12.4 热机 教学课件-2025-2026学年物理鲁科版（五四制）九年级上册

12.4 热 机 震撼的卫星发射过程 导入新课 蒸汽机带来一场革命！第一次工业革命！ 热蒸汽为我们提供了强大的推力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来。 第一辆汽车 最快的汽车 18世纪第一辆汽车问世时，它的速度只有数千米每小时，而目前最快的汽车速度已经超过了声速。汽车是如何获得机械能的呢？ 热机 一 如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口。将水加热一段时间，观察现象。 讨论这个过程中不同形式的能量之间转化的情况。 热机 一 现象分析： 内能 燃料的化学能 燃烧 做功 机械能 橡胶塞 被冲出 水蒸气内能对橡胶塞做功 试管口出现“白雾” 水蒸气的内能减少，温度降低，水蒸气液化成小水滴 结论：利用内能可以做功，将内能转化为机械能。 内燃机 热机 一 人们发现了内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械——热机。 蒸汽机 汽轮机 喷气发动机 火箭发动机 该实验中，燃料燃烧时产生的热量传给水和水蒸气；塞子受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的内能转化为塞子的动能。 蒸汽机原理 人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械——热机 热机的种类 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 汽油机 汽缸 汽油机的结构 冲程： 活塞从汽缸一端运动到另一端的过程。 汽油机的工作过程 汽油机 汽油机工作时，活塞在汽缸内做一次单向运动，叫作一个冲程。 汽油机的工作过程 汽油机一个工作循环有四个冲程： 冲程： 活塞从一端运动到另一端的过程。 进气门          ，排气门           ，活塞由汽缸最         向 运动，             和        的混合物从           被吸入汽缸。此过程中，曲轴转动   圈。 吸气冲程 打开 关闭 上端 下 汽油 空气 进气门 半 四.汽油机的工作过程: 进气门和排气门               ，活塞由汽缸最        向     运动，燃料的混合物被         ，汽缸内温度        ，气压        。曲轴转动     圈。在此过程中，        转化        。 压缩冲程 都关闭 下端 上 压缩 升高 增大 半 机械能 内能 在压缩冲程末，火花塞产生电火花 （点燃式），燃料混合物剧烈燃烧，产生               的燃气，推动活塞由汽缸向      运动，并通过连杆驱使曲轴转动， 曲轴转动     圈，此过程中，        转化        。 做功冲程 高温高压 下 半 内能 机械能 进气门        ，排气门         ，活塞由汽缸最        向     运动，把废气排出汽缸。当活塞运动到汽缸的最上端， 曲轴转动      圈。 排气冲程 关闭 打开 下端 上 半 汽油机一个工作循环要经历 冲程，曲轴（飞轮）转动 周，对外做功 次。 3、汽油机的工作循环： 在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其它三个冲程要靠飞轮的惯性来完成。 4个 2 1 压缩冲程 吸气冲程 做功冲程 排气冲程 压缩冲程：把机械能转化成内能; 3.汽油机工作的四个冲程中,只有              燃气对外做功,其他三个冲程都 是辅助冲程,要靠安装在曲轴上                   来完成,必须靠外力来启动。  4.汽油机一个工作循环包括      冲程,活塞往复     次,曲轴和飞轮转动      圈, 做功      次。有     次能量转化。 总结 做功冲程 飞轮的惯性 4 2 2 1 2 1.汽油机一个工作循环： 由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成 2.能量转化： 做功冲程：把内能转化成机械能。 判断冲程的方法:(两看)一看活塞的运动情况;二看气门的开闭情况。 内燃机的分类 分为汽油机和柴油机两大类 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 汽油组成 汽缸 火花塞 进气门 排气门 活塞 曲轴 连杆 汽缸 火花塞 进气门 排气门 活塞 曲轴 连杆 【想想议议】 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？ 做功冲程使汽车获得动力，其他三个冲程依靠飞轮的惯性 排气冲程 压缩冲程 做功冲程 机械能转化为内能 内能转化为机械能 例1 下列表示四冲程汽油机处于压缩冲程的是（　 ） A B C D A 汽油机 四冲程内燃机一个工作循环： 活塞往复运动 次； 对外做功 次； 曲轴转动 圈； 经过 个冲程。 除了做功冲程以外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的。 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 柴油机的构造 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 延伸拓展： 两种内燃机的优缺点： 1. 柴油机 优点：热效率高，单位功率的重量小，柴油机没有点火系统，故障较少，保养容易等。 缺点：转速较低，质量大，制造和维修费用高，噪声大，启动困难等。 2. 汽油机 优点:汽油机转速高，适应性好，工作平稳，操作方便省力，质量轻，噪声小，造价低，容易启动等。 缺点:燃料消耗率较高，经济性较差，排气净化指标低。 内燃机应用 汽油机特点:质量轻、转速高、结构简单。 柴油机特点：笨重、功率大、效率高。 内燃机工作的四个冲程中，只有气做功冲程对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠飞轮惯性来完成。必须靠外力来启动。 内燃机的启动 柴油机的启动 “东风快递” 东风快递是中国人民解放军火箭军在新浪微博平台上开通的实名认证官方微博帐号。 东风快递业务范围：东风11：经营国内快递，主要业务方向是台湾省；东风15：亚洲快递，主要业务方向日本；东风17：服务亚洲和西太平洋，主要客户是美国驻日韩基地。业务亮点是时效性好，高超声速，发件后还能变更收件人，由于采用打水漂技术，燃料经济性较好。东风100：关岛快递。业务亮点是可以给大型水面舰船发货。 东风快递业务范围：东风41：洲际快递。北美地区全覆盖。机动揽件。东风5C：洲际快递。北美地区全覆盖。和东风41的区别在于，一是固定网点发货，二是专营大件货。东风100就是超音速远程巡航导弹，全程大气层内飞行，未来有可能发展出空射型。和东风26的业务范围有重叠，东风26是弹道导弹，有飞出大气层和再入的过程，只能陆基发射。 东风快递,使命必达!使命源自责任,以优质的服务传递每一份快件.DF–31A洲际套餐，附赠核立停。只为关注你冷暖.12000公里,40分钟良心覆盖,13万员工时刻准备处理每份订单，只为更高效.24小时，全年无休，不计成本，只为节省您的每一秒钟.不管我们在荒漠，深林,还是戈壁,您的需求就是我们服务的动力。不管是米国，鹅国，倭国.还是菲佣，阿三，樾猴子。寸草不生，我们更专业。不管是电闪雷鸣，狂风暴雨，200米精准投递，我们全心全意。东风携巨浪，鹰击，红旗，红箭，红缨，前卫，霹雳，KD，海鹰九大快递，致以各领邦新年问候。国际快递，我们更专业。我们的宗旨，以射程求发展，以精度求信誉。东风快递，使命必达！ 课堂小结 3.压缩空气储能的工作原理是压缩机利用多余的电能把空气压缩到密闭容器中，该过程是通过_________的方式将能量转化为气体的内能并储存的。需要时，使压缩空气膨胀推动机器转动，又将内能转化为________能，这一过程类似于四冲程汽油机的_______冲程。一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机活塞1s对外做功_______次。 随堂练习 4.若某型号单缸四冲程汽油机的活塞面积取S=3.0×10-3m2,活塞在汽缸中一个冲程运动的距离是0.06m。某种工作状态下做功冲程燃气对活塞的平均压强p=1.0×106Pa，工作转速n=1500r/min；活塞往复运动两次，对外做功一次。 （1）汽油机在做功冲程中燃气对活塞的平均压力是多少？ （2）汽油机在此工作状态下燃气每分钟对活塞做的功是多少？ （3）汽油机在此工作状态下做功的平均功率是多少？ 随堂练习 解：（1）由 可得，F=pS=1.0×106Pa×3.0×10-3m2=3000N （2）n=1500r/min，s=0.06m，t=1min=60s 一个冲程对活塞做的功为： W0=Fs=3000N×0.06m=180J 汽油机每分钟对外做功次数为： 则每分钟对活塞做的功为：W=750×W0=750×180J=1.35×105J （3） 随堂练习 总结 谢谢聆听 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf56.40.101 Tencent APD MTS Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 Lavf57.77.100 $