社会发展 课件-2025-2026学年物理沪粤版（2024）九年级上册

第4节 热机与社会发展 第十二章 内能和热机 沪粤版（2024）九年级上册同步备课 1.知道热机工作过程中的能量转化过程。 2.知道内燃机工作的四个冲程及其工作过程。 3.知道热机与环境的关系，知道提高热机效率的途径。 学习目标 热机推动人类进步 （a）从镰刀到联合收割机 （b）从马车到列车 （c）从木帆船到远洋巨轮 新知引入 知识点一：热机 1.定义： 把燃料的化学能转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能的装置，称为热机。 2.分类： 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭发动机等。 蒸汽机车 火箭发动机 喷气发动机 火电站的汽轮机 燃料的化学能 燃气的内能 物体的机械能 燃烧 做功 新知学习 汽油机是用汽油作燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能的一种热机。 它常用在汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上。 知识点二：汽油机 新知学习 汽油机的主要构造如图所示，请对照模型与实物图，弄清汽油机主要部件的作用和工作原理. 研究汽油机的工作原理 （a）单缸汽油机 （b）四缸汽油机 新知学习 部件名称 作用 气缸 汽油在气缸的顶部燃烧从而产生高温、高压燃气 活塞 在气缸内，高温、高压燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能 连杆和曲轴 连杆跟活塞相连，曲轴通过传动装置跟工作机 相连，将活塞的动力传给工作机 进气门 汽油和空气形成的燃料混合气的进口 排气门 燃料燃烧后废气的出口 火花塞 点火装置，能产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧 表1：汽油机主要部件的作用 新知学习 ① 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，将汽油和空气的混合气吸入气缸。 汽油机工作时，活塞在气缸里做往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程(也叫做“行程”)。常见的汽油机要能正常工作，必须连续完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程，且不断循环进行，如下图所示。 新知学习 ② 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞由下向上运动，压缩混合物，使混合物的温度升高。 新知学习 ③做功冲程：在压缩冲程末期，火花塞产生火花，混合物猛烈燃烧，形成高温、高压气体，推动活塞向下运动，对外做功。 新知学习 ④ 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出。 新知学习 汽油机工作的四个冲程 在四个冲程中，只有做功冲程是将内能转化为机械能，其他三个冲程均为辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作。 新知学习 汽油机四冲程的特点 冲程名称 进气门 排气门 活塞运动方向 作用 能量的转化 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 开 关 向下 吸入汽 油和空气 无 关 关 向上 压缩气体 提高温度 关 关 向下 高温气体膨胀推动活塞做功 关 开 向上 排出废气 无 机械能转 化为内能 内能转化 为机械能 关 关 向上 压缩气体 提高温度 新知学习 一个工作循环里，活塞往返_______次，曲轴转动________周。_______冲程是燃气对外做功，其他三个冲程是靠____________来完成。 两 做功 两 飞轮的惯性 新知学习 在内燃机中燃料是否能够完全燃烧？ 燃料燃烧释放的能量都到哪里去了？ 1.部分燃料未完全燃烧 2.克服摩擦消耗能量 转化为对外做有用功的能量 4.机械传热损失能量 3.废气排出带走能量 【思考】 知识点三：热机的效率 新知学习 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧时放出的能量之比，叫做热机的效率。 热机的效率是热机性能的重要指标。 热机的效率： 新知学习 蒸汽机的效率只有6%~15% 汽油机的效率为 20%~30% 柴油机的效率为可达45% 常见热机的效率 新知学习 1.将燃料磨成粉末或颗粒，使燃料更加充分地燃烧。 2.在设计和制造热机时，不断地改进和创新，以减少各种能量的损失。 3.在各零件上涂上润滑油，减少机械间摩擦所损失的能量。 4.设法利用废气的能量，提高燃料的利用率。 加大与氧气的接触面积 提高热机效率途径 新知学习 信息浏览 柴油机是以柴油为燃料的内燃机。柴油机的气缸顶部没有火花塞，而是装有喷油嘴，在高温、高压下使柴油混合气被压燃，推动活塞做功(如图)。 柴油机的工作过程 柴油机 柴油比汽油便宜，柴油机在效率上也比汽油机高，但它比汽油机笨重，成本也较高，工作时噪声也较大。由于上述特点，以前柴油机主要用于载重汽车、火车、轮船、拖拉机等大型机械。 随着柴油机技术的进步，特别是小型高速柴油机的发展，柴油机存在的问题得到了很好的解决，在节能和减少二氧化碳排放方面相对汽油机来说更有优势。 新知学习 现代热机的出现，极大地改进了人类的工作方式和生活条件。但是，所有热机工作时都要排放废气。热机排出的废气不仅温度高于环境温度，而且还含有一氧化碳、二氧化氮、二氧化碳、微粒等各种对人体有害的物质，对环境造成污染，影响人们的身体健康和动植物的生存。 知识点四：热机与环境 新知学习 如图所示的是不达标的汽车尾气排放以及某城市空气被严重污染的情况。 (a) 不达标的汽车尾气排放 (b) 城市空气被严重污染 新知学习 1.热机的利用带来的环境污染 (1) 排出的废气温度较高。 (2) 废气中含有各种有害的气体和粉尘。 (3) 热机工作时噪声污染严重。 ………… 新知学习 2.怎样控制热机对环境造成的污染 (1) 改进燃烧设备(EFI系统)； (2)充分利用污染少的能源(无铅汽油) (3)在排气管上安装消声器，以减少噪声污染 ………… 新知学习 热机：利用内能做功的机械叫做热机。 汽油机：吸气、压缩、做功、排气四个冲程周而复始的循环。 热机效率：有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 热机与环境：热机的利用和控制热机对环境造成的污染。 热机与社会发展 课堂小结 1.下列有关热机的说法正确的是(　　) A．内燃机的冷却液需要用比热容较小的物质 B．内燃机除做功冲程以外的三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成的 C．内燃机工作时将机械能转化为内能 D．在汽油机的压缩冲程中，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动 B 当堂检测 25 2.关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法： ①在压缩冲程中，是机械能转化为内能       ②在做功冲程中，是内能转化为机械能 ③只有做功冲程是燃气对外做功        ④汽油机和柴油机的点火方式相同 以上说法中正确的是（　　） A．只有②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有①②③ D 当堂检测 26 3.关于热值和热机效率，下列说法正确的是（　　） A．使燃料燃烧更充分，可以增大燃料的热值 B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率 C．使用热值更大的燃料，可以提高热机的效率 D．燃料燃烧释放的热量越多，燃料的热值就越大 B 当堂检测 27 $$