12.4 热机与社会发展 课件 2026-2027学年物理沪粤版 九年级上册

该初中物理课件围绕热机展开，系统讲解热机定义、能量转化、汽油机与柴油机工作原理及过程、效率和环保等核心知识。通过汽车获得机械能的生活问题导入，衔接内能转化为机械能的前序知识，搭建学习支架。 其亮点在于以对比表格呈现汽油机与柴油机异同，结合四冲程动态过程分析，渗透科学思维中的模型建构与推理。融入环保措施和变式练习（如六冲程引擎），强化科学态度与责任，帮助学生深化物理观念，教师可高效开展教学。

第十二章 内能与热机 12.4 热机与社会发展 新课引入 新课讲授 课堂小结 随堂练习 1.知道热机工作时的能量转化过程. 2.了解汽油机的工作原理和工作过程. 3.通过对热机效率和热机与环境等问题的分析和讨论，树 立效率意识和环保意识. 学习目标 2 新课引入 很多人在谈论汽车时，不在乎汽车的外形有多酷，汽车的价格有多少，而看重的是这辆车跑得有多快。你知道汽车是如何获得机械能的吗？ 新课讲授 知识点 一 热机 定义 种类 我们把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置称为热机。 蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机等。 燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫内燃机。内燃机根据所用燃料的不同分为汽油机和柴油机等。 是人类历史上最伟大的发明之一。 热机 蒸汽机车 火箭发动机 内燃机车 火电站的汽轮机 喷气发动机 能量转化 燃料的化学能 内能 机械能 燃烧 做功 知识点 二 汽油机 概述 汽油机是用汽油作燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能的一种热机。它常用在汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上。 单缸汽油机的主要部件 认识汽油机 部件名称 作用 气缸 汽油在气缸的顶部燃烧从而产生高温、高压燃气 活塞 在气缸内，高温、高压燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能 连杆和 曲轴 连杆跟活塞相连，曲轴通过传动装置（图中未画出）跟工作机相连，将活塞的动力传给工作机 进气门 汽油和空气形成的燃料混合气的进口 排气门 燃料燃烧后废气的出口 火花塞 点火装置，能产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧 工作过程 单缸汽油机 四缸汽油机 冲程：汽油机工作时，活塞在气缸里做往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端叫一个冲程（也叫“行程”）。 工作过程 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，将汽油和空气的混合气吸入气缸。 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞由下向上运动，压缩混合气，使混合气的温度升高。机械能转化为内能。 做功冲程：在压缩冲程末，火花塞产生火花，混合气猛烈燃烧，形成高温、高压气体推动活塞向下，对外做功。内能转化为机械能。 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出。 在四个冲程中，只有做功冲程是将内能转化为机械能，其他三个冲程均为辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作。 工作过程 在四个冲程中，只有做功冲程是将内能转化为机械能，其他三个冲程均为辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作。 典例 典例 （1）在四个冲程中，哪些冲程发生能量的转化？ 压缩冲程： 机械能 内能 做功冲程： 机械能 内能 （2）哪个冲程获得动力？ 做功冲程 观察与思考 知识点 三 柴油机 排气门 进气门 喷油嘴 气缸 活塞 连杆 曲轴 构造 柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 工作过程 常考点：汽油机和柴油机的异同点比较 比较 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 一个工作循环 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 吸入汽油和空气的混合物 只吸入空气 压缩程度较小 （机械能转化成内能） 压缩程度较大 （机械能转化成内能） 点燃式 （内能转化成机械能） 压燃式 （内能转化成机械能） 排出废气 排出废气 轻巧、效率较低 笨重、效率较高 小汽车、飞机等 载重汽车、火车等 主要特点 适用范围 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率。蒸汽机的效率很低，只有6%~15%。内燃机的效率较高，如汽油机的效率为20%~30%，柴油机的效率可达45%。 部分燃料未完全燃烧 克服摩擦消耗能量 转化为对外做有用功的能量 废气排出带走能量 机械传热损失能量 知识点 四 热机的效率 知识点 五 热机与环境 热机排出的废气不仅温度高于环境温度，而且还含有一氧化碳、二氧化氮、二氧化碳、微粒等各种对人体有害的物质，对环境造成污染，影响人们的身体健康和动植物的生存。 危害 知识点 五 热机与环境 措施 随着科学技术的发展，越来越多的新技术、新材料、新工艺不断涌现，如电控燃油喷射、共轨、涡轮增压等技术的应用，混合动力汽车、电动汽车、太阳能汽车等新型汽车的研发等，都有利于节能减排和环境保护，从而更好地促进生产及提高人们的生活质量。 课堂小结 热机 热机 原理：将燃料的化学能转化为内能再转化为机械能 种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等 内燃机分为汽油机和柴油机 汽油机 四个冲程：吸气、压缩、做功、排气 能量变化：压缩冲程由机械能转化为内能，做功冲程由内能转化为机械能 柴油机 没有火花塞，而有一个喷油嘴 点火方式为压燃式 1. 下列动力机械不属于热机的是(　　) 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 随堂练习 20 2．1883年人类发明了汽油机。一台四冲程汽油机的一个冲程中，火花塞点火，燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做功，则该冲程(　　) A．是压缩冲程 B．气体对外做功，内能转化为机械能 C．活塞依靠飞轮的惯性而运动 D．气体对外做功，气体的内能增加 B 3．甲汽油机的热机效率比乙汽油机的热机效率高，这表明 (　　) A．甲做功比乙多 B．甲做功比乙快 C．甲消耗的汽油比乙少 D．以相同的牵引力行驶相同的路程，乙消耗的汽油多 D 4．下图为四冲程内燃机的工作示意图，下列说法正确的是 (　　) A．一个工作循环中的工作冲程依次是丁、丙、甲、乙 B．若活塞每秒对外做功40次，则飞轮每分钟转2 400转 C．甲冲程能获得动力 D．丁冲程的能量转化 是内能转化为机械能 C 5. 如图所示，用燃气灶烧水，当水沸腾时壶盖会被顶起，此过程中的能量转化：燃气的________→水的内能→壶盖的________。(均填能量名称) 化学能 机械能 6．1.【一题多变－四冲程】如图所示是单缸四冲程汽油 机的______冲程，若飞轮转速是 ， 该汽油机工作时每秒对外做功____次。 压缩 15 【点拨】由图可知，两气门关闭，活塞上行，是 压缩冲程。四冲程内燃机1个工作循环中包括4个 冲程,曲轴转2圈,对外做功1次。飞轮转速是 ，即每秒钟转 圈 圈，对外做功15次。 6．2.【变式－六冲程】小星在科技馆看到一种奇思妙想的设计——六冲程引擎。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入气缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力，第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入气缸的水，则第五冲程相当于四冲程汽油机的________冲程，这种内燃机一个工作循环对外做功________次。 做功 2 【点拨】水注入气缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力，所以是内能转化成机械能，相当于做功冲程。这种引擎在完成四冲程工作的过程中，其中的第三冲程即做功冲程就要对外做功1次，现在第五冲程相当于做功冲程，也要对外做功1次，所以这种内燃机一个工作循环对外做功 2次。 7. “五一”假期，小鸣一家驱车外出旅游。当汽车以108 km/h的速度在水平高速公路上匀速直线行驶时，汽车受到的阻力是1 100 N。已知汽油发动机的效率为40%，油箱容积为50 L。这时汽车牵引力做功的功率是________W；该车加满一箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶的路程为________km。(汽油热值q＝3.3×107 J/L) 33 000 600 【点拨】汽车的速度v＝108 km/h＝30 m/s，汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，所受的牵引力F＝f＝1 100 N，则汽车牵引力做功的功率P＝Fv＝1 100 N×30 m/s＝33 000 W。汽油完全燃烧放出的热量Q放＝qV＝3.3×107 J/L×50 L＝1.65×109 J，牵引力所做的有用功W有用＝40%×Q放＝40%×1.65×109 J＝6.6×108 J；由W＝Fs得，汽车运动的距离s＝＝＝6×105 m＝600 km。 $