14.2 热机-【学海风暴】2026-2027学年九年级上册物理同步备课（人教版·新教材）

第2节 课前预习导航 一、热机及其种类 1.热机的定义：热机是利用内能来做功的 机器，或者说热机是把丙能转化为机械能的 机器。 2.热机的工作原理：所有热机在工作时能 量转化的过程都是相同的，即燃料燃烧使化学 能转化为能，然后通过做功，把内能转化为 机械能。 3.热机的种类：热机包括蒸汽机、内燃机 (汽油机、柴油机)、汽轮机、喷气发动机等。 二、内燃机 1.内燃机的工作原理：燃料在机器的气缸 内部燃烧，生成高温高压的燃气，利用这些燃 气作为工作物质去推动活塞做功，把燃料燃烧 产生的内能转化为机械能。 2.内燃机的工作过程：内燃机工作时，活 塞从气缸的一端运动到另一端叫作一个冲程。 四冲程内燃机工作过程由吸气、压缩、做功、排 气四个冲程组成，这四个冲程叫作一个工作循 环。在每个工作循环中，气缸内的活塞往复运 动两次，曲轴转动两周。在四个冲程中，只有 做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲 程，要靠惯性来完成。 3.内燃机分类：内燃机按燃料的不同，可 分为汽油机、柴油机两大类。它们的区别如下 表所示。 汽油机 柴油机 气缸厂火花塞 进气门 一排气门 排气门 构造 喷油嘴 气缸 连杆 连杆 曲轴 ,曲轴 22 九年级物理RJ版 热机 续表 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 吸气吸入汽油和空气的 冲程混合物 只吸入空气 压缩 压缩程度较小 压缩程度较大 冲程 (机械能内能)】 (机械能→内能) 作循环 点燃式（火花塞点 压燃式（柴油遇到高 做功 火) 温高压的热空气) 冲程 (内能→机械能) (内能→机械能) 排气 排出废气 排出废气 冲程 主要特点 轻巧、效率较低 笨重、效率较高 小汽车、小型农业机 载重汽车、拖拉机、 适用范围 械、飞机等 火车、轮船等 名匝点晴 在四冲程内燃机的工作过程中，只有压 缩冲程和做功冲程中存在能量的转化，在压 缩冲程中，机械能转化为内能，在做功冲程 中，内能转化为机械能。 已经典例题剖析 【例】下列图片所示的是汽油机的四个冲 程，其中能使汽车获得动力的冲程是 () · 【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，一是压缩冲程中机 械能转化为内能，二是做功冲程中内能转化为 机械能。在做功冲程中汽车获得了动力。 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 考点② 内燃机 2.(2025一2026赣州信丰期中)家用小汽车的 发动机是把汽油燃烧放出的内能转化为 能的装置。下列图片所示的是 四冲程汽车发动机的工作原理图，其中 图是压缩冲程」 奢奢窗窗 3.(2025一2026赣州赣县区期末)以下为某单 缸四冲程汽油机的工作示意图。下列说法 正确的是 恋奢奢奇 A.一个完整工作循环的顺序是：乙、丁、 甲、丙 B.甲冲程是压缩冲程 C.乙冲程中吸入的工作物质只有空气 D.丁冲程中发生的能量转化是内能转化为 机械能 4.以下是小普同学跟爷爷学习气功时的四个基 本动作图片。由此他联想到热机的四个冲 程。以下动作与做功冲程最相似的是( ) A.鼻孔吸气 B.气沉丹田 C.排山倒海 D.打完收工 已课外拓展提高 d 一、填空题 1.（2025济南)图甲为 一纸筒 种经常在喜庆场合使 用的手持礼炮，其结构 气鐳 简化图如图乙所示。 使用时，气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。 变式(2025天津)我国在柴油机的研制 上已将本体热效率突破53%。在柴油 机的四个冲程中，内能转化为机械能的 是 ( A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 2.如图甲所示，用酒精灯加热试管中的水，当 水沸腾一段时间以后，塞子被试管内的水蒸 上册第十四章 气推出。这是通过 (选填“做 功”或“热传递”)的方式将水蒸气的内能转 化为塞子的机械能。图 (选填 “乙”或“丙”)中汽油机的工作过程与这一实 验过程的原理是一致的。 3.图甲所示的是一种枪式空气锤，它利用压缩 空气推动锤头高速向前运动撞击物体。压缩 空气推动锤头运动时，压缩空气的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”)，此 过程的能量转化与图 (选填“乙” 或“丙”)中四冲程汽油机的冲程相同。某单 缸四冲程汽油机的转速为1800r/min,一个 做功冲程中燃气对活塞做功2000J,则这台 汽油机的输出功率是 W 二、选择题 4.一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 数和对外做功次数分别是 () A.完成80个冲程，对外做功20次 B.完成80个冲程，对外做功40次 C.完成40个冲程，对外做功10次 D.完成40个冲程，对外做功40次 5.下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的 一个工作循环及涉及的主要能量转化情况 的。对图中①②③④的补充正确的是( 吸气冲程 排气冲程 九年级物理RJ版 A.①做功冲程②内能转化为机械能 ③压缩冲程④机械能转化为内能 B.①压缩冲程②内能转化为机械能 ③做功冲程④机械能转化为内能 C.①压缩冲程②机械能转化为内能 ③做功冲程④内能转化为机械能 D.①做功冲程②机械能转化为内能 ③压缩冲程④内能转化为机械能 6.图甲、乙是两个演示实验的示意图，图丙、丁 是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示 意图。下列说法正确的是 A.图丙所示的是做功冲程，其工作原理与图 甲所示的实验原理相同 B.图丙所示的是压缩冲程，其工作原理与图 乙所示的实验原理相同 C.图丁所示的是压缩冲程，其工作原理与图 甲所示的实验原理相同 D.图丁所示的是做功冲程，其工作原理与图 乙所示的实验原理相同 已核心素养提升 科学思维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 进气冲程 排气冲程®B层提升训练 1.做功加快 2.热传递不一定 3.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水吸=Q猿吸，由Q本暖= C水n(t水一t。),Q微骏=C腋m(t液一to)得c水m(t水一 o)=c黄m(t装一to),所以c黄=C一》 t液一to 4.2×103J/(g·℃)×(32℃-20C)=1.8×102J/ 48℃-20℃ (kg·℃)。 4.ABD【解析】水的比热容较大，由Q=cm△t可知，质 量相同的情况下，吸收或放出相同的热量，水会比其 他物质温度变化得少，因此生物体内水的比例高，有 助于调节自身的温度，A正确。水银的比热容较小， 由Q=cm△1可知，质量相同的情况下，吸收或放出相 同的热量，水银会比其他物质温度变化得多，因此制 作体温计常用水银做测温液体，B正确。用0℃的冰 冷却食品，冰吸收热量首先熔化成0℃的水，比用质 量相等的0℃的水直接冷却食品多了一个冰熔化吸 热的过程，所以要使物体冷却，用质量相等的0℃的 冰比0℃的水效果好些，C错误。因为水比沙石的比 热容大，在吸收和放出相同的热量时，水的温度变化 值小，沙石的温度变化值大，所以长江水系大大减弱 了其经过城区的“热岛效应”，D正确。 5.解：(1)图甲是沙子吸热升温的图像。因为水的比热 容大于沙子的比热容，在相同条件下，沙子吸热升温 比水吸热升温快。 (2)由图乙可知，加热2min时，水温从20℃上升到 70℃，水吸收的热量Q吸=c水m*(t一t。)=4.2× 103J/(kg·℃)×0.2kg×(70℃-20℃)=4.2× 104J (3)由图甲可知，加热2min,沙子的温度从20℃升高 到250℃，则沙子的比热容c=m(-to) Q 4.2×10J 0.2kgX(250℃-20℃)≈0.9×103J/(kg·℃) 6.(1)自下而上(2)质量热传递(3)加热时间的长 短(4)33(5)B 巴家庭实践空间 左热传递 第十四章 内能的利用 第1节能量的转化与守恒 )课内基础闯关 1.C 2.ACD 3.电遵循 4.B【解析】永动机违反了能量守恒定律，不可能制成， 故A错误。两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下 后，由于具有动能，会继续冲上右斜面，故B正确。在 九年级物理RJ版 电热水壶的使用过程中，电能转化为内能，使水的温 度升高，断电后，水不再吸收热量，水的沸腾会停止， 故C错误。子弹高速运动，说明子弹具有动能；子弹 射穿木板，摩擦生热会使子弹的动能减小，则子弹的 速度减慢，故D错误。 ⊙课外拓展提高 1.机械能保持不变 2.机械化学3.机械电 4.电内【解析】“发热纸”工作时消耗了电能，得到了 内能，是将电能转化为内能。 5.D6.A 7.B【解析】用电低谷时，抽水蓄能电站利用电网多余 电能抽水至上水库，电能转化为水的机械能；用电高 峰时，水从上水库放出到下水库，带动发电机发电，机 械能转化为电能，A错误，B正确。重力势能的大小与 质量和高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越 大，故选址时，上下水库的高度差要大，C错误。由于 能量的损耗，存储的能量不可能100%转化为电能，D 错误。 8.BD【解析】用冷水冷却汽车发动机，内能发生了转 移，并不是发生了转化，A错误。人从滑梯上滑下时 臀部发热，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，B 正确。蓄电池放电时消耗了化学能，获得了电能，将 化学能转化为电能，C错误。水从高处落下冲击水轮 机，是水的机械能变成了水轮机的机械能，能量的形 式没有变化，属于机械能的转移，D正确。 ©核心素养提升 杠杆内遵循【解析】“饮水鸟”可以绕固定点转 动，因此它相当于一个杠杆。由题意可知，当给鸟的 嘴滴上水后，水蒸发吸热，使上球乙醚蒸气温度下降， 上球内气压降低，上球内气压小于下球乙醚饱和蒸气 的气压，下球的乙醚被压到上球，于是整个鸟的重心 上移，形成如题图乙所示的状态，所以“饮水鸟”工作 时可以把空气的内能转化为机械能。“饮水鸟”在能 量转化过程中遵循能量守恒定律，即能的总量保持 不变。 第2节热机 )课内基础闯关 1.A2.机械A 3.A 4.C【解析】鼻孔吸气相当于四冲程汽油机的吸气冲 程；气沉丹田压缩体内空气，相当于四冲程汽油机的 压缩冲程；排山倒海向外推，相当于四冲程汽油机的 做功冲程；打完收工相当于四冲程汽油机的排气 冲程。 ©课外拓展提高 1.运动状态做功 变式C 2.做功丙【解析】用酒精灯加热试管中的水，当水沸 腾一段时间后，塞子被试管内的水蒸气推出，水蒸气 对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。图 乙中进气门关闭，排气门打开，活塞由下向上运动，是 排气冲程，没有能量的转化：图丙中进气门、排气门关 闭，火花塞点火，活塞由上向下运动，是做功冲程，此 冲程是将内能转化为机械能。 3.减小乙3×10【解析】压缩空气推动锤头运动 时，压缩空气膨胀对锤头做功，压缩空气的内能减小， 转化为锤头的机械能。汽油机的工作过程中，做功冲 程将内能转化为机械能，因此，这一过程发生的能量 转化与汽油机的做功冲程相同，即与图乙相同。单缸 四冲程汽油机一个工作循环中，飞轮转动2周，燃气 对外做功1次，所以这台汽油机1min内燃气对外做 功900次，一次做功2000J,则1min内做的功W。= 90X2000J=1.8×10,做功功率P=W是= 1.8×10J=3×10w。 60s 4.A【解析】四冲程内燃机一个工作循环，活塞往复两 次，飞轮转动两周，完成四个冲程，对外做功一次，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，A正确，B、C、D错误。 5.C 6.B【解析】图甲中，往瓶内打气，瓶内气体推动瓶塞做 功，将内能转化为机械能：图乙中，向下压活塞，活塞 对空气做功，空气的内能增大，温度升高，将机械能转 化为内能；图丙中，两气门都关闭，活塞向上运动，是 汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能；图丁中，两 气门都关闭，活塞向下运动，是汽油机的做功冲程，将 内能转化为机械能。综上所述，图丙所示的是压缩冲 程，其工作原理与图乙所示的实验原理相同；图丁所 示的是做功冲程，其工作原理与图甲所示的实验原理 相同。 核心素养提升 进气降低【解析】由图可知，在进气冲程中，压缩 空气进入气缸，压缩空气对活塞做功，将内能转化为 机械能，此过程中钢瓶内压缩空气的内能减少，温度 降低；在排气冲程中，由于惯性，活塞向上运动，把废 气排出气缸。由此可知，图中发动机对外做功的是进 气冲程。 第3节热机的效率 心课内基础闯关 1.1.2×10不变【解析】干木柴的热值g=Q m 6.6×10」=1.2×102J/kg。热值是燃料的一种特 0.55kg 性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，所以用 掉一半干木柴后，其热值不变。 2.不相等1.8×10酒精 3.有用功25% 4.解：(1)汽车通过隧道的平均速度 s2400m v==1208 =20m/s (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量 Q=gm=4.6×103J/kg×0.1kg=4.6×105J (3)汽车通过隧道的过程中牵引力做的有用功W= 1.38×105J W 汽车通过隧道的过程中发动机的效率7一Q×100% =1.38×10J 4.6×105J ×100%=30% ②课外拓展提高 1.相同50 变式D【解析】25.2g酒精完全燃烧放出的热量Q拉 =m精q酒精=25.2×10-3kg×3×107J/kg=7.56× 10J,不计热量损失，水吸收的热量Q魔=Q做= 7.56×10J小，水升高的温度△=Q: C水m水 7.56×105J =90℃，理论上水的末温 4.2×103J/(kg·℃)×2kg t=12℃+90℃=102℃。因为在1个标准大气压 下，水的沸点为100℃，所以水的温度只能升高到 100℃. 2.2.268×1057.56 3.30%6.9×10【解析】由题图可知，输出的有用功 在总能量中所占的比例为100%一33%一30%一7% =30%,所以该汽油机的效率为30%。汽车获得的机 械能W有用=7Q数=30%×2.3×10J=6.9×10J。 4.C 6900m 5.BD【解析】汽车的行驶速度v=,=5X60s十45s =20m/s=72km/h,A错误。1.5kg燃油完全燃烧 放出的热量Q做=mg=1.5kg×4.6×10J/kg= 6.9×102J,B正确。汽车牵引力做的有用功W有用= Fs=2000N×6900m=1.38×10J,汽车牵引力做功 的功率P=W腿= t 1.38×10】=4×10w= 5×60s+45s _W有超×100% 40kW,C错误。汽车发动机的效率1=Q: 1.38×1021×100%=20%,D正确。 6.9×10J 6.解：(1)1kg汽油完全燃烧放出的热量Q微=m9=1kg ×4.5×102J/kg=4.5×10J (2)水吸收的热量Q限=7Q散=42%×4.5×10？J= 1.89×102J 由Q吸=c水m△t得，水升高的温度△t= Q吸一 C水m水 1.89×107J 4.2×103J/(kg·℃)×100kg =45℃ 5 上册详解详析