九年级物理热机

机械能转化为内能。
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做功冲程
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。
内能转化为机械能。
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排气冲程
进气门关闭，排气门打开， 活塞向上运动，把废气排出气缸 。
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想想议议
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阅读教材P20《科学世界》——“现代汽车”
现代汽车多数采用四缸或六缸等多缸发动机，每个汽缸都进行 这种四冲程循环。
图14.1-5 汽车的动力系统
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例6 某单缸四冲程柴油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个做功冲程活
塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程中燃气的 平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800周，当柴s 油机满负荷工
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1.热机：将燃料燃烧时放出的_____能内转化为_______机能械的机械
（即利用内能做功的机械）.热机的常见种类有蒸汽机、
________、汽内轮燃机机、_____________等. 喷气发动机
2.内燃机：燃料直接在______发__动__机__汽_内缸燃烧产生动力的热机叫做内燃机. 内燃机是现代社会中最常见的一种热机.生活中，汽车的动力机械就是
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柴油机和汽油机的区别与联系 相同点：
都是燃料在汽缸内燃烧，都是将内能转化为机械能的装置，都
是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，曲轴
和飞轮转动两周，对外做功一次，启动时，都是靠外力先使飞轮和曲 轴转动起来.
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不同点：
内燃机 项目
燃料
构造
工 吸气冲程
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内燃机——电气时代 第二次工业革命
最早的汽车（1886年）
最快的汽车（1 600 km/h）
汽车中的巨无霸 （额定核载360吨）
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内燃机的分类 内燃机分为汽油机和柴油机两大类
使用汽油作为燃料的 叫汽油机。
使用柴油作为燃料的 叫柴油机。
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一、热机
情感、态度与 1.通过对本节课的学习，培养学生乐于探究生活中的物理学道理的良好习惯.
价值观
2.通过学习热机的应用，激发学生的学习兴趣，培养学生将科学知识应用于人
类社会的意识，进一步认识科学技术和社会之间的关系.
学习重点 四冲程汽油机的工作原理及能的转化过程.
学习难点 汽油机与柴油机之间的区别.
学具准备 多媒体课件、铁架台、试管、金属网罩、胶塞、酒精灯、水；汽油机与柴油机的实物模型.
作时（不计摩擦），求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
p= F S
F = pS
（3）柴油机的功率.
W = Fs
解析：（3）柴油机工作时，飞轮转动两周，对外做功一次，由此可 根据飞轮的转速求出飞轮1s做功的次数，从而可以求出柴油机的功 率.
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第十四章 内能的利用
第1节 热机
R·九年级上册
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知识与技能 1.通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功；知道热机的概念，知道内燃机是热机的
一种，体会现代化交通工具对人们生活的巨大影响.
2.通过模型或挂图了解四冲程汽油机和柴油机的构造.
3.能用文字或口头表述内燃机各冲程的工作状态和能量转化.
n
=
1
次，
30=15
2
P = nW = 135J 15 2025W.
t
1s
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知识点1 热机
1．请说出汽油机与柴油机的结构和工作过程中的主要不同之处
。
2．内燃机压缩冲程中 机械能转化为
能转化为 内 能。
机械
能；内在做功冲程中
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知识点2 汽油机 3．依靠飞轮惯性完成的冲程是（
学
习
过程与方法 1.学生通过观察汽油机、柴油机的工作过程，能够简单地描述它们的主要特征，培养和提高
目
学生的观察能力.
标
2.通过对汽油机、柴油机结构的观察，有对观察到的现象做出判断的意识.
3.通过上网等各种途径收集整理有关蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机的原理、特点的相关资
料，培养学生收集信息和整理信息的能力.
需要转动2周，则每秒完成冲程数为100×2＝200（个），每秒做
功次数为12×100＝50（次）.
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例4 如图所示的是汽油机汽化器的工作原理图，油管的喷嘴为什 么要安装在进气管的狭窄处？请作出简要解释.
解：将油管的喷嘴安装在进气管的狭窄处，是因为进
气管狭窄处的空气流速较大，压强较小（小于油箱内油 面的大气压），汽油才能在气压的作用下流出喷嘴，在 高速气流的冲击下变成雾状，与空气混合.
B）CD
A
做功
B
C
吸气
排气
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D 压缩
4．汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，汽缸
中的 （ ） C
A．压强增大，温度降低
B．压强减小，温度升高
C．压强增大，温度升高 D．压强减小，温度降低
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知识点3 柴油机
5．汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（ ） C
× A．柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是
空气
空气 汽油和空气的混合物
× B．在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的
汽油机的压缩程度较小，柴油 机的较大
C．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高
√
D．在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高
×
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热机
概念
能量转化情况
内燃机
汽油机 柴油机
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机械能转化为内能。
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做功冲程
在压缩冲程末，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇 到热空气立即猛烈燃烧，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。
内能转化为机械能。
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燃烧后的废气
排气冲程
进气门关闭，排气门打开， 活塞向上运动，把废气排出气缸 。
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不过是一个玩具而已。
瓦特在前人的启迪下，对蒸汽机作出一 系列重大改进，在工业上得到广泛应用。
他开辟了人类利用能源新时代，标志着工 业革命的开始。
其实，瓦特观察水壶中的水烧开，推动壶 盖，从而发明了蒸汽机，是一个善意的杜撰。
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向瓦特致敬！
蒸汽机的遗憾——体积太庞大
想一想
用什么来代替高 温高压的水蒸气呢？ 那样，锅炉就可以不 要啦！
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3．工作过程
汽油机视频
点火方式：点燃式。
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吸气
压缩
做功 排气
放映状 态观看
flash
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汽油和空气
吸气冲程
进气门打开，排气门关 闭。活塞由上端向下端运动 ，汽油和空气组成的燃料混合物 从进气门吸入气缸。
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压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞 向上运动，燃料混合物被压缩，压 强增大，温度升高。
②水内吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体
的______能转化为瓶塞的内_______能.
机械
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二、汽油机
1．构造
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2．工作原理
汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功 。活塞移动带动曲轴转动。
活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
D.做功冲程，将机械能转化成内能
）B
解析：判断内燃机工作过程属于哪一个冲程，需分两步 ：一是看气门开闭状况，二是看活塞运动情况. 具体判断方法是：一气门打开，若进气为吸气冲程，若排气为排气冲程； 两气门都关闭，活塞向上是压缩冲程，活塞向下为做功冲程.本题是两气
门都关闭，活塞向上是压缩冲程.压缩冲程是将机械能转化为内能.
1．热机
演示
——利用内能做功的机械
热机视频
讨论这个实验中能量转化 的情况。
燃料燃烧时化学能转化为内能，传给水和水蒸气；水蒸气把塞子 冲出去，内能转化为塞子的动能。
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2．热机的种类
利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮 机、喷气发动机等。
蒸汽机车
蒸汽机车
火电站的汽轮机
喷气发动机
构造
一个工作循环
能量转化
1.从课后习题中选取； 2.完成练习册本课时的习题。
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1.本节课的教学设计通过创设问题情景，提出让学生感兴趣的问题，引导学生 思考热机中能量的转化，并通过播放flash动画，让学生认识掌握汽油机和柴油机的 构造和工作原理.
解：（1）做功冲程燃气对活塞的平均压力
F = pS = 9.0×105Pa×30×10-4m2 = 2.7×103N；
（2）一个做功冲程燃气对活塞的功
W = Fs = 2.7×103N×50×10-3m = 135J；
（3）因为飞轮的转速是1800r/min=30r/s，
每秒做功次数 柴油机的功率
汽油机和柴油机的优缺点
• 汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用 维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用，至今 不衰。
• 柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车轮船上 。
• 柴油发动机与汽油发动机相比热效率高30%，因而从节约能源 、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有 重大意义。
压缩冲程把机械能转化为内能；做功 冲程把内能转化为机械能.
1．在四个冲程中，哪些冲程发生了能量的转化？
2．哪个冲程使汽车获得动力？
做功冲程
3．哪个冲程排出了汽车的尾气？
排气冲程
4．老式摩托在启动时，需踏动启动杆，这是为什么？ 5．现代汽车里的“马达”起什么作用？
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例2 如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ A.压缩冲程，将化学能转化成内能 B.压缩冲程，将机械能转化成内能 C.做功冲程，将内能转化成机械能
_________.内燃机可以分为内_燃__机______和_________两大类，汽它油们机分别用 汽柴油油和机柴油作为燃料.
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蒸汽机带来一场革命！第一次工业革命！
热蒸汽为我们提供了强大的推力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来。
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世界上第一台蒸汽机是由古希腊数 学家希罗于 1 世纪发明的汽转球，但它只
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例3 一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为6000r/min，则每秒钟发动机完成
______个冲程，对2外00做功______次.
50
解析：由6000r/min，算出飞轮每秒转动的转数为
6000r 60s
＝100r/s.飞
轮转一周完成2个冲程，一个工作循环为4个冲程，做1次功，飞轮
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三、柴油机喷油嘴来自点火方式： 压燃式。柴油机结构和汽油机相似，它们的主要区别是：柴油机通过 压缩空气直接点燃柴油。柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一 个喷油嘴。吸入物质也只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气 的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到 热空气就立刻燃烧起来。
作 循
压缩冲程
环 做功冲程
主要特点
主要用途
汽油机
汽油
汽缸顶部是火花塞
吸入汽油和空气的混合物
压缩程度较小
点燃式
轻巧、效率较低
小汽车和小型农业机 械、低速飞机等
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柴油机
柴油
汽缸顶部是喷油嘴 吸入纯净的空气
压缩程度较大
压燃式
笨重、效率较高 载重汽车、
拖拉机、火车、轮船等
例5 下列关于柴油机的叙述中，正确的是（ ）
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火箭发动机
例1 如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，用酒精灯加热一段时 间后，会观察到的现象有：①________________ 瓶塞被冲出来（向 _上__跳__起__来__）_____；②____管__口__附__近_出__现__白__雾___.实验中的能量转化过程
为：①酒精燃烧放出热量，酒精的______能转化为化水学的______能；
B
A.柴油机是把内能转化为机械能的装置
热机
B.四冲程柴油机每经过一个工作循环，曲轴就要转动两周
C.汽油机有喷油嘴，柴油机有火花塞
×
D.汽油机用压燃式点火，柴油机用点燃式点火
×
在做功冲程中，汽油机是通过火花塞产生电火花点燃高温高压的油 气混合物，是点燃式；
而柴油机是用喷油嘴向远高于柴油燃点的空气喷射雾状柴油而使柴 油燃烧的，称之为压燃式，故C、D选项错误.
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1．柴油机的构造
喷油嘴
进气门 活塞
排气门 气缸
连杆
曲轴
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2．工作过程
柴油机视频
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
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排气冲程
空气
吸气冲程
进气门打开，排气门关 闭。活塞由上端向下端运动 ，将空气吸进气缸。
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压缩冲程
进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活 塞把空气压缩得很小，空气的压强更大，温度更 高。在压缩冲程末，缸内空气温度已超过柴油的 着火点。