第二章 改变世界的热机【章末复习】-培优课件-2026-2027学年教科版物理九年级上册

该初中物理课件聚焦“改变世界的热机”，系统涵盖热机能量转化、四冲程内燃机工作过程、燃料热值、热机效率及环境问题，通过“试管加热水使瓶塞冲出”实验导入，从内能利用过渡到热机定义，再深入内燃机原理，构建连贯知识支架。 其亮点在于融合跨学科实践与实验探究，结合物理观念与科学态度，如四冲程对比表格助学生理解能量转化，热机效率计算例题培养科学思维，环保措施渗透社会责任。学生能提升知识应用能力，教师可借助系统考点与教学方法高效备课。

教科版物理9年级上册培优备课课件 授课教师： . 班 级： 9年级（ ）班 . 时 间： 2026.07.23 . 章末复习 第2章 改变世界的热机 第2章 改变世界的热机（全章知识点总结） 本章为教科版九年级物理上册第二章核心内容，主要围绕热机的工作原理、四冲程内燃机工作过程、燃料热值、热机效率以及热机带来的环境问题展开，是初中物理内能利用的重点章节，计算题、实验题、简答题高频考查。 2.1 热机 一、热机的概念与能量转化 1. 定义：利用内能做功，将内能转化为机械能的机器叫做热机。 2. 能量转化：燃料燃烧（化学能→内能）→ 热机做功（内能→机械能）。 3. 分类 - 外燃机：燃料在气缸外燃烧，如蒸汽机，效率低、体积大。 - 内燃机：燃料在气缸内燃烧，主要包括汽油机、柴油机，生活应用最广。 二、四冲程内燃机工作循环（必考） 内燃机一个完整工作循环由四个冲程组成，曲轴转2圈，活塞往复2次，对外做功1次。 1. 吸气冲程：进气门开、排气门关，活塞向下；汽油机吸入油气混合物，柴油机吸入空气。无能量转化，靠惯性完成。 2. 压缩冲程：两门关闭，活塞向上；机械能转化为内能，缸内温度、气压升高。 3. 做功冲程：两门关闭，燃料燃烧推动活塞向下；内能转化为机械能，唯一对外做功的冲程。 4. 排气冲程：排气门开、进气门关，活塞向上，排出废气，靠惯性完成。 三、汽油机与柴油机区别 - 汽油机：点燃式点火，吸入汽油与空气混合物，动力柔和、效率偏低，用于轿车、摩托车。 - 柴油机：压燃式点火，只吸入空气，压缩比大、温度高、动力强、效率高，用于货车、拖拉机、大型机械。 2.2 热机效率 一、燃料的热值 1. 定义：1kg（或1m³）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。 2. 特点：热值是燃料的固有属性，与燃料质量、燃烧是否充分、放热多少无关。 3. 公式 固体、液体：$$Q_{\text{放}}=mq$$   单位：$$\mathrm{J/kg}$$ 气体：$$Q_{\text{放}}=Vq$$   单位：$$\mathrm{J/m^3}$$ 二、热机效率 1. 定义：热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出总能量的比值。 2. 公式：$$\eta=\dfrac{W_{\text{有用}}}{Q_{\text{放}}}\times100\%$$ 3. 特点：效率永远小于100%。 三、能量损耗的主要原因 - 高温废气带走大部分内能（最大损耗）； - 机械摩擦消耗能量； - 机身向外散热； - 燃料无法完全燃烧。 四、提高热机效率的方法 - 让燃料充分燃烧； - 加润滑油减小机械摩擦； - 减少废气带走热量； - 改进设备结构，减少散热损失。 跨学科实践：保护地球家园 一、热机与环境问题 热机大量使用化石燃料，带来四大环境问题：空气污染、温室效应、噪声污染、能源枯竭。 - 空气污染：燃料不完全燃烧产生一氧化碳、粉尘、硫化物，引发雾霾。 - 温室效应：大量二氧化碳排放，导致全球变暖、冰川融化、海平面上升。 - 酸雨：二氧化硫、氮氧化物溶于雨水，酸化土壤、腐蚀建筑、破坏生态。 - 噪声污染：热机运转产生噪音，影响生活与生物栖息。 二、多学科关联总结 - 物理：热机效率低、燃料燃烧不充分是污染的根本原因；提高效率、使用清洁能源可节能减排。 - 地理：化石燃料燃烧改变大气成分，引发气候变化、极端天气、海平面上升。 - 生物：大气污染、酸雨破坏植物生长、破坏栖息地、危害人体健康、降低生物多样性。 - 道法：保护环境、节约资源是基本国策，低碳绿色是公民义务与时代责任。 三、环保实践措施 工业上升级热机、尾气净化、推广新能源汽车；生活中绿色出行、节约水电、垃圾分类、植树造林，从个人行动保护地球家园。 本章核心考点汇总（必背） 1. 热机能量转化：内能 → 机械能。 2. 两个关键冲程：压缩冲程（机械能→内能）、做功冲程（内能→机械能）。 3. 四冲程规律：四冲程、转两圈、做功一次。 4. 热值只与燃料种类有关，与质量、燃烧情况无关。 5. 热机效率公式必考，效率无法达到100%。 6. 热机是环境污染重要来源，节能减排是本章育人核心。 内能 机械能 内燃机 汽油机 柴油机 机械 内 内 机械 2 所用燃料完全燃烧释放的热量 减小内能损失 3 本章思维导图 改变世界的热机 热机 热机 内燃机 种类: 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机 工作原理: 化学能　　内能　　机械能 压缩冲程—机械能转化为内能 做功冲程—内能转化为机械能 定义: 利用内能做功的机械。 构造: 汽缸、进气门、排气门、火花塞、活塞、连杆、曲轴。 工作过程: 吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 能量转化: 热机 效率 热机效率 定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 公式： 提高热机效率的方法 改变世界的热机 飞向太空 种类 工作原理 汽油机 物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。 知识点一　利用内能做功 利用内能做功 【实验】利用内能来做功 实验分析： ①瓶塞被冲出来;　　②管口附近出现“白雾” 实验现象: 在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧然后对试管加热使水沸腾。 实验结论：利用内能可以做功。 机械 内 加热试管中的水 ①酒精燃烧放出热量，酒精的_____能转化为水的_____能; ②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功， 气体的_____ 能转化为瓶塞的_____ 能。 化学 内 知识点一　利用内能做功 ①定义：通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。 ②工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能。 ③种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 1.热机 知识点一　利用内能做功 蒸汽机是最早的热机，它的发明给人类发展带来了巨大的飞跃。 2.蒸汽机 蒸汽机的构造和工作原理 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，汽缸内的废气从排气管排出。 柴油机 知识点二　内燃机 内燃机 1.定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫作内燃机。 2.活塞式内燃机：燃料在汽缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功的装置。 汽油机 ①汽油机 常见的活塞式内燃机： ②柴油机 知识点三　汽油机的工作过程 1.工作原理 2.汽油机的构造 汽油机的工作过程 利用汽油在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气推动活塞做功。 化学能转化为内能 内能转化为机械能 由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆等组成。 1. 汽缸 2. 活塞 3. 连杆 4. 曲轴 5. 进气活门 6. 排气活门 7. 火花塞 8. 飞轮 汽油机的构造 知识点三　汽油机的工作过程 3.工作过程 ①冲程：汽油机在工作时，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 ②一个工作循环：由_____、_____、_____、_____4个冲程组成活塞往复运动___次，飞轮转动___周，对外做功___次。 吸气 压缩 做功 排气 2 2 1 知识点三　汽油机的工作过程 ③汽油机四个冲程工作情况总结 冲程名称 进气门 排气门 活塞运动 冲程的作用 能量转化 吸气冲程 开 闭 向下 吸入燃料和空气的混合物 无 压缩冲程 闭 闭 向上 压缩燃料和空气的混合物使其内能增大，温度升高 机械能转化为内能 做功冲程 闭 闭 向下 火花塞产生火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功通过连杆、曲轴带动飞轮转动 内能转化为机械能 排气冲程 闭 开 向上 排出废气 无 方法点拨|热机的定义与种类 考查热机的概念，判断机械是否属于热机，通常以概念为主。 1. 定义：利用内能做功（将内能转化为机械能）的机械称为热机。 2. 分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 3. 热机工作时的能量转化： 燃烧的化学能→内能→机械能。 认识知识点 考察方向 判断机械是否是热机，要从能量转化的角度来判断。 解题思路 理解内燃机工作过程及其能量转化 1.内燃机的工作流程： 内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的。 2.内燃的工作过程中能量转化 吸气冲程： 做功冲程： 机械能转化为内能 内能转化为机械能 方法点拨|内燃机的四个冲程 方法点拨|内燃机的四个冲程 3. 转数与做功次数和工作循环的个数的关系： 在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。 一个工作循环=四个冲程=曲轴、飞轮转动两周=活塞往复运动两次=对外做功一次=两次能量转化。 知识点一　热机效率 热机效率 1.热机里的能量变化 汽车内燃机的能量流向 热机一般是通过燃料的燃烧来做功的。 燃料燃烧放出的能量，并不能全部用来做有用功。汽油在热机汽缸内燃烧释放的能量，只能有一部分能转变为对外做有用功的能量。 2.热机效率 ①定义：热机所做有用功与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。 ②公式： η ③物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。 热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，消耗的燃料更少。 知识点一　热机效率 ④常见热机的效率 蒸汽机的效率只有6%~15% 汽油机的效率为 20%~40% 柴油机的效率为30%~45% 喷气式发动机的效率为50%~60% 知识点一　热机效率 ⑤提高热机效率的主要途径 a. 尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量大型发电机常常用蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。 b. 在热机的设计和制造上，采用先进技术和使用新材料。 c. 使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 知识点一　热机效率 知识点二　改变世界的热机 改变世界的热机 18世纪中后期，蒸汽机的应用，实现了纺织工业机械化。 18世纪末，蒸汽机广泛应用在采矿业上。 用蒸汽轮机发电的火电站 　　从18世纪60年代开始，蒸汽机在纺织、采矿、冶炼和交通运输等方面得到了广泛应用。时至今日以热机为动力装置的汽车、火车、轮船和飞机把整个世界连接在一起。热机，从根本上改变着我们的世界。 以热机为基础的各种交通工具正在将地球变成“地球村”。 知识点三　飞向太空 飞向太空 　　世界上最早的火箭的即出自我国，我国不仅是火箭的发源地，还是一个航天大国，我国的长征系列运载火箭，有着极佳的性能。 中国古代的火箭 我国制造的“长征”系列运载火箭 知识点1 热机 1. 下列关于热机的说法中，正确的是( ) A A. 只有做功冲程是燃气对外做功 B. 做功冲程将机械能转化为内能 C. 热机常用水做冷却液，是因为水的沸点高 D. 汽油机和柴油机的点火方式相同 返回 考试考法 21 2.如图所示为汽油机的______冲程，若该单缸四冲程汽油机 内对外做功20次，则汽油机转速为_______ 。 压缩 2 400 返回 考试考法 22 知识点2 热机效率 3. 如图甲、乙所示的是某汽油机的主要能量流向 和相关参数图，下列说法正确的是( ) A A. 有用机械能所占比例最大 B. 废气带走的能量占比为 C. 该汽油机的效率为 D. 减少机械摩擦不能提高汽油机效率 返回 考试考法 23 4. “芒种”前后是麦子成熟收割的时间，需要及时把麦子颗 粒归仓。现在很多地方都用联合收割机收割麦子，某收割机 的功率为。若收割一块地的麦子，耗时 ,则该收割 机做的功为___________ 。已知在此过程中消耗柴油的质量 为，则该发动机的效率为_____ 。 ，最后一空精确至 37.2 返回 考试考法 24 5. 为减少有害气体排放， （液化天然气）新能源公交 车已经投入运营多年，天然气车和汽油车相比较，尾气中的 有害气体排放明显减少，无粉尘排放，因此天然气被称为清 洁能源。根据下表提供的信息，通过计算说明： 热机效率 热值 价格 天然气发动机 4.5元/ 汽油发动机 9.0元/ 考试考法 25 （1）天然气发动机完全燃烧 天然气所做的有用功是多少？ 【解】由可得， 天然气完全燃烧，通过 发动机所做的有用功 。 考试考法 26 （2）做同样多的有用功，汽油发动机需要完全燃烧多少千 克汽油？（保留两位小数） 根据题意可得， ,即 ，解得 。 考试考法 27 （3）若某天然气公交车每天消耗 的天然气，与用汽 油相比，它每天节约的运行成本是多少？ 燃烧天然气可节约的资金为 元/ 元/ 元，若某天然气公交车每天消 耗 的天然气，则天然气公交车每天节约的运行成本是 5.22元 元。 返回 考试考法 28 1. 某混合动力汽车启动时，内燃机不工作， 车内蓄电池输出能量；当高速行驶或蓄电池 储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车 轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当 车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出 能量。为了保护蓄电池，当电池使用到剩下最大容量的 时停止供电。 考试考法 29 （1）如图甲为单缸四冲程汽车内燃机的 各冲程的示意图，一个工作循环的顺序应 为______（填字母）。若飞轮转速为 ，则每秒对外做功____次，若 做一次功为 ，则汽油机的功率为 ________ 。 15 15 000 考试考法 30 （2）为了提高热机效率，下列途径 中可行的是___（填字母）。 A A. 尽量使燃料充分燃烧 B. 尽量增加热量损失 C. 换用热值高的燃料 D. 尽量减少输出的有用功 考试考法 31 （3）汽车在平直公路上匀速行驶 ，共消耗汽油 ，所受平均阻 力为 ，若该汽车内燃机的效率为 ，汽油完全燃烧放出的热量为 _______________ ，最终使蓄电池增加 的电能为_____________。 忽略蓄电池和电动机的热损失， ， 考试考法 32 （4） 该车制动减速的过 程中，机械能转化为电能和内能， 转化的电能与内能 之比为 ，如图乙是机械能的变化量 与速度变化量 的关系图像，若该 车从 开始减速，转化的电能 12 为，则该车的速度将会减小到____ 。 考试考法 33 【点拨】已知转化的电能与内能 之比为 ，即，转化的电能为 ， 则转化的内能 ，则机 械能的变化量 ， 由图乙可知，当机械能的变化量是 时，速度变化量 ，则该车的速度将会减小到 。 返回 考试考法 34 Lavf57.62.100 $