14.2热机（课件） ----2025-2026学年人教版物理九年级上学期

第十四章 内能的利用 教学目标 物理观念：理解热机通过燃料燃烧将化学能→内能→机械能的能量转化原理；了解蒸汽机、内燃机等典型热机的结构与应用。 科学思维：通过能量转化过程分析，建立“内能做功”的认知模型； 对比不同热机效率差异，培养定量分析能力。 科学探究：完成“蒸汽驱动叶轮”实验，观察能量转化现象；设计并制作简易热机模型，优化部件功能。 科学态度与责任：认识瓦特改进蒸汽机的历史意义，理解技术革新对社会发展的推动作用；讨论热机效率提升与环境保护的关系。 汽车、火箭等交通工具是如何获得机械能的呢？ 新课引入 新课探究 演示：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。 一、热机 试验现象 橡胶塞冲出去，试管口出现“白雾” 能量转化 燃料的化学能 燃烧 水的内能 做功 塞子的机械能 新课探究 一、热机 （1）定义： 利用内能做功的机械。 （2）工作时的能量转化 燃料的化学能 燃烧 内能 做功 机械能 （3）种类： 新课探究 一、热机 喷气发动机 蒸汽机 汽轮机 火箭发动机 世界上第一台蒸汽机是由古希腊数学家希罗于 1 世纪发明的汽转球，但它只不过是一个玩具而已。 　　瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一系列重大改进，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。 瓦特 新课探究 一、热机 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机 定义： 分类： 使用汽油作为燃料的叫汽油机。 使用柴油作为燃料的叫柴油机。 新课探究 二、内燃机 （一）内燃机 1.如图所示，在试管内装适量的水，用橡胶塞塞紧管口，加热一段时间后橡胶塞冲出，同时管口附近产生“ 白气”。以下分析不正确的是（ ） A. 水温上升时，水的内能增加 B. 试管口的“白气”是水蒸气 C. 管内气体对橡胶塞做功，其内能减少 D. 这个实验基本展示了热机的工作原理 B 课堂练习 四冲程汽油机的剖面图 1. 构造 进气门 气缸 火花塞 排气门 活塞 连杆 曲轴 2. 工作原理 汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。 新课探究 （二）汽油机 二、内燃机 3. 汽油机工作过程 点火方式：点燃式 吸气 压缩 做功 排气 甲：吸气 乙：压缩 丙：做功 丁：排气 　　活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个冲程。 新课探究 二、内燃机 吸气冲程 进气门 排气门 活塞 冲程的 作用 能量转化 打开 关闭 自上向下运动 吸入汽油和空气的混合物 无 新课探究 压缩冲程 进气门 排气门 活塞 冲程的 作用 能量转化 关闭 关闭 自下向上运动 压缩燃料混合物，使其内能增加、温度升高 机械能转化为内能 新课探究 做功冲程 进气门 排气门 活塞 冲程的 作用 能量转化 关闭 关闭 自上向下运动 压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。 内能转化为机械能 新课探究 排气冲程 进气门 排气门 活塞 冲程的 作用 能量转化 关闭 打开 自下向上运动 排出废气 新课探究 无 1. 在四个冲程中，压缩冲程和做功冲程各发生了怎样的能量转化？ 2. 哪个冲程使汽车获得动力？ 3. 哪个冲程排出了汽车的尾气？ 压缩冲程将机械能转化为内能,做功冲程将内能转化为机械能。 做功冲程使汽车获得动力。 排气冲程将废气排出。 想想议议 新课探究 规律总结 （1）汽油机工作时的“4、2、2、1”规律 一个工作循环冲程数 活塞往复 次数 曲轴（或飞轮）转动圈数 对外做功次数 4 2 2 1 （2）在四个冲程中，只有做功冲程中燃气对外做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的。 新课探究 随堂练 习 2.如图所示为内燃机四冲程的示意图，下列说法正确的是（ ） A. 一个工作循环的正确顺序是甲、乙、丙、丁 B. 乙图冲程能获得动力 C. 丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程 D. 丙图冲程存在化学能转化为内能的过程 C 四冲程柴油机的剖面图 1. 构造：如图 进气门 排气门 喷油嘴 气缸 活塞 连杆 曲轴 2. 工作原理： 柴油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。 新课探究 （三）柴油机 柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，且四个冲程构成一个工作循环。 四冲程柴油机的剖面图 在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周,对外做功一次。 点火方式：压燃式 新课探究 3. 柴油机工作过程 3. 柴油机工作过程 点火方式：压燃式 新课探究 不同点 比较 汽油机 柴油机 燃料 构造 点火方式 吸气冲程 效率 应用 汽油 柴油 火花塞 喷油嘴 点燃式 压燃式 吸入汽油和空气的混合物 只吸入空气 效率低 效率高 机体轻便，主要用于摩托车、小型汽车、飞机等 机体笨重，主要用于载重汽车、火车等 新课探究 （四）汽油机与柴油机的比较 相同点： （1）都是燃料在汽缸内燃烧。 （2）都是将内能转化为机械的机器。 （3）汽油机的火花塞与柴油机的喷油嘴的工作时刻都是压缩冲程末。 （4）都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，一个工作循环曲轴和飞轮均转两圈，对外做功一次。 （5）排气冲程排出废气的过程相同。 （6）启动时都是靠外力使飞轮和曲轴转动起来。 新课探究 （四）汽油机与柴油机的比较 新课探究 （四）汽油机与柴油机的比较 1.汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。 2.柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。 3.柴油发动机与汽油发动机相比热效率高（汽油机 23%至40%，柴油机40%至50% ），因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。 汽油机和柴油机的优缺点 阅读教材P28《科学世界》——“现代汽车” 现代汽车多数采用四缸或六缸等多缸发动机，每个汽缸都进行这种四冲程循环。 汽车的动力系统 新课拓展 2. 如图的热机工作中，依靠飞轮惯性完成的冲程是（ ） BCD A D B C 课堂练习 　1．内燃机压缩冲程中 能转化为 能；在做功冲程中 能转化为 能。 机械 内 内 机械 3.汽油机在压缩冲程工作中物质被压缩，汽缸中的 （ ） 　A. 压强增大，温度降低 　B. 压强减小，温度升高 　C. 压强增大，温度升高 D. 压强减小，温度降低 C 课堂练习 4．汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（ ） A．柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气 B．在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的 C．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高 D．在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高 C × × × √ 课堂练习 Lavf59.6.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 EVCapture4.0.2软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $