2.1 热机 学练案 2026-2027学年教科版九年级上册物理

该初中物理导学案聚焦“改变世界的热机”，核心知识点涵盖热机定义、分类及工作原理，课堂导入从蒸汽机发展历史切入，通过对比早期热机与现代内燃机，搭建内能转化为机械能的学习支架，衔接前后能量知识脉络。 特色在于用表格梳理汽油机四冲程及与柴油机异同，结合思考问题引导科学推理，多样化习题强化能量观念和模型建构，助力学生形成物理观念，提升科学思维与问题解决能力。

第二章 改变世界的热机 2.1热机 知识点一：利用内能来做功机 1．热机是通过燃料燃烧获取 并转化为 的装置。 2． 是最早的热机。利用蒸汽做功，可追溯到古希腊时期。直到1769年， 改进、完善了蒸汽机，才使蒸汽机成为带动其他机器运转的动力机器。 3．了解蒸汽机的工作过程：滑块阀门移到右端时，蒸汽从汽缸左面进入，推动活塞向 运动，同时把之前燃烧所产生的废气从排气管排出；当滑块阀门移到左端时，蒸汽从汽缸右面进入，推动活塞向 运动，同时把之前燃烧所产生的废气从排气管排出，如此往复，从而驱动轮子转动。 知识点二：内燃机 1．定义：燃料在 燃烧，产生高温高压的燃气直接推动活塞 的热机叫做活塞式内燃机。 2．常见的活塞式内燃机有两种，以汽油为燃料的 和以柴油为燃料的 。 知识点三：汽油机的工作过程 1．汽油机的结构：主体是汽缸，气缸上部有 门和 门，顶部有 ，下部有活塞，它通过 与 相连。 2．工作原理：汽油在气缸里面燃烧时产生高温高压的燃气，推动活塞，活塞再通过连杆带动曲轴转动，从而对外 ，输出动力。 3．两个专业名词： （1）一个冲程：活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个 ； （2）一个工作循环：汽油机工作时，由 、 、 、 四个冲程不断循环来保证连续工作的,这样四个连续的工作冲程叫做一个工作循环。 4．对照课本及模型介绍汽油机四冲程的具体工作情况 进、排气门情况 活塞运动方向 吸进或排出的物体 能量转化情况 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 思考1：根据汽油机的剖面图判断是属于哪个冲程的方法？ 判断冲程的方法：一看气门状态，二看活塞运动方向。 思考2：四冲程汽油机哪个冲程获得了动力？ 四冲程汽油机只有 获得动力，其余三个冲程不仅不会获得动力，还要消耗机械能，他们是靠飞轮的 带动来完成的。 5、一组重要关系：四冲程内燃机一个工作循环，包括 个冲程，活塞往复运动 次，飞轮和曲轴转动 周，做功 次。 6、柴油机与汽油机的异同 汽油机 柴油机 不同的 构造 燃料 吸气 点火方式 效率 特点 应用 相同点 燃料都是在汽缸内部燃烧，一个工作循环都是四个冲程，能量转化是一样的。 1. 热机的出现改变了世界，最早的热机是( ) A. 内燃机 B. 蒸汽机 C. 火箭发动机 D. 喷气发动机 2. 如图所示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，水蒸气从橡胶塞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。 3.如图是蒸汽机工作的原理示意图，关于蒸汽机工作过程中所涉及的物理知识，下列说法正确的是 ( ) A.汽缸内蒸汽推动活塞做功，内能转化为机械能 B.燃料燃烧时产生热量，将内能转化为化学能 C.蒸汽推动活塞做功，蒸汽的内能增大 D.蒸汽机加装冷凝器，能减少废气带走的温度 4. 下列汽油机工作的四个冲程中，做功冲程是( ) 5. 汽油机的一个工作循环中，能量转化方式与图示过程相同的是( ) A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 6. 下面关于汽油机与柴油机的说法，错误的是( ) 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 7. 一台单缸四冲程内燃机的飞轮转速为3 600 r/min ,那么每秒钟( ) A. 完成60个冲程 B. 燃气对活塞做功30次 C. 曲轴转动240转 D. 完成120个工作循环 8. 1883年人类发明了汽油机。一台四冲程汽油机的某个冲程中，火花塞点火，燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做功，则该冲程( ) A. 是压缩冲程 B. 气体对外做功，内能转化为机械能 C. 活塞依靠飞轮的惯性而运动 D. 气体对外做功，气体的内能增加 9. 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N2O4 在光照下会分解，使反应室气压增大，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( ) A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 10. 如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，往易拉罐里喷少量酒精，然后将一个空的纸杯迅速套上易拉罐的另一端，并将易拉罐固定，用手拿着点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，纸杯就会“冲天”飞出去，下列说法正确的是 ( ) A. 酒精燃烧时，将化学能转化为机械能 B. 纸杯飞出去的过程的能量转化与内燃机的排气冲程相同 C. 纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小 D. 纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 11.如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖会飞出去。此过程中燃气的____能转化为盒盖的机械能，这与四冲程汽油机的______冲程的能量转化相同。若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功____次。 12.用海浪发电的航标灯的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏将空气吸入气室，再压缩后推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么( ) A.当海水上升时，空气的内能转化为海水的机械能 B.当海水下降时，是活塞吸力将空气吸入气室 C.当海水下降时，空气从气室被推入工作室 D.当海水上升时，S1打开，S2 关闭 13.［多选］某单缸四冲程汽油机活塞的受力面积为30 cm2 ，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50 mm ，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa，飞轮1 min 转动1 800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），下列 说法中正确的是( ) A.汽油机每秒内完成30个冲程 B.1 min内汽油机的功率为2 025 W C.做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2 700 N D.一个做功冲程中燃气对活塞做的功为1.35×105 J 14. 科学家在四冲程发动机的基础上发明了六冲程引擎发动机。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，引发第五冲程，为汽车提供动力，第六冲程让水蒸气排放到冷凝器，液化为可再次注入汽缸的水。六冲程引擎发动机的第五冲程相当于四冲程发动机的______冲程；如果这种单缸六冲程引擎发动机飞轮转速是1 800 r/min ，则该发动机每秒钟对外做功____次，若每次做功为500 J ，六冲程引擎发动机的功率为____________W 。 15.某四冲程内燃机，飞轮转速为300 r/min ,活塞面积为120 cm2，活塞行程为0.3 m ,假设做功冲程中燃气的平均压强为5×105 Pa ,则： （1）这台内燃机一个做功冲程中，燃气对活塞做功多少焦？ （2）这台内燃机的功率是多少瓦？ 16.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： （1）该四缸发动机每分钟对外做功________次，每分钟对外做功__________J 。 （2）在每个做功冲程里，发动机做功W=_____J 。在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV ，式中p表示燃气对活塞的压强，则p=__________Pa 。 学科网（北京）股份有限公司 $