1 热机 （导学案）物理教科版2024九年级上册

1 热机 （导学案） 【学习目标】 1. 知道热机的概念和基本工作原理，能说出热机是将内能转化为机械能的装置，并识别常见热机的类型（如蒸汽机、内燃机、汽轮机等），了解热机在工业革命和现代社会发展中的重要作用。 2. 理解内燃机的工作过程，能通过模型或示意图分析四冲程汽油机或柴油机的四个冲程（吸气、压缩、做功、排气）中，燃料燃烧、能量转化（内能→机械能）以及气缸内气压、体积变化的简要情况。 3. 知道热机工作过程中的能量流向，能定性分析燃料燃烧释放的内能中，一部分转化为机械能用于做功，其余部分会散失到环境中，初步体会能量转化过程中的守恒与耗散思想。 4. 知道热机与环境、能源的关系，能说出热机使用化石燃料所带来的环境影响（如大气污染），并认识发展清洁能源和高效技术对于可持续发展的重要性。 5. 能通过跨学科实践（结合历史、化学、工程技术等知识），分析热机如何推动社会变革（如交通运输、工业生产），探讨技术应用的双面性，增强环境保护和能源有效利用的意识。 【学习重点】 1. 热机的本质与能量转化；2. 四冲程内燃机的工作过程。 【学习难点】四冲程内燃机的工作过程。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 热机是通过燃料燃烧获取 并将其转化为 的装置，最早应用于工业生产的热机是 ，应用最广泛的一种热机是活塞式 。 2. 常见的活塞式内燃机有 和 。 3. 汽油机的主要构造包括 、 、 、活塞、曲轴、连杆、飞轮等。 4．活塞在往复运动中从汽缸一端运动到另一端叫作一个 。多数汽油机由 、 、 和 四个冲程的不断循环来保证连续工作。 5. 一个工作循环中，只有 冲程燃气推动活塞做功，把 转化为 ，其他三个冲程是靠飞轮的 来完成的。 【课堂探究】 探究一、利用内能做功 【想一想】城市里穿行的汽车，天空中翱翔的飞机，大海里航行的货轮，这些交通工具是如何运动起来的？它们的能量从何而来？ 1. 认识热机 【做一做】在一个试管中装入一些水，永橡皮塞封住试管口，用酒精灯对试管加热，观察现象，并分析这个过程中的能量转化？ 观察到的现象： ①试管中的水沸腾后，橡皮塞被喷出； ②试管口出现了白雾。 【分析归纳】 ①酒精燃烧时发生 变化，酒精的 转化为 ； ②试管中的水吸热升温直至沸腾，产生大量水蒸气，将橡皮塞喷出，对橡皮塞 ，气体的 转化为塞子的 ； ③水蒸气对外做功，内能 ，温度 ，水蒸气 成小水滴，即试管口出现的白雾。 物理中将这种通过燃料燃烧获取内能并将其转化为机械能的装置叫作 。 热机工作时的能量转化： 【例题1】．如图所示是内能做功的演示实验，向试管内倒些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮，加热试管使水沸腾，一会儿，水蒸气就冲击小叶轮，使其旋转。在这一现象中能量的转化或转移过程为先是燃料的 能转化为 能，接着是 能传递给 ，最后 对 做功，将 能转化为 能。 2. 蒸汽机 蒸汽机是一种外燃热机。它的基本工作原理是：利用燃料（如煤、木材）在汽缸外部燃烧产生热量，将水加热变成高温高压的水蒸气，再利用蒸汽膨胀的力量推动活塞做功，从而将内能转化为机械能。 蒸汽机是最早应用于工业生产的热机，1769年，瓦特改良了蒸汽机，蒸汽机的改良和广泛应用是第一次工业革命的标志。它提供了强大而集中的动力，使工厂不再依赖河流的水力，极大地推动了纺织、采矿、交通运输（蒸汽火车、蒸汽轮船）等行业的革命性发展。 探究二、内燃机 如蒸汽机之类的外燃机热量散失大，效率太低，随着科技的不断发展，工程师们开始着手设计新的热机。目前应用最广泛的是活塞式内燃机，常见的内燃机又分为了 和 。 1. 汽油机 （1）汽油机的主要构造：汽缸、 、 、 、活塞、曲轴、连杆、和飞轮； （2）汽油机的工作过程 汽油机的活塞从一端移动到另一端的过程叫作一个 ，多数汽油机由 、 、 和 四个冲程的不断循环来保证连续工作： ①吸气冲程：进气门 ，排气门 ，活塞向 运动，吸入 ； ②压缩冲程：进气门和排气门均 ，活塞向 运动，压缩气缸内的混合气体，使其体积减小、压强增大、温度升高， 转化为 ； ③做功冲程：进气门和排气门依然关闭，当活塞运动到汽缸顶端时，火花塞打火，点燃汽缸内的燃料生成高温高压的燃气，推动活塞向下运动， 转化为 ； ④排气冲程：进气门 ，排气门 ，活塞向上运动，排出汽缸内的废气。 （3） 总结：①汽油机的四冲程中只有 冲程对外输出能量，将 转化为 ，其他三个冲程依靠飞轮的 完成； ②汽油机在一个工作循环中，包括 个冲程，活塞往复运动 次，飞轮转动 周，只对外做功 次。 【例题2】下图为四冲程内燃机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．在一个工作循环中的工作冲程依次是丁、丙、甲、乙 B．依靠曲轴的惯性完成的冲程是甲、乙、丁 C．甲冲程能获得动力 D．丁冲程的能量转化是内能转化为机械能 【例题3】如图甲所示，用酒精灯加热试管中适量水。当塞子被推开时，可以看到试管口有“白气”产生。这是由于试管内气体对塞子做功，使得试管内气体内能 ，此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 图所示的能量转化是一致的，某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min，则每秒钟对外做功 次。 2. 柴油机 （1）柴油机的主要构造：与汽油机类似，最明显的区别在于汽油机顶部有 ，而柴油机顶部是一个 。 （2）柴油机的工作过程：与汽油机类似，同样由 冲程、 冲程、 冲程、 冲程组成一个完整的工作循环。 （3）汽油机和柴油机的区别。 ①构造不同，汽油机顶部存在火花塞，柴油机顶部存在喷油嘴； ②吸气冲程：汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机在吸气冲程只吸 ； ③做功冲程：压缩冲程完毕后，汽油机顶部火花塞放出电火花，引燃汽缸内的燃气，这种点火方式叫作 ，而柴油机依靠喷油嘴喷出雾状柴油，让燃气在高温高压的汽缸内自行压燃，这种方式称为 。 汽油机 柴油机 结构 顶部有火花塞 顶部有喷油嘴 吸气冲程 吸入空气和汽油的混合物 只吸入空气 做功冲程 火花塞放出电火花 喷油嘴喷出雾状柴油 点火方式 点燃式 压燃式 【例题4】如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图。 (1)这种内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）。 (2)它在吸气冲程吸入的物质是 （选填“空气”“汽油”或“空气和汽油的混合物”）。 (3)图中内燃机处在 冲程，该冲程中的能量转化是把 能转化为 能。 【例题5】如图是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知： (1)它表示的是 冲程； (2)在这个冲程中 能转化为 能； (3)若此内燃机的飞轮转速为2400r/min，则在1s内，内燃机完成 个冲程，对外做功 次。 【精讲点拨】 1. 判断冲程时先看气门，进气门打开即为吸气冲程，排气门打开即为排气冲程，在进气门与排气门均关闭时，看活塞运动方向，活塞向上运动即为压缩冲程，活塞向下运动即为做功冲程。 2. 内燃机四冲程只有第三个冲程（做功冲程）燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程依靠飞轮惯性完成，需要消耗机械能。 3. 内燃机的一个完整工作循环包括四个冲程，活塞往复运动两次，飞轮转两周，只对外做功一次。 【归纳整理】 1 热机 【课堂练习】 1．如图所示，在试管内装适量水，用带玻璃管的胶塞塞住，加热试管使水沸腾，小叶轮转动。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧，其内能转化为化学能 B．水被加热，是通过做功使水的内能增加 C．叶轮转动，此现象与热机工作原理相同 D．水蒸气推动叶轮转动，水蒸气内能增加 2．光发动机可用于卫星的能源补充，其工作原理如图所示。密闭气室中四氧化二氮在光照下会分解，使气室内气压增大，推动活塞右移；无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。当装置中的活塞向右运动时，相当于汽油机四个冲程中的（　　） A． B． C． D． 3．一台单缸四冲程汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机每秒钟（   ） A．完成30个循环，60个冲程 B．做功15次，活塞往复30次 C．完成30个循环，30个冲程 D．做功600次，活塞往复600次 4．世界上很多发明都是由生活现象启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们的工作原理是将 能转化为 能，上图相当于汽油机的 冲程。一台四冲程内燃机曲轴转速为3600r/min，在1s内内燃机的活塞做 次功。 5．如图甲所示是小明用可乐瓶制作的水火箭，小明先在瓶中装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气；此时瓶中气体的内能 （选填“增加”、“减少”或“不变”）；打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中，此过程的能量转化情况与热机的 （选填“乙”或“丙”）冲程相似，如果此热机1s做功20次，则汽油机曲轴转速为 r/min。 6．如图，在试管里装一些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开。 (1)试管内的水温度升高，这是用 的方法增加水的内能； (2)水蒸气冲开瓶塞，水蒸气对瓶塞 ；水蒸气的温度 （选填“升高”“不变”或“降低”），内能 （选填“减小”“增加”或“不变”），在此过程中是水蒸气的内能转化为塞子的 能； (3)与内燃机相比，本实验装置中 相当于燃料， 相当于汽缸， 相当于活塞，水蒸气把木塞冲开的过程类似于内燃机的 冲程。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1 热机 （导学案） 【学习目标】 1. 知道热机的概念和基本工作原理，能说出热机是将内能转化为机械能的装置，并识别常见热机的类型（如蒸汽机、内燃机、汽轮机等），了解热机在工业革命和现代社会发展中的重要作用。 2. 理解内燃机的工作过程，能通过模型或示意图分析四冲程汽油机或柴油机的四个冲程（吸气、压缩、做功、排气）中，燃料燃烧、能量转化（内能→机械能）以及气缸内气压、体积变化的简要情况。 3. 知道热机工作过程中的能量流向，能定性分析燃料燃烧释放的内能中，一部分转化为机械能用于做功，其余部分会散失到环境中，初步体会能量转化过程中的守恒与耗散思想。 4. 知道热机与环境、能源的关系，能说出热机使用化石燃料所带来的环境影响（如大气污染），并认识发展清洁能源和高效技术对于可持续发展的重要性。 5. 能通过跨学科实践（结合历史、化学、工程技术等知识），分析热机如何推动社会变革（如交通运输、工业生产），探讨技术应用的双面性，增强环境保护和能源有效利用的意识。 【学习重点】 1. 热机的本质与能量转化；2. 四冲程内燃机的工作过程。 【学习难点】四冲程内燃机的工作过程。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 热机是通过燃料燃烧获取内能并将其转化为机械能的装置，最早应用于工业生产的热机是蒸汽机，应用最广泛的一种热机是活塞式内燃机。 2. 常见的活塞式内燃机有汽油机和柴油机。 3. 汽油机的主要构造包括进气门、排气门、火花塞、活塞、曲轴、连杆、飞轮等。 4．活塞在往复运动中从汽缸一端运动到另一端叫作一个冲程。多数汽油机由吸气、压缩、做功和排气四个冲程的不断循环来保证连续工作。 5. 一个工作循环中，只有做功冲程燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的。 【课堂探究】 探究一、利用内能做功 【想一想】城市里穿行的汽车，天空中翱翔的飞机，大海里航行的货轮，这些交通工具是如何运动起来的？它们的能量从何而来？ 1. 认识热机 【做一做】在一个试管中装入一些水，永橡皮塞封住试管口，用酒精灯对试管加热，观察现象，并分析这个过程中的能量转化？ 观察到的现象： ①试管中的水沸腾后，橡皮塞被喷出； ②试管口出现了白雾。 【分析归纳】 ①酒精燃烧时发生化学变化，酒精的化学能转化为内能； ②试管中的水吸热升温直至沸腾，产生大量水蒸气，将橡皮塞喷出，对橡皮塞做功，气体的内能转化为塞子的机械能； ③水蒸气对外做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，即试管口出现的白雾。 物理中将这种通过燃料燃烧获取内能并将其转化为机械能的装置叫作热机。 热机工作时的能量转化： 【例题1】．如图所示是内能做功的演示实验，向试管内倒些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个纸做的小叶轮，加热试管使水沸腾，一会儿，水蒸气就冲击小叶轮，使其旋转。在这一现象中能量的转化或转移过程为先是燃料的 能转化为 能，接着是 能传递给 ，最后 对 做功，将 能转化为 能。 【答案】 化学 内 内 水蒸气 水蒸气 叶轮 内 机械 【详解】[1][2][3][4]酒精燃烧，燃料（酒精）的化学能转化为试管内水的内能，水的内能传递给水蒸气。 [5][6][7][8]水蒸气对叶轮做功，叶轮转动起来，水蒸气的内能转化为叶轮的机械能。 2. 蒸汽机 蒸汽机是一种外燃热机。它的基本工作原理是：利用燃料（如煤、木材）在汽缸外部燃烧产生热量，将水加热变成高温高压的水蒸气，再利用蒸汽膨胀的力量推动活塞做功，从而将内能转化为机械能。 蒸汽机是最早应用于工业生产的热机，1769年，瓦特改良了蒸汽机，蒸汽机的改良和广泛应用是第一次工业革命的标志。它提供了强大而集中的动力，使工厂不再依赖河流的水力，极大地推动了纺织、采矿、交通运输（蒸汽火车、蒸汽轮船）等行业的革命性发展。 探究二、内燃机 如蒸汽机之类的外燃机热量散失大，效率太低，随着科技的不断发展，工程师们开始着手设计新的热机。目前应用最广泛的是活塞式内燃机，常见的内燃机又分为了汽油机和柴油机。 1. 汽油机 （1）汽油机的主要构造：汽缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆、和飞轮； （2）汽油机的工作过程 汽油机的活塞从一端移动到另一端的过程叫作一个冲程，多数汽油机由吸气、压缩、做功和排气四个冲程的不断循环来保证连续工作： ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入空气和汽油的混合物； ②压缩冲程：进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，压缩气缸内的混合气体，使其体积减小、压强增大、温度升高，机械能转化为内能； ③做功冲程：进气门和排气门依然关闭，当活塞运动到汽缸顶端时，火花塞打火，点燃汽缸内的燃料生成高温高压的燃气，推动活塞向下运动，内能转化为机械能； ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，排出汽缸内的废气。 （3） 总结：①汽油机的四冲程中只有做功冲程对外输出能量，将内能转化为机械能，其他三个冲程依靠飞轮的惯性完成； ②汽油机在一个工作循环中，包括四个冲程，活塞往复运动两次，飞轮转动两周，只对外做功一次。 【例题2】下图为四冲程内燃机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．在一个工作循环中的工作冲程依次是丁、丙、甲、乙 B．依靠曲轴的惯性完成的冲程是甲、乙、丁 C．甲冲程能获得动力 D．丁冲程的能量转化是内能转化为机械能 【答案】C 【详解】A．题图甲进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，该冲程是做功冲程。题图乙进气门打开排气门关闭，活塞向下运动，汽缸吸入汽油和空气的混合气，该冲程是吸气冲程。题图丙进气门关闭排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸，该冲程是排气冲程。题图丁进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，该冲程是压缩冲程。故一个工作循环中的工作冲程依次是乙、丁、甲、丙，故A错误； B．在四个冲程中，只有做功冲程是主动进行的，其他三个冲程为辅助冲程，不能主动进行，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作，即乙、丙、丁，故B错误； C．做功冲程中，火花塞点火引燃燃料，高温、高压的燃气推动活塞对外做功，通过连杆和曲轴带动飞轮和机械转动，此时获得动力，故C正确； D．压缩冲程活塞向上运动，压缩汽油和空气的混合气使其压强增大，温度升高，该过程的能量转化是机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 【例题3】如图甲所示，用酒精灯加热试管中适量水。当塞子被推开时，可以看到试管口有“白气”产生。这是由于试管内气体对塞子做功，使得试管内气体内能 ，此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 图所示的能量转化是一致的，某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min，则每秒钟对外做功 次。 【答案】 减小 A 25 【详解】[1]试管内的气体对外界的塞子做功时，气体的内能减小，温度降低，将气体的内能转化为塞子的机械能。 [2]图乙中的A，活塞向下运动，两个气门关闭，是做功冲程，这个过程将内能转化为机械能，B的活塞向上运动，两个气门关闭，是压缩冲程，与图甲的能量转化一致的是A图。 [3]汽车飞轮每转动两次，完成一个工作循环，对外做功一次。而某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min=50r/s，所以每秒对外做功25次。 2. 柴油机 （1）柴油机的主要构造：与汽油机类似，最明显的区别在于汽油机顶部有火花塞，而柴油机顶部是一个喷油嘴。 （2）柴油机的工作过程：与汽油机类似，同样由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程组成一个完整的工作循环。 （3）汽油机和柴油机的区别。 ①构造不同，汽油机顶部存在火花塞，柴油机顶部存在喷油嘴； ②吸气冲程：汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机在吸气冲程只吸空气； ③做功冲程：压缩冲程完毕后，汽油机顶部火花塞放出电火花，引燃汽缸内的燃气，这种点火方式叫作点燃式，而柴油机依靠喷油嘴喷出雾状柴油，让燃气在高温高压的汽缸内自行压燃，这种方式称为压燃式。 汽油机 柴油机 结构 顶部有火花塞 顶部有喷油嘴 吸气冲程 吸入空气和汽油的混合物 只吸入空气 做功冲程 火花塞放出电火花 喷油嘴喷出雾状柴油 点火方式 点燃式 压燃式 【例题4】如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图。 (1)这种内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）。 (2)它在吸气冲程吸入的物质是 （选填“空气”“汽油”或“空气和汽油的混合物”）。 (3)图中内燃机处在 冲程，该冲程中的能量转化是把 能转化为 能。 【答案】(1)柴油机 (2)空气 (3) 压缩 机械 内 【详解】（1）柴油机的顶端是喷油嘴，而汽油机的顶端是火花塞。由题知，内燃机的顶端是喷油嘴，所以该内燃机是柴油机。 （2）在吸气冲程中柴油机吸入的是空气，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物。此题为柴油机，吸进去的物质是空气。 （3）[1][2][3]图中的气门闭合、活塞向上运动，是压缩冲程，该冲程将机械能转化为内能。 【例题5】如图是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知： (1)它表示的是 冲程； (2)在这个冲程中 能转化为 能； (3)若此内燃机的飞轮转速为2400r/min，则在1s内，内燃机完成 个冲程，对外做功 次。 【答案】 压缩 机械 内 80 20 【详解】(1)[1]由图知道，内燃机的顶端是喷油嘴，所以该内燃机是柴油机；图中的两气门都闭合、活塞上行，所以是压缩冲程。 (2)[2][3]压缩冲程中压缩空气做功，是将机械能转化为内能的冲程。 (3)[4][5]由于飞轮转速为2400r/min，即40r/s，而一个工作循环活塞往复2次，4个冲程，做功一次，曲轴转动2周，做功1次，所以该柴油机1s内燃机完成80个冲程，对外做功20次。 【精讲点拨】 1. 判断冲程时先看气门，进气门打开即为吸气冲程，排气门打开即为排气冲程，在进气门与排气门均关闭时，看活塞运动方向，活塞向上运动即为压缩冲程，活塞向下运动即为做功冲程。 2. 内燃机四冲程只有第三个冲程（做功冲程）燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程依靠飞轮惯性完成，需要消耗机械能。 3. 内燃机的一个完整工作循环包括四个冲程，活塞往复运动两次，飞轮转两周，只对外做功一次。 【归纳整理】 1 热机 【课堂练习】 1．如图所示，在试管内装适量水，用带玻璃管的胶塞塞住，加热试管使水沸腾，小叶轮转动。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧，其内能转化为化学能 B．水被加热，是通过做功使水的内能增加 C．叶轮转动，此现象与热机工作原理相同 D．水蒸气推动叶轮转动，水蒸气内能增加 【答案】C 【详解】A．燃料燃烧时，是将自身储存的化学能转化为内能，而非内能转化为化学能，故A错误； B．水被加热的过程中，是通过热传递使水的内能增加，而非做功，故B错误； C．水沸腾产生水蒸气，水蒸气推动叶轮转动，将内能转化为机械能。与热机的工作原理相同，故C正确； D．水蒸气推动叶轮转动时，对叶轮做功，自身的一部分内能会转化为叶轮的机械能，内能减少，而非增加，故D错误。 故选C。 2．光发动机可用于卫星的能源补充，其工作原理如图所示。密闭气室中四氧化二氮在光照下会分解，使气室内气压增大，推动活塞右移；无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。当装置中的活塞向右运动时，相当于汽油机四个冲程中的（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】当太阳光照射时，反应室内发生化学反应，导致室内气压增大，这时将化学能转化为机械能，从而推动活塞移动，相当于汽油机的做功冲程。 A．图中进气门、排气门都关闭，火花塞点燃，活塞向下运动是做功冲程，将内能转化为机械能，故A符合题意； B．图中进气门打开，排气门关闭，是吸气冲程，故B不符合题意； C．图中进气门关闭，排气门打开，是排气冲程，故C不符合题意； D．图中进气门、排气门都关闭，活塞向上运动是压缩冲程，将机械能转化为内能，故D不符合题意。 故选A。 3．一台单缸四冲程汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机每秒钟（   ） A．完成30个循环，60个冲程 B．做功15次，活塞往复30次 C．完成30个循环，30个冲程 D．做功600次，活塞往复600次 【答案】B 【详解】汽油机的一个工作循环有四个冲程，飞轮转2圈，即飞轮每转2圈，完成一个工作循环，对外做功1次；单缸四冲程汽油机飞轮的转速为1800r/min，则该汽油机每秒钟转30圈，即活塞往复30次，完成60个冲程，15个工作循环，对外做15次功，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．世界上很多发明都是由生活现象启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们的工作原理是将 能转化为 能，上图相当于汽油机的 冲程。一台四冲程内燃机曲轴转速为3600r/min，在1s内内燃机的活塞做 次功。 【答案】 内 机械 做功 30 【详解】[1][2]蒸汽机和汽油机都属于热机，热机是将内能转化为机械能的机器。 [3]由图可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，此过程相当于汽油机的做功冲程。 [4]四冲程内燃机曲轴转速为，即每秒钟曲轴转60圈，因为曲轴每转2圈，对外做功1次，所以在1秒钟内做功的次数为。 5．如图甲所示是小明用可乐瓶制作的水火箭，小明先在瓶中装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气；此时瓶中气体的内能 （选填“增加”、“减少”或“不变”）；打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中，此过程的能量转化情况与热机的 （选填“乙”或“丙”）冲程相似，如果此热机1s做功20次，则汽油机曲轴转速为 r/min。 【答案】 增加 丙 2400 【详解】[1]当使用打气筒向瓶中打气时，外界对瓶内气体做功，这会导致瓶内气体的内能增加。 [2]图乙中，两气门关闭，活塞上行，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能；图丙中，两气门关闭，火花塞点火，活塞下行，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；水火箭在向上飞行的过程中，通过喷出水来产生反作用力，从而获得向上的动力，这个过程中也是将瓶内气体的内能转化为火箭的机械能，所以此过程中的能量转化方式与汽油机的丙冲程相似。 [3]四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次，所以当热机1s内对外做功20次时，热机的曲轴转40圈，则1min曲轴转2400圈，即汽油机曲轴转速为。 6．如图，在试管里装一些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开。 (1)试管内的水温度升高，这是用 的方法增加水的内能； (2)水蒸气冲开瓶塞，水蒸气对瓶塞 ；水蒸气的温度 （选填“升高”“不变”或“降低”），内能 （选填“减小”“增加”或“不变”），在此过程中是水蒸气的内能转化为塞子的 能； (3)与内燃机相比，本实验装置中 相当于燃料， 相当于汽缸， 相当于活塞，水蒸气把木塞冲开的过程类似于内燃机的 冲程。 【答案】(1)热传递 (2) 做功 降低 减小 机械 (3) 酒精 试管 软木塞 做功 【详解】（1）给试管中的水加热，试管中的水吸收热量温度升高，内能增大，这是通过热传递的方式增加水的内能。 （2）[1][2][3][4]水蒸气冲开瓶塞，水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能；水蒸气对外做功，则水蒸气的温度降低，内能减小。 （3）[1][2][3]与内燃机相比，本实验装置中的酒精相当于燃料，燃料燃烧获得内能对水加热，试管相当于汽缸，水蒸气推动软木塞冲出，所以软木塞相当于活塞。 [4]水蒸气把木塞冲开是将内能转化为机械能，内燃机的做功冲程也是将内能转化机械能，故水蒸气把木塞冲开的过程类似于内燃机的做功冲程。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $