14.2 热机（导学案）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理导学案聚焦“热机”核心内容，引导学生掌握热机工作原理、汽油机四冲程及能量转化、汽油机与柴油机差异，通过“水蒸气冲塞演示实验”导入，衔接内能知识，以自主预习填空为支架，帮助构建初步知识框架。 包含实验装置图、冲程示意图等可视化资源，通过实验探究培养科学探究能力，借助模型与示意图建构热机工作模型发展科学思维，结合实际应用渗透环保观念落实科学态度与责任，习题设计针对性强，助力巩固重点难点。

14.2 热机 （导学案） 【学习目标】 1.明确热机利用内能做功的工作原理，掌握汽油机四冲程工作过程，分清汽油机与柴油机结构、点火方式差异，准确说出压缩、做功冲程的能量转化。（物理观念） 2.借助实验、剖面模型、冲程示意图建立热机工作模型，通过气门、活塞运动状态推理对应冲程，形成能量转化逻辑推理能力。（科学思维） 3.观察水蒸气冲塞演示实验、汽油机模型运转演示，自主归纳四冲程工作顺序、循环规律，总结两种内燃机异同点。（科学探究） 4.了解热机在交通、农业、工业中的广泛用途，知道内燃机尾气会造成大气污染，树立绿色出行、节约能源的环保观念。（科学态度与责任） 【学习重点】 1.热机定义与能量转化本质（内能转化为机械能）； 2.汽油机四个冲程的工作过程、气门活塞状态、能量变化； 3.汽油机工作循环规律：4 冲程、曲轴 2 周、做功 1 次。 【学习难点】 1.根据冲程简图判断吸气、压缩、做功、排气冲程； 2.区分汽油机点燃式与柴油机压燃式的原理； 3.准确区分压缩冲程、做功冲程的能量转化。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1.热机是把______能转化为______能的机器，______是最常见的热机，常见的内燃机分为______和______两大类。 2.汽油机的吸气冲程吸入气缸的是______，压缩冲程将______能转化为______能，做功冲程将______能转化为______能，依靠飞轮惯性完成的冲程是______、______、______。 3.汽油机顶部的结构是______，柴油机顶部的结构是______；汽油机点火方式为______，柴油机点火方式为______。 参考答案： 1.内；机械；内燃机；汽油机；柴油机 2.汽油和空气的混合物；机械；内；内；机械；吸气冲程；压缩冲程；排气冲程 3.火花塞；喷油嘴；点燃式；压燃式 【课堂探究】 探究一、热机 1. 实验探究：利用内能做功 实验装置 注意事项:实验时，橡胶塞不要塞得太紧，避免橡胶塞不能冲出，导致试管炸裂伤人，同时试管口不能对着人，以防试管内的水沸腾时橡胶塞冲出试管口而伤人 实验过程 在试管内装些水，用橡胶塞塞住试管口，用酒精灯给水加热至沸腾 实验现象 橡胶塞被冲出，试管口出现“白雾” 交流与论证 酒精燃烧放出热量，热量通过试管传递给水使其内能增加、温度升高，产生大量的水蒸气。水蒸气膨胀对橡胶塞做功，将橡胶塞推出试管口，同时，在试管口观察到大量的“白雾”，说明水蒸气的内能减少，温度降低 能量转化 结论 利用内能可以做功 2. 热机 （1）定义：如车、船、飞机等的发动机通过燃料燃烧，获得内能，并利用内能做功，像这样的机械叫热机。 （2）工作原理：利用内能来做功。 （3）热机的工作原理： （4）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 3. 常见的热机——内燃机 （1）燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 （2）分类：内燃机中最常见的是汽油机和柴油机两类。 【典例1】中国现代交通运输发展情况总体呈现出显著的提升和进步。下列交通或运输工具中，动力设备不是热机的是（　　） A．C919客机 B．载重汽车 C．纯电动汽车 D．远洋货轮 【答案】C 【详解】A．C919客机使用航空燃油发动机，通过燃烧燃料产生动力，将内能转化为机械能，属于热机，故A不符合题意； B．载重汽车通常使用柴油或汽油发动机，将内能转化为机械能，属于热机，故B不符合题意； C．纯电动汽车使用电动机驱动，将电能转化为机械能，不是利用内能工作的机器，故不是热机，故C符合题意； D．远洋货轮通常使用大型柴油发动机或涡轮机，通过燃料燃烧提供动力，将内能转化为机械能，属于热机，故D不符合题意。 故选C。 探究二、汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 工作 示意图 气门开闭 进开、排闭 进闭、排闭 进闭、排闭 进闭、排开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 曲轴的运动 半周 半周 半周 半周 冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩空气和汽油的混合物，使其内能增加、温度升高 火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气 能的转化 机械能转化成内能 内能转化成机械能 说明 1个工作循环，包含4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴和飞轮运转2周，对外做功1次 判断内燃机处于哪个工作冲程应抓住两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向。有火花塞的就是做功冲程，两个气门都关闭，无火花塞，就是压缩冲程，若是吸气冲程，进气门打开，排气冲程，排气门打开。 （1）汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油机才能连续工作； （2）在汽油机的一个工作循环中，包含4个冲程，活塞往复运动两次（两圈），曲轴转动两周，对外做功一次，巧记为“1-4-2-2-1”； （3）在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大； 【典例2】如图所示是四冲程汽油机的工作示意图，下列描述错误的是（     ） A．甲做功冲程燃气的内能转化为活塞的机械能 B．乙排气冲程活塞向上运动，把废气排出气缸 C．丙吸气冲程活塞向下运动，空气进入气缸 D．丁压缩冲程活塞向上运动，燃料混合物被压缩，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能 【答案】C 【详解】A‌．甲图中进气门和排气门都关闭，高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，是做功冲程。做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，将燃气的内能转化为活塞的机械能，故A正确，不符合题意； B‌．乙图中进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸，是排气冲程。排气冲程时，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸，故B正确，不符合题意； C‌．丙图，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，是吸气冲程。吸气冲程中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸，而不是只有空气进入气缸，故C错误，符合题意； D‌．丁图，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，是压缩冲程。压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能，故D正确，不符合题意。 故选C。 【典例3】如图所示，是汽油机的_______ 冲程示意图，若该单缸四冲程汽油机飞轮转速是3000r/min，则此汽油机10秒对外做功________ 次。 【答案】 排气 250 【详解】由图可知，排气门打开、进气门关闭，活塞向上运动，符合排气冲程的特征，因此该图是汽油机的排气冲程示意图。 汽油机的一个工作循环中，经历四个冲程，飞轮转动两周，对外做功一次，因为该汽油机飞轮的转速是，所以飞轮每秒转动50周，则汽油机每秒钟对外做功25次，汽油机10秒对外做功次。 探究三、柴油机 1.工作原理 利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2. 构造 3. 汽油机和柴油机的异同点： 不同点 相同点 项目 汽油机 柴油机 （1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。 （2）都将内能转化为机械能。 （3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 构造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴 点火 方式 压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式 压缩冲程末由喷油嘴向汽缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式 燃料 汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物 柴油、吸气冲程吸进汽缸的只是空气 压缩比 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/9至1/6 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/22至1/16 做功 做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功 做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功 效率 效率较低20％至30％ 效率较高30％至45％ 用途 轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械 【典例4】关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程说法正确的是（   ） A．在压缩冲程中，内能转化为机械能 B．吸气冲程时，汽油机吸入的是空气 C．只有做功冲程是燃气对外做功 D．汽油机和柴油机的点火方式相同 【答案】C 【详解】A．在压缩冲程中，活塞向上运动压缩气体，机械能转化为内能，不是内能转化为机械能，故A错误； B．汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合气体，不是空气，故B错误； C．在四冲程内燃机中，只有做功冲程燃气膨胀推动活塞向下运动，对外做功；吸气、压缩和排气冲程均不对外做功，故C正确； D．汽油机采用点燃式点火，柴油机采用压燃式点火，两者点火方式不同，故D错误。 故选C。 【归纳整理】 14.2 热机 【课堂练习】 1．“九三大阅兵”展示了我国陆海空三军的各式先进装备，下列装备中动力机械不属于热机的是（    ） A．歼-20S隐身战斗机 B．东风-61导弹搭载车 C．电动洗扫车 D．99B主战坦克 【答案】C 【详解】A．歼-20S 的动力系统是喷气式发动机属于热机的一种，其工作原理是：通过燃烧航空煤油，将燃料的化学能转化为内能，使气体受热膨胀后高速喷出，利用反作用力推动飞机前进，本质是内能转化为机械能，故A不符合题意； B．东风-61导弹搭载车的动力系统是内燃机，通常为柴油发动机，属于热机范畴。其工作过程是：燃烧柴油将化学能转化为内能，内能推动发动机活塞做功，进而将内能转化为机械能，驱动搭载车行驶，故B不符合题意； C．电动洗扫车的动力来源是电动机，其能量转化过程是电能直接转化为机械能，既没有燃料燃烧的过程，也没有利用内能来做功，故C符合题意； D．99B主战坦克的动力系统是柴油发动机，属于内燃机的一种，其工作原理是：通过燃烧柴油，将燃料的化学能转化为内能，再利用内能推动活塞做功，最终将内能转化为机械能，驱动坦克行驶，故D不符合题意。 故选C。 2．如图a为内燃机四冲程工作示意图，图b为迅速压下活塞，厚玻璃筒内硝化棉会燃烧起来，下列说法正确的（     ） A．一个工作循环的正确顺序是：乙甲丁丙 B．图甲冲程是将所有的内能转化为机械能的过程 C．从能量转化角度讲，图b工作时与图甲的原理相似 D．图丁冲程是机械能转化为内能的过程 【答案】D 【详解】由图1中，甲图两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，这是做功冲程。在此冲程中，燃料燃烧产生的内能转化为活塞的机械能。乙图进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，这是吸气冲程。丙图进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，这是排气冲程。丁图两个气门都关闭，活塞向上运动，这是压缩冲程。在此冲程中，活塞对气缸内的气体做功，将机械能转化为气体的内能，使气体温度升高。 图b中，迅速向下压活塞，活塞对筒内空气做功，使空气的内能增加，温度急剧升高，达到硝化棉的燃点，导致硝化棉燃烧。这个过程是机械能转化为内能。 A．内燃机的一个工作循环顺序是吸气、压缩、做功、排气冲程，即图1中的乙、丁、甲、丙，故A错误； B．图甲是做功冲程，是将内能转化为机械能。但是，由于存在热量散失、克服摩擦做功等能量损失，不可能将“所有”的内能都转化为机械能，故B错误； C．图b是将机械能转化为内能。图甲（做功冲程）是将内能转化为机械能。两者的能量转化方向相反，故C错误； D．由分析可知，图丁是压缩冲程，将机械能转化为气体的内能，故D正确。 故选 D。 3．关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（     ） A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低 C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能 【答案】C 【详解】A．汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．在压缩冲程，活塞对气体做功，将机械能转化为内能，气体的内能变大，温度升高，故B错误； C．做功冲程中，燃气对活塞做功，燃气的内能转化为活塞的机械能，故C正确； D．排气冲程中没有能量的转化，故D错误。 故选C。 4．如图表示四冲程内燃机工作时的示意图，一个工作循环的正确顺序为（     ） A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲 C．甲、丁、乙、丙 D．甲、丙、乙、丁 【答案】C 【详解】甲图：左侧进气门打开，右侧排气门关闭，活塞向下运动，外界混合气被吸入气缸，为吸气冲程； 丁图：两个气门全部关闭，活塞向上运动，气缸内气体被压缩，为压缩冲程； 乙图：两个气门全部关闭，活塞向下运动，燃气燃烧膨胀推动活塞下行做功，为做功冲程； 丙图：右侧排气门打开，左侧进气门关闭，活塞向上运动，气缸内废气被排出，为排气冲程； 四冲程标准顺序为吸气、压缩、做功、排气，对应甲、丁、乙、丙，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 5．1876年，德国工程师奥托制造了第一台新型的以煤气为燃料的四冲程内燃机。如图为四冲程柴油机的工作过程。下列相关说法正确的是（　　） A．汽油机和柴油机都是内燃机，吸入汽缸的物质相同 B．乙冲程使缸内气体内能增大，为内燃机提供动力 C．丙冲程主要是依靠飞轮的惯性完成的 D．柴油机降温常用水做冷却剂是因为水的比热容大 【答案】D 【详解】A．柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故A错误； B．由乙图可知，两个气门关闭，活塞向上运动，活塞压缩气体做功，此冲程为压缩，内燃机通过做功冲程获得动力，故B错误； C．由丙图可知，两个气门关闭，高温气体推动活塞向下运动，气体对外做功，丙是做功冲程，是气体推动活塞做功，不是靠惯性，故C错误； D．水的比热容大，升高相同温度吸收热量多，冷却效果好，故D正确。 故选D。 6．一台单缸四冲程汽油机工作时，若飞轮转速是3600r/min，该汽油机每秒对外做功________次；在压缩冲程中，气体的温度升高，是通过________的方式增加内能，下图中________（填序号）表示该冲程。 【答案】 30 做功 B 【详解】飞轮转速，即每秒飞轮转60圈；四冲程汽油机的工作规律是：飞轮每转2圈，完成4个冲程，对外做功1次，因此每秒对外做功30次。 压缩冲程中，活塞压缩气缸内气体，对气体做功，机械能转化为内能，气体内能增加、温度升高，因此是通过做功的方式增加内能。 压缩冲程中，两气门均关闭，活塞上行，故图中B表示该冲程。 7．下列四幅图中，汽油机正处于压缩冲程的是________，压缩冲程的能量转化情况是________，若汽油机内对外做功20次，则其曲轴的转速为________。 【答案】 乙 机械能转化为内能 2400 【详解】由图乙知道，两个气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程，此过程中机械能转化为内能。 汽油机一个工作循环中，对外做功1次，曲轴转动2圈。已知1 s内对外做功20次，则曲轴1min内转动 圈，因此转速为 。 8．轿车已成为现代家庭比较青睐的出行工具。轿车上的散热器等制冷设备常用水作为冷却剂，这是利用了水____________的性质；一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min，此汽油机每秒钟完成____________个做功冲程；夜间行驶车内禁止开灯，可防止车____________（选填“内”或“外”）景物在挡风玻璃上成像干扰司机，成像原理是____________（选填“光的反射”或“光的折射”）。 【答案】 比热容大 15 内 光的反射 【详解】根据可知，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时，水吸收的热量更多，冷却效果更好，因此散热器用水作冷却剂利用了水比热容大的性质。 曲轴每秒转速；四冲程汽油机每转动2圈完成一个工作循环，每个工作循环包含1个做功冲程，因此每秒完成的做功冲程数为15个。 轿车挡风玻璃相当于平面镜，夜间车内开灯时，车内亮度高于车外，车内景物会经挡风玻璃成像干扰司机视线； 平面镜成像的原理是光的反射。 9．如图甲所示是我国传统的“走马灯”，点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，能量的转化方式与四冲程汽油机的__________冲程相同，图乙中__________（填“A”或“B”）图就是这个冲程；内燃机还有柴油机，从构造上看柴油机气缸顶部有一个__________。 【答案】 做功 A 喷油嘴 【详解】[1]点燃底部蜡烛，热空气温度升高，热空气上升驱动扇叶转动，是热空气的内能转化为扇叶转动的机械能，这与四冲程汽油机的做功冲程能量转化方式相同。 [2]图乙中A图进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；B图两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。故选A。 [3]内燃机中的柴油机，从构造上看，柴油机气缸顶部有一个喷油嘴。 10．全球对环保越发重视，但燃油公交车在城市交通中仍承担着重要作用。某单缸四冲程柴油机作为燃油公交车的动力来源，若它在1min内完成了3600个冲程，则它每秒对外做功________次，柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是________。 【答案】 15 空气 【详解】[1]柴油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成。在一个工作循环中，有4个冲程，曲轴和飞轮转2周，对外做功1次；已知1min内完成了3600个冲程，即1s内完成了60个冲程，则它每秒对外做功15次。 [2]柴油机顶部有一个喷油嘴，柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的物质只有空气，在压缩冲程末喷入柴油。 【课后反思】 通过本节课的学习，我们认识到热机是将内能转化为机械能的关键机械，是人类利用能源、推动生产力发展的重要工具，能帮助我们理解内能在实际生产生活中的应用逻辑，从能量转化的视角理清热机工作的内在原理。 反思：是否混淆了四冲程内燃机四个冲程的工作顺序和能量转化特点？是否误将排气冲程的气门开闭状态当成了吸气冲程？是否会利用冲程的特点判断生活中不同内燃机处于的工作状态？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.2 热机 （导学案） 【学习目标】 1.明确热机利用内能做功的工作原理，掌握汽油机四冲程工作过程，分清汽油机与柴油机结构、点火方式差异，准确说出压缩、做功冲程的能量转化。（物理观念） 2.借助实验、剖面模型、冲程示意图建立热机工作模型，通过气门、活塞运动状态推理对应冲程，形成能量转化逻辑推理能力。（科学思维） 3.观察水蒸气冲塞演示实验、汽油机模型运转演示，自主归纳四冲程工作顺序、循环规律，总结两种内燃机异同点。（科学探究） 4.了解热机在交通、农业、工业中的广泛用途，知道内燃机尾气会造成大气污染，树立绿色出行、节约能源的环保观念。（科学态度与责任） 【学习重点】 1.热机定义与能量转化本质（内能转化为机械能）； 2.汽油机四个冲程的工作过程、气门活塞状态、能量变化； 3.汽油机工作循环规律：4 冲程、曲轴 2 周、做功 1 次。 【学习难点】 1.根据冲程简图判断吸气、压缩、做功、排气冲程； 2.区分汽油机点燃式与柴油机压燃式的原理； 3.准确区分压缩冲程、做功冲程的能量转化。 【自主预习】阅读教材P25~28《第2节 热机》，并填空： 1.热机是把______能转化为______能的机器，______是最常见的热机，常见的内燃机分为______和______两大类。 2.汽油机的吸气冲程吸入气缸的是______，压缩冲程将______能转化为______能，做功冲程将______能转化为______能，依靠飞轮惯性完成的冲程是______、______、______。 3.汽油机顶部的结构是______，柴油机顶部的结构是______；汽油机点火方式为______，柴油机点火方式为______。 【课堂探究】 探究一、热机 1. 实验探究：利用内能做功 实验装置 注意事项:实验时，橡胶塞不要塞得太紧，避免橡胶塞不能冲出，导致试管炸裂伤人，同时试管口不能对着人，以防试管内的水沸腾时橡胶塞冲出试管口而伤人 实验过程 在试管内装些水，用橡胶塞塞住试管口，用酒精灯给水加热至沸腾 实验现象 橡胶塞被冲出，试管口出现“白雾” 交流与论证 酒精燃烧放出热量，热量通过试管传递给水使其内能增加、温度升高，产生大量的水蒸气。水蒸气膨胀对橡胶塞做功，将橡胶塞推出试管口，同时，在试管口观察到大量的“白雾”，说明水蒸气的内能减少，温度降低 能量转化 结论 利用内能可以做功 2. 热机 （1）定义：如车、船、飞机等的发动机通过燃料燃烧，获得内能，并利用内能做功，像这样的机械叫热机。 （2）工作原理：利用内能来做功。 （3）热机的工作原理： （4）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 3. 常见的热机——内燃机 （1）燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 （2）分类：内燃机中最常见的是汽油机和柴油机两类。 【典例1】中国现代交通运输发展情况总体呈现出显著的提升和进步。下列交通或运输工具中，动力设备不是热机的是（　　） A．C919客机 B．载重汽车 C．纯电动汽车 D．远洋货轮 探究二、汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 工作 示意图 气门开闭 进开、排闭 进闭、排闭 进闭、排闭 进闭、排开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 曲轴的运动 半周 半周 半周 半周 冲程的作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩空气和汽油的混合物，使其内能增加、温度升高 火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气 能的转化 机械能转化成内能 内能转化成机械能 说明 1个工作循环，包含4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴和飞轮运转2周，对外做功1次 判断内燃机处于哪个工作冲程应抓住两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向。有火花塞的就是做功冲程，两个气门都关闭，无火花塞，就是压缩冲程，若是吸气冲程，进气门打开，排气冲程，排气门打开。 （1）汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油机才能连续工作； （2）在汽油机的一个工作循环中，包含4个冲程，活塞往复运动两次（两圈），曲轴转动两周，对外做功一次，巧记为“1-4-2-2-1”； （3）在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大； 【典例2】如图所示是四冲程汽油机的工作示意图，下列描述错误的是（     ） A．甲做功冲程燃气的内能转化为活塞的机械能 B．乙排气冲程活塞向上运动，把废气排出气缸 C．丙吸气冲程活塞向下运动，空气进入气缸 D．丁压缩冲程活塞向上运动，燃料混合物被压缩，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能 【典例3】如图所示，是汽油机的_______ 冲程示意图，若该单缸四冲程汽油机飞轮转速是3000r/min，则此汽油机10秒对外做功________ 次。 探究三、柴油机 1.工作原理 利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2. 构造 3. 汽油机和柴油机的异同点： 不同点 相同点 项目 汽油机 柴油机 （1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。 （2）都将内能转化为机械能。 （3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 构造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴 点火 方式 压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式 压缩冲程末由喷油嘴向汽缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式 燃料 汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物 柴油、吸气冲程吸进汽缸的只是空气 压缩比 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/9至1/6 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/22至1/16 做功 做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功 做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功 效率 效率较低20％至30％ 效率较高30％至45％ 用途 轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械 【典例4】关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程说法正确的是（   ） A．在压缩冲程中，内能转化为机械能 B．吸气冲程时，汽油机吸入的是空气 C．只有做功冲程是燃气对外做功 D．汽油机和柴油机的点火方式相同 【归纳整理】 14.2 热机 【课堂练习】 1．“九三大阅兵”展示了我国陆海空三军的各式先进装备，下列装备中动力机械不属于热机的是（    ） A．歼-20S隐身战斗机 B．东风-61导弹搭载车 C．电动洗扫车 D．99B主战坦克 2．如图a为内燃机四冲程工作示意图，图b为迅速压下活塞，厚玻璃筒内硝化棉会燃烧起来，下列说法正确的（     ） A．一个工作循环的正确顺序是：乙甲丁丙 B．图甲冲程是将所有的内能转化为机械能的过程 C．从能量转化角度讲，图b工作时与图甲的原理相似 D．图丁冲程是机械能转化为内能的过程 3．关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（     ） A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低 C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能 4．如图表示四冲程内燃机工作时的示意图，一个工作循环的正确顺序为（     ） A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲 C．甲、丁、乙、丙 D．甲、丙、乙、丁 5．1876年，德国工程师奥托制造了第一台新型的以煤气为燃料的四冲程内燃机。如图为四冲程柴油机的工作过程。下列相关说法正确的是（　　） A．汽油机和柴油机都是内燃机，吸入汽缸的物质相同 B．乙冲程使缸内气体内能增大，为内燃机提供动力 C．丙冲程主要是依靠飞轮的惯性完成的 D．柴油机降温常用水做冷却剂是因为水的比热容大 6．一台单缸四冲程汽油机工作时，若飞轮转速是3600r/min，该汽油机每秒对外做功________次；在压缩冲程中，气体的温度升高，是通过________的方式增加内能，下图中________（填序号）表示该冲程。 7．下列四幅图中，汽油机正处于压缩冲程的是________，压缩冲程的能量转化情况是________，若汽油机内对外做功20次，则其曲轴的转速为________。 8．轿车已成为现代家庭比较青睐的出行工具。轿车上的散热器等制冷设备常用水作为冷却剂，这是利用了水____________的性质；一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min，此汽油机每秒钟完成____________个做功冲程；夜间行驶车内禁止开灯，可防止车____________（选填“内”或“外”）景物在挡风玻璃上成像干扰司机，成像原理是____________（选填“光的反射”或“光的折射”）。 9．如图甲所示是我国传统的“走马灯”，点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，能量的转化方式与四冲程汽油机的__________冲程相同，图乙中__________（填“A”或“B”）图就是这个冲程；内燃机还有柴油机，从构造上看柴油机气缸顶部有一个__________。 10．全球对环保越发重视，但燃油公交车在城市交通中仍承担着重要作用。某单缸四冲程柴油机作为燃油公交车的动力来源，若它在1min内完成了3600个冲程，则它每秒对外做功________次，柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是________。 【课后反思】 通过本节课的学习，我们认识到热机是将内能转化为机械能的关键机械，是人类利用能源、推动生产力发展的重要工具，能帮助我们理解内能在实际生产生活中的应用逻辑，从能量转化的视角理清热机工作的内在原理。 反思：是否混淆了四冲程内燃机四个冲程的工作顺序和能量转化特点？是否误将排气冲程的气门开闭状态当成了吸气冲程？是否会利用冲程的特点判断生活中不同内燃机处于的工作状态？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $