14.2 热机 教学课件-2025-2026学年人教版九年级物理全一册

该初中物理课件围绕“内能的利用”主题，系统讲解热机的基本原理与类型，以蒸汽机引入激发兴趣，通过水蒸气推动木塞实验建立能量转化认知，再逐步深入汽油机和柴油机的工作过程，构建从现象到本质、从简单到复杂的认知阶梯，形成清晰的学习支架。 其亮点在于融合物理观念、科学思维与科学探究三大核心素养，如用“气体推动木塞做功实验”强化能量观念，借助对比表格深化模型建构能力，通过典型例题训练科学推理与论证能力。教学设计注重问题导向与证据意识，例如在判断冲程功能时引导学生基于事实分析，既提升学生理解力与批判性思维，又帮助教师高效落实课堂目标，实现知识迁移与素养落地。

兄弟们，谁懂啊，就在2024年出巡的冬天，一则绿皮火车拉高铁回家的视频，竟然让无数网友看得热泪盈眶。事情是这样的，冻雨突然来袭，冻雨落在接触线上立马结冰。由于高铁是靠接触网供电，当接触网出现结冰，列车运行过快，便会容易打出火湖，导致列车故障，所以出现了平日里风驰电掣的高铁在冻雨中趴窝的现象。而绿皮火车靠内燃机驱动，依赖外部电源，只要铁路轨道没有问题，他完全可以做到风雨无阻，准时准点。于是，一则火车头牵引着满载着乘客的复兴号高铁回家的视频走红网络。网友看完后不禁感叹，真相机里，一位老父亲用缓慢而扎实的步伐拉着因冻雨受伤的孩子。也有人说，关键时刻还是得靠春运祖师爷呀。是啊，他虽然很慢，但他就像一位经历过无数风霜、身材伟岸的老父亲。高铁就像是充满激情与理想的儿子。平日里，儿子身强力壮，走南闯北，把中国速度展示给了全世界。但人生路上，总会遇到一些从未遇到过的艰难险阻。就在这举步维艰的时刻，维安老父亲家儿子伸出了手，臭小子，关键时刻还得看老父亲的吧。来，今天再拉你一回。一路上，老父亲第一次向儿子讲述了自己的光辉历史。曾经的他也是春运的主力军，别看他现在很慢很慢，可他也承载过亿万个家庭的悲欢离合。有网友打了一个形象的比喻，年轻人坐高铁，老年人坐火车。高铁代表着理想，火车承载着回忆高铁展现的中国速度，火车体现的是人间温度高铁很快，快到你来不及记住林人的样子，火车很慢慢到你可以听完一个人讲述他的一生。而就在2023年的夏天，有网友拍下了高铁与火车擦肩而过的画面，这一幕像极了风华正茂的儿子从老父亲身旁跑过，老父亲看着儿子远去的背影，欣慰着说道，臭小子，出息了，真棒。这或许就是中国铁路的传承与温度吧。 内燃机是现代社会中最常见的一种热机。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。 null 第一节 热 机 第十四章 内能的利用 热蒸汽为我们提供了强大的推力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来。 蒸汽机带来第一次工业革命！ 汽车奔驰、列车飞驶，一日千里！万吨巨轮劈波斩浪、远涉重洋！飞机刺破苍穹、翱翔蓝天！它们为什么能在交通运输方面大展神威呢？好，让我们一起走近热机，了解它们的工作原理吧！ 2 3. 了解内燃机各冲程的工作状态和能量转化。 1. 知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，体会内能的利用对人类发展的重要作用。 2. 了解四冲程汽油机和柴油机的构造。 学习目标 知识点一 热机 气体推动木塞做功实验 酒精燃烧放出热量 将热量传递给水 使水的内能增大，温度升高，产生大量的水蒸气 水蒸气的内能 软木塞的机械能 水蒸气内能减少，温度降低，液化成小水滴 内能可以对外做功 加热水至沸腾 现象： 水沸腾后，软木塞飞出，管口有“白雾”生成 热机 利用内能做功(把内能转化为机械能)的机械。 定义： 种类： 蒸汽机车 喷气发动机 火箭发动机 火电站的汽轮机 热机的发明和使用，对人类社会的发展起到了重要作用。 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机。 汽油机：使用汽油作为燃料 柴油机：使用柴油作为燃料 内燃机 汽油机的构造 汽油机工作时，活塞在汽缸内做一次单向运动，叫作一个冲程。 汽油机一个工作循环有四个冲程 汽油机的工作过程 吸气冲程吸入气体: 。 汽油和空气的燃料混合物 压缩冲程能量转化： 能 能 机械 内 能 能 机械 内 做功冲程能量转化： 归纳总结 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 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。 2. 汽油机1个工作循环有4个冲程，活塞上下往复2次，曲轴转动2周，对外做功1次， 有2次能量转化。 如图所示是四冲程汽油机工作时四个冲程的示意图，属于压缩冲程的是（　　） D A D B C 例题 练习1.内燃机的一个工作循环由_____ 、_____ 、_____ 、______四个冲程组成。一台某型号单缸四冲程汽油机的曲轴转动速度是1200 r/min，则该汽油机每秒钟对外做功___次。 吸气 练习巩固 解析： 一个工作循环包括四个冲程，曲轴转动二圈，对外做功一次。 曲轴速度是1200 r/min= 20 r/s，所以汽油机每秒钟对外做功 20 / 2 =10（次）。 压缩 做功 排气 10 柴油机 柴油机 进气门打开，排气门关闭。 活塞由上端向下端运动， 将空气吸进汽缸。 吸气冲程 压缩冲程 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的燃点。 机械能转化为内能。 柴油机 在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到空气立即猛烈燃烧，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。 做功冲程 排气冲程 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸。 汽油机和柴油机的区别 内燃机 项目 汽油机  柴油机 构造 汽缸顶部是火花塞 汽缸顶部是喷油嘴 一个工作循环 吸气冲程 吸入物质：汽油和空气的混合物 吸入物质：空气 压缩冲程 机械能→内能 机械能→内能 做功冲程 点燃式， 内能→机械能 压燃式， 内能→机械能 排气冲程 排出废气 排出废气 主要特点 轻巧、效率较低 笨重、效率较高 适用范围 小汽车、小型农业机械、飞机 载重汽车、拖拉机、火车、轮船 例2.关于热机，下列说法正确的是（　） A．汽油机气缸顶部有喷油嘴，而柴油机气缸顶部有 火花塞 B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合物吸 入气缸 C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭，排气门打开 D．汽油机在做功过程中，把内能转化为机械能 典型例题 空气 D 关闭 课堂小结 热机 热机 定义：把内能转化为机械能的机器叫热机。 制造原理：利用内能做功，将内能转化为机械能。 工作原理： 种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 内燃机 内燃机是现代社会中最常见的一种热机。 分类：汽油机和柴油机 定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 汽油机 利用汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动活塞做功。 汽油机的构造 工作过程： 吸气、压缩、做功、排气冲程 工作原理： 柴油机 通过压缩空气直接点燃柴油，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。 柴油机的构造 工作过程： 吸气、压缩、做功、排气冲程 随堂练习 1. 关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ 　） A．汽油机输出功率比柴油机高 B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油 C．汽油机与柴油机的工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程 D．汽油机与柴油机使用的燃料不同 A 低 2. 用酒精灯给试管内的水加热至一定程度，发现在试管口的木塞被冲出，如图所示。下列描述正确的是（　　） A．试管中的水是靠做功的方式增加内能的 B．水蒸气对木塞做功，把机械能转化为内能 C．水蒸气对木塞做功，与汽油机做功冲程的原理相同 D．水蒸气对木塞做功，水蒸气内能增加 C 课堂练习 3. 关于汽油机，下列说法正确的是（　　） A．汽油机工作时，在压缩冲程，气缸内的工作物质内能减小 B．汽油机在做功冲程用来做功的能量，主要是来自于压缩冲程中压缩气体产生的内能 C．用来冷却汽车的发动机，水的冷却效果比冰块更好 D．柴油机的效率比汽油机高，是因为柴油的热值比汽油的热值大 C 课堂练习 $柴油发动机无需火花塞也能点火，而且它的扭矩更大，动力更强。那么柴油发动机是如何工作的呢？首先我们先看一下汽油和柴油的区别。汽油遇到明火会立即点燃，而柴油遇到明火后并不会燃烧，但是将柴油高压雾化后就很容易点燃。柴油发动机就是利用了柴油的这个特性，它的工作循环也分为进气、压缩、做功、排气四个冲程，它的结构也是由活塞、连杆、曲轴气缸组成。这个曲轴连杆机构将活塞的上下运动转化为曲轴的旋转运动。外面是发动机缸体盖，上面安装着进出气阀门和喷油器。接下来我们看看它是如何点火的当活塞向下运动时，进气门打开，空气被吸入进气缸。注意这里被吸入的是纯净的空气。接着活塞向上运动，进气门关闭，空气在气缸里不断被压缩。当空气压缩到终点时，温度可以达到500至700摄氏度，达到柴油的燃点后，即将进入做工冲程。喷油器将柴油以高压雾状的形式喷用气缸与高温空气混合后立即燃烧，并释放出大量的热量，将活塞向下推动，燃烧完毕后，排气门打开，活塞向上运动时排出里面的废气，这就是柴油发动机的四个冲程，它不需要火花塞，而是通过压燃的方式点火，在实际使用时，一般采用四缸发动机，并使用飞轮来补充气缸做工间隙缺失的动力，让发动机的输出更加平顺，这就是柴油发动机机的工作原理，你看懂了吗？ 让我们看下面这个实验，在试管中装入一些水，将试管中的水烧开。然后用橡胶塞塞紧，继续加热，注意观察出现的现象。燃料燃烧时产生的热量传给水和水蒸气，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的动能。利用这样的原理，人们创造了利用内能。 之前的视频我们学习了汽油机，它是用汽油做燃料，还有一类内燃机烧的是柴油。正因为燃料不同，构造也不一样。看二者的区别，主要是柴油机气缸顶部有一个喷油嘴，但没有火花塞。柴油机工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。不过吸气冲程中吸入气缸的只有空气，而压缩冲程中活塞把空气体积压缩的非常小，使得空气的温度很高压缩冲程结束时，气缸内的空气温度已经超过了柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来这种方式叫做压燃。燃烧使得气体的压强急剧升高，从而推动活塞对外做功排气冲程，排气门打开，活塞上移，把废气排出。在实际应用中，柴油机比较笨重，主要应用在载重汽车、拖拉机、火车、轮船、坦克上好了。总结一下，汽油机和柴油机是两类内燃机，汽油机需要火花塞，而柴油机只有喷油嘴。吸气冲程汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是空气压缩冲程汽油机中的混合物被压缩，柴油机中的空气被压缩，而且被压缩的非常小，温度很高。做工冲程，汽油机顶部火花塞产生电火花，点燃高温高压的气体，而柴油机喷油嘴喷入柴油，遇到高温热空气立刻燃烧，排气冲程都一样将废气排出。缸外。由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，所以在做功冲程中，气体的压强也大于汽油机，因而可以输出更大的功率，这就是二者的区别，你学会了吗？呵呵。 今天我们来简单学习一下汽车发动机的工作原理。首先让我们来看下汽车发动机引擎的基本结构。发动机引擎上方有两个阀门，一个是进气阀，另外一个是排气阀。两个阀门之间是火花塞，火花塞下方是一个气缸，活塞上下循环往复就产生了重复性的运动，冷却液在气缸周边循环，防止气缸过热。接下来你看到的是曲轴，它将活塞的线性运动转化为旋转运动，曲轴和活塞之间有我们称之为连杆的部件连接。接下来划重点，我们将详细了解下四冲程循环。四冲程的顺序是进气、压缩、做工、排气。首先进气门打开，活塞向下运动，然后空气和汽油的混合物进入气缸内部，这就是第一步进气冲程。紧接着进气门关闭，活塞上升，压缩气缸内的空气与汽油混合物，这就是第二步压缩冲程。然后火花塞产生电火花，致使被压缩的混合气体发生爆燃，这就是第三步做功冲程。最后排气阀打开，活塞上升排出废气，这就是第四步排气冲程。这四个冲程为一个循环，期间曲轴旋转了两次，它会在进气冲程中转第一个半圈，在压缩冲程中转第二个半圈，在做功冲程中转第三个半圈，最后在排气冲程中转完剩下一个半圈。学习完四冲程，你一定会好奇发动机怎么控制空气吸入量。发动机上有个节气门，我们可以通过打开或关闭此阀门来控制空气的吸入量。当司机踩下油门时，节气门打开，让更多的空气进入，从而提高发动机功率。以上就是关于汽油发动机的介绍。 同学你好，下面我们一起来看这样一个问题，柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点？有什么不同点？这一问题考察了柴油机和汽油机的工作原理。我们首先回顾一下四冲程汽油机的工作原理。第一个冲程进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，这叫吸气冲程。吸气冲程中吸入的是空气和汽油的混合物。第二个冲程，两个气门都关闭，活塞向上运动，这是压缩冲程，在压缩冲程中，机械能转化为内能。第三个冲程是做功冲程，此时火花塞打火，点燃气缸内的汽油，产生高温高压的气体，气体对活塞做功，把内能转化为机械能。第四个冲程，进气门关闭排气门，打开活塞向上运动，这是排气冲程。因为气缸内的汽油是通过火花塞打火点着的，所以点火方式是点燃式。我们再来看一下柴油机的工作原理，第一个冲程是吸气冲程，此时吸入的是空气。第二个冲程是压缩冲程，能量转化是机械能转化为内能。第三个冲程是做功冲程，此时是喷油嘴喷出柴油，柴油遇到高温高压的空气后燃烧，然后推动活塞做功，把内能转化为机械能。第四个冲程是排气冲程。因为柴油在气缸内燃烧不是点燃的，而是柴油遇到高温高压的空气燃烧的，所以柴油机的点火方式是压燃式。下面我们来对比一下汽油机和柴油机的异同。不同的是，一、它们的构造不同，汽油机顶端是火花塞，柴油机顶端是喷油嘴。2、吸气冲程中吸入的物质不同，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，而柴油机吸入的是空气。3、它们的点火方式不同，汽油机是点燃式，柴油机是压燃式。4、汽油机一般应用在一些小型的机器上，比如汽车、摩托车等。柴油机一般应用在一些大型的机器上，比如大型载重汽车、轮船等等。5、一般情况下，汽油机的效率比柴油机的效率要低。相同之处是一个工作循环，活塞往复两次，飞轮转动两圈，有四个冲程对外做功一次。这个问题我们就分析到这儿，再见。