14.2 热机 讲义 2026-2027学年人教版物理九年级全一册

本初中物理讲义聚焦热机核心知识，系统梳理热机的概念（定义、能量转化及分类），通过汽油机四冲程工作原理及与柴油机的对比构建知识支架，进而延伸到工作循环的相关计算，形成从基础概念到实际应用的递进学习路径。 资料通过表格清晰呈现汽油机四冲程的气门状态、活塞运动等关键信息，对比汽油机与柴油机差异助力科学思维中的模型建构，专题练习结合火箭、烟花等实例渗透科学态度与社会责任。课中辅助教师高效授课，课后通过巩固训练帮助学生查漏补缺，强化知识应用能力。

第2节 热机 目录 【知识梳理】 1 知识点1：热机的概念 1 知识点2：汽油机与柴油机 2 知识点3：汽油机与柴油机的相关计算 6 【巩固训练】 8 【知识梳理】 知识点1：热机的概念 1. 热机定义 利用燃料燃烧释放的内能做功，将内能转化为机械能的机械。 2. 能量转化全过程 燃料化学能燃烧转化为内能，利用内能做功将内能转化为机械能 3. 常见的热机 蒸汽机、蒸汽轮机、喷气发动机、汽油机、柴油机 【专题练习】 1．下列不属于热机应用的是（　　） A．长征五号火箭液氢液氧发动机 B．纯电动汽车 C．歼-20战机涡扇15煤油发动机 D．喷气式飞机 【答案】B 【详解】喷气式飞机内部的发动机、煤油发动机和火箭液氢液氧发动机都是热机，工作时把内能转化成机械能，而电动汽车是把电能转化成机械能，不符合热机的特点，不属于热机，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．如图所示是2025年11月22日浏阳市中南烟花专场周末焰火“一朵属于我的烟花”精彩瞬间。燃放烟花过程中主要的能量转化情况如同火箭发射时主要的能量转化情况，是以下选项中的（    ） A．化学能机械能内能 B．化学能内能机械能 C．电能内能机械能 D．化学能光能内能 【答案】B 【详解】烟花爆炸是烟花里面的燃料发生化学变化，产生高温高压的燃气，然后膨胀对外做功，推动空气高速流动而发出爆炸声，并伴随火光出现；这个过程中发生主要的能量转化是化学能→内能→机械能。故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 知识点2：汽油机与柴油机 1. 汽油机工作四冲程 项目 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 气门状态 进气门开，排气门关 两气门全关闭 两气门全关闭 排气门开，进气门关 活塞运动 向下 向上 向下 向上 工作过程 吸入汽油和空气混合物 压缩油气混合物，温度、压强升高 火花塞点火，燃气爆炸推动活塞；唯一对外做功冲程 排出燃烧废气 能量转化 无转化 机械能→内能 内能→机械能 无转化 动力来源 飞轮惯性 飞轮惯性 燃气推力 飞轮惯性 2. 汽油机与柴油机的区别 对比项 汽油机 柴油机 汽缸顶部装置 火花塞 喷油嘴 吸气冲程吸入物 汽油 + 空气混合物 只吸入空气 点火方式 点燃式（火花塞电火花引燃） 压燃式（压缩空气升温，柴油自燃） 压缩程度 较小 极大，缸内温度更高 热机效率 20%～30% 30%～45%（效率更高） 优缺点 轻巧、噪音小；费油、效率低 笨重、噪音大；省油、动力强 适用车辆 家用轿车、摩托车 卡车、挖掘机、轮船、坦克 【专题练习】 1．如图所示是汽油机的四个冲程，其中内能转化成机械能的是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故A符合题意； B．图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故B不符合题意； C．图中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故C不符合题意； D．图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故D不符合题意。 故选A。 2．关于如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（    ） A．依靠飞轮惯性完成的是乙、丙、丁 B．四冲程汽油机在一个工作循环中工作过程依次是乙、丙、丁、甲 C．甲图中汽缸内气体温度会上升 D．丁图中机械能转化为内能 【答案】D 【详解】甲图：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程； 乙图：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程； 丙图：两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能； 丁图：两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，汽缸内气体内能增大，温度升高； A．四冲程汽油机只有做功冲程不需要飞轮惯性完成，吸气、压缩、排气冲程都依靠飞轮惯性，因此依靠惯性的是甲、乙、丁，故A错误； B．一个工作循环的顺序是：吸气→压缩→做功→排气，即乙、丁、丙、甲，故B错误； C．甲是排气冲程，排出高温废气后，汽缸内气体温度会下降，故C错误； D．丁是压缩冲程，机械能转化为内能，故D正确。 故选D。 3．如图是一种常用“柴油平板夯机”，广泛应用于路面施工、场地填土等多个方面。使用时柴油发动机提供动力，激荡器带动夯板上下运动。下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法错误的是（　　） A．构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴 B．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气和柴油，汽油机吸入汽缸的是汽油 C．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 【答案】B 【详解】A．在构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，用于在做功冲程开始时点燃燃料；柴油机汽缸顶部有喷油嘴，用于做功冲程开始时向汽缸内喷射柴油。故A正确，不符合题意； B．在吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是纯净的空气。故B错误，符合题意； C．柴油机的压缩比较大，在压缩冲程中，活塞对汽缸内的气体做功更多，使得气体内能增加更多，因此在压缩冲程末，柴油机汽缸内气体的温度和压强比汽油机的高。故C正确，不符合题意； D．汽油机是利用火花塞产生电火花点燃燃料，属于点燃式；柴油机是依靠压缩空气使其温度升高到柴油的燃点，使柴油自行燃烧，属于压燃式。故D正确，不符合题意。 故选B。 知识点3：汽油机与柴油机的相关计算 1个工作循环包括 4个冲程 曲轴 / 飞轮转2圈 活塞上下往复2次 对外做功1次 利用比例关系进行计算 【专题练习】 1．一台单缸四冲程汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机每秒钟（   ） A．完成30个循环，60个冲程 B．做功15次，活塞往复30次 C．完成30个循环，30个冲程 D．做功600次，活塞往复600次 【答案】B 【详解】汽油机的一个工作循环有四个冲程，飞轮转2圈，即飞轮每转2圈，完成一个工作循环，对外做功1次；单缸四冲程汽油机飞轮的转速为1800r/min，则该汽油机每秒钟转30圈，即活塞往复30次，完成60个冲程，15个工作循环，对外做15次功，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．一台四冲程汽油机的转速为3000r/min，则1s内活塞往复______次，曲轴转动______周，对外做功______次，完成 ______个冲程。如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于_____冲程，该冲程将_____转化为机械能，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功______次，飞轮转过_______圈。 【答案】 50 50 25 100 做功 内能 10 20 【详解】四冲程汽油机一个工作循环包括四个冲程，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；在一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，对外做功1次。 [1][2]已知汽油机转速为3000r/min=50r/s，即曲轴每秒转动50周。因为曲轴每转1周，活塞往复1次，所以1s内活塞往复50次。 [3]因为曲轴每转2周对外做功1次，所以1s内对外做功的次数为次。 [4]因为一个工作循环包括4个冲程，且曲轴每转2周完成一个工作循环，所以1s内完成的冲程数为。 [5][6]观察图可知，进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以该冲程是做功冲程；在做功冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，将内能转化为机械能。 [7]因为一个工作循环包括4个冲程，且一个工作循环对外做功1次，所以每秒完成40个冲程时，对外做功的次数为次。 [8]因为一个工作循环中曲轴转动2周，所以每秒完成40个冲程（即10个工作循环）时，飞轮转过的圈数为10×2=20圈。 【巩固训练】 1．近年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪，如图所示装备的动力装置与其他不同的是（　　） A．玉兔号月球车 B．福建号航母 C．歼20战机 D．C919大型客机 【答案】A 【详解】月球车在月球运动，月球无空气，靠太阳能电池板，将太阳能转化为电能来工作，动力装置是电动机；航母、战机、客机燃烧燃料，动力装置是热机，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．如图甲、乙、丙，为蒸汽机或汽（柴）油机原理图，下列说法是正确的是（　　） A．汽油机有喷油嘴，柴油机有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸 C．图甲为汽油机工作原理图，图乙为蒸汽机原理图 D．图丙为汽油机做功冲程，它把内能转化为机械能 【答案】D 【详解】A．汽油机气缸的顶端有火花塞，工作过程将汽油点燃，柴油机气缸顶端有喷油嘴，工作过程将柴油压燃，故A错误； B．柴油机在吸气冲程中将空气吸入气缸，柴油从喷油嘴喷出，故B错误； C．图甲中，把水烧成水蒸气，推动风车工作，是蒸汽机的工作原理，不是汽油机的工作原理，故C错误； D．图丙中，活塞向下运动，两个气门关闭，是做功冲程，这个过程中，将内能转化为机械能，为汽油机提供动力，故D正确。 故选D。 3．下列有关内燃机的说法正确的是（    ） A．内燃机大部分冲程是依靠飞轮的惯性来完成的 B．压缩冲程是由大部分内能转化为机械能 C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是汽油和空气组成的燃料混合物 D．汽油机做功冲程的点火方式是压燃式 【答案】A 【详解】A．在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的，故A正确； B．压缩冲程中，活塞向上运动，对汽缸内的气体做功，将机械能转化为内能，而不是内能转化为机械能，故B错误； C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是纯净的空气，而汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气组成的燃料混合物，故C错误； D．汽油机做功冲程的点火方式是点燃式，是通过火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧；而柴油机采用的是压燃式，故D错误。 故选A。 4．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（    ） A．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 B．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油 C．若汽油机每秒做功10次，则飞轮的转速为 D．图丁是做功冲程，机械能转化为内能 【答案】C 【详解】题中四个图所代表的冲程： 图甲：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 图乙：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程。 图丙：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。 图丁：进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程。 A．汽油机一个工作循环的正确顺序是吸气、压缩、做功、排气。对应图中的顺序为乙、甲、丁、丙。故A错误； B．汽油机在吸气冲程中，吸入的是汽油和空气的混合物，而不是纯汽油。故B错误； C．在四冲程内燃机中，飞轮转2圈，完成一个工作循环，对外做功1次。若汽油机每秒做功10次，则飞轮每秒转动次数为 则飞轮的转速为 故C正确； D．图丁是做功冲程，此过程中，燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，而不是将机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 5．一台单缸四冲程内燃机的转速为，那么每秒钟内燃气对活塞做功________次，活塞完成________个冲程。 【答案】 15 60 【详解】[1][2]在四冲程内燃机的一个工作循环中，完成4个冲程，并对外做功1次，曲轴和飞轮转2圈，由题可知，曲轴和飞轮转速是1800r/min，表示每分钟曲轴和飞轮转1800圈，则每秒钟曲轴和飞轮转30圈，那么每秒钟燃气对活塞做功15次，活塞完成60个冲程。 6．如图为单缸四冲程汽油机工作示意图。 (1)在一个工作循环中，依次为吸气冲程、压缩冲程、______冲程和排气冲程，图中正确的排列顺序为______； (2)图丁冲程中，______能转化为______能； (3)若该汽油机1s对外做功10次，则它1min完成______个冲程，1min完成______个工作循环，1min活塞往复运动______次，1min飞轮转______次。 【答案】(1) 做功 甲丁乙丙 (2) 机械 内 (3) 2400 600 1200 1200 【详解】（1）[1]四冲程汽油机的一个完整工作循环，必须遵循在一个工作循环中，依次为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的固定顺序，这是由其工作机制决定的。吸气冲程吸入燃料和空气混合物，压缩冲程压缩混合物以提高温度和压强，做功冲程利用混合物燃烧产生的能量推动活塞做功，排气冲程排出燃烧后的废气，四者依次进行才能实现持续运转。 [2]甲图进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动。进气门打开时，活塞向下运动可使气缸内体积增大、气压减小，从而将外界的汽油和空气混合物吸入气缸，符合吸气冲程的特征。丁图进气门和排气门均关闭，活塞向上运动。两气门关闭可保证气缸内密闭，活塞向上运动时，气缸内混合物被压缩，体积减小、压强增大、温度升高，无点火动作，符合压缩冲程的特征。乙图进气门和排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动。两气门关闭确保燃烧产生的高压气体不泄漏，火花塞点火使混合物剧烈燃烧，产生的高温高压气体推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，符合做功冲程的特征。丙图排气门打开、进气门关闭，活塞向上运动。排气门打开时，活塞向上运动可挤压气缸内的废气，将燃烧后的废气排出气缸，为下一次吸气做准备，符合排气冲程的特征。所以图中正确的排列顺序为：甲、丁、乙、丙。 （2）[1][2]丁图为压缩冲程，核心过程是活塞向上运动压缩气缸内的燃料混合物。能量转化原理：活塞向上运动需要曲轴带动，而曲轴的转动依赖于飞轮的惯性，此过程中混合物被压缩，温度升高、内能增大，所以将机械能转化为内能。 （3）[1]一个工作循环中，活塞往复2次，对应4个冲程；飞轮与曲轴同轴，活塞往复1次对应飞轮转动1圈，故2次往复对应飞轮转2圈；且只有做功冲程对外做功，因此1个工作循环仅对外做功1次。已知该汽油机1s对外做功10次，则1min做功次数=10次/s×60s=600次 则1min工作循环数=1min对外做功次数=600个 [2]1min完成冲程数=工作循环数×4=600个×4=2400个 [3]1min活塞往复次数=工作循环数×2=600个×2=1200次 [4]1min飞轮转动次数=工作循环数×2=600个×2=1200次 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 热机 目录 【知识梳理】 1 知识点1：热机的概念 1 知识点2：汽油机与柴油机 2 知识点3：汽油机与柴油机的相关计算 5 【巩固训练】 5 【知识梳理】 知识点1：热机的概念 1. 热机定义 利用燃料燃烧释放的内能做功，将内能转化为机械能的机械。 2. 能量转化全过程 燃料化学能燃烧转化为内能，利用内能做功将内能转化为机械能 3. 常见的热机 蒸汽机、蒸汽轮机、喷气发动机、汽油机、柴油机 【专题练习】 1．下列不属于热机应用的是（　　） A．长征五号火箭液氢液氧发动机 B．纯电动汽车 C．歼-20战机涡扇15煤油发动机 D．喷气式飞机 2．如图所示是2025年11月22日浏阳市中南烟花专场周末焰火“一朵属于我的烟花”精彩瞬间。燃放烟花过程中主要的能量转化情况如同火箭发射时主要的能量转化情况，是以下选项中的（    ） A．化学能机械能内能 B．化学能内能机械能 C．电能内能机械能 D．化学能光能内能 知识点2：汽油机与柴油机 1. 汽油机工作四冲程 项目 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 气门状态 进气门开，排气门关 两气门全关闭 两气门全关闭 排气门开，进气门关 活塞运动 向下 向上 向下 向上 工作过程 吸入汽油和空气混合物 压缩油气混合物，温度、压强升高 火花塞点火，燃气爆炸推动活塞；唯一对外做功冲程 排出燃烧废气 能量转化 无转化 机械能→内能 内能→机械能 无转化 动力来源 飞轮惯性 飞轮惯性 燃气推力 飞轮惯性 2. 汽油机与柴油机的区别 对比项 汽油机 柴油机 汽缸顶部装置 火花塞 喷油嘴 吸气冲程吸入物 汽油 + 空气混合物 只吸入空气 点火方式 点燃式（火花塞电火花引燃） 压燃式（压缩空气升温，柴油自燃） 压缩程度 较小 极大，缸内温度更高 热机效率 20%～30% 30%～45%（效率更高） 优缺点 轻巧、噪音小；费油、效率低 笨重、噪音大；省油、动力强 适用车辆 家用轿车、摩托车 卡车、挖掘机、轮船、坦克 【专题练习】 1．如图所示是汽油机的四个冲程，其中内能转化成机械能的是（    ） A． B． C． D． 2．关于如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（    ） A．依靠飞轮惯性完成的是乙、丙、丁 B．四冲程汽油机在一个工作循环中工作过程依次是乙、丙、丁、甲 C．甲图中汽缸内气体温度会上升 D．丁图中机械能转化为内能 3．如图是一种常用“柴油平板夯机”，广泛应用于路面施工、场地填土等多个方面。使用时柴油发动机提供动力，激荡器带动夯板上下运动。下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法错误的是（　　） A．构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴 B．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气和柴油，汽油机吸入汽缸的是汽油 C．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 知识点3：汽油机与柴油机的相关计算 1个工作循环包括 4个冲程 曲轴 / 飞轮转2圈 活塞上下往复2次 对外做功1次 利用比例关系进行计算 【专题练习】 1．一台单缸四冲程汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机每秒钟（   ） A．完成30个循环，60个冲程 B．做功15次，活塞往复30次 C．完成30个循环，30个冲程 D．做功600次，活塞往复600次 2．一台四冲程汽油机的转速为3000r/min，则1s内活塞往复______次，曲轴转动______周，对外做功______次，完成 ______个冲程。如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于_____冲程，该冲程将_____转化为机械能，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功______次，飞轮转过_______圈。 【巩固训练】 1．近年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪，如图所示装备的动力装置与其他不同的是（　　） A．玉兔号月球车 B．福建号航母 C．歼20战机 D．C919大型客机 2．如图甲、乙、丙，为蒸汽机或汽（柴）油机原理图，下列说法是正确的是（　　） A．汽油机有喷油嘴，柴油机有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸 C．图甲为汽油机工作原理图，图乙为蒸汽机原理图 D．图丙为汽油机做功冲程，它把内能转化为机械能 3．下列有关内燃机的说法正确的是（    ） A．内燃机大部分冲程是依靠飞轮的惯性来完成的 B．压缩冲程是由大部分内能转化为机械能 C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是汽油和空气组成的燃料混合物 D．汽油机做功冲程的点火方式是压燃式 4．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（    ） A．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 B．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油 C．若汽油机每秒做功10次，则飞轮的转速为 D．图丁是做功冲程，机械能转化为内能 5．一台单缸四冲程内燃机的转速为，那么每秒钟内燃气对活塞做功________次，活塞完成________个冲程。 6．如图为单缸四冲程汽油机工作示意图。 (1)在一个工作循环中，依次为吸气冲程、压缩冲程、______冲程和排气冲程，图中正确的排列顺序为______； (2)图丁冲程中，______能转化为______能； (3)若该汽油机1s对外做功10次，则它1min完成______个冲程，1min完成______个工作循环，1min活塞往复运动______次，1min飞轮转______次。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $