12.4《热机与社会发展》课件 -2026-2027学年沪粤版物理九年级上学期

该初中物理课件围绕热机与社会发展，系统讲解热机定义、种类、工作原理，汽油机构造及四个冲程，热机效率，以及热机对社会进步与环境的影响。通过提问“蒸汽机如何工作”导入，关联内能做功前序知识，为后续学习搭建支架。 其亮点在于运用汽油机实物及动画原理视频、工作循环动图，直观呈现抽象过程，通过模型建构理解能量转化，结合热机与环境内容培养科学态度与责任。知识迁移题强化科学推理，知识小结系统梳理要点，学生易掌握核心概念，教师可高效开展教学。

热机与社会发展 第4节 第十二章 内能与热机 沪粤版物理九年级上册 1.能说出热机的定义，列举热机的常见种类，并知道热机的工作原理； 2.阐述汽油机的构造，以及各主要部件的作用，能够描述四个冲程的工作过程，以及一个工作循环中活塞、曲轴的运动规律和能量转化情况； 3.理解热机效率的概念，知道不同热机的效率范围，并能说出提高热机效率的具体方法； 4.了解热机与社会发展的关系，认识到热机对生产力发展和社会进步的促进作用，同时知道热机使用带来的环境污染问题，以及减少污染的措施； 5.能够区分汽油机和柴油机在燃料、构造、效率、应用场景等方面的不同，了解柴油机的工作过程特点及其在节能和环保方面的优势。 学习目标 难点 重点 重点 重点 新课引入 同学们，你们知道蒸汽机是如何工作的吗？ 热机是人类历史上最伟大的发明之一。 蒸汽机是利用蒸汽内能做功的机械。 蒸汽火车视频 蒸汽机 内燃机 一、热机 知识构建 汽轮机 喷气发动机 火箭发动机 人们发现了内能可以做功，所以制造了各种利用内能做功的机械——热机。 1.热机：利用内能做功的机械就是热机。 2.热机的种类包括：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 内能 燃烧 燃料的化学能 机械能 做功 一、热机 3.内燃机包括：汽油机、柴油机。 汽油机工作时消耗汽油 柴油机工作时消耗柴油 4. 热机与社会发展 热机的使用促进了生产力的发展和社会的进步 从镰刀到收割机 从马车到列车 从木船到远洋巨轮 一、热机 二、汽油机 1.定义：是用汽油作燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能的一种热机。 z z z z 汽车 z z z z 快艇 z z z z 摩托车 2.实例：一般的交通工具使用的是汽油机，比如小型汽车、快艇、摩托车等。 四缸汽油机剖面图 气缸 活塞 火花塞 3.原理：利用气缸内燃烧汽油产生高温高压气体推动活塞做功。 4.构造:（如图）。 四冲程汽油机的构造原理图 火花塞 气缸 进气门 排气门 活塞 曲轴 连杆 单缸汽油机构造实物图 二、汽油机 5.汽油机主要部件的作用 部件名称 作用 气缸 汽油在气缸的顶部燃烧，从而产生高温、高压燃气 活塞 在气缸内，高温、高压燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能 连杆和曲轴 连杆与活塞相连，曲轴通过传动装置与工作机相连，将活塞的动力传给工作机 进气门 汽油和空气形成的燃料混合气的进口 排气门 燃料燃烧后，废气的出口 火花塞 点火装置，能产生电火花，使燃料混合物猛烈燃烧 同学们，仔细观察表格，并记住各部件的作用。 二、汽油机 6.冲程：活塞从气缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。 7.工作循环：多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的。 汽油机实物原理视频 汽油机动画原理视频 二、汽油机 7. 工作循环 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 汽油机一个完整工作循环动图 二、汽油机 汽油机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程。 吸气冲程 压缩冲程 （2）压缩冲程： 阀门：进气门关闭 排气门关闭 活塞运动的方向：向上运动。 燃料混合物：压强增大，温度升高。 做功情况：活塞对气缸内的气体燃料做功。 能量转化：活塞的机械能转化为气体的内能。 （1）吸气冲程： 阀门：进气门打开 排气门关闭 活塞运动的方向：向下运动。 气缸内的物质：汽油和空气的混合物。 二、汽油机 汽油机的工作过程：做功冲程。 做功冲程 （3）做功冲程： 阀门：进气门关闭 排气门关闭 活塞运动的方向：向下运动。 点火过程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。 做功情况：燃料对活塞做功。 能量转化：燃料的内能转化为活塞机械能。 二、汽油机 汽油机的工作过程：排气冲程。 排气冲程 （4)排气冲程： 阀门：进气门关闭 排气门打开 活塞运动的方向：向上运动。 排气过程：向上运动的活塞将燃料产生的废气排出气缸。 二、汽油机 8.汽油机一个工作循环中的相关规律 活塞往复运动2次 曲轴、连杆带动飞轮转动2圈 经过4个冲程 对外做功1次 除了做功冲程，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成。 二、汽油机 汽车发动机中燃料燃烧释放的能量走向 燃料不能完全燃烧损失能量 废气排出带走能量 机械传动克服摩擦做功 机械传热损失能量 转化为对外做有用功的能量 最多 三、热机的效率 原来各类热机中有效被利用的能量只占燃料燃烧总能量的少部分。 煤不能完全燃烧损失能量 煤炉吸收了一部分能量 水壶吸收了一部分能量 高温烟气带走了一部分能量 被水吸收了一部分能量 直接散失了一部分能量 有效利用 蜂窝煤燃烧释放的能量走向？ z 假设蜂窝煤完全燃烧 三、热机的效率 蜂窝煤完全燃烧释放的能量 1.热机效率：热机运转中，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，叫做热机的效率。 z 锅炉、煤炉等用来加热的装置 演亦文化 蒸汽机、内燃机等用来做功的装置 演亦文化 由于热机不可避免会有能量损失，所以η总小于1。 演亦文化 三、热机的效率 z 蒸汽机的效率：6%-15% 汽油机的效率：20%-35% 柴油机的效率：30%-45% 三、热机的效率 热机的效率普遍比较低。怎样才能提高热机的效率呢？ 2.提高热机效率的方法 提高热机效率有哪些方法？ 方法一：使燃料充分燃烧； 方法二：利用废气的能量； 方法三：注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦而额外消耗的能量； 方法四：在热机的设计和制造上采用先进的技术，（如加装消烟除尘装）,尽量减少各种热量损失。 主要措施 三、热机的效率 知识构建 科学小贴士 喷油嘴 进气门 排气门 气缸 活塞 连杆 曲轴 柴油机构造图 1.定义：用柴油作燃料的内燃机叫做柴油机。 2.实例：柴油机比较笨重，主要用在载重汽车、拖拉机、坦克上面。 3.原理：利用气缸内燃烧汽油产生高温高压气体推动活塞做功。 4.构造：（如左图）。 6.与汽油机的区别：柴油机在效率上也比汽油机高，但柴油机比汽油机笨重，成本也较高，工作时噪声也较大。 在节能和减少二氧化碳排放方面相对汽油机来说更有优势。 5.工作过程：一个工作循环四个冲程，包括：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 热机带来的环境污染 热机排出的二氧化碳引起温室效应，对地球表面热平衡有较大影响。 我们的主要交通工具——汽车，是许多城市环境污染的主要来源。排放大量的氮氧化物、碳氧化物和铅，废气和冷却水带走总热量的60%，成为城市热岛效应的元凶之一。此外噪声也是危害身心健康的公害之一。 热机，给人类文明带来了进步，也给环境造成了污染。 保护环境刻不容缓！ 四、热机与环境 怎样减少热机带来的环境污染呢？ 电动汽车 混合动力汽车 太阳能新型汽车 减少热机带来的环境污染的方法 出台严格的汽车尾气排放标准，促使汽车生产厂家改进产品以减少汽车尾气排放的有害物质及降低排放量。 1 提高汽油、柴油的品质，从源头减少热机有害物质的排放。 2 发展新技术、发明新工艺、探索新材料、使用新能源。 3 四、热机与环境 科学世界 1903年，美国莱特兄弟制成了世界上第一架以 汽油机为动力的飞机———“飞行者1号”。 从20世纪40年代开始，飞机上使用喷气式发动机，此发动机向后高速喷出气体，从而获得前进的动力。 20世纪下半叶，各种先进的运载火箭应运而生。 进入21世纪，我国的航天技术突飞猛进，我国自行研制的“长征”系列运载火箭成功发射了“北斗”导航卫星、“天宫”空间站各舱段、“神舟”系列载人航天飞船、“嫦娥”系列探月卫星、“天问一号”火星探测器等。 1765年，瓦特改进了蒸汽机。 人类对热机的探索 ” ” 科学世界 在热机的能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。大型发电机常常由蒸汽轮机推动，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。 普通火电站：燃料化学能转化为电能，大量热能随废气、冷却水流失，燃料利用率通常在 30% - 40%。 热电站：二次利用废气的余热，实现了能量的梯级利用，将燃料利用率大幅提升至 60% - 80%。 我国北方地区的一些大型热电站，在冬季供暖季，不仅能保障城市居民温暖过冬，还能稳定供应工业生产所需的蒸汽，同时满足了发电和供热的双重需求，极大地提高了能源利用效率。​ ” ” West-to-East Gas Transmission 热电站 知识迁移 1.如图是汽油机工作的四个冲程，其中把机械能转化为内能的是（ ） B 机械能转化为内能的冲程是压缩冲程。 A、进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程。故A不符合题意; B、气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程。故B符合题意; C、气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程。故C不符合题意; D、排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程。故D不符合题意。 故选：B。 知识迁移 1.嫦娥六号2024年5月3日成功发射，6月25日返回器携带月球样品着陆地球。如图，为嫦娥六号发射的场景。下列说法正确的有（ ） A.嫦娥六号用的火箭喷气发动机也是热机的一种 B.嫦娥六号升空的过程是机械能转化为内能的过程 C.随着科技的发展，会实现火箭喷气发动机的内能全部转化为火箭的机械能 D.嫦娥六号卫星舱内携带的月球车等物品，在升空过程中，内能和机械能都增加 A.火箭使用的喷气式发动机工作时将内能转化为机械能，是热机的一种，故A正确； B．嫦娥六号升空的过程，燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，故B错误； C.由于能量转换过程中不可避免的损耗（如热损失），不可能实现内能全部转化为机械能，故C错误； D.卫星舱内物品在升空过程中，质量不变，速度增大，所以动能增加；升空过程中高度增大，所以重力势能增加；机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能增加。但内能不一定增加，故D错误。故选：A。 A 知识小结 热机的效率 热机与环境 热机，给人类文明带来了进步，也给环境造成了污染 热机效率：热机运转中，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，叫做热机的效率。 热机与社会发展 热机 汽油机 知识点1相交线 热机：利用内能做功的机械就是热机。 知识点1相交线 热机的种类包括：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 知识点1相交线 热机工作原理：燃料的化学能转化为内能，内能在对外做功。 定义：是用汽油作燃料的内燃机。 工作过程：由吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环。 构造：进气门、排气门、火花塞、气缸、活塞、曲轴、连杆。 提高热机效率的方法：使燃料充分燃烧、利用废气的能量、保证良好的润滑，减少因克服摩擦而额外消耗的能量、在热机的设计和制造上采用先进的技术,尽量减少各种热量损失。 减少热机带来的环境污染的方法 Lavf57.62.100 $