10.4 热机 教学课件 -2025-2026学年北师大版物理九年级全一册

10.4 热机 导入新课 看视频讨论问题 观看视频讨论问题：①蒸汽机在工作过程中能量的转化情况。 ②火箭发射升空时能量的转化情况。 燃料的化学能 水的内能 火车的机械能 燃烧 做功 热机：将燃料燃烧时产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。 导入新课 看视频讨论问题 热机的基本工作原理是什么?它又有哪些种类呢? 思考 让我们一起来走进今天的课堂…… 燃料的内能 火箭的机械能 2.热机分类： 喷气发动机 汽轮机 内燃机 蒸汽机 火箭 1、什么是内燃机 燃料在气缸内燃烧生成高温高压的的燃气,使燃气推动活塞做功的机器. 2、什么是喷气式发动机 燃料在燃烧室内燃烧后产生高温、高压的气体，这种气体从尾部以极高的速度喷出，同时产生很大的反冲推力推动机身向前运动。 喷气发动机 初中物理 蒸汽机模型 锅炉 汽缸 初中物理 蒸汽机的锅炉与汽缸分离，是“外燃机” 锅炉 汽缸 缺点：体积庞大 车身笨重 热损失大 效率很低 初中物理 酒精枪——小小“内燃机” 电子打火器 初中物理 内燃机——燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的机械 内燃机分类：汽油机和柴油机 以汽油为燃料的叫汽油机 以柴油为燃料的叫柴油机 蒸汽机 1 蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械，蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至可燃垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。 热机的种类 一 内燃机 2 内燃机是一种将燃料的化学能转化为机械能的装置，广泛应用于交通运输（如汽车、火车、船舶等）、农业机械（如拖拉机、收割机等）和发电设备（如柴油发电机等）等领域，在人们的生产和生活中发挥着重要作用。 热机的种类 一 常见的内燃机通过燃料在机器内部燃烧把内能转化为机械能，通常包括汽油机和柴油机两大类。 内燃机 2 汽油机：以汽油为燃料 柴油机：以柴油为燃料 内燃机，这一隐藏在生活各处的能量“心脏”，它的身影无处不在。当转动车钥匙，汽车启动的那一刻，内燃机便开始了它的工作之旅。 热机的种类 一 汽轮机 3 汽轮机是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。 热机的种类 一 热机的种类 一 喷气发动机 4 喷气发动机是一种通过喷气产生推力的反作用式发动机。喷气发动机包括空气喷气发动机和火箭发动机两类。前者本身只携带燃料，它需要利用外界空气来助燃，因而飞行高度受到一定的限制，不宜在空气稀薄的高空飞行；后者简称为火箭，它本身带有燃料和氧化剂，不需要依靠外界空气来助燃，因而飞行高度不受限制。在现代航空运输飞机上使用最多的空气喷气发动机是涡轮风扇发动机。 二、汽油机 1．构造 二、汽油机 2．工作原理 　　活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 　　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。活塞移动带动曲轴转动。 二、汽油机 3．工作过程 　　点火方式：点燃式。 吸气 压缩 做功 排气 3．工作过程 　　点火方式：点燃式。 吸气 压缩 做功 排气 二、汽油机 二、汽油机 吸入气体: 。 吸气冲程 活塞运动方向： 。 汽油和空气的燃料混合物 阀门：进气阀 ； 排气阀 。 打开 关闭 向下 汽油 空气 二、汽油机 压缩冲程 燃料混合物：压强 ， 温度 。 阀门：进气阀 ； 排气阀 。 活塞运动方向： 。 关闭 关闭 增大 向上 升高 能量转化： 能 能 机械 内 活塞对燃料混合物做功，燃料内能增大，温度升高。 二、汽油机 在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，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。 活塞运动方向： 。 向下 做功冲程 能量转化： 能 能 机械 内 二、汽油机 阀门：进气阀 ； 排气阀 。 活塞运动方向： 。 关闭 打开 向上 排气冲程 二、汽油机 例.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 正确的顺序是： BDAC 二、汽油机 活塞往复运动 次。 对外做功 次。 曲轴转动 圈。 4.四冲程内燃机一个工作循环： 2 1 2 汽油机的应用 4 汽油机 二 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、飞机、快艇、赛车、小型农机、园林机械甚至航模等都大量采用。 智能除草机 赛车 快艇 观看视频，总结出柴油机和汽油机的不同点。 柴油机 三 柴油机的结构 1 三、柴油机 1. 柴油机 利用柴油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功的内燃机。 2. 构造 它与汽油机在结构上的主要不同是气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴。 3. 工作过程 柴油机的一个工作循环与汽油机相类似，也是由四个冲程组成的。每完成一个工作循环曲轴和飞轮均转两周，对外做功一次，活塞往复运动两次，除做功冲程外的其他三个冲程，是靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成的。 柴油机吸入气缸内的物质只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。 三、柴油机 柴油机工作 过程示意图 三、柴油机 4. 柴油机和汽油机的异同点 项目 汽油机 柴油机 构造 气缸顶部有一个火花塞 气缸顶部有一个喷油嘴 燃料 汽油 柴油 吸气冲程 吸入汽油与空气的混合物 只吸入空气 压缩冲程 压缩程度较小 压缩程度较大 做功冲程 点燃式，内能转化为机械能 压燃式，内能转化为机械能 排气冲程 排出废气 三、柴油机 项目 汽油机 柴油机 特点与 适用范围 轻巧、功率小； 适用于小汽车、摩托车等。 笨重、功率大； 适用于载重汽车、轮船等。 相同点 一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。 压缩冲程把机械能转化为内能。 三、柴油机 4. 柴油机和汽油机的异同点 以柴油作燃料的轮船 以汽油作燃料的小汽车 ①工作原理与结构：两者同属内燃机，通过燃料在气缸内燃烧产生动力，均包含活塞、气缸、曲轴等核心部件，工作循环均经历进气、压缩、做功、排气四个冲程，一个工作循环曲轴和飞轮均转两圈，对外做功一次。 柴油机 三 汽油机与柴油机的相同点 2 ②能量转化方式：将内能转化为机械能 ③散热方式：水冷或风冷。 柴油机工作的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠飞轮惯性来完成。启动时都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来。 柴油机的启动 柴油机 三 汽油机与柴油机的相同点 2 柴油机 三 汽油机与柴油机的不同点 3 区别 汽油机 柴油机 构造 火花塞 喷油嘴 吸入物质 空气和汽油混合物 空气 点火方式 点燃式 压燃式 燃油 汽油 柴油 在实际应用中，柴油机比汽油机要笨重些。但一般柴油机的效率较高，功率较大，并且柴油的价格通常又比汽油低，因而柴油机多用在拖拉机、坦克、轮船、内燃机车、载重汽车以及小型发电机上。 柴油机 三 柴油机的应用 4 内燃机车 拖拉机 载重汽车 火箭 四 我国古代最早的实用火箭大约出现在唐末宋初，由箭头、箭杆、箭羽和火药筒四部分组成，火药筒外壳用竹筒或硬纸筒制作，里面填充火药，简上端封闭、下端开口，筒侧小孔引出导火线。 中国古代科技----火箭 1 火箭 四 中国现代火箭 2 现代火箭使用的是喷气发动机，装置如图，输送装置按时按量地把燃料和氧化剂输送到燃烧室中，最初用电火花点燃，产生高温、高压气体。燃烧产生的气体以很大的速度从喷口喷出，对火箭产生强大的反冲推力，使火箭前进。 火箭 四 2016年11月3日，长征五号运载火箭首飞成功，标志着我国运载火箭实现升级换代，是我国由航天大国迈向航天强国的关键一步。 中国现代火箭 2 课堂小结 1.如图是汽油机的四个冲程工作示意图之一，下列判断正确的是（ ）。 A.是压缩冲程，将内能转化为机械能 B.是吸气冲程，只吸入汽油 C.是排气冲程，靠飞轮的惯性完成 D.是做功冲程，将内能转化为机械能 练习巩固 D 练习巩固 2.如图是内燃机的某冲程工作示意图，以下改变内能方式与此相同的是（     ）． A.烧开水时，壶盖被水蒸气顶起来 B.小球由高处下落的过程中速度变快 C.用热水泡脚，脚感觉暖和 D.发烧时用湿毛巾敷额头能降温 A 练习巩固 3.如图所示，下列四个实验表述正确的是（　　） A．如甲图，试管中的水在升温过程中是通过做功的方式增加内能的 B．如乙图，两块表面光滑的铅块紧压后，下方可挂起重物；说明分子间有引力C．如丙图，燃气推动活塞向下运动，活塞的机械能转化为燃气的内能 D．如丁图，水沸腾时不断吸收热量，温度升高 B 4.内燃机的一个工作循环由 　 压缩、做功、排气四个冲程组成，一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功　 次。 吸气 10 练习巩固 5．中医药学中对药物的炮制方式多种多样，图甲是通过炒的方式来改变药物的性质，这个过程中是通过       的方式改变其内能；图乙是通过发酵的方式，如果操作不当，可能会发生爆炸，其中爆炸时的能量转化形式与内燃机中的       冲程相同；图丙是最后重要的熬煮阶段，通过熬煮可以让有效成分更多地溶入到汤药中，是因为分子无规则运动的剧烈程度与       有关。 练习巩固 热传递 做功 温度 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.29.100 Lavf60.16.100 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 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.20.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $