資源簡介

(共52張PPT)
人教九上物理同步精品課件
人教版九年級上冊
第十四章 內能的利用
2023秋人教版九年級（全）物理同步精品課件
14.1 熱機
復習：
做功改變內能的實質是什么？
問題：
下面的圖片中，他們運行的能量來自于哪里？
汽車奔馳
噴氣式飛機
大型客輪
導入新課
觀察與思考
視頻告訴我們，在一個密閉容器內，容器內氣體吸收熱量，內能增大，氣體壓力增大，當壓力增大到一定程度時，氣體就可以把“蓋”頂開，對蓋做功。
導入新課
模擬上述實驗，如果能制成一臺，可以利用內能對外做功的機器，就可以很好地減輕人們的勞動負擔，提高工作效率。這就是熱機。
導入新課
01. 熱機
02. 汽油機
03. 柴油機
學習內容導覽
第1節 熱機
學習目標
1. 知道熱機的概念，初步了解熱機的工作原理，
體會內能的利用對人類發展的重要作用。
2. 了解汽油機的構造及工作過程。
3. 了解柴油機的構造及工作過程。
第1節 熱機
一、 熱機
一、熱機
二、汽油機
三、柴油機
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 熱機
1. 實驗探究：利用內能可以做功
（1）在一個試管中裝一些水，用橡膠塞塞緊；然后對試管加熱使水沸騰，請同學們觀察現象。
觀察到的現象有：
①瓶塞被沖出來；
②管口附近出現“白霧”。
一、 熱機
（2）實驗分析
實驗中的能量轉化過程為：
① 酒精燃燒放出熱量，酒精的______能轉化為水的____能；
②水吸熱沸騰，產生大量水蒸氣，氣體膨脹對瓶塞做功，氣體的_______能轉化為瓶塞的_______能 .
③結論：利用內能可以做功.
熱機就是通過這個過程來工作的，今天一起學習熱機的工作原理。
化學
內
內
機械
一、熱機
2. 熱機
（1）熱機：各種利用內能做功的機械叫做熱機.
（2）工作原理：熱機利用內能做功，將內能轉化為機械能.
（3）種類：蒸氣機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等.
汽輪機
蒸氣機
噴氣發動機
一、熱機
（4）常見熱機——內燃機
①內燃機：燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力的熱機.
②分類：汽油機和柴油機.
世界上第一輛以汽油為動力的車開始只有三個輪子，這就是德國人卡爾 本茨于1885年制造出的“奔馳一號”。
柴油機
汽油機
一、熱機
【例題1】如圖所示實驗，在橡膠塞受到水蒸氣的壓力而沖出的過程中，以下說法正確的是（　　）
A．試管口出現的“白霧”是氣體
B．水蒸氣對外做功，內能增加
C．水蒸氣對外做功，溫度升高
D．這個實驗基本展示了蒸汽機的工作原理
A．試管口出現的“白霧”是小液滴，即水蒸氣遇冷液化而成的小液滴，故A錯誤；BC．水蒸氣對外做功，內能轉化為機械能，內能減小，溫度降低，故BC錯誤；D．蒸汽機的工作原理，是把內能轉化為機械能.試管內水蒸氣的內能可以轉化為塞子的機械能，與做功沖程相同，故該實驗基本展示了蒸汽機的工作原理，故D正確。
D
一、熱機
二、汽油機
一、熱機
二、汽油機
三、柴油機
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 熱機
1. 工作原理
利用汽油在氣缸內燃燒產生高溫高壓的燃氣來推動活塞做功。
2. 汽油機的構造
由氣缸、火花塞、進氣門、排氣門、活塞、曲軸、連桿組成。
氣缸
活 塞
連 桿
排氣門
曲 軸
二、汽油機
火花塞
進氣門
3. 工作過程
（1）沖程：汽油機在工作時，活塞從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。
（2）四個沖程：汽油機的一個工作循環由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。
多數汽油機是由這四個沖程的不斷循環來保證連續工作的。
二、汽油機
（3）汽油機的工作過程分析
二、汽油機
①吸氣沖程
進氣門打開，排氣門關閉。活塞向下運動，汽油和空氣的混合物被吸入氣缸。
②壓縮沖程
進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮，壓強增大，內能增加，溫度升高。
能量轉化：
機械能轉化為內能。
二、汽油機
③做功沖程
在壓縮沖程結束時，火花塞產生電火花，使燃料燃燒，產生高溫高壓的氣體。高溫高壓的氣體推動活塞做功，并通過連桿帶動曲軸轉動，對外做功。
能量轉化：
內能轉化為機械能。
二、汽油機
④排氣沖程
進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。
二、汽油機
視頻演示——《汽油機的工作過程》
二、汽油機
沖程名稱 進氣門 排氣門 活塞 運動 沖程的作用 能量轉化
吸氣沖程 開 閉 向下 吸入燃料和空氣的混合物
壓縮沖程 閉 閉 向上 壓縮燃料和空氣的混合物， 使其內能增大，溫度升高 機械能轉化為內能
做功沖程 閉 閉 向下 火花塞產生電火花，點燃燃料，高溫高壓的燃氣推動活塞做功，通過連桿、曲軸帶動飛輪轉動 內能轉化為機械能
排氣沖程 閉 開 向上 排出廢氣
（4）汽油機四個沖程工作情況總結
二、汽油機
對外做功1次
飛輪轉動2周
活塞往復2次
有4個沖程
一個工作
循環
在這個四個沖程中，利用曲軸的慣性來完成的是吸氣、壓縮和排氣沖程。
（5）汽油機一個工作循環情況總結
二、汽油機
【例題2】內燃機有四個工作沖程，如圖所示是內燃機的_______沖程，活塞上升時，汽缸內氣體的內能______（選填“減少”或“增加”），_______能轉化為________能。
從圖中可以看出進氣門和排氣門都是關閉的，活塞向上運動，所以是壓縮沖程。壓縮沖程活塞向上運動，壓縮氣體，使氣體的體積減小、溫度升高、機械能轉化為內能。
壓縮
增加
機械
內
二、汽油機
【例題3】內燃機的一個工作循環由_____ 、_____ 、_____ 、______四個沖程組成。一臺某型號單缸四沖程汽油機的飛輪速度是1200r/min，則汽油機每秒鐘對外做功___次。
一個工作循環包括四個沖程，曲軸轉動二周，對外做功一次。汽油機的飛輪速度是 =
汽油機每秒鐘對外做功 =10 （次）
吸氣
壓縮
做功
排氣
10
二、汽油機
三、柴油機
一、熱機
二、汽油機
三、柴油機
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 熱機
1. 工作原理：
利用柴油在氣缸內燃燒產生高溫高壓的燃氣來推動活塞做功。
2. 汽油機的構造
與汽油機的大致相同，不同的是柴油機氣缸頂部沒有火花塞而是一個噴油嘴。
三、柴油機
噴油嘴
3. 工作過程
柴油機的工作過程與汽油機大致相同，也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構成一個工作循環，在一個工作循環中，活塞往復運動兩次，曲軸轉動兩周，對外做功一次。
柴油機吸入氣缸內的物質只有空氣，在壓縮沖程結束時，壓縮空氣的溫度已經超過柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來。
三、柴油機
4. 柴油機和汽油機的異同點：
項目 汽油機 柴油機
構造 氣缸頂部有一個火花塞 氣缸頂部有一個噴油嘴
燃料 汽油 柴油
吸氣沖程 吸入汽油與空氣的混合物 只吸入空氣
壓縮沖程 壓縮程度較小， 壓縮程度較大，
做功沖程 點燃式，內能轉化為機械能 壓燃式，內能轉化為機械能
排氣沖程 排出廢氣
特點與適用范圍 輕巧、功率小；小汽車、摩托車等. 笨重、功率大；載重汽車、輪船等.
相同點 一個工作循環由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成，活塞往復運動兩次，曲軸轉動兩周，對外做功一次. 壓縮沖程把機械能轉化為內能.
三、柴油機
科學世界——現代汽車
汽車已經成為現代生活中不可缺少的一部分。
汽車由發動機、底盤、車身和電器設備四大部分組成。發動機把燃料燃燒產生的內能變為機械能，再通過底盤上的傳動機構，將動力傳給車輪，使汽車行駛。汽車電器設備的作用主要是產生電火花以點燃汽缸中的可燃氣體、啟動發動機時用電機帶動飛輪旋轉、提供照明等。
現代汽車多數采用四缸或六缸等多缸發動機（圖為四缸發動機），每個汽缸都進行這種四沖程循環。由于各個汽缸交替做功，所以發動機轉動比較平穩。
汽車的動力系統
隨著電子技術的發展，許多汽車已經采用了電子燃油噴射系統。微電腦可以根據內燃機的工作狀態和空氣的溫度等多種因素精確控制噴油的數量和時機，提高燃燒效率。采用電子燃油噴射系統的發動機與過去的發動機相比，可以減少有害氣體的排放，降低燃料的消耗，同時提高發動機的功率。
汽車四缸發動機示意圖
電子技術在汽車上的應用，使汽車有了更廣闊的發展空間。未來的汽車將更加節能、安全，對環境的影響會更小。
科學世界——現代汽車
3D動畫演示——《四缸四沖程汽油機工作過程》
科學世界——現代汽車
【例題4】關于汽油機與柴油機的說法中，不正確的是（　　）
A．柴油機汽缸頂部有個火花塞，汽油機汽缸頂部有個噴油嘴
B．柴油機通過壓縮空氣直接點燃柴油
C．汽油機與柴油機的工作過程都分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程
D．汽油機與柴油機使用的燃料不同
A．柴油機汽缸頂部有個噴油嘴，汽油機汽缸頂部有個火花塞，A錯誤.
B．柴油機通過壓縮空氣直接點燃柴油，采用壓燃式，B正確.
C．柴油機和汽油機的工作過程分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，故C正確. D．汽油機與柴油機使用的燃料不同，汽油機的燃料是汽油，柴油機的燃料是柴油，故D正確. 所以選A.
A
三、柴油機
【例題5】關于熱機，下列說法中正確的是（ ）
A. 汽油機頂部有噴油嘴，柴油機頂部有火花塞
B. 柴油機在吸氣沖程中，將柴油和空氣的混合氣吸入汽缸
C. 汽油機和柴油機除了做功沖程外，其他三個沖程都是依靠飛輪的慣性完成的
D. 改進技術后，熱機的效率可以達到100%
汽油機頂部是火花塞，而柴油機頂部是噴油嘴；柴油機的吸氣沖程，吸入汽缸的是空氣。無論怎樣改進技術，只能使能量的損失減小，而不可能避免能量的損失，所以熱機效率不可能達到100%。內燃機四個沖程中，只有做功沖程是對外做功的，內能轉化為機械能，其他三個沖程都是靠飛輪的慣性完成的。
C
三、柴油機
所以選C
四、課堂總結
一、熱機
二、汽油機
三、柴油機
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 熱機
①把內能轉化為機械能的機器叫熱機。常見熱機有：
蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等.
②制造原理：利用內能做功，將內能轉化為機械能.
①內燃機：燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力的熱機.
②內燃機工作的四沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣沖程.
③能量轉化：壓縮沖程中，機械能轉化為內能；
做功沖程中，內能轉化為機械能.
④汽油機與柴油機的區別：
汽油機吸入汽油與空氣的混合物，柴油機只吸入空氣.
汽油機是點燃式點火，柴油機點火方式為壓燃式.
四、課堂總結
熱機
熱 機
內燃機
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
一、熱機
二、汽油機
三、柴油機
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 熱機
五、動手動腦學物理
1. 除了飛機、汽車、摩托車之外，你還知道哪些地方用到了熱機？你列舉的這些熱機中哪些是內燃機？
除了飛機、汽車、摩托車外，還有輪船、拖拉機、收割機、推土機、壓路機、坦克等都使用了熱機，這些熱機都是內燃機。火車可分為電力機車、內燃機車和蒸汽機車，其中內燃機車使用的是內燃機。
2. 在圖中，甲為四沖程內燃機吸氣沖程的示意圖，圖中畫出了吸氣沖程中活塞和曲軸的位置和進氣門、排氣門的開閉情況。請在圖乙、丙、丁中，分別畫出壓縮、做功、排氣沖程中活塞和曲軸的位置和進氣門、排氣門的開閉情況。
五、動手動腦學物理
答案：
3. 從能量轉化的角度看，一臺四沖程內燃機在一個循環中
（1）哪個沖程存在著化學能轉化為內能的過程？
（2）哪個沖程存在著內能轉化為機械能的過程
（3）哪個沖程具有很明顯的機械能轉化為內能的過程？
（1）做功沖程中，燃料燃燒，化學能轉化為內能。
（2）做功沖程中，內能轉化為機械能。
（3）壓縮沖程中，機械能轉化為內能。
五、動手動腦學物理
4. 柴油機和汽油機的工作過程有什么相同點，有什么不同點？
五、動手動腦學物理
工作過程 異同點 汽油機 柴油機
吸氣沖程 不同點 吸入汽油與空氣的混合物 只吸入空氣
燃料 相同點 進氣門打開，排氣門關閉. 柴油
壓縮沖程 不同點 汽油與空氣的混合物被壓縮，燃氣體積小，壓強大，溫度高. 空氣被壓縮的更厲害，空氣體積更小，壓強更大，溫度更高.
壓縮沖程 相同點 兩個氣門都關閉，機械能轉化為內能 壓縮程度大，機械能轉化為內能
做功沖程 不同點 火花塞產生電火花. 使燃料燃燒，點燃式. 噴油嘴噴出霧狀柴油，
遇熱空氣燃燒，壓燃式.
相同點 內能轉化為機械能 笨重、效率高，用于載重
汽車、輪船、坦克等。
排氣沖程 不同點 進氣門關閉，排氣門打開排出廢氣.
六、課堂練習
一、熱機
二、汽油機
三、柴油機
四、課堂總結
五、動手動腦學物理
六、課堂練習
本節課學習流程
第1節 熱機
1. 熱機是利用_______能做功的機械。熱機的種類有蒸汽機、________、汽輪機、____________等。
熱機是利用內能做功的機械。熱機的種類有蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等。
內
內燃機
噴氣發動機
六、課堂練習
2. 如圖所示，工作中的四沖程汽油機正處于________沖程，該沖程將________能轉化為機械能，若該汽油機每秒完成40個沖程，則每秒它對外做功_______次。
如圖，進氣門和排氣門都是關閉的，火花塞放電，活塞下行，可以判斷是做功沖程，做功沖程中內能轉化為機械能。
熱機完成一個工作循環，要經過4個沖程，燃氣對外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉動2周，若該汽油機每秒完成40個沖程，則每秒它對外做功10次，飛輪轉動20周。
做功
內
10
六、課堂練習
3. 如圖是某種內燃機某一沖程的示意圖，由圖可知：
（1）這種內燃機是______機；
（2）它表示的是______沖程；
（3）在這個沖程中______能轉化為______能；
（4）完成這一沖程，曲軸和飛輪轉______轉。
柴油
（1）由圖可知，內燃機的頂端是噴油嘴，所以該內燃機是柴油機。
（2）圖中的氣門閉合、活塞上行，所以是壓縮沖程；
（3）壓縮沖程活塞對缸內氣體做功，是機械能轉化為內能的沖程。
（4）曲軸轉一圈可以完成2個沖程，故完成一個壓縮沖程時曲軸轉動半圈。
內
壓縮
機械
半
六、課堂練習
4. 如圖甲是某汽油機的吸氣沖程時的氣門開閉情況和活塞的運動方向，仿照甲圖在乙圖中畫出壓縮沖程時的氣門開閉和活塞和連桿的大致位置。
在內燃機的壓縮沖程中，兩個氣門都關閉，活塞向上運動；如圖所示：
甲 乙
六、課堂練習
5. 根據汽油機和柴油機的區別，下列說法錯誤的是（　　）
A．汽油機氣缸頂部有一個火花塞，柴油機氣缸頂部是一個噴油嘴
B．汽油機吸入的是空氣，柴油機吸入的是空氣和柴油的混合物
C．做功沖程是內能轉化為機械能
D．壓縮沖程是機械能轉化為內能
A．汽油機汽缸頂部有一個火花塞，柴油機汽缸頂部是一個噴油嘴，故A正確，不符合題意；
B．工作過程中，汽油機吸入的是空氣和汽油的混合物，柴油機吸入的是空氣，故B錯誤，符合題意；
C．做功沖程將內能轉化為機械能，故C正確，不符合題意；
D．壓縮沖程將機械能轉化為內能，故D正確，不符合題意。
B
所以選B
六、課堂練習
6. （多選題）如圖所示為汽油機的四沖程示意圖，下列說法中正確的是（　　）
A．一個工作循環的正確順序是：丁→乙→丙→甲
B．丙沖程是內能轉化為機械能
C．乙沖程中存在著化學能轉化為內能的過程
D．丁沖程吸入汽缸的是汽油和空氣的混合物
CD
解析見下頁
六、課堂練習
甲圖，排氣門打開，活塞向上運動，是排氣沖程；乙圖，氣門都關閉，火花塞點火，活塞向下運行，是做功沖程，將內能轉化為機械能；
故選CD.
丙圖，兩氣門都關閉，活塞向上運行，是壓縮沖程，將機械能轉化為內能；丁圖，進氣門打開，活塞向下運行，是吸氣沖程.
A．四個沖程的正確順序是丁丙乙甲，故A錯誤；
B．丙沖程壓縮沖程，是機械能轉化為內能，故B錯誤；
C．乙沖程是做功沖程，燃料燃燒，化學能轉化為內能的過程，故C正確；
D．丁沖程是吸氣沖程，吸入汽缸的是汽油和空氣的混合物，故D正確。
六、課堂練習
謝謝
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