14.2 热机 讲义 2026-2027学年人教版九年级物理全一册

本讲义聚焦能量的转化与守恒核心知识点，从热机现象探究（试管加热水推动橡胶塞）入手，系统梳理热机定义、内燃机分类（汽油机、柴油机），详细解析四冲程（吸气、压缩、做功、排气）的气门状态、活塞运动及能量转化，明确工作循环中曲轴转2周、对外做功1次的规律，构建从原理到应用的学习支架。 该资料突出科学探究与科学思维培养，通过实验演示（如蒸汽推动风车模型）、思维导图整合知识，对比汽油机与柴油机构造及冲程差异训练模型建构，随学随练和中考真题（如2026年新疆乌鲁木齐二模）强化能量观念。课中辅助教师实验教学与知识点讲解，课后助力学生通过题型分类练习查漏补缺，提升分析解决问题能力。

第2节 热机 课时目标 课标要点 1. 通过观察与实验，了解热机的工作原理，知道热机是将内能转化为机械能的机器； 2. 识记汽油机的四个冲程，准确判断每个冲程的进气门、排气门开闭状态、活塞运动方向及能量转化； 3. 理解并掌握四冲程内燃机一个工作循环中曲轴旋转2周、对外做功1次的规律，并能进行相关计算； 重难点 重点：汽油机四个冲程的工作过程及能量转化。 难点：四冲程内燃机工作过程中能量转化的分析。 知识点1 热机 1. 现象探究 演示：在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察现象。 讨论这个过程中不同形式能量之间转化的情况。 现象：一段时间后，观察到橡胶塞突然被推出 分析：燃料燃烧产生的热量传给水和水蒸气，塞子受到水蒸气压力而冲出去，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能。 能量转化： 燃烧： 转化为 。 塞子弹出： 转化为 。 2. 热机的定义 把 转化为 的机器叫作热机。 3. 热机的种类 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。其中，内燃机是应用最广泛的热机。 4. 内燃机 （1）定义：燃料直接在发动机 产生动力的热机，叫作内燃机。 （2）分类：根据燃料的不同，内燃机分为 和 两大类。 随学随练 1．近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是（     ） A．电动汽车 B．航母福建舰 C．国产大飞机C919 D．长征五号运载火箭 2．如图，用酒精灯加热试管内的水，是通过______的方式改变水的内能；水吸热一段时间后会______，产生大量高温水蒸气；水蒸气推动软木塞飞出，其内能转化为木塞的______。 3．如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后用它来加热密封的易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽喷出，推动风车转动。此时工作物质是___________，该模型可以看成是___________（选填“内燃机”或“外燃机”）。 知识点2 汽油机 1.工作原理：利用汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气,燃气推动活塞做功 2.构造：汽缸、活塞、进气门、排气门、火花塞、曲轴、连杆等。 3.工作过程：汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是 、 、 、 。 过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 图示 气门 进气门 ， 排气门 。 进气门、排气门均 。 进气门、 排气均 。 进气门 ， 排气门 。 活塞 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动 能量转化 无 能转 化为能 。 能转化为 。 无 作用 吸入汽油和 空气的混合物 压缩汽油和 空气的混合物 高温高压的气体推动活塞运动，带动曲轴转动，对外做功 把废气 排出汽缸 4.汽油机的优点：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。汽油机在摩托车、汽车上特别是小型汽车上大量使用。 【特别提醒】 （1）在压缩冲程中，活塞压缩汽缸内气体，机械能转化为内能，汽缸内气体内能增大，温度升高。 （2）在做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压气体，推动活塞做功，内能转化为机械能，这是汽油机对外做功的唯一冲程。 （3）在一个工作循环中，活塞往复2次，曲轴旋转2周，对外做功1次。 随学随练 1．汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分，大部分汽车里的发动机是以汽油为燃料的内燃机，汽缸里吸进空气和汽油混合物的是____________冲程，排出废气的是____________冲程。 2．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 ________ 是将机械能转化为内能的冲程，图 _____ 为不是靠飞轮惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为，这台汽油机每分钟完成 _________ 个冲程 3．如图所示是热机工作冲程中的__________冲程；为了不让热机在工作时温度太高，在设计时，气缸外有一个水套，里面充满水，是利用了水的__________比较大的物理属性，通过__________的方式减少气缸的内能。 知识点3 柴油机 1.工作原理：通过压缩空气直接点燃柴油，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。 2.构造：汽缸、活塞、进气门、排气门、喷油嘴、曲轴、连杆等。 3.工作过程：汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是 、 、 、 过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 图示 气门 进气门 ， 排气门 。 进气门、排气门均 。 进气门、 排气均 。 进气门 ， 排气门 。 活塞 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动 能量转化 无 能转 化为能 。 能转化为 。 无 作用 吸入空气 活塞把空气的体积压缩得很小，空气温度升高，在压缩冲程结束时，温度超过柴油燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。 燃烧放出的热使得气体的温度急剧升高 、压强急剧增大 ，从而推动活塞对外做功。 把废气 排出汽缸 4.柴油机的优点：由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机，因而可以输出更大的功率。能节约能源、降低燃料成本。 5.汽油机与柴油机对比 项目 汽油机 柴油机 燃料 构造 吸气冲程 点火方式 效率 26%-40% 34%-45% 主要应用 小汽车、低速飞机等 载重汽车、火车等 【易错提醒】 （1）汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是纯空气。 （2）汽油机靠火花塞点火，柴油机靠压缩点火（压燃式）。 （3）柴油机的压缩比更大，效率更高。 随学随练 1．柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（     ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入汽缸 C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程 D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能 2．如图A，迅速来回拉动绳子看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）冲程能量转化过程。若四缸四冲程柴油机的转速为3000r/min；1s内该缸对外做功________次。 3．如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知： （1）这种内燃机是______________（填“汽油机”或“柴油机”）。 （2）在这个冲程中的能量转化是______________。 知识点4 现代汽车 1.结构：　　 燃油汽车由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分组成。 2.工作过程： 发动机把燃料燃烧产生的内能变为机械能，再通过底盘上的传动机构，将动力传给车轮，使汽车行驶。电气设备的作用主要是产生电火花以点燃气缸中的可燃气体、启动发动机时用电机带动飞轮旋转、提供照明等 。 燃油汽车一般采用三缸、四缸或六缸等多缸发动机，每个气缸都进行四冲程循环，由于各个气缸交替做功，所以发动机运转比较平稳 。   题型1 热机工作过程中的能量转化 解题核心规律 （1）燃料燃烧：化学能→内能 （2）压缩冲程：机械能→内能 （3）做功冲程：内能→机械能 （4）热机整体：内能→机械能 活学活用 1．小红买了一只香薰烛台，点燃蜡烛后，烛台上的小马就会旋转起来。关于该现象以下说法正确的是（　　） A．该过程中将机械能转化为内能 B．该过程与四冲程汽油机的做功冲程相似 C．转动的小马变热是因为烛焰对小马做功 D．若将香薰烛台周围封闭起来，可实现内能100%转化为机械能 2．如图展示的是我国传统的走马灯，点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片转动。在这一过程中空气的内能转化为扇叶的__________能，这一能量转化过程与四冲程汽油机的__________冲程相似。 3．2026年3月28日国产摩托“张雪机车”首次在全球比赛夺冠，打破欧美日数十年垄断。如图所示是内燃机工作的四个冲程示意图，其中高温高压气体推动活塞对外做功的冲程是（　　） A．B． C． D． 题型2 四冲程汽油机的工作过程 解题核心规律 （1）一个工作循环 = 4个冲程 = 曲轴转2周 = 对外做功1次。 （2）压缩冲程和做功冲程的能量转化关系。 （3）判断冲程的关键：观察气门开闭和活塞运动方向。 活学活用 1．汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机。如图所示，是单缸四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是（　　） A．一个工作循环的正确顺序是：丁甲丙乙 B．丁冲程是吸气冲程，吸入的是汽油和空气的混合物 C．只有丙冲程获得动力，其他冲程都是靠惯性运转的 D．若此汽油机曲轴的转速为1800r/min，汽油机每秒内对外做功30次 2．课外实践活动已成为新课标物理教学中较为重要的一部分。江涛同学在物理王老师的指导下制作了水火箭，如图是他设计的水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。你认为下列说法正确的是（　　） A．利用打气筒向水火箭内打气的过程，水火箭中空气的内能在增大 B．水火箭升空后其惯性不断增加 C．水火箭加速升空阶段水火箭内空气的温度会不变 D．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的做功冲程相同 题型3 汽油机与柴油机的比较 解题核心规律 （1）汽油机：火花塞、点燃式、吸入汽油+空气、效率较低。 （2）柴油机：喷油嘴、压燃式、吸入纯空气、效率较高。 （3）柴油机比汽油机更重、更贵，但效率更高。 活学活用 1．关于内燃机，下列说法中不正确的是（   ） A．柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 B．四冲程内燃机的吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的 C．如图为内燃机的压缩冲程 D．图中冲程是将活塞的机械能转化为气体的内能 2．如图A是四冲程汽油机的工作示意图，如图B是我国古代曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃。下列说法错误的是（　　） A．做功冲程中，燃料释放的能量少部分转化为机械能 B．汽油机和柴油机的构造类似，汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高 C．图A丁冲程中存在着化学能转化为内能的过程，甲、乙、丙冲程靠飞轮惯性完成 D．图B把推杆推入牛角套筒内时能量转化过程与热机中的图甲冲程相同 基础通关 1．（2026·新疆乌鲁木齐·二模）下列运输工具的热机工作时不需要空气的是（     ） A．直升机 B．游艇 C．货车 D．火箭 2．（25-26九年级上·天津西青·阶段检测）在四冲程汽油机的工作过程中，做功冲程是（　　） A． B． C． D． 3．（2026·江苏扬州·中考真题）如图，加热试管中的水至沸腾。分析橡胶塞被冲出的过程，其能量转化与汽油机的哪个冲程类似（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 4．（2026·四川内江·中考真题）下列设备工作过程中没有使用热机的是（     ） A．燃油汽车 B．火箭 C．喷气式飞机 D．电瓶车 5．（2026·广东·二模）题图为四冲程内燃机的做功冲程示意图，此冲程中气缸内的气体（     ） A．体积变大，内能转化为机械能 B．体积变大，机械能转化为内能 C．体积变小，内能转化为机械能 D．体积变小，机械能转化为内能 素养提升 6．（25-26九年级上·广东清远·期中）如图所示是汽油机的______________冲程，汽油机在此冲程获得动力，其它三个冲程依靠飞轮的______________来完成；某汽油机飞轮的转速为，则内汽油机对外做功______________次。 7．（2026·黑龙江绥化·中考真题）（多选）我国古人曾发明一种点火器，结构如图所示。取火时握住套筒，然后向内猛推推杆，前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。下列说法正确的是（     ） A．艾绒燃烧是化学能转化为内能 B．推入推杆过程中是通过做功方式改变气体的内能 C．推入推杆使筒内气体分子运动加快 D．推入推杆过程与汽油机做功冲程的能量转化相似 8．（25-26九年级上·湖南常德·阶段检测）进入展厅，首先看到的是内燃机模型展区，小袁正在观察单缸四冲程汽油机的工作过程。以下说法正确的是（     ） A．一个工作循环的正确顺序是：吸气、做功、压缩、排气 B．做功冲程中，气体推动活塞做功，内能减少 C．烧开水时水蒸气顶开盖子的过程和压缩冲程类似 D．靠飞轮惯性完成的冲程是做功冲程 9．（25-26九年级上·湖北黄冈·期中）请依据跨学科实践：制作简易热机模型，完善下列内容。 【项目提出】了解不同热机的工作原理，制作一个简易热机模型。 【项目分析】 （1）了解不同热机的工作原理。 （2）方案选择：制作热机需考虑用什么作热源、工作物质是什么，以及如何将内能转化成机械能（即内燃机或外燃机）。 【项目实施】制作一个简易的汽轮机模型。 （1）准备以下材料：空易拉罐、去掉笔芯和尾塞的中性笔、小风扇、酒精灯。 （2）向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。 （3）将易拉罐按图所示方式放置在支架上，笔尖对准小风扇的扇叶。 （4）①点燃酒精灯，易拉罐内的水温度升高，这是通过__________的方式来增大水的内能。②当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来，此过程中的能量转化与内燃机的________冲程相同。 【展示交流】 （1）若要缩短加热时间，应该_______（选填“提高”或“降低”）易拉罐内水的初温。 （2）为了加快扇叶的转动速度，小组成员提出了下列改进措施，其中不合理的是( ) A．延长加热的时间    B．使用更轻的材质制作扇叶 C．换用火力更大的酒精灯加热 （3）请你提出一种提高该汽轮机模型的效率的措施：_______。 迁移创新 10．阅读短文，回答问题。 汽车发动机 发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个汽缸，所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。 如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个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吸气、压缩和排气冲程。 (1)汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为___________能。 (2)若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为___________（用字母表示）。 (3)若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是___________。 (4)四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的冲程是___________。 A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气 (5)当发动机转速为3000r/min时，则发动机每个工作循环所需要的时间为___________s； (6)设做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为n时该轿车的输出功率P与发动机排量为V排的关系式为___________。 A． B．np0V排 C．2np0V排 D．4np0V排 第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 热机 课时目标 课标要点 1. 通过观察与实验，了解热机的工作原理，知道热机是将内能转化为机械能的机器； 2. 识记汽油机的四个冲程，准确判断每个冲程的进气门、排气门开闭状态、活塞运动方向及能量转化； 3. 理解并掌握四冲程内燃机一个工作循环中曲轴旋转2周、对外做功1次的规律，并能进行相关计算； 重难点 重点：汽油机四个冲程的工作过程及能量转化。 难点：四冲程内燃机工作过程中能量转化的分析。 知识点1 热机 1. 现象探究 演示：在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，观察现象。 讨论这个过程中不同形式能量之间转化的情况。 现象：一段时间后，观察到橡胶塞突然被推出 分析：燃料燃烧产生的热量传给水和水蒸气，塞子受到水蒸气压力而冲出去，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能。 能量转化： 燃烧： 化学能 转化为 内能 。 塞子弹出： 内能 转化为 机械能 。 2. 热机的定义 把 内能 转化为 机械能 的机器叫作热机。 3. 热机的种类 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。其中，内燃机是应用最广泛的热机。 4. 内燃机 （1）定义：燃料直接在发动机 汽缸内燃烧 产生动力的热机，叫作内燃机。 （2）分类：根据燃料的不同，内燃机分为 汽油机 和柴油机 两大类。 随学随练 1．近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是（     ） A．电动汽车 B．航母福建舰 C．国产大飞机C919 D．长征五号运载火箭 【答案】A 【详解】A．电动汽车的动力装置是电动机，主要把电能转化为机械能，不是热机，符合题意； B．航母的动力装置工作时通过燃料释放内能并对外做功，属于热机，不符合题意； C．国产大飞机C919的航空发动机工作时通过燃料燃烧释放内能并对外做功，属于热机，不符合题意； D．长征五号运载火箭的发动机工作时通过燃料释放内能产生高温高压气体喷出获得推力，属于热机，不符合题意。 故选A。 2．如图，用酒精灯加热试管内的水，是通过______的方式改变水的内能；水吸热一段时间后会______，产生大量高温水蒸气；水蒸气推动软木塞飞出，其内能转化为木塞的______。 【答案】 热传递 沸腾 机械能 【详解】酒精灯加热水的过程中，热量从酒精灯转移到水，是通过热传递的方式改变水的内能。 水持续吸热达到沸点后，会发生沸腾，沸腾是剧烈的汽化现象，会产生大量的高温水蒸气。 水蒸气推动软木塞飞出时，水蒸气对木塞做功，将自身的内能转化为木塞的机械能。 3．如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后用它来加热密封的易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽喷出，推动风车转动。此时工作物质是___________，该模型可以看成是___________（选填“内燃机”或“外燃机”）。 【答案】 水蒸气 外燃机 【详解】[1]燃料加热密封易拉罐内的水，使水吸热汽化成水蒸气，水蒸气从开孔喷出推动风车转动，所以工作物质是水蒸气。 [2]内燃机的燃料是在汽缸内部燃烧，而这个模型中燃料在外部加热易拉罐，故属于外燃机。 知识点2 汽油机 1.工作原理：利用汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气,燃气推动活塞做功 2.构造：汽缸、活塞、进气门、排气门、火花塞、曲轴、连杆等。 3.工作过程：汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是 吸气冲程 、压缩冲程 、 做功冲程 、 排气冲程 。 过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 图示 气门 进气门打开， 排气门关闭 进气门、 排气门均关闭 进气门、 排气门均关闭 进气门关闭， 排气门打开 活塞 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动 能量转化 无 机械能转 化为内能 内能转化 为机械能 无 作用 吸入汽油和 空气的混合物 压缩汽油和 空气的混合物 高温高压的气体推动活塞运动，带动曲轴转动，对外做功 把废气 排出汽缸 4.汽油机的优点：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。汽油机在摩托车、汽车上特别是小型汽车上大量使用。 【特别提醒】 （1）在压缩冲程中，活塞压缩汽缸内气体，机械能转化为内能，汽缸内气体内能增大，温度升高。 （2）在做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压气体，推动活塞做功，内能转化为机械能，这是汽油机对外做功的唯一冲程。 （3）在一个工作循环中，活塞往复2次，曲轴旋转2周，对外做功1次。 随学随练 1．汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分，大部分汽车里的发动机是以汽油为燃料的内燃机，汽缸里吸进空气和汽油混合物的是____________冲程，排出废气的是____________冲程。 【答案】 吸气 排气 【详解】汽油机的四个冲程中，吸气冲程中进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，会将空气和汽油的混合物吸入汽缸。 排气冲程时进气门关闭、排气门打开，活塞向上运动，可将汽缸内的废气排出。 2．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 ________ 是将机械能转化为内能的冲程，图 _____ 为不是靠飞轮惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为，这台汽油机每分钟完成 _________ 个冲程 【答案】 乙 丙 3600 【详解】[1]图乙两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，靠飞轮惯性完成。 [2]图丙两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，燃气推动活塞做功，不需要依靠飞轮惯性完成，将内能转化为机械能。 [3]四冲程汽油机中，飞轮每转动1圈，完成2个冲程。 已知飞轮转速为，即每分钟飞轮转1800圈，因此每分钟完成的冲程数为个。 3．如图所示是热机工作冲程中的__________冲程；为了不让热机在工作时温度太高，在设计时，气缸外有一个水套，里面充满水，是利用了水的__________比较大的物理属性，通过__________的方式减少气缸的内能。 【答案】 压缩 比热容 热传递 【详解】由图可知，热机两个气门都关闭，活塞向上运动，因此该冲程是压缩冲程；水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时可以吸收更多热量，冷却效果更好，因此用水降温利用了水比热容较大的特性；气缸温度高于水，热量从气缸传递到水，是通过热传递的方式减少气缸的内能。 知识点3 柴油机 1.工作原理：通过压缩空气直接点燃柴油，生成高温高压的燃气，推动活塞做功。 2.构造：汽缸、活塞、进气门、排气门、喷油嘴、曲轴、连杆等。 3.工作过程：汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是 吸气冲程 、压缩冲程 、 做功冲程 、 排气冲程 过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 图示 气门 进气门打开， 排气门关闭 进气门、 排气门均关闭 进气门、 排气门均关闭 进气门关闭， 排气门打开 活塞 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动 能量转化 无 机械能转 化为内能 内能转化 为机械能 无 作用 吸入空气 活塞把空气的体积压缩得很小，空气温度升高，在压缩冲程结束时，温度超过柴油燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。 燃烧放出的热使得气体的温度急剧升高 、压强急剧增大 ，从而推动活塞对外做功。 把废气 排出汽缸 4.柴油机的优点：由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机，因而可以输出更大的功率。能节约能源、降低燃料成本。 5.汽油机与柴油机对比 项目 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 构造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴 吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 只吸入空气 点火方式 点燃式点火 压燃式点火 效率 26%-40% 34%-45% 主要应用 小汽车、低速飞机等 载重汽车、火车等 【易错提醒】 （1）汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是纯空气。 （2）汽油机靠火花塞点火，柴油机靠压缩点火（压燃式）。 （3）柴油机的压缩比更大，效率更高。 随学随练 1．柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（     ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入汽缸 C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程 D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能 【答案】D 【详解】A．汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部是喷油嘴，A的说法刚好相反，故A错误； B．柴油机在吸气冲程中，只吸入空气，柴油是在压缩冲程末由喷油嘴喷入汽缸的，故B错误； C．四冲程汽油机的吸气冲程中，进气门是打开的，排气门关闭，故C错误； D．柴油机的压缩冲程中，活塞对密闭空气做功，将机械能转化为空气的内能，使空气温度升高，故D正确。 故选D。 2．如图A，迅速来回拉动绳子看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）冲程能量转化过程。若四缸四冲程柴油机的转速为3000r/min；1s内该缸对外做功________次。 【答案】 乙 25 【详解】图A中塞子被顶出时，是气体的内能转化为塞子的机械能，对应四冲程汽油机的做功冲程。 对B图冲程判断： 甲中排气门打开，活塞向上，是排气冲程； 乙中气门都关闭，活塞向下，火花塞点火，是做功冲程，内能转化为机械能，和塞子被顶出的能量转化一致； 丙中进气门打开，活塞向下，是吸气冲程； 丁中气门都关闭，活塞向上，是压缩冲程，机械能转化为内能。 柴油机转速 即每秒飞轮转50转。四冲程柴油机每飞轮转2圈，单个气缸对外做功1次，因此1s内该缸对外做功次。 3．如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知： （1）这种内燃机是______________（填“汽油机”或“柴油机”）。 （2）在这个冲程中的能量转化是______________。 【答案】 柴油机 内能转化为机械能 【详解】[1]汽油机的气缸顶部是火花塞，柴油机气缸顶部是喷油嘴。由此我们可以判断出这种内燃机是柴油机。 [2] 观察此图我们可以发现，两个气门都是关闭的，且活塞正在向下运动，因此可以判断它正处于做功冲程。此冲程中，能量转化是内能转化为机械能。 知识点4 现代汽车 1.结构：　　 燃油汽车由发动机、底盘、车身和电气设备四大部分组成。 2.工作过程： 发动机把燃料燃烧产生的内能变为机械能，再通过底盘上的传动机构，将动力传给车轮，使汽车行驶。电气设备的作用主要是产生电火花以点燃气缸中的可燃气体、启动发动机时用电机带动飞轮旋转、提供照明等 。 燃油汽车一般采用三缸、四缸或六缸等多缸发动机，每个气缸都进行四冲程循环，由于各个气缸交替做功，所以发动机运转比较平稳 。   题型1 热机工作过程中的能量转化 解题核心规律 （1）燃料燃烧：化学能→内能 （2）压缩冲程：机械能→内能 （3）做功冲程：内能→机械能 （4）热机整体：内能→机械能 活学活用 1．小红买了一只香薰烛台，点燃蜡烛后，烛台上的小马就会旋转起来。关于该现象以下说法正确的是（　　） A．该过程中将机械能转化为内能 B．该过程与四冲程汽油机的做功冲程相似 C．转动的小马变热是因为烛焰对小马做功 D．若将香薰烛台周围封闭起来，可实现内能100%转化为机械能 【答案】B 【详解】A．该过程是蜡烛燃烧将化学能转化为内能，再由内能转化为机械能，故A错误； B．四冲程汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，与烛台内热空气推动小马旋转的能量转化形式一致，故B正确； C．转动的小马变热是因为烛焰通过热传递将热量传递给小马，并非烛焰对小马做功，故C错误； D．内能在转化为机械能的过程中必然存在能量损耗（如散热、摩擦等），无法实现100%转化，故D错误。 故选B。 2．如图展示的是我国传统的走马灯，点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片转动。在这一过程中空气的内能转化为扇叶的__________能，这一能量转化过程与四冲程汽油机的__________冲程相似。 【答案】 机械 做功 【详解】上升的热空气驱动扇叶转动，是将内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似。 3．2026年3月28日国产摩托“张雪机车”首次在全球比赛夺冠，打破欧美日数十年垄断。如图所示是内燃机工作的四个冲程示意图，其中高温高压气体推动活塞对外做功的冲程是（　　） A．B． C． D． 【答案】C 【详解】内燃机做功冲程的特点是：两个气门全部关闭，火花塞点火，高温高压气体推动活塞向下运动，对外做功。 A．进气门打开，排所门关闭，活塞向下运动为吸气冲程，故A不符合题意； B．两个气门关闭，但活塞向上运动，是压缩冲程，故B不符合题意； C．两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此符合做功冲程的特点，故C符合题意； D．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故D不符合题意。 故选C。 题型2 四冲程汽油机的工作过程 解题核心规律 （1）一个工作循环 = 4个冲程 = 曲轴转2周 = 对外做功1次。 （2）压缩冲程和做功冲程的能量转化关系。 （3）判断冲程的关键：观察气门开闭和活塞运动方向。 活学活用 1．汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机。如图所示，是单缸四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是（　　） A．一个工作循环的正确顺序是：丁甲丙乙 B．丁冲程是吸气冲程，吸入的是汽油和空气的混合物 C．只有丙冲程获得动力，其他冲程都是靠惯性运转的 D．若此汽油机曲轴的转速为1800r/min，汽油机每秒内对外做功30次 【答案】D 【详解】A．甲：两气门关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程； 乙：排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；丙：两气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火为做功冲程，此过程将内能转化为机械能，提供动力； 丁：进气门打开，活塞向下运动为吸气冲程。四冲程的正确顺序是：吸气（丁）→压缩（甲）→做功（丙）→排气（乙），即丁甲丙乙，故A正确，不符合题意； B．丁是吸气冲程，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，故B正确，不符合题意； C．只有做功冲程（丙）是燃气推动活塞做功，获得动力，其他三个冲程都靠飞轮的惯性来完成，故C正确，不符合题意； D．曲轴转速为 即每秒转30圈，因为四冲程汽油机每转2圈对外做功1次，所以每秒对外做功次数为15次，故D错误，符合题意。 故选D。 2．课外实践活动已成为新课标物理教学中较为重要的一部分。江涛同学在物理王老师的指导下制作了水火箭，如图是他设计的水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。你认为下列说法正确的是（　　） A．利用打气筒向水火箭内打气的过程，水火箭中空气的内能在增大 B．水火箭升空后其惯性不断增加 C．水火箭加速升空阶段水火箭内空气的温度会不变 D．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的做功冲程相同 【答案】A 【详解】A．用打气筒向水火箭打气时，外界对水火箭内部空气做功，机械能转化为空气的内能，因此空气内能增大，故A正确； B．惯性大小只与物体质量有关，水火箭升空过程中不断向外排水，自身质量减小，惯性也随之减小，故B错误； C．水火箭加速升空阶段，内部空气推动水向下喷出，空气对外做功，自身内能减小，温度会降低，故C错误； D．打气过程的能量转化是机械能转化为内能，汽油机做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，二者能量转化不同，故D错误。 故选A。 题型3 汽油机与柴油机的比较 解题核心规律 （1）汽油机：火花塞、点燃式、吸入汽油+空气、效率较低。 （2）柴油机：喷油嘴、压燃式、吸入纯空气、效率较高。 （3）柴油机比汽油机更重、更贵，但效率更高。 活学活用 1．关于内燃机，下列说法中不正确的是（   ） A．柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 B．四冲程内燃机的吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的 C．如图为内燃机的压缩冲程 D．图中冲程是将活塞的机械能转化为气体的内能 【答案】A 【详解】A．汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，在压缩冲程中，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，汽油机气缸顶端有个火花塞，此时火花塞喷出电火花，点燃汽油，产生高温高压的燃气推动活塞做功；柴油机在吸气冲程中吸入空气，在压缩冲程中，机械能转化为内能，空气的内能增大；柴油机气缸顶端有个喷油嘴，此时喷油嘴喷出雾状的柴油，柴油遇到高温的空气，达到着火点而燃烧，点燃方式是压燃式，故A错误，符合题意； B．四冲程内燃机工作时，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的，故B正确，不符合题意； CD．由图知道，两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，此过程中是将活塞的机械能转化为气体的内能，故CD正确，不符合题意 故选A。 2．如图A是四冲程汽油机的工作示意图，如图B是我国古代曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃。下列说法错误的是（　　） A．做功冲程中，燃料释放的能量少部分转化为机械能 B．汽油机和柴油机的构造类似，汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高 C．图A丁冲程中存在着化学能转化为内能的过程，甲、乙、丙冲程靠飞轮惯性完成 D．图B把推杆推入牛角套筒内时能量转化过程与热机中的图甲冲程相同 【答案】B 【详解】A．在做功冲程中，燃料燃烧释放的能量大部分会因散热、克服摩擦等损失，只有少部分转化为机械能，故A正确，不符合题意； B．柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度比汽油机更高，这样才能使柴油达到自燃温度，故B错误，符合题意； C．图A丁是做功冲程，燃料燃烧时化学能转化为内能；四冲程中只有做功冲程主动提供动力，甲、乙、丙冲程都依靠飞轮的惯性完成，故C正确，不符合题意； D．图B中猛推推杆时，是通过做功使筒内空气内能增加，能量转化是机械能转化为内能，这与图甲（压缩冲程）的能量转化过程相同，故D正确，不符合题意。 故选 B。 基础通关 1．（2026·新疆乌鲁木齐·二模）下列运输工具的热机工作时不需要空气的是（     ） A．直升机 B．游艇 C．货车 D．火箭 【答案】D 【详解】热机工作需要氧气支持燃烧，不同热机的氧气来源不同。直升机、游艇、货车的热机都是内燃机，需要从空气中获取氧气来燃烧燃料；火箭发射自带氧化剂，不需要依靠空气中的氧气，在真空环境也能工作，故选D。 2．（25-26九年级上·天津西青·阶段检测）在四冲程汽油机的工作过程中，做功冲程是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，故A不符合题意； B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故B不符合题意； C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，故C符合题意； D．排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，故D不符合题意。 故选 C。 3．（2026·江苏扬州·中考真题）如图，加热试管中的水至沸腾。分析橡胶塞被冲出的过程，其能量转化与汽油机的哪个冲程类似（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【详解】加热试管使水沸腾后，高温高压的水蒸气推动橡胶塞冲出，是水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，而在汽油机四个冲程中，做功冲程是高温高压燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，和本实验的能量转化一致。 故选C。 4．（2026·四川内江·中考真题）下列设备工作过程中没有使用热机的是（     ） A．燃油汽车 B．火箭 C．喷气式飞机 D．电瓶车 【答案】D 【详解】ABC．燃油汽车的内燃机、火箭发动机，喷气式发动机，都属于热机，故ABC不符合题意； D．电瓶车靠电动机工作，是将电能直接转化为机械能，没有使用到热机，故D符合题意。 故选 D。 5．（2026·广东·二模）题图为四冲程内燃机的做功冲程示意图，此冲程中气缸内的气体（     ） A．体积变大，内能转化为机械能 B．体积变大，机械能转化为内能 C．体积变小，内能转化为机械能 D．体积变小，机械能转化为内能 【答案】A 【详解】图中冲程中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此气缸内气体体积变大；做功冲程中，高温高压燃气膨胀推动活塞运动，对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 素养提升 6．（25-26九年级上·广东清远·期中）如图所示是汽油机的______________冲程，汽油机在此冲程获得动力，其它三个冲程依靠飞轮的______________来完成；某汽油机飞轮的转速为，则内汽油机对外做功______________次。 【答案】 做功 惯性 25 【详解】汽油机工作时，在做功冲程中缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，获得动力，图中可看出汽油机处在做功冲程；其它三个冲程，吸气冲程、压缩冲程、排气冲程没有动力推动，都是依靠飞轮惯性来完成；已知四冲程汽油机飞轮转速是3000r/min，则此汽油机每秒钟的转速为 一秒内汽油机飞轮转50圈，四冲程内燃机曲轴转两圈，完成1个工作循环，转50圈可完成25个工作循环，100个冲程，对外做功25次。 7．（2026·黑龙江绥化·中考真题）（多选）我国古人曾发明一种点火器，结构如图所示。取火时握住套筒，然后向内猛推推杆，前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。下列说法正确的是（     ） A．艾绒燃烧是化学能转化为内能 B．推入推杆过程中是通过做功方式改变气体的内能 C．推入推杆使筒内气体分子运动加快 D．推入推杆过程与汽油机做功冲程的能量转化相似 【答案】ABC 【详解】A．艾绒燃烧时，化学能主要转化为内能，故A正确； B．推入推杆过程中，推杆压缩筒内气体，对气体做功，是通过做功的方式改变气体的内能，故B正确； C．推入推杆使筒内气体温度升高，气体分子热运动加快，故C正确； D．推入推杆过程与汽油机的压缩冲程相似，均为机械能转化为内能；汽油机做功冲程是内能转化为机械能，故D错误。 故选ABC。 8．（25-26九年级上·湖南常德·阶段检测）进入展厅，首先看到的是内燃机模型展区，小袁正在观察单缸四冲程汽油机的工作过程。以下说法正确的是（     ） A．一个工作循环的正确顺序是：吸气、做功、压缩、排气 B．做功冲程中，气体推动活塞做功，内能减少 C．烧开水时水蒸气顶开盖子的过程和压缩冲程类似 D．靠飞轮惯性完成的冲程是做功冲程 【答案】B 【详解】A．单缸四冲程汽油机一个工作循环的正确顺序是吸气、压缩、做功、排气，故A错误； B．做功冲程中，缸内高温高压气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，气体自身内能减少，故B正确； C．水蒸气顶开壶盖是内能转化为机械能，能量转化和汽油机的做功冲程一致；压缩冲程是机械能转化为内能，二者不同，故C错误； D．四冲程工作中，只有做功冲程可以主动对外做功，吸气、压缩、排气三个冲程都依靠飞轮惯性完成，故D错误。 故选B。 9．（25-26九年级上·湖北黄冈·期中）请依据跨学科实践：制作简易热机模型，完善下列内容。 【项目提出】了解不同热机的工作原理，制作一个简易热机模型。 【项目分析】 （1）了解不同热机的工作原理。 （2）方案选择：制作热机需考虑用什么作热源、工作物质是什么，以及如何将内能转化成机械能（即内燃机或外燃机）。 【项目实施】制作一个简易的汽轮机模型。 （1）准备以下材料：空易拉罐、去掉笔芯和尾塞的中性笔、小风扇、酒精灯。 （2）向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。 （3）将易拉罐按图所示方式放置在支架上，笔尖对准小风扇的扇叶。 （4）①点燃酒精灯，易拉罐内的水温度升高，这是通过__________的方式来增大水的内能。②当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来，此过程中的能量转化与内燃机的________冲程相同。 【展示交流】 （1）若要缩短加热时间，应该_______（选填“提高”或“降低”）易拉罐内水的初温。 （2）为了加快扇叶的转动速度，小组成员提出了下列改进措施，其中不合理的是( ) A．延长加热的时间    B．使用更轻的材质制作扇叶 C．换用火力更大的酒精灯加热 （3）请你提出一种提高该汽轮机模型的效率的措施：_______。 【答案】 热传递 做功 提高 A 给易拉罐包裹隔热材料减少热量散失 【详解】[1]点燃酒精灯，酒精灯的火焰通过热传递的方式将热量传递给易拉罐内的水，使水的内能增大、温度升高。 [2]当蒸汽喷出时，蒸汽的内能转化为扇叶的机械能。内燃机的做功冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，也是内能转化为机械能，因此此过程的能量转化与内燃机的做功冲程相同。 [3]根据，水的质量和比热容不变，提高初温后，水升高到沸点需要吸收的热量更少，因此可以缩短加热时间。 [4]A．延长加热时间只会增加总的蒸汽量，但不会显著提高单位时间内蒸汽对扇叶的作用力，不会显著提高扇叶的转动速度，故A符合题意； B．使用更轻的扇叶，扇叶惯性小、更容易被蒸汽带动，转速加快，故B不符合题意； C．换用火力更大的酒精灯，加热更快、蒸汽产生更多，转速加快，故C不符合题意。 故选A。 [5]提高热机效率需要减少能量损失，可以给易拉罐隔热减少散热、减小转轴摩擦、对准喷口减少蒸汽能量浪费等，合理即可。 迁移创新 10．阅读短文，回答问题。 汽车发动机 发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个汽缸，所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。 如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个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吸气、压缩和排气冲程。 (1)汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为___________能。 (2)若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为___________（用字母表示）。 (3)若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是___________。 (4)四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的冲程是___________。 A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气 (5)当发动机转速为3000r/min时，则发动机每个工作循环所需要的时间为___________s； (6)设做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为n时该轿车的输出功率P与发动机排量为V排的关系式为___________。 A． B．np0V排 C．2np0V排 D．4np0V排 【答案】(1)机械能 (2)pV (3)增大牵引力 (4)A (5)0.04 (6)A 【详解】（1）内燃机就是将内能转化为机械能的机器，故汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为机械能。 （2）在做功冲程，活塞移动的距离为L，发动机的单缸排量为V=SL，燃气对活塞所做的功为 （3）根据可知，功率一定时，速度越小，牵引力越大，故降低速度是为了增大牵引力。 （4）四汽缸发动机，各个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吸气、压缩和排气冲程，则若四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，此时活塞应该向下运动，由于4号曲轴的位置和1号相同，所以4号活塞也向下运动，所以4号汽缸所处的冲程是吸气冲程，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 （5）在发动机中，飞轮转2周完成一个工作循环，所以发动机转速为3000r/min时，1min完成1500个工作循环，每个工作循环所需要的时间为 （6）设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，则一个活塞的排气量为，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力为 每个做功冲程燃气对一个活塞做的功为 发动机转速为n时，燃气对活塞做功的功率为 故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $