14.2 热机 学案-2025-2026学年人教版九年级全一册物理

该初中物理学案聚焦热机的工作原理、汽油机与柴油机的异同及内能的利用等核心知识点，通过生活实例引入，结合实验演示热机原理，对比梳理汽油机和柴油机的构造与冲程，构建前后衔接的知识支架。 资料特色在于情境化例题与拓展阅读结合科技生活，助力学生建立能量观念，培养模型建构和科学推理等科学思维，渗透社会责任意识，习题层次分明，有效提升科学探究能力，高效辅助课堂教学。

14.2 热机 学案 细读教材 要点一、内能的利用 1.利用内能来加热物体,如用热水袋取暖,用燃料燃烧放出的热来做饭。 2.利用内能来做功。如汽油机、柴油机等利用燃料燃烧释放的内能转化为机械能。. 要点二、热机 1.热机:利用内能做功的机械叫热机。 如图:热机的工作原理。如图所示,酒精燃烧产生热量传给试管内的水,水的温度升高汽化产生大量水蒸气,使试管内气压增大,并将塞子冲出去。水蒸气的内能转化为口塞子的机械能。气体膨胀、对外做功,相当于内燃机工作过程中的做功冲程。 2.内燃机:燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫内燃机,分为汽油机和柴油机两大类。 要点三、汽油机 1.构造:如图所示。 2.工作过程 (1)冲程:活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫一个冲程。 (2)工作循环:多数汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩做功、排气四个冲程组成的。 (3)在四个冲程中,只有做功冲程是燃气对外做功,将内能转化为机械能,其他三个冲程是辅助冲程.要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。 3.汽油机工作过程中的数量关系 (1)汽油机在一个工作循环中,有四个冲程,活塞往复运动两次,曲轴和飞轮均转动两周,对外做功一次。 (2 )例如,某汽油机正常工作时飞轮转速为1 800 r/min,1 800 r/min=30 r/s,即每秒飞轮转动30周,完成15个工作循环,完成60个冲程,活塞往复运动30次,对外做功15次。 要点四、柴油机 1.主要构造:与汽油机大致相同,所不同的是柴油机汽缸顶部无火花塞,而有喷油嘴,通过压缩空气直接点燃柴油。 2.柴油机与汽油机的不同点 项 目 汽油机 柴油机 构 造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴 燃 料 汽油 柴油 吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 只吸入空气 点火方式 点燃式(火花塞点火) 压燃式(柴油遇到高温高压的热空气而燃烧) 特 点 轻便但效率低,主要用于汽车、摩托车等 笨重但效率高,主要用于载重汽车、火车等 3.3.3了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。 例2了解热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。 预热讲解 【例题1】如图所示的内燃机工作的一个循环中,其四个冲程的顺序应当是( ) A.乙、甲、丁、丙 B.甲、乙、丙、丁 C.乙、丁、甲、丙 D.甲、丁、乙、丙 【分析】 解答这类试题,一定要先把每个冲程的特点把握好。 吸气冲程是活塞向下运动,进气门开,排气门关闭;压缩冲程是活塞向上运动,两个气门全关闭;做功冲程是两个气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动;排气冲程是活塞向上运动,进气门关闭,排气门开启。 【解答】 解:甲、活塞向下运动,进气门开启,排气门关闭。吸气冲程。 乙、活塞向下运动,两个气门都关闭,做功冲程。 丙、活塞向上运动排气门开启,进气门关闭,排气冲程。 丁、活塞向上运动,两气门关闭,压缩冲程; 故顺序是甲、丁、乙、丙; 故选:D。 【例题2】神舟十三号载人飞船返回舱进入大气层后下落(如图所示)。接近地面时反推发动机点火,最终返回舱在东风着陆场预定区内实现软着陆。 (1)返回舱刚进入大气层下落时,机械能大小如何变化,为什么? (2)反推发动机属于喷气式发动机,反推发动机是否属于热机? 【分析】 (1)返回舱进入大气层后,会与大气层发生剧烈摩擦,一部分机械能转化为内能; (2)热机是指各种利用内能做功的机械,如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气式发动机等。工作时将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能。 【解答】 答:(1)返回舱进入大气层后,会与大气层发生剧烈摩擦,一部分机械能转化为内能。所以返回舱的机械能会减小。 (2)喷气式发动机工作时,它的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,同时产生很大的反作用力(即推力)。若推力与机身运动方向相同,则推动机身运动;若推力与机身运动方向相反,则阻碍机身运动。热机是指利用内能做功的机械,所以喷气式发动机属于热机。由于反推发动机属于喷气式发动机,所以它也属于热机。 【例题3】如图所示的是生活中常用的热水瓶,向其中注入一定量的开水后,立即盖上软木塞,有时会发现软木塞跳了起来。四冲程汽油机在工作时,与软木塞跳起来的原理相同的冲程是( ) A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程。 【分析】(1)做功可以改变物体的内能:当对物体做功时,机械能转化为内能,当物体对外做功时,内能转化为机械能; (2)四冲程汽油机的做功冲程,利用内能来做功的冲程,将内能转化为机械