2.1 热机 课件-2026-2027学年教科版物理九年级上册

该初中物理课件围绕热机的能量转化及内燃机四冲程原理展开，从汽车机械能来源设问导入，通过加热锥形瓶驱动叶轮、酒精燃烧推动盒盖等实验引出内能做功，再过渡到热机种类、蒸汽机工作过程，最后聚焦内燃机构造与冲程，以实验、表格为学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过实验培养观察分析能力，用表格对比汽油机柴油机（科学思维），结合中考题、月球车设计（科学态度与责任）。采用问题驱动和对比总结，帮助学生构建知识体系，教师可直接用于教学，提升效率。

第1节 热机 第2章 改变世界的热机 1.了解可以利用内能来做功，知道热机的概念，认识热机的工作原理。 2.知道内燃机是热机的一种。了解四冲程汽油机构造。 3.了解内燃机各冲程的工作状态和能量转化。 学习目标 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？ 利用内能做功 知识点一 1.实验探究 在锥形瓶内装些水，用带小孔的胶塞塞住瓶口，在小孔上方放一个用纸做成的小叶轮。加热锥形瓶使水沸腾，细心观察，会发生什么现象？ 现象：小叶轮会转动起来。 现象分析：在这个实验中，酒精燃烧把化学能转化为内能，传递给水，使水的内能增加（热传递），温度升高，直至沸腾，产生高温高压的水蒸气，气流对小叶轮做功，驱动小叶轮转动，水蒸气的内能转化为小叶轮的机械能（做功）。 总结：可利用某些设备把内能转化为机械能，即内能可以用来做功 2.热机 （1）概念：热机是通过燃料燃烧获取内能并将其转化为机械能的装置。 （2）热机工作时的能量转化过程： 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 （3）热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 3.蒸汽机 蒸汽机是最早应用于工业生产的热机。如图是蒸汽机的工作原理图。 蒸汽机的工作原理图 蒸汽机的工作过程：当滑块阀门移到右端时，蒸汽从左 面进入汽缸，推动活塞向右运动，通过曲柄带动轮子转 动。当滑块阀门移到左端时，蒸汽从右面进入汽缸，推动 活塞向左运动，通过曲柄带动轮子转动。同时汽缸中的废 气随活塞的移动由排气管排出。 在透明塑料盒的底部钻一个小孔，把电子式火花发生器的放电针插进孔中；打开盒盖，在盒中滴入几滴酒精；再将盒盖盖好，按下火花发生器的按钮，观察发生的现象。 酒精燃烧后产生高温高压的燃气对盒盖做功，燃气的内能减少，转化为盒盖的机械能。 观察：内能转化为机械能的实验 内燃机 知识点二 1.活塞式内燃机 概念：燃料在汽缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功的热机。 常见的活塞式内燃机：汽油机和柴油机。 汽油机 柴油机 2.汽油机的构造 （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,叫做一个冲程。 3.汽油机的工作过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 （2）工作循环：多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他 吸 气 冲 程 进气门打开 排气门关闭 由上端向下运动 无 汽缸中气体体积增大，压强变小，大气压将汽油和空气组成的燃料混合物从进气门压入汽缸 14 示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他 压 缩 冲 程 进气门和排气门都关闭 从下向上运动 机械能转化为内能 燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高 示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其他 做 功 冲 程 进气门和排气门都关闭 由上端向下运动 燃气内能转化为机械能 在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气 示意图 两气门情况 活塞运动情况 能量 转化 其它 排 气 冲 程 进气门关闭，排气门打开 从下向上运动 无 汽缸内气体的体积减小，气压变大，当汽缸内气压大于大气压时，把废气排出汽缸。为新的吸气冲程做准备 思考： 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 3.一个工作循环由四个冲程组成，每个工作循环活塞往复运动二次，曲轴和飞轮转动二周，对外做一次功。 4.柴油机的构造 汽缸 5.柴油机的工作过程 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 6.汽油机和柴油机的异同点比较 种类 汽油机 柴油机 相同点 都是内燃机，一个工作循环都经历四个冲程 不 同 点 构 造 火花塞 喷油嘴 燃 料 汽油 汽油 吸入气体 汽油和空气混合物 空气 点火方式 点燃式 压燃式 （2）柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上。柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。 （1）汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今不衰。 7.汽油机和柴油机的优缺点 课堂小结 热机 热机 概念：通过燃料燃烧获取内能并将其转化为 机械能的装置 种类：蒸汽机、活塞式内燃机、汽轮机、喷气发动机等 活塞式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. 热机的出现改变了世界，最早的热机是( ) B A. 内燃机 B. 蒸汽机 C. 火箭发动机 D. 喷气式发动机 随堂练习 24 2. 下面关于汽油机与柴油机的说法，错误的是( ) A A. 柴油机与汽油机在构造上完全相同 B. 柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火 C. 柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞 D. 汽油机与柴油机在吸气冲程中吸进去的物质不同 25 3. 如图是汽油机工作时某冲程的示意图。下列说 法正确的是( ) C A. 该冲程是吸气冲程 B. 在该冲程中机械能转化为内能 C. 该冲程使汽车获得了动力 D. 该冲程能排出汽车的废气 26 4. 光发动机可用于 卫星的能源补充，原理如图， 密闭化学反应室中 在光 照下会分解，使反应室气压增 B A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可 实现活塞往复运动。活塞左移过程相当于汽油机的( ) 27 5. 如图所示的是某科技小组制作的 模拟热机中能量转化的实验装置，将锥形瓶中的 水加热使其沸腾后，水蒸气从胶塞的小孔冲出推 动小风车转动，则热机中能量转化的基本过程是 ______能 内能 ______能。 化学 机械 28 6.[常州中考] 2025年2月，江苏地域文明探源 工程发布：在兴化草堰港遗址中发掘出7 000 年前的钻木取火器。如图所示，古人手搓钻 杆，使其与取火板摩擦生热一段时间，即可 机械能转化为内能 压缩 取得火种。摩擦生热的能量转化方式是__________________， 与四冲程汽油机的______冲程相同。 29 7. 如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，汽油 机一个工作循环四个冲程的正确顺序是________________； 若汽油机每秒对外做功10次，则飞轮的转速为_______ 。 乙、甲、丁、丙 1 200 30 8.我国载人登月初步方案已公布，在不远的将来，我国航天 员有望登陆月球，后续还将建造国际月球科研站。白天月球 表面温度可达以上，而夜晚会降至 以下。假如 你是设计师，让你设计一辆月球车，你认为月球车________ （填“可以”或“不可以”）用氢能源为燃料的热机来驱动，理 由是__________________________________________。假如 你穿着自己设计制作的航天服在月球上漫步，航天服应具备 的功能有______________________（写出一条即可）。 不可以 热机的工作需要吸入空气，而月球上没有空气 隔热防寒（合理即可） 31 9. 如图所示为四缸发动机图，其工作原理为四 个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功 过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸 在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气冲程。有 一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于 四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从汽缸顶部 到底部所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的横截 32 面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表 示曲轴或飞轮每分钟所转的周数。则： 排量 输出功率 转速 （1）该四缸发动机每分钟对外做功_____ ___次，每分钟对外做功__________ 。 12 0 00 【点拨】该四缸发动机转速为 ，在飞轮转动的每半周里， 都有一个汽缸在做功，所以该四缸发动机 每分钟对外做功12 000次，每分钟对外做的功 。 34 （2） 在每个做功冲程里，发动机做功_____ 。 在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为 ，式 中表示燃气对活塞的压强，则__________ 。 600 【点拨】在每个做功冲程里，发动机做的功 ，根据 ，燃 气对活塞的压强 。 35 $