12.4 热机-2025-2026学年北师大版（北京）物理九年级全一册

12.4热机 热 机 　　 讨论这个实验中能量转化的情况。 实验探究： 利用内能做功 1.酒精燃烧放热，将酒精的______能转化为___能； 2.水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的______能转化为瓶塞的____能。 化学 内 内 机械能 最早的热机-蒸汽机 蒸汽机能量转化:化学能 → 内能 → 机械能 蒸汽机与内燃机的区别 内燃机是燃料燃烧的内能直接转化为机械能，省去了烧水产生蒸汽的过程，简化流程，提高了效率 热机 将由燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器 热机的发明和使用，对人类社会的发展起到了重要作用。 热机 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. 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 橡胶塞 酒精蒸气和空气 的混合气体 电火花 一、汽油机 迷 你 实 验 室 在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口， 筒内形成酒精蒸气和空气的混合气体.用电火花 点火，观察现象. 注意操作安全 混合气体燃烧产生高温高压的燃气对纸杯(橡皮塞)做功，将燃气的内能转变为纸杯(橡皮塞)的机械能. 分析： 汽油机的能量转化与上述实验类似，只是用的燃料是汽油. 燃气内能的转化 现象： 纸杯(橡皮塞)跳出 注：用纸杯代替橡胶塞，用易拉罐代替圆筒 四冲程汽油机构造剖面图 汽油机剖面图 汽油机的结构 汽油机是怎样工作的呢？ 冲程的概念： 活塞在气缸内做一次单向运动 （活塞从气缸的一端运动到另一端） 叫一个冲程。 汽油在气缸内燃烧时，产生高温高压燃气，推动活塞做功，将内能转化为机械能，活塞移动带动曲轴转动. 汽油机的工作原理 汽油机的燃料是汽油. 汽油机的工作原理 进气阀 排气阀 活塞 吸入 曲轴转动 打开 关闭 向下运动 空气和汽油的混合气体 半圈 进气阀 排气阀 活塞 能量转化 曲轴转动 关闭 关闭 向上运动 半圈 机械能--内能 进气阀 排气阀 活塞 能量转化 曲轴转动 关闭 关闭 向下运动 内能--机械能 半圈 进气阀 排气阀 活塞 排出 曲轴转动 关闭 打开 向上运动 半圈 废气 汽油机工作时，活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个冲程(或行程). 汽油机工作原理示意图： 汽油机一个工作循环有四个冲程： 吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程 吸气冲程 压缩冲程 排气冲程 做功冲程 思考与交流 1. 在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？ 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？ 压缩冲程把机械能转化为内能；做功冲程把内能转化为机械能. 排气冲程. 做功冲程使汽车获得动力，其余三个冲程依靠飞轮的惯性来完成. 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 汽油机工作过程 空气和汽油 获得动力 排 出 尾 气 一个工作循环 一个工作循环，4个冲程，活塞往复运动两次，曲轴转动两圈，对外做功一次. ⭐只有做功冲程是燃气对活塞做功， 其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。 内燃机的启动 内燃机不能自行启动。开始运转时，要靠外力使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，然后内燃机才能自己工作。 四冲程汽油机的工作过程 冲程示意图 工作冲程 进气阀 排气阀 火花塞 活塞运动方向 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 打开 关闭 关闭 关闭 关闭 关闭 关闭 打开 未点火 未点火 未点火 点火 向下 向上 向下 向上 要点梳理 冲程示意图 工作冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 能量的转化 / / 工作循环 一个工作循环，活塞往复运动______，曲轴转动_____，对外做功______. 机械能→内能 内能→机械能 两次 两圈 一次 汽油机在工作时只有做功冲程使机车获得动力，其他三个冲程均为辅助冲程，依靠曲轴惯性完成. 例 一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1 200 r/min，如图所示是四冲程汽油机处于某冲程的示意图，下列说法正确的是 ( ) A. 该冲程为压缩冲程 B. 该冲程为做功冲程 C. 该冲程把机械能转化为内能 D. 该汽油机每秒对外做功20次 B 两气阀均关闭，活塞向下运动，火花塞点火，该冲程为做功冲程 × √ 做功冲程： 内能→机械能 × 一个工作循环，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，对外做功1次. 所以汽油机每秒对外做功10次 × 1 s内飞轮转动20 r 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（　　） 练一练 D 练一练 压缩冲程把机械能转化为内能；做功冲程把内能转化为机械能。 做功冲程 排气冲程 知识探索 知识点三 柴油机 构造 知识探索 进气门打开，排气门关闭。 活塞由上端向下端运动， 将空气吸进气缸。 吸气冲程 知识探索 进气门和排气门都关闭， 活塞向上运动，活塞把空 气压缩得很小，空气的压 强更大，温度更高。在压 缩冲程末，缸内空气温度 已超过柴油的着火点。 机械能转化为内能。 压缩冲程 知识探索 在压缩冲程末，从喷油嘴 喷出的雾状柴油遇到空气 立即猛烈燃烧，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。 内能转化为机械能。 做功冲程 知识探索 进气门关闭，排气 门打开，活塞向上 运动，把废气排出 气缸。 排气冲程 汽油机和柴油机的异同 知识点 汽油机和柴油机的异同 比较 汽油机 柴油机 不同点 构造 火花塞 喷油嘴 吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 吸入空气 点火方式 点燃式 压燃式 效率 效率低 效率高 应用 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、轮船等 (多选)汽油机和柴油机的主要不同点正确的是 (　　) A.在构造上,汽油机的气缸顶部有火花塞,而柴油机的气缸顶部有喷油嘴 B.在吸气冲程中,汽油机吸入气缸的是汽油,而柴油机吸入气缸的是柴油 C.在压缩冲程末,汽油机用点燃式点火,而柴油机采用的是压燃式点火 D.在压缩冲程中,汽油机气缸里的温度和压强比柴油机里的高 类型三　汽油机与柴油机 例 4 AC 柴油机 柴油机结构和汽油机相似，它们的主要区别是： 柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。 柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 吸入物质只有空气，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。 汽油机和柴油机比较 内燃机的应用 1．汽油机的应用 2．柴油机的应用 汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上面。 柴油比较便宜，但柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。 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 练一练 3.单缸四冲程内燃机完成40个冲程,关于做功和飞轮转动的情况,下列说法正确的是( ) A.做功10次,飞轮转40周 B.做功40次,飞轮转20周 C.做功10次,飞轮转20周 D.做功20次,飞轮转10周 C 4.如图甲所示是四冲程汽油机工作过程中的 ____冲程，此过程中___能转化为___能；其能量转化情况与图 __（选填"乙"或丙)相同.如果单缸汽油机飞轮的转速为2400r/min,则该汽油机每秒完成______个冲程。 做功 内 机械 乙 80 课堂 小结 Lavf57.62.100 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf57.62.100 $