第1节 热机(课件PPT)-【指南针·课堂优化】2026-2027学年九年级全一册物理（教科版·新教材）

该初中物理课件聚焦热机原理及内燃机四冲程工作过程，通过“水蒸气驱动叶轮”实验导入，展示内能转化为机械能的过程，为热机定义、原理及汽油机构造等知识点搭建学习支架。 其亮点在于以物理观念中的能量转化为主线，通过四冲程对比表格建构模型，结合中考真题强化科学推理。采用实验分析与问题解决结合的教学方法，帮助学生深化理解，教师可借助系统资源提升教学效率。

初中物理 指南针•课堂优化•九年级物理JK 第2章改变世界的热机 第一节热机 课前自主导学 知识点) 利用内能做功 利用内能来做功的过程就是把燃料燃烧时 释放的内能转变为机械能的过程。 知识点2 热机 (1)定义：热机是通过燃料燃烧获取内能并 将其转化为机械能的装置。 (2)原理： 燃料的 燃烧 化学能 内能 做功 机械能 (3)蒸汽机是最早的热机。 蒸汽机用煤或燃油作燃料，燃料燃烧加热 锅炉中的水，水汽化成水蒸气进入汽缸推动活 塞往复运动，再通过连杆和曲柄带动轮子转动 对外做功。 知识点3 内燃机 (1)热机的种类较多，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)燃料在汽缸内燃烧，产生的燃气直接推 动活塞做功，因此叫作活塞式内燃机。 (3)内燃机工作时，汽油、柴油等燃料与空 气混合，在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气， 推动活塞做功，而活塞通过连杆、曲轴与飞轮相 连，从而使活塞的移动带动飞轮转动对外做功， 将内能转化为械能。 (4)常见的活塞式内燃机有汽油机和柴 油机。 以汽油作为燃料的内燃机叫作汽油机；以 柴油作为燃料的内燃机叫作柴油机。 知识点④ 汽油机的工作过程 (1)汽油机的构造如图所示 火花塞 汽缸 进气门 排气门 活塞 连杆 曲轴 飞轮 (2)活塞在往复运动中从汽缸一端运动到 另一端叫作一个冲程。多数汽油机是由吸气、 压缩、做功和排气四个冲程的不断循环来保证 连续工作的。这四个冲程叫作一个工作循环。 (3)四冲程汽油机的工作过程。 冲程 吸气 压缩 做功 排气 进气阀 开启 关闭 关闭 关闭 排气阀 关闭 关闭 关闭 开启 活塞 运动 向下 向上 向下 向上 情況况 燃料混合 吸入空气 火花塞点 把废气 工作 物被压缩， 和汽油混 火，燃气 排出汽 情况 压强增大， 合物 膨胀做功 缸 温度升高 能量 消耗机 机械能转 内能转化 消耗机 情况 械能 化为内能 为机械能 械能 (4)在每个工作循环中，完成四个冲程，活 塞往复两次，曲轴（飞轮）转动两周，对外做功一 次。在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外 做功，把内能转化为机械能，其他三个冲程是辅 助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮转动的能量 来完成。 (5)多缸汽油机 在实际应用中，为了增大功率和减小震动， 常把四个或更多的汽缸组合在一起，它们的做 功冲程是轮流进行的。由于所有汽缸的连杆都 与同一根曲轴（飞轮）相连，所以n缸汽油机飞 轮转动相同转数，对外做功次数是单缸的倍。 课中学法指导 1.正确分析利用内能来做功的过程，从而 认识热机的工作原理 如图所示，通过实验我们会发现试管内产 生的水蒸气驱动叶轮转动，在这个实验过程中， 酒精燃烧把化学能转化为内能，使水的温度升 高，最后沸腾，产生高温高速的水蒸气气流，驱 动叶轮转动，对叶轮做功，又把内能转化为机械 能。热机的工作原理与此实验相同。 【例1】 如图所示，在 试管内装一些水，用软木塞 塞住，拿到酒精灯上加热， 使水沸腾起来，水蒸气会把 木塞冲出去，从能量转化和 转移的角度，可用下面的三句话来概括：甲：水 和水蒸气吸热，内能增加；乙：酒精燃烧，酒精的 化学能转化为内能，传给水和水蒸气；丙：水蒸 气对木塞做功，内能转化为木塞的机械能。以 上三句话正确的顺序是 A.甲、乙、丙 B.乙、丙、甲 C.乙、甲、丙 D.丙、乙、甲 【答案】C 2.内燃机四冲程的判断方法 一看活塞运动方向，二看气门开闭。活塞 向下运动，若一气门打开，一气门关闭为吸气冲 程；若两气门关闭为做功冲程；活塞向上运动， 若两气门关闭为压缩冲程，若一气门关闭，一气 门打开为排气冲程。 【例2】 如图所示，汽油机的一个工作循环 中四个冲程按正确的顺序排列是 甲 乙 丙 丁 A.甲乙丙丁 B.乙甲丙丁 C.乙甲丁丙 D.甲丁乙丙 【答案】B 课后巩固提升 【基础训练】 1.用水壶烧水时，壶中水蒸气将壶盖顶起，这是 消耗水蒸气的 对外做功，水蒸气的 能转化为壶盖的 能。 2.现代的交通工具要使用热机，热机就是把 能转化为 能的机器。现代 的火电站和热电站也要靠热机把内能转化 为机械能，然后再带动发电机发电。所以利 用内能做功的过程，实质是内能转化为 能的过程。 3.(2025·乐山)如图所示，试管内的水沸腾后， 塞子受到水蒸气的压力而冲出去，这个过程 中能量转化的情况与汽油机 冲程能 量转化的情况相同；课前准备时，给酒精灯添 加酒精，闻到了酒精味，这是 现象。 4.内燃机的活塞在汽缸内由 叫作一个冲程。它的工作过程分为 四个冲 程。只有 冲程是燃气对活塞做功， 其他三个冲程要靠飞轮转动的 来完 成。在每个工作循环中，活塞往复 次， 曲轴（飞轮）转动 周，对外做功 次。 5.汽油机一个工作循环有四冲程：(1)吸气冲 程：进气门 ,排气门 ,活 塞由 向 运动， 和 的混合物被吸入汽缸。 (2)压缩冲程：进气门和排气门都 ,活 塞向 运动，燃料混合物被压缩， 压强 ,温度 。(3)做功冲 程：在压缩冲程的未尾， 产生电火 花，使燃料燃烧， 推动活塞向 运动，并通过连杆带 动曲轴运动。(4)排气冲程：进气门 排气门 ,活塞向 运动， 把废气排出汽缸。 6.(2024·聊城)在一个配有活塞的厚玻璃筒内 放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，棉花燃 烧起来，说明通过 的方式可以改变 物体的内能，这一过程与汽油机的 冲程具有相同的能量转化。 7.(2024·内江)汽车发动机散热降温，常用水作 为冷却液是因为水的 (选填“比热 容”或“热值”)较大；在汽油机的一个工作循 环中，将内能转化为机械能的冲程是 (选填“做功”或“压缩”)冲程。 8.(2025·南京)如图示是一台四冲程汽油机 的某个冲程，在此冲程中 能转化为 能；若飞轮转速为1800r/min,则 该汽油机每秒钟完成 个工作循环； 在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油 完全燃烧，则放出的热量是 J。 (9汽油=4.6×10J/kg) 二、选择题 9.热机的工作过程可以概括为：①工作物质获 得内能，膨胀做功，把一部分内能转化为机械 能；②燃料燃烧释放热量；③热量传递给工作 物质；④工作物质内能减小，温度降低。按照 热机工作流程排列四个过程的顺序是() A.①③②④ B.③②①④ C.②③①④ D.②①④③ 10.(2025·内蒙古)如图，物理兴趣小组制作了 一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适 量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷 出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程 中 A.酒精燃烧将内能转化为化学能 B.水的内能增加的方式是热传递 C.蒸汽被喷出后内能保持不变 D.蒸汽的内能全部转化为风车的机械能 11.(2025·深圳)晓凤同学提出问题：收割机用 四冲程柴油机提供动力，其中压缩冲程过程 中，柴油机汽缸内气体 () A.质量变大 B.内能减小N C.体积变大 D.温度升高 12.(2024·新疆)下列运载工具中，不需要利用 热机的是 A.喷气式飞机 B.柴油拖拉机 C.纯电动汽车 D.长征系列火箭 13.(2025·伊春)一台单缸四冲程汽油机的飞轮 的转速是2400r/min,则此汽油机每秒完成 的冲程个数和对外做功次数分别是 () A.完成80个冲程，对外做功20次 B.完成80个冲程，对外做功40次 C.完成40个冲程，对外做功10次 D.完成40个冲程，对外做功40次 14.(2024·广元)1883年人类发明了汽油机。一 台四冲程汽油机的一个冲程中，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.活塞依靠飞轮的动能而运动 D.气体对外做功，气体的内能增加 15.(2024·常州)四冲程内燃机工作时，将内能 转化成机械能的冲程是 () A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 16.(2025·镇江)下列汽油机工作的冲程中，压 缩冲程是 【o】 A B D 【能力提高】 17.一台拖拉机的发动机是四汽缸、四冲程的柴 油机，汽缸的横截面积为100cm,活塞冲程 为15cm,第三冲程中气体作用在活塞上的平 均压强是2×10Pa,飞轮的转速是1200r/min, 这台发动机的功率是多少？ 解：活塞上的平均压力 F=pS=2X10PaX0.01m2=2×104N 一次做功冲程所做的功 W1=Fs=2X104NX0.15m=3X103J 由于单缸四冲程的柴油机飞轮转2转做1次功， 四汽缸、四冲程的柴油机1min做功的次裁 n=4×2×N=4×2×1200=2400 四汽缸、四冲程的柴油机1min内所做的功 W=nW=2400×3X103J=7.2×10°J 发动机的功率 p=W=7.2X10J=1.2X10w=120kw t 60s 答：这合发动机的功率是120kW。 【拓展应用】 18.（2023·常州)压缩空气动力车。 (1)小明将充满气的气球捆绑在小车上，制 成压缩空气动力小车。当气球向右喷气时， 静止的小车向左运动起来，如图甲所示。该 现象说明力的作用是 ;还说明力 可以改变物体的 喷气 n77nn7777777777 甲 压缩空气 压缩空气 ●】 进气冲程 排气冲程 乙 (2)为制造压缩空气动力汽车，工程师将装 有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接， 该发动机的一个工作循环分为进气冲程和 排气冲程，如图乙所示。发动机对外做功的 是 (选填“进气”或“排气”)冲程，此 过程中钢瓶内压缩空气的温度 0 若该发动机的转速为1200r/min,则1s内 发动机对外做功 次。汽车行驶一段 路程后，钢瓶内压缩空气的密度