2.1 热机-【学海风暴】2026-2027学年九年级全一册物理同步备课（教科版·新教材）

第2章 改变世 色课前预习导航 一、热机 1.热机的定义：热机是通过燃料燃烧获取 丙能并将其转化为机械能的装置。 2.热机的工作原理：所有热机在工作时的 能量转化过程都是相同的，即燃料燃烧使化学 能转化为内能，然后通过做功，把内能转化为 机械能。 二、内燃机 1.内燃机：燃料在汽缸内燃烧，产生的燃 气直接推动活塞做功的机器，也叫作活塞式内 燃机。 2.常见内燃机的种类：汽油机和柴油机。 3多数汽油机的工作过程：由吸气、压缩、 做功和排气四个冲程的不断循环来保证连续 工作。具体工作过程如下图所示： 吸气冲程 压缩冲程 排气冲程 做功冲程 注：汽油机的一个工作循环中，活塞往复 运动两次，飞轮（曲轴）转动两周，只有做功冲 程中燃气对外做一次功，其他三个冲程是辅助 冲程，要靠飞轮转动的能量来完成。 个16 九年级物理JK版 界的热机 热 机 名师点睛 汽油机的吸气和排气原理 (1)吸气：活塞向下移动，汽缸内气体体 积增大，气压变小，外界大气压大于汽缸内 气压；汽油和空气的混合物在外界大气压的 作用下，进入汽缸。 (2)排气：活塞向上移动，汽缸内气体体 积变小，气压变大，汽缸内气压大于外界大气 压；废气在汽缸内气压的作用下，排出汽缸。 已经典例题剖析 【例】下列图片所示的是汽油机的四个冲 程，其中使汽车获得动力的冲程是 D 【解题点拨】四冲程汽油机包括吸气、压 缩、做功、排气四个冲程。在汽油机的四个冲 程中，有两个冲程发生能量转化：一是压缩冲 程，该冲程中机械能转化为内能；二是做功冲 程，该冲程中内能转化为机械能，使汽车获得 了动力。 参考答案O【例】B 色课内基础闯关 考点①热机 1.下列图片所示的工具工作的过程中使用热机 的是 A.推土机 B.自行车 C.电动车 D.儿童滑板车 2.如果请你设计一辆在月球上使用的月球车， 考虑到月球上没有大气，那么可以在月球上 使用的动力装置是 A.柴油机 B.汽油机 C.喷气发动机 D.电动机 考点②汽油机及其工作过程 3.(2025自贡，有改动)如图所示的是内燃机的 冲程。该冲程将 转化为机械能。 扇叶 纸马 蜡烛 第3题图 第4题图 4.教材素材如图所示的是我国古代流行于民 间的走马灯。点燃走马灯底部的蜡烛，燃烧 产生的高温气体上升并推动扇叶转动。在 此过程中，能量的转化方式是高温气体的 能转化为扇叶的机械能，这与四冲 程汽油机的 冲程相同。 5.传统文化下列图片所示的是小普同学跟爷 爷学习气功的四个基本动作的示意图。他 由此联想到汽油机的冲程。下列说法正确 的是 鼻孔吸气气沉丹田 排山倒海 打完收工 A.鼻孔吸气所对应的汽油机的冲程吸入的 只有空气 B.气沉丹田所对应的汽油机的冲程是将内 能转化为机械能 C.排山倒海所对应的汽油机的冲程是靠飞 轮的惯性来完成的 D.打完收工所对应的汽油机的冲程排出了 废气 6.(多选)下列图片所示的是四冲程汽油机的工 作原理示意图。下列说法正确的是 A.图甲是吸气冲程，吸入汽缸的物质是空气 和汽油的混合物 B.图乙是做功冲程，涉及的能量转化是内能 转化为机械能 C.图丙是压缩冲程，该冲程末燃气的内能减 小，温度降低 D.图丁是排气冲程，该冲程是靠飞轮转动的 能量来完成的 已课外拓展提高 一、填空题 1.（2025济南)图甲为一种 纸筒 经常在喜庆场合使用的 手持礼炮，其结构简化图 气 如图乙所示。使用时，气 甲 罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒 方向快速喷出，这说明力可以改变物体的 。 此过程中的能量转化与 内燃机的 冲程相同。 全一册第2章 2.如图甲所示，加热试管使试管内的水沸腾， 塞在试管口中的塞子会受到水蒸气的压力 而冲出。该过程与图 (选填“乙” 或“丙”)所示的冲程相同，这个冲程将 能转化为机械能。 3.为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压 缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接。该 发动机的一个工作循环分为进气冲程和排 气冲程，如下列图片所示。发动机对外做功 的是 (选填“进气”或“排气”) 冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的温度 压缩空气 压缩空气 进气冲程 排气冲程 二、选择题 4.某台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是 2400r/min,则此汽油机每秒完成的冲程个 数和对外做功的次数分别是 () A.8020 B.8040 C.4010 D.4040 5.下图所示的流程图可以演示四冲程汽油机 的一个工作循环。对图中甲、乙的描述，正 确的是 ( 吸气冲程 排气冲程 A.甲是做功冲程 B.乙冲程中活塞向上运动 C.甲冲程中气体内能增加 D.乙冲程中两个气门同时打开 九年级物理JK版 6.(多选)某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞的 横截面积为30cm2,一个冲程活塞在汽缸中 移动的距离是50mm,满负荷工作时做功冲 程中燃气的平均压强为9.0×105Pa,飞轮 1min内转动1800周。汽油机满负荷工作 时（不计摩擦），下列说法正确的是() A.汽油机每秒内完成30个冲程 B.1min内汽油机的功率为2025W C.做功冲程中燃气对活塞的平均压力 为2700N D.一个做功冲程中燃气对活塞做的功为 1.35×105J 色核心素养提升 科学思维现代生活越来越离不开热机，因 此全面了解和认清热机的结构和工作过程 对我们的生活至关重要。请你回答下面围 绕热机展开的一些问题： (1)下图所示的流程图是用来说明四冲程汽 油机的一个工作循环及涉及的主要能量转 化情况的。请将其补充完整：① ;② ① 做功 吸气 冲程 (机械能转冲程 排气 V冲程 化为内能) (②) (2)热机工作时，一般要在汽缸的外面安装 一个水箱用来降低汽缸的温度，这是利用水 的 大的特性。这是采用 的方式来减小汽缸的内能的。 (3)有一种单缸汽油机在原有四冲程的基础 上增加两个冲程，成为六冲程汽油机。此六 冲程汽油机在原有四冲程汽油机完成排气 冲程后向汽缸内喷水，水在汽缸内汽化成水 蒸气，水蒸气膨胀对外做功，水蒸气的内能 会 (选填“变大”或“变小”)。 这种汽油机的一个工作循环有六个冲程，对 外做功 次。本章培优方案 巴教材图片在线 ①大②下部③模糊不清④液体⑤变大⑥引 力⑦剧烈⑧快⑨不变⑩增加①做功②比 热容 A层基础训练 1.引力热运动2.做功热传递 3.B4.C 5.解：(1)水吸收的热量 Q段=c本m(t-to)=4.2×103J/(kg·℃)×20kgX (42℃-22℃)=1.68×105J (2)天然气完全燃烧放出的热量 Qm=Q题=1,68X10J =3.36×105J 50% (3)完全燃烧天然气的体积 Q做3.36×10°J V=g-A.2x10j/m=0.08m ②B层提升训练 1.较大热值 2.热传递不一定 3.D【解析】锯木头时锯条发热、空气被压缩后温度升 高、钻木取火都是通过做功的方式来改变物体的内 能。晒太阳是通过热传递的方式来改变物体的内能。 故与其他三项改变内能的方式不同的是晒太阳。 4.B【解析】用相同的电加热器加热，在相同时间内，水 和液体吸收的热量相同，即Q本酸=Q粮腰。由Q水吸= c水m(t水一to),Q液吸=c藏m(t猿一t。)得c水m(水一 ）=c催m(1装一t。),所以c魔=*一t） 1液一l。 4.2×103J/(kg·℃)×(32℃-20C2=1.8×10J/ 48℃-20℃ (kg·℃)。 5.【证据】(1)乙、丙(2)①加热时间②升高的温度 【解释】水【交流】(1)沙子受热不均匀(2)加热时 间的长短【拓展】质量燃尽后 第2章改变世界的热机 1热机 巴课内基础闯关 1.A2.D3.做功内能4.内做功 5.D【解析】鼻孔吸气相当于吸气冲程，此冲程吸入的 是汽油和空气的混合物，故A错误。气沉丹田相当于 压缩冲程，此冲程是将机械能转化为内能，故B错误。 排山倒海时对外做功，相当于做功冲程，此冲程是将 内能转化为机械能，不是靠飞轮的惯性来完成的，故C 错误。打完收工相当于排气冲程，此冲程排出了废 气，故D正确。 6.AD【解析】图甲中进气门打开，排气门关闭，活塞由 上向下运动，是吸气冲程，吸入汽缸的物质是汽油和 空气的混合物，故A正确。图乙中进气门和排气门关 闭，活塞由下向上运动，是压缩冲程，混合物被压缩， 是机械能转化为内能的过程，故B错误。图丙中进气 门和排气门关闭，活塞由上向下运动，是做功冲程，高 温高压的燃气推动活塞向下运动，内能减小，温度降 低，故C错误。图丁中进气门关闭，排气门打开，活塞 由下向上运动，是排气冲程。内燃机的四个冲程中， 只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是依靠飞轮 转动的能量来完成的，故D正确。 ®课外拓展提高 1.运动状态做功 2.丙内【解析】由图甲可知，水吸热迅速汽化，形成 大量的水蒸气，水蒸气对塞子做功，将水蒸气的内能 转化为塞子的机械能，此过程与汽油机的做功冲程类 似：图丙中，两个气门关闭，活塞向下运动，火花塞点 火，则图丙所示的是做功冲程，且该冲程将内能转化 为机械能。 3.进气降低【解析】由图可知，在进气冲程中钢瓶内 的压缩空气进入汽缸，压缩空气对活塞做功，将内能 转化为机械能，此时钢瓶内压缩空气的内能减少，温 度降低。 4.A【解析】四冲程汽油机的1个工作循环中，活塞往 复运动2次，飞轮转动2周，完成4个冲程，对外做功 1次。当飞轮的转速为2400r/min时，它在1min内 完成4800个冲程，对外做功1200次，所以1s内完成 80个冲程，对外做功20次。 5.C【解析】根据汽油机的工作过程可知，甲是压缩冲 程，此冲程中两个气门同时关闭，活塞向上运动，压缩 汽缸内的燃料混合物，将机械能转化为内能，故A错 误，C正确。乙是做功冲程，此冲程中两个气门同时 关闭，燃料燃烧生成的高温、高压的气体推动活塞向 下运动，故B、D错误。 6.BC【解析】由汽油机工作时，每完成1个工作循环，飞 轮转动2周，完成4个冲程，对外做功1次可知，飞轮 1min内转动1800周，每秒转动30周，完成60个冲 程，故A错误。由题意可知，汽油机的汽缸活塞的横截 面面积S=30cm2=3×10-3m2,燃气对活塞的平均压 力F=pS=9.0×105Pa×3×10-3m2=2700N,一个 冲程活塞在汽缸中移动的距离s=50mm=0.05m,一 个做功冲程中燃气对活塞做功W=Fs=2700N× 0.05m=135J:飞轮每转2周对外做功1次，所以飞轮 转动1800周，要对外做功900次，燃气对活塞做的总 功W。=nW=900×135J=121500J:汽油机的功率P _W=121500J=2025W。故B.C正确，D错误。 60s 巴核心素养提升 (1)压缩冲程内能转化为机械能(2)比热容热 传递(3)变小2 【解析】(1)四冲程汽油机的一个工作循环有四个冲 程，在压缩冲程中，活塞向上运动，燃料混合物被压 缩，温度升高，内能增大，机械能转化为内能；做功冲 程中，高温高压的气体推动活塞向下运动，内能转化 为机械能。(2)因为水的比热容大，所以相同质量的 水和其他物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量 更多，故水的冷却效果好。这是采用热传递的方式来 全一册详解详析 3△ 减小汽缸的内能的。(3)水在汽缸内汽化成水蒸气， 水蒸气膨胀对外做功，水蒸气的内能转化为活塞的机 械能，所以水蒸气的内能会变小。这种汽油机的一个 工作循环有六个冲程，对外做功2次。 2热机效率 )课内基础闯关 1.有用功25%2.C3.D 4.解：(1)汽车通过隧道的平均速度 --20-20m/s (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量 Q=qm=4.6×10J/kg×0.1kg=4.6×10J (3)汽车通过隧道时牵引力做的有用功W=1.38× 10J W 汽车通过隧道时发动机的效率？=Q×100%= 1.38×10J×100%=30% 4.6×105J 5.A6.C )课外拓展提高 1.甲乙【解析】由图可知，甲损失的能量为500J,乙 损失的能量为5000J,则甲损失的能量较少。甲中燃 料完全燃烧放出的热量为2000J+500J+1500J= 4000J,乙中燃料完全燃烧放出的热量为4000J+ +3000J=12000J,则甲的热机效率 W甲 Q里 2000J ×100%= 4000了×100%=50%，乙的热机效率72= 4000J V2X100%200×100%≈33.3%，放乙的热机 Q 效率较低。 2.0.625【解析】该汽车行驶的路程s=t=20m/s ×500s=10m=10km,因为每百公里的油耗为6L, 6L 所以该汽车行驶10km消耗汽油的体积V=1O0km ×10km=0.6L。0.6L汽油完全燃烧放出的热量 Qt=Vg=0.6L×3.3×10J/L=1.98×10J,该汽 车在行驶过程中做的有用功W有m=Fs=fs=495N ×10m=4.95×10J,则汽油机的效率？= W有用X Q做 100%=4.95X10°J 1.98x10X100%=25%。 3.D 4.ABC【解析】由题图甲可知，两个气门都闭合，活塞上 行，为压缩冲程，该冲程中机械能转化为内能，故A错 误。由题图乙可知，0~10s内，该汽车做加速运动， 10s后该汽车做匀速直线运动，即该汽车不是一直做匀 速直线运动，故B错误。10s后该汽车做匀速直线运 动，速度v=20m/s,根据二力平衡条件可得，此时该汽 车受到的牵引力F=f=4000N,则此过程中该汽车发 W Fs 动机的功率P= =Fu=4000N×20m/s=8× 九年级物理JK版 10W;由题意可知，该汽车以恒定的功率在水平公路 上做直线运动，则在0~20s内，该汽车牵引力所做的 功W有用=Pt=8×10W×20s=1.6×10°J,故C错 _W×100%可得，在0一20s内，燃油完全 误。由”一Q 燃烧放出的热量Q做= _W题=1.6X10=4X10J, 40% 则在前10s燃油完全燃烧放出的热量Q:'=2Q:= 2X4×10°J=2X10J:由Q=m9可得，需要完全燃 烧燃油的质量m=Q'-2X10】 q4.6×102J/kg ≈0.043kg,故 D正确。 5.解：(1)1kg汽油完全燃烧放出的热量Q微=mg=1kg ×4.5×10J/kg=4.5×102J (2)水吸收的热量Q骏=7Q做=42%×4.5×10J= 1.89×10J 由Q:=c*mk△得水升高的温度△=Q:= C水加水 1.89×103J =45℃ 4.2×103J/(kg·℃)×100kg (3)汽车匀速运动，牵引力等于所受阻力，即F=f= 900N 汽车做的有用功W=1Q微=30%×4.5×10'J= 1.35×10J 汽车通过的路程s=下 _1.35×10J=1.5×10m= 900N 15 km )核心素养提升 1.61×10机械3.5×10-3【解析】汽油机中燃料 完全燃烧放出的能量等于损失的能量和有用的机械 能之和，燃料完全燃烧放出的能量Q散=W颗失十W有用 =1.2×10J+4.1×10J=1.61×105J。消耗汽油 Q做1.61×105J 的质量m= q4.6×10J/kg =3.5×10-3kg。 专题一热量的相关计算 1.解：(1)0.3kg氢燃料完全燃烧放出的热量 Q枚=mg=0.3kg×1.4×10°J/kg=4.2×10J (2)这些热量全部被水吸收，则Q=Q做=4.2×10J 水升高的温度 Q 4.2×102J △t= c本m*4.2×103J/(kg·℃)×200kg =50℃ 2.解：(1)水吸收的热量Q吸=cm△t=c本m水(t一t)= 4.2×103J/(kg·℃)X4kg×(70℃-20℃)=8.4× 103J (2)煤气完全燃烧放出的热量Qt=mq气=0.05kg× 4.2×102J/kg=2.1×10J （③煤气护的发率？=8×10%=会18× 100%=40% 3.解：(1)金属球的质量