热机中有关功、功率、做功次数的计算 ----2025-2026学年人教版物理九年级上学期

初三物理——热机中有关功的计算

一、知识储备：

⑴有关功的知识：

（其中：W为功，F为力，s为在力的方向上移动的距离）F的单位为牛顿，符号：N。s的单位为米，符号为：m。所以得出功的单位：，j为功的单位，即焦耳。

上述为功率的定义式，其中：P为功率，W为功，t为做功消耗的时间。功率的定义：单位时间内所做的功。即：功率是一个用来比较做功快慢的物理量。W的单位为j，t的单位为s，所以推出功率的单位：，w为功率的单位，即瓦特。

（！！强调重点：W是功（一个物理量）的符号，而w是功率的单位（瓦特）的符号，注意区分物理量的符号与单位的符号！！）

根据公式推导出功率P的另一个公式。

⑵有关热机的知识：

对应常见的四缸四冲程发动机（吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程）：

①每四次冲程，只做一次功，即：只有做功冲程对外做功；

②每一次冲程，曲轴转动半周，一个完整的过程（四个冲程）曲轴转动两周

    ③可以得出飞轮或曲轴每转动两周，对外做功一次

④曲轴和飞轮通过连杆等中间物连接在一起，简而言之：曲轴转动几周，飞轮也转动几周，二者转速相等

⑶有关压强的知识：

，此为压强的定义式，定义为：物体所受压力的大小与受力面积的比值。其中：P为压强，F为压力，S为压力的作用面积。F的单位为：N，S的单位为㎡，推导出压强P的单位：，pa为压强的单位：帕斯卡。

⑷常见题型涉及到的物理量：

①飞轮的转速：n（常见的单位有：周/分钟 （r/min）、周/秒（r/s））

②气缸的长度，即右图上止点到下止点的距离：L（常见的单位：米（m））

③活塞的面积：S（常见的单位：平方米（㎡））

④做功冲程中高温高压气体对活塞的平均压强：p（常见的单位：帕斯卡（pa））

⑤单个气缸的容积:V（常见的单位：升（L）、立方米（m³）、立方分米（））

强调：单个气缸的体积:

二、解题思路：

1.设未知量：常见的题目中不会给出时间，需要学生自己设出未知量：时间t

2.求出做功次数：一旦有了时间t，便可以求出飞轮/曲轴转动的圈数，根据数量关系，推出做功的次数

3.求出单次做功的大小：根据压强、活塞面积，可以求出做功过程中高温高压气体对于活塞的压力，由压力与压力推动活塞移动的距离（即气缸的长度，图中上下止点间的距离）可以求出一次做功的大小

4.求功率：已知做功所需的时间（设出的未知量t），做功的总量：做功的次数*单次做功的大小，于是用总功除以时间，可以求出功率（此处消掉了我们自己设的未知量：时间t）

（！！核心点强调：

i：压力F=压强p*活塞面积S;单次所做的功W=压力F*活塞的长度L；两式合并一下W=F*L=P*S*L=P*V，V为气缸的体积，所以，即使题目没有给出活塞的面积与气缸的长度，仅给出活塞体积，一样可以解题

ii：一定注意单位统一）

三、例题讲解：

汽车已经成为现代生活中避不开少的 一部分，环保、节能、安全是汽车研发和使用时必须关注的问题，出图所示，小明家新买了一辆汽车，若该汽车在某高速公路上以100km/h的速度匀速直线行驶100km的油耗为8L，已知汽车在该路段上所受阻力恒为675N(g取10N/kg,汽油的密度=0.75×kg/,汽油的热值为4.5×J/kg)求：

⑴该汽车高速公路上匀速直线行驶100km消耗汽油的质量为多少？

⑵据此计算该汽车发动机的效率为多少?