12．4　热机与社会发展 课件--- 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册

该初中物理课件围绕“热机与社会发展”，系统呈现热机定义、汽油机柴油机四冲程原理、效率计算及环境保护等核心知识点，通过航空发动机等前沿科技案例导入，衔接内能知识，构建从内能利用到社会应用的学习支架。 其亮点在于融合物理观念（能量转化）、科学思维（冲程模型分析、效率计算推理）与科学态度（环保责任），如结合“西气东输”对比燃料环保性、古代突火枪联系历史，提升学生应用能力与社会责任感，助力教师高效教学。

12．4　热机与社会发展 1.【前沿科技】我国将面向2030年部署一批与国家战略长远发展和人民生活紧密相关的重大科技项目和重大工程。其中，航空发动机和燃气轮机专项工程已经启动，下列装备中动力机械不属于热机(利用内能做功的机械)的是 ( ) A. 中国高铁交流异步牵引电动机 B. 052D型导弹驱逐舰燃气轮机 C. 歼20战机涡扇15煤油发动机 D. “长征五号”火箭液氢液氧发动机 A 2. 如图所示为四冲程汽油机未按工作循环排列的各冲程示意图，工作时，属于做功冲程的是 ( ) D 3. 如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧，此过程中活塞对筒内气体_______，这与四冲程汽油机的_________冲程的能量转化相同。某台汽油机飞轮的转速为2 400 r/min，在1 s内汽油机完成_______个工作循环。 做功 压缩 20 4. 关于热机效率，下列说法正确的是 ( ) A. 一般情况下，柴油机的效率比汽油机的低B. 燃烧质量相同的同种燃料，热机做的有用功越多， 热机的效率越高C. 热机的效率越高，说明做功越快D. 热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是 由于机械摩擦损失的 B 5. 在我国实施的“西气东输”工程中，西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。天然气与煤相比，从热学角度分析，它突出的优点是__________；从环保角度分析，它突出的优点是_________。(天然气、煤的热值分别为1.14×108 J/kg、3×107 J/kg) 热值大 污染小 6. 我国自主研制的“红旗HQ3”无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试，汽车以18 m/s的速度匀速行驶了5 min，消耗燃油0.3 kg，汽车发动机的牵引力是1 000 N。已知燃油的热值为4.5×107 J/kg，求：(1)消耗的燃油完全燃烧产生的热量。 解：(1)燃油完全燃烧产生的热量 Q放＝qm＝4.5×107 J/kg×0.3 kg＝1.35×107 J。 (2)汽车牵引力所做的功。 解：(2)t＝5 min＝300 s汽车行驶的路程s＝vt＝18 m/s×300 s＝5 400 m， 汽车牵引力做的功 W有用＝Fs＝1 000 N×5 400 m＝5.4×106 J。 (3)发动机的效率。 解：(3)发动机的效率 η＝ ×100%＝ ×100%＝40%。 答：略 7. 如图所示是四冲程汽油机的工作示意图，这种汽油机一个工作循环四个冲程的顺序排列，正确的是 ( ) A A. 甲、丙、丁、乙 B. 乙、丁、甲、丙 C. 乙、甲、丁、丙 D. 甲、丁、丙、乙 8. 汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙所示分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列说法错误的是 ( ) A. 图甲是压缩冲程，内能转化为机械能B. 由图乙可知该汽油机的效率是28%C. 汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃 烧得越不充分，但汽油的热值不变D. 为节能，冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供 暖，该举措大大提高了内能的利用 A 9. 如图甲所示为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同气缸的活塞连在一根曲轴上，并使各气缸的做功过程错开，总有一个气缸在做功，其他三个气缸分别在做吸气、压缩和排气工作。 (1)某气缸在某时刻的状态如图乙所示，这是________冲程，这个冲程将______能转化为________能。 (2)小锦同学阅读了某牌号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图丙所示的图表，请根据给出的信息，计算该汽油机的热机效率为_______%。 做功 内 机械 30 10. 一辆汽车在一段平直公路上匀速行驶，能量流向图如图所示，消耗燃油1.5×10－3 m3(假设燃油完全燃烧)。若燃油的密度ρ油＝0.8×103 kg/m3，燃油的热值为q油＝4×107 J/kg，求： 解：(1)由 可得，消耗燃油的质量m油＝ρ油V油＝0.8×103 kg/m3×1.5×10－3 m3＝1.2 kg 燃油完全燃烧放出的热量 Q放＝q油m油＝4×107 J/kg×1.2 kg＝4.8×107 J。 (1)在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量。 解：(2)由图可知热机效率 η＝1－35%－28%－7%＝30%。 (2)该汽车的热机效率。 解：(3)由η＝ ×100%得，汽车输出的有用功 W有用＝Q放×η＝4.8×107 J×30%＝1.44×107 J。 (3)汽车输出的有用功。 答：略 第十二章　内能与热机 12．4　热机与社会发展 1．(2024·枣庄)古代的人们曾发明一种活塞式点火器，如图所示。以牛角作套筒，木质推杆前端黏附艾绒。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃。下列事例与猛推推杆入筒的过程中，能量转化情况不同的是 ( ) A. 内燃机的做功冲程 B．内燃机的压缩冲程 C．钻木取火 D．流星雨的形成 A 2．(古代科技)(2024·广东模拟)《宋史·兵志》记载：“又造突火枪，以巨竹为筒，内安子窠(弹丸)，如烧放焰绝，然后子窠发出如炮声，远闻百五十余步。”如图所示，弹丸被喷出的过程要发生的能量转化是内能转化为_____能，该能量转化与四冲程汽油机的_______冲程相同；发射弹丸后一会儿，人们会闻到火药味，这是_______现象。 机械 做功 扩散 3．阅读短文，回答文后问题。 汽车发动机 汽油机发动机是很多汽车的动力源。其发动机的输出功率和排量有关。排量又称工作容积，指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(如果发动机有多个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量)。通常汽车多用的是四缸发动机，图甲所示为发动机的4个气缸(图中标注1、2、3、4)，通过连杆把4个气缸的活塞连在一根曲轴上。 各个气缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个气缸在做功，其他三个气缸分别是另外三个冲程。汽车发动机的一个完整工作循环包含有四个做功冲程，所以气缸越多的汽车，其动力越平稳连续。汽车吸气时，吸入的是汽油与空气的混合体。下表为一单缸发动机的主要性能指标，空燃比指气缸内空气和燃油的质量比。 (1)四缸发动机常用水来充当冷却剂，原因是____________；为适应严寒地区，在水中加入一种防冻液，使水箱的水有效地降低________(选填“沸点”或“凝固点”)。 (2)在排量一定的情况下，四缸发动机比单缸发动机具有____________(选填“功率大”或“动力连续”)的优势。 (3)图甲中气缸做功冲程的点火顺序为1－3－4－2，1号气缸在做功冲程，4号气缸在____冲程。 A．吸气 B．压缩 C．排气 水的比热容大 凝固点 动力连续 A (4)如图乙，一四缸发动机每个气缸的工作容积均为V，做功冲程中燃气对活塞的平均压强为p。该四缸发动机中，一个气缸在一个做功冲程中燃气对活塞所做的功W＝____。 pV 4．如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270 km/h的速度匀速直线航行20 min，消耗航空燃油1.35 t，飞机发动机的功率为2.25×107 W。(航空燃油的热值为4×107 J/kg)求： 解：(1)已知消耗航空燃油的质量1.35 t＝1.35×103 kg，航空燃油的热值为4×107 J/kg，根据公式Q＝qm可知，消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量 Q＝qm＝4×107 J/kg×1.35×103 kg＝5.4×1010 J (1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量。 (2)发动机提供的牵引力。 (2)已知飞机发动机的功率为2.25×107 W，该飞机匀速直线航行的速度为270 km/h＝75 m/s，根据P＝Fv可知，发动机提供的牵引力 F= = ＝3×105 N (3)该飞机以75 m/s的速度匀速直线航行时间20 min＝1200 s，所航行的路程 s＝vt＝75 m/s×1 200 s＝9×104 m 发动机所做的有用功 W有＝Fs＝3×105 N×9×104 m＝2.7×1010 J (3)发动机的效率。 答：略 发动机的效率 η＝ ×100%＝ ×100%＝50% 5．正在测试中的某一款无人汽车，其质量为1.6×103 kg，汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶75 min，消耗汽油6.4 kg，所受的阻力是汽车总重的0.05倍，汽油的热值是4.5×107 J/kg，g取10 N/kg，求： (1)汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力。 解：(1)汽车总重力 G＝mg＝1.6×103 kg×10 N/kg＝1.6×104 N 汽车行驶时受到的阻力 f＝0.05G＝0.05×1.6×104 N＝800 N 因为汽车在平直公路上匀速行驶，所以汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，则汽车发动机的牵引力 F＝f＝800 N (2)汽车发动机的功率和效率。 (2)根据v＝ 可知，汽车行驶的距离 汽车发动机的功率P＝ ＝ ＝1.6×104 W s＝vt＝72 km/h×  h＝90 km＝9×104 m 牵引力做功W＝Fs＝800 N×9×104 m＝7.2×107 J 6.4 kg汽油完全燃烧放出的热量 Q放＝q油m油＝4.5×107 J/kg×6.4 kg＝2.88×108 J 答：略 汽车发动机的效率 η＝ ×100%＝ ×100%＝25% $