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

12.4热机与社会发展 祖国神舟 上天揽月 热机 热机：将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。 燃料的化学能 燃烧 内能 做功 机械能 热机的种类：蒸汽机、内燃机、燃气轮机、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 新知讲解 3.热机是人类历史上最伟大的发明之一 喷气发动机 汽轮机 内燃机 蒸汽机 中国北斗火箭发动机 新知讲解 汽油机 柴油机 内燃机剖面 1-1.汽油机 1.定义： 用汽油作燃料，使汽油在机器内部燃烧，将内能转化为机械能的一种热机。 2.构造： 新课讲解 汽油机 是用汽油为燃料，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。 应用：汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上。 火花塞 排气门 废气排出 进气道 气缸 单缸汽油机模型 曲轴 进气门 活塞 活动 研究汽油机的工作原理 连杆 火花塞 气缸 活塞 四缸汽油机模型 教学目 新课讲解 新课讲解 部件名称 作用 气缸 活塞 连杆和曲轴 进气门 排气门 火花塞 汽油在气缸的顶部燃烧从而产生高温，高压燃气 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 连杆跟活塞相连，曲轴通过传动装置（图中未画出）跟工作机相连，将活塞的动力传给工作机 汽油和空气形成的燃料混合气的进口 燃料燃烧后的废气的出口 点火装置，能产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧 汽油机工作原理 汽油机工作时，活塞在汽缸内做一次单向运动叫做一个冲程（或行程）。 单缸四冲程汽油机工作过程分吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，完成四个冲程为一个工作循环。 新课讲解 新课讲解 汽油机工作过程 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体吸入气缸 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 压缩冲程：进气门排气门都关闭，活塞向上运动，压缩混合气使混合气的温度升高 做功冲程：在压缩冲程末，火花塞产生电火花，混合气体猛烈燃烧，形成高温、高压气体推动活塞向下，对外做功 练一练--弹药填充 3.汽油机的工作过程 （1）.冲程： 汽油机工作时，活塞在气缸内做往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端叫一个冲程。 四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程 一个工作循环 （循环进行） 活塞往复2次、飞轮转动2周、对外做功1次 吸气冲程： 进气门打开、排气门关闭；活塞向下运动。 空气+汽油混合气 压缩冲程： 进气门关闭、排气门关闭；活塞向上运动。 机械能转化为内能。 做功冲程： 进气门关闭、排气门关闭；活塞向下运动。 电火花 内能转化为机械能。 排气冲程： 进气门关闭、排气门打开；活塞向上运动。 1-2.柴油机 喷油嘴 气缸 进气门 活塞 连杆 排气门 曲轴 柴油机的构造 新课讲解 新课讲解 柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。 在吸气冲程中吸入的只是空气。 压缩比比汽油机更大，温度更高， 压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状柴油遇到热空气燃烧，高温高压燃气推动活塞对外做功。 属于压燃式内燃机。 四冲程柴油机工作过程 新课讲解 柴油机的应用 柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、火车、轮船、拖拉机、坦克等大型机械上。目前，随着技术的进步，柴油机也成为一些家用轿车的动力装置。 新课讲解 四冲程内燃机一个工作循环中，完成 4 个冲程，活塞往复 2 次，飞轮、曲轴转动 2 周，汽缸内的燃油对外做功 1 次。 如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，该冲程将 转化为机械能。若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功 次、飞轮转过 圈。 做功 10 20 内能 新课讲解 汽油机与柴油机的异同点 比较 汽油机 柴油机 构造 燃料 一个 工作 循环 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 适用范围 载重汽车、火车等 排出废气 汽缸顶部有喷油嘴 汽缸顶部有火花塞 只是空气 汽油和空气的混合物 内能转化为机械能 机械能转化为内能 压燃式（机械能转化为内能） 点燃式（内能转化为机械能） 排出废气 小汽车、飞机等 汽油 柴油 新课讲解 相 同 点 工作循环 能量转化 活塞、曲轴 运动 运动 优缺点 都有四个冲程 （1）压缩冲程：机械能转化为内能 （2）做功冲程：内能转化为机械能 汽油机比柴油机轻巧，柴油机比汽油机效率高。 但两者都带来了废气和噪声污染。 每一个工作循环，活塞往复两次 曲轴转动两周，对外做功一次 都需要外力 汽油机和柴油机的比较 2.热机效率 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量的比值。 1.定义： 2.公式： 1.热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。 2.热机的效率总小于1。 3. 导致热机效率低的原因： 4.提高热机效率的方法 （1）尽可能使燃料充分燃烧； （2）尽量减小各种热量损失； （3）机件间保持良好的润滑以减小摩擦。 热传递消耗的一部分能量 燃料未完全燃烧 克服机械传动摩擦 消耗的一部分能量 废气排出带走的部分能量 做有用功所消耗的能量 3.热机与环境 1.热机的利用带来的环境污染 （1）大气污染 （2）噪声污染 城市空气被污染 汽车排放尾气 2.怎样控制热机对环境造成的污染 （1）改进燃烧设备，消除烟尘； （2）提高燃料的综合利用，采取集中供热 （3）充分利用污染少和无污染的能源 （4）在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染 热机与社会发展 　1.热机的定义及分类 　2.汽油机和柴油机的工作过程 　3.热机的效率 　4.热机和环境 知识总结 目标测试 1.(聊城中考) 在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是　______　冲程。汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热带走，这是利用水　________　的特性。 压缩 比热容大 A D B C BCD BDAC 2.下图是单缸内燃机的四个冲程的剖面图，一个工作循环正确的排列顺序是（ ），其中依靠飞轮惯性完成的冲程是（ ） 目标测试 3.(南充中考) 某台汽油机飞轮的转速为1800r/min，在1s内，汽油机完成了_______　 　个工作循环，对外做了__________次功。 15 15 4.下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（　　） A.热机排出的尾气没有内能 B.热值越大的燃料，燃烧时放出的热量越多 C.热机的效率能达到100% D.热机的大量使用会造成环境污染 D 目标测试 5.一辆汽车在平直公路上匀速行驶了6.9km，受到的阻力3.0×103N，消耗汽油1.5kg，汽油的热值q= 4.6×107J /kg。求（1）牵引力所做的功。（2）热机的效率。 解:（1）牵引力大小为：F=f= 3.0×103N 牵引力所做的功：W有=Fs= 3.0×103N ×6.9×103m=2.07×107J （2）汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq = 1.5kg ×4.6×107J /kg= 6.9×107J 热机的效率: = =30% η= W有 Q放 2.07×107J 6.9×107J 本课结束 本课结束 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $